JP2023535625A - 少なくとも１つの軸に沿って変位可能であり、かつ少なくとも１つの軸を中心に回転可能である試料ステージ上のフォトマスクのアライメントを決定するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、試料ステージ（１００）のチャック面（１９５、２６５）に平行な少なくとも１つの軸に沿って変位可能であり、かつチャック面（１９５、２６５）に垂直な少なくとも１つの軸（２５０）を中心に回転可能である試料ステージ（１００）上のフォトマスク（２７０、４１０、７００）のアライメントを決定するための方法（１７００、１８００）であって、試料ステージ（１００）上のフォトマスク（２７０、４１０、７００）のアライメントを決定する目的で、試料ステージ（１００）を予め定義された角度だけ回転させ、回転中の前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の高さ変化（１５７０）を、回転軸（１４５０）に対して所定の非消滅距離（４９０）で測定するステップを含む、方法（１７００、１８００）に関する。

Description

本特許出願は、２０２０年７月３０日に独国特許商標庁に出願された「Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske auf einem Probentisch, der entlang zumindest einer Achse verschiebbar und zumindest um eine Achse drehbar ist」と題する独国特許出願第ＤＥ１０２０２０２０９６３８．４号の優先権を主張する。独国特許出願第ＤＥ１０２０２０２０９６３８．４号は、その全体が参照により本特許出願に組み込まれる。

本発明は、少なくとも１つの軸に沿って変位可能であり、かつ少なくとも１つの軸を中心に回転可能である試料ステージ上のフォトマスクのアライメントを決定するための方法および装置に関する。特に、本発明は、チャック面に平行な少なくとも１つの軸に沿って変位可能であり、かつ試料ステージのチャック面に垂直な少なくとも１つの軸を中心に回転可能である試料ステージ上のフォトマスクのアライメントを決定するための方法および装置に関する。

半導体産業における集積密度の増大の結果として、フォトリソグラフィマスクは、ますます小さな構造をウエハ上に結像（ｉｍａｇｅ）しなければならない。ウエハ上に結像（ｉｍａｇｅ）される小さな構造寸法を生成するには、これまで以上に小さな構造またはパターン要素を有するフォトリソグラフィマスクまたはナノインプリントリソグラフィ用のテンプレートが必要である。したがって、フォトリソグラフィマスクおよびナノインプリントリソグラフィ用のテンプレートを製造するためのプロセスは、ますます複雑になり、したがってより時間がかかり、最終的にはより高価にもなる。フォトリソグラフィマスクまたはテンプレートのパターン要素の構造サイズが小さいため、マスクまたはテンプレート製造中の不具合を排除することができない。これらの不具合は、可能な限り修復されなければならない。

フォトリソグラフィマスク、フォトマスク、露光マスク、または単なるマスクの不具合もしくは欠陥は、多くの場合、１つまたは複数のプロセスガスまたは前駆体ガスを修復位置に供給し、欠陥を例えば電子ビームで走査することによって修復される。電子ビームは、通常、局所的な化学反応を引き起こし、その結果として、使用する前駆体ガスに応じて、フォトマスクまたはナノインプリントリソグラフィ用のテンプレートから局所的に余分な材料を除去するために使用することができる局所的なエッチングプロセスがもたらされる。あるいは、対応する前駆体ガスの存在下で、電子ビームは、フォトマスク上に局所的に材料を堆積させる局所的な化学堆積反応を引き起こし、したがって、マスクの局所的に欠落している材料を置き換える。

フォトリソグラフィマスクの欠陥のさらなる原因は、例えばマスクの取り扱いの結果として生じるマスク上に堆積する粒子である。マスクの結像を妨害するこれらの粒子も同様にマスクから除去されなければならない。妨害粒子は、最初に局所的な粒子ビーム誘起エッチングプロセスを用いてフォトマスクから除去することができる。さらに、粒子を機械的に処理することによってフォトマスクから余分な材料、例えばマスク上に存在する粒子を除去するために、例えば走査型プローブ顕微鏡の形態のマイクロマニピュレータを使用することが可能である。

フォトマスクの構造がますます小さくなり、マスクが露光される化学線波長が短くなっているため、これまで以上に小さな欠陥および／またはこれまで以上に小さな粒子は、フォトマスクの結像挙動を乱す作用を有するようになる。この点に関して、極紫外線（ＥＵＶ）波長域用のマスクの場合、例えば、化学線波長は、約１０ｎｍ～１５ｎｍの範囲にある。これは、フォトリソグラフィマスクの欠陥を処理するためにこれまで以上に優れたツールが必要とされていることを意味する。さらに、この開発は、識別された欠陥に修復目的のためにアプローチすることができなければならない精度に対する要求も同様に高まるという結果をもたらす。

第１に精度に対する要求が高まり、第２に試料ステージの移動可能性が拡大しているため、試料ステージまたはマスクプレートに対するマスクの正確なアライメントもしくは較正がますます複雑かつ高コストになっている。その結果、試料ステージ上で修復されるマスクのアライメントまたは較正は、欠陥マスクの修復時間にますます影響を及ぼしている。その結果、前記修復時間がより長くなり、または修復されるマスクのスループットがより低くなっている。

したがって、本発明が対処する問題は、フォトマスクのアライメントの決定を改善する方法および装置を明示することである。

本発明の例示的な一実施形態によると、この問題は、本出願の独立請求項の主題によって少なくとも部分的に解決される。例示的な実施形態は、従属請求項に記載されている。

第１の実施形態は、試料ステージのチャック面に平行な少なくとも１つの軸に沿って変位可能であり、かつチャック面に垂直な少なくとも１つの軸を中心に回転可能である試料ステージ上のフォトマスクのアライメントを決定するための方法に関する。本方法は、試料ステージを予め定義された角度だけ回転させるステップと、試料ステージ上のフォトマスクのアライメントを決定する目的で、回転中のフォトマスクの高さ変化を、回転軸に対して所定の非消滅距離で測定するステップと、を含む。

フォトマスク用の試料ステージは、典型的には、互いに垂直な３つの並進軸を有する。修復されるフォトマスクを担持し、３方向に変位可能であるだけでなく、試料ステージの表面に対して垂直な軸を中心にさらに回転可能でもある試料ステージは、欠陥を異なる側から結像（ｉｍａｇｅ）および／または処理することができるという事実によって、欠陥修復の可能性を拡張する。さらに、回転と並進の複合的な動きによって、互いに直交する２つの変位で構成された動作と比較して、より単純な形態で特定の輪郭を有する欠陥を処理位置まで追跡することができる。

しかしながら、本発明者らは、チャック面に垂直なｚ軸を中心として試料ステージを回転させると、回転軸の外側に位置する処理位置において高さが変化する可能性があることを見出した。フォトマスクの高さ変化は、マスクの表面に対して垂直にアライメントされていない回転軸によって引き起こされる。マスクに対して垂直でない回転軸は、フォトマスクの回転中にフォトマスクの揺動運動をもたらす。その結果、欠陥を処理するツールを、ｚ方向に、すなわちチャック面に対して垂直に正しく位置決めすることができない。最悪の場合、結果として、試料ステージの回転運動中に、修復ツールが、意図しない機械的接触の結果として、欠陥のないマスク位置を損傷することがある。

本発明による方法は、フォトマスク上の欠陥処理位置における試料ステージの回転によって引き起こされる高さ変化を決定する。欠陥処理位置は、マスク上の任意の所望の位置に局所化させることができる。結果として、本発明による方法は、回転可能な試料ステージから生じる改善された欠陥修復の可能性を十分に活用する。さらに、本発明による方法は、回転プロセス中のフォトマスクへの意図しない損傷を回避する。

試料ステージは、６０°以上、好ましくは９０°以上、より好ましくは１８０°以上、最も好ましくは３６０°以上の角度だけ回転させることができる。

回転角が増加するにつれて、回転中のフォトマスクの高さ変化または高さプロファイルを決定することが可能である精度が増大する。したがって、回転角をできるだけ大きく、すなわち約３６０°を選択することが有利である。さらに大きな回転角で回転させてもデータ記録の統計が改善するだけである。

フォトマスクは、透過型フォトマスクまたは反射型フォトマスクを含むことができる。透過型マスクは、例えばバイナリマスク、位相シフトマスクまたは多重露光用マスクなどの任意の従来のフォトマスクを含むことができる。反射型フォトマスクは、極紫外線（ＥＵＶ）波長域用のマスク、特にバイナリマスクまたは位相シフトマスクを含むことができる。しかしながら、フォトマスクは、ナノインプリントリソグラフィ用のテンプレートを含むこともできる。

試料ステージは、修復ツールの試料ステージとすることができる。特に、修復ツールは、局所的なエッチングおよび／または堆積プロセスを誘発することができる。さらに、修復ツールは、欠陥を処理するためのマニピュレータまたはマイクロマニピュレータとして使用することができる１つまたは複数の走査型プローブ顕微鏡を含むことができる。

高さ変化は、少なくとも１つの高さセンサによって測定することができる。

本発明による方法は、回転軸に対する非消滅距離を予め決定する追加のステップを含むことができる。さらに、本発明による方法は、フォトマスクの表面上の回転軸の座標を決定する追加のステップを含むことができる。

回転軸の座標を決定するステップは、（ａ）フォトマスクを回転させることなく、少なくとも１つの粒子ビーム源の粒子ビームによって、フォトマスクの少なくとも２つのマーキングの第１の座標セットを測定するステップと、（ｂ）０°＜θ＜１８０°または１８０°＜θ＜３６０°の角度だけフォトマスクを回転させるステップと、（ｃ）粒子ビーム源の粒子ビームによって、回転させたフォトマスクの少なくとも２つのマーキングの第２の座標セットを測定するステップと、を含むことができる。

フォトマスクは、典型的には、マスクの、パターンによって構造化された側に規則的な間隔で施された多数のマーキングを通常有する。マーキングのそれぞれは、一般に基準点を有する。マスク製造業者によって典型的には指定されるマスク座標（ｕ、ｖ）は、前記点を参照する。マスクの欠陥の座標（ｕ_D、ｖ_D）もこれらの基準点を参照する。マーキングの２つの基準点を測定する際の測定精度を最大にするためには、フォトマスク上で互いに可能な限り最大の距離にあるマーキングを使用することが有利である。

２つのマーキングの２つの測定された座標セットに基づいて、第２のセットを測定する前にフォトマスクを回転させ、フォトマスクの回転軸の座標を確認することができる。

さらに、回転軸の座標を決定するステップは、第１および／または第２の座標セットを測定する目的で少なくとも２つのマーキングにアプローチする前に、ならびに／あるいは試料ステージを回転させる前に、試料ステージを下げるステップを含むことができる。

この措置により、粒子ビーム源および／あるいは１つまたは複数の走査型プローブ顕微鏡もしくはそのマイクロマニピュレータが、フォトマスクの移動中にフォトマスクの表面と意図せずに接触することを防ぐことができる。

回転軸の座標を決定するステップは、少なくとも２つのマーキングの測定された第１および第２の座標セットから回転軸の座標を決定するステップを含むことができる。

約９０°の回転角を選択することで、回転軸を決定する際の、または回転軸の座標を決定する際の精度が最適化される。したがって、フォトマスクの回転に約９０°の角度を選択することが有利である。

少なくとも２つのマーキングの測定は、光子ビーム、電子ビーム、イオンビーム、原子ビーム、および分子ビームの群からの少なくとも１つの集束粒子ビームを生成するように構成された少なくとも１つの粒子ビーム源によって行うことができる。

マーキングを測定するために、またはマーキングの基準点のために、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または改良されたＳＥＭの電子ビームがしばしば使用される。電子ビームは、非常に小さなスポット（Ｄ_S＜１ｎｍ）に集束させることができる。これにより、マーキングの基準点を決定する際の非常に高い横方向分解能が可能になる。さらに、電子ビームを用いたマーキングの結像は、マーキングに対して、したがってフォトマスク全体に対して損傷を全く引き起こさないか、またはごくわずかな損傷しか引き起こさない。マーキングは、手動でおよび／または自動化された形態で結像（ｉｍａｇｅ）させることができる。一例として、これは、マーキングの特定の構造、例えばその基準点をＳＥＭ像内でセンタリングすることによって行うことができる。電子ビームをマーキングに対してセンタリングした後、試料ステージの測定トランスデューサが、求める座標値を示す。

回転軸に対する非消滅距離を予め決定するステップは、少なくとも１つの高さセンサの粒子ビームのフォトマスク上の入射点の座標を決定するステップを含むことができる。少なくとも１つの高さセンサの粒子ビームは、質量のない粒子ビーム、例えば光子ビームもしくは光ビーム、および／または質量を有する粒子ビーム、例えば電子ビームを含むことができる。

試料ステージの回転中のフォトマスクの高さ変化を正確に確認するためには、回転軸の座標と高さセンサの粒子ビームのフォトマスク上の入射点の座標との間の距離を知る必要がある。この距離を測定することにより、試料ステージ、したがって高さ変化を測定中のフォトマスクの、回転中のフォトマスク上の高さセンサの粒子ビームの入射点の円または円セグメントの半径を決定することが可能になる。

少なくとも１つの高さセンサの粒子ビームの入射点の座標を決定するステップは、少なくとも１つの高さセンサを少なくとも２つのマーキングのうちの少なくとも１つの上にセンタリングする目的で試料ステージを走査するステップを含むことができる。

試料ステージを走査するステップは、少なくとも２つのマーキングのうちの１つに適合された走査経路を含むことができる。

試料ステージを走査するステップは、試料ステージを回転させることなく、試料ステージを変位させるステップを含むことができる。試料ステージを走査するステップは、（ａ）走査されるマーキングに対して斜め方向に試料ステージの第１の走査をするステップと、（ｂ）第２の走査のために走査経路を第１の走査経路に対して垂直に予め定義された距離だけ変位させるステップと、（ｃ）繰り返される走査が走査されたマーキングの基準点に合致するまでステップ（ｂ）を繰り返すステップと、を含むことができる。

さらに、試料ステージを走査するステップは、走査される円セグメントが少なくとも２つのマーキングのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を覆うように、試料ステージを回転させるステップを含むことができる。

さらに、試料ステージを走査するステップは、少なくとも１つの高さセンサをセンタリングするための走査時間が最小値を達成するように走査を行うステップを含むことができる。

マーキングの基準点を識別することは複雑なプロセスである。粒子ビーム源の粒子ビームとは対照的に、高さセンサの粒子ビームは、フォトマスクの上を走査することができない。むしろ、フォトマスクのマーキングの基準点が高さセンサの粒子ビームの入射点の下に位置するようになる位置を決定するために、マスクを担持する試料ステージの大部分を、フォトマスク自体を含めて移動させなければならない。したがって、必要な走査経路の長さ、したがって走査に要する時間を最小限に抑えるように、試料ステージの走査を選択することが非常に有利である。

高さ変化を測定するステップは、少なくとも１つの粒子ビーム源の粒子ビームのフォトマスク上の入射点の下に回転軸を変位させるステップを含むことができる。

高さ変化を測定するステップは、粒子ビームのフォトマスク上の入射点の下に回転軸の座標を変位させるステップを含むことができる。

フォトマスク上の回転軸の座標を決定することによって、上で説明したように、高さセンサと回転軸との間の距離を確認することが可能になり、したがって、高さ変化の測定中に高さセンサの粒子ビームの入射点が回転軸の回りを動き回る円または円セグメントの半径が分かる。

本発明による方法は、所定の非消滅距離から逸脱した値に対して、フォトマスクの測定された高さ変化を内挿および／または外挿するステップをさらに含むことができる。測定された高さ変化を内挿および／または外挿するステップは、測定された高さ変化を数学的モデルにフィッティングさせるステップを含むことができる。測定された高さ変化を数学的モデルにフィッティングさせるステップは、関数曲線へのフィッティングを含むことができる。

本方法は、フォトマスク上の任意の位置の高さ変化を決定する目的で、粒子ビーム源の少なくとも１つの粒子ビームの入射点と少なくとも１つの高さセンサの粒子ビームの入射点との間の距離に対応しない距離に対して、フォトマスクの測定された高さ変化を内挿および／または外挿するステップをさらに含むことができる。内挿および／または外挿は、線形内挿および／または線形外挿を含むことができる。

高さ変化を測定するステップは、試料ステージのマスクに対する垂線に対する回転軸の配向を決定するステップ、および／または試料ステージの回転中の最大高さ変化を決定するステップをさらに含むことができる。

試料ステージのチャック面に対する垂線は、試料ステージの座標系のｚ軸に対応する。チャック面に対する垂線に対する回転軸の配向の偏り、またはｚ軸に対する回転軸の傾き自体は、試料ステージの回転の結果としてのフォトマスクの回転中に少なくとも１つの高さセンサによって測定される高さ変化をもたらすものではない。むしろ、試料ステージの回転が行われる際のフォトマスクの高さ変化は、試料ステージの回転軸がフォトマスクの表面に対して垂直にアライメントされていない場合、すなわち回転軸がマスクの法線に対して傾きを有する場合にのみ引き起こされる。

さらに、高さ変化を測定するステップは、試料ステージの回転前に、少なくとも１つの高さセンサをその測定領域の中心位置に設定するステップを含むことができる。これにより、高さセンサは、試料ステージの回転中の高さ変化の全体を確実に検出することができる。

本発明による方法は、回転軸上のフォトマスクのｚ座標を測定するステップをさらに含むことができる。さらに、本発明による方法は、回転軸の座標でフォトマスクのｚ座標を測定するステップを含むことができる。

試料ステージは、チャック面に平行な少なくとも２つの軸に沿って変位可能とすることができ、本発明による方法は、（ａ）フォトマスクを試料ステージとともに回転させることなく、少なくとも２つのマーキングの座標を少なくとも１つの粒子ビーム源の粒子ビームによって測定するステップと、（ｂ）フォトマスクの座標系と試料ステージの座標系との間のアフィン変換を決定するステップと、をさらに含むことができる。試料ステージに関連付けられた座標系は、チャック面に関連する座標系とすることができる。

フォトマスクのアライメントを決定するための方法は、少なくとも２つのステップに分割することができる。２つのステップの順序は、所望に応じて選択することができる。以下では、２つのステップが相互に影響を及ぼさないものと仮定する。１つのステップでは、マスク設計に割り当てられたマスク座標ｕ、ｖであって、典型的にはマスク製造業者によって入手可能になる、したがってフォトマスクに割り当てられた座標系を形成するマスク座標ｕ、ｖが、試料ステージに関連付けられた座標系（ｘ、ｙ）と１対１の関係に置かれる。これは、好ましくは、試料ステージのチャック面に関連する座標系である。さらなるステップは、上で説明したように、マスクの表面に対して垂直に配向されていない回転軸の影響を確認することを含む。この目的のために、フォトマスクを、試料ステージによって予め定義された角度だけ回転させ、プロセス中に生じる高さ変化を測定する。測定データから、マスクの回転および／またはマスクの変位中のマスクの高さ変化を確認することができる。

本発明による方法を行った後、典型的にはマスク座標で指定された欠陥の座標ｕ_D、ｖ_Dを、回転角θの関数として試料ステージの座標系ｘ_D、ｙ_D、ｚ_Dに変換することができる。特に、マスクまたはその修復位置における欠陥の高さ位置を確認することができる。試料ステージは、その上に位置決めされたフォトマスクを、想定される欠陥の修復位置に持って行くことができる。さらに、修復ツールは、欠陥を処理するために高い精度で位置決めすることができる。

本発明による方法は、フォトマスクの少なくとも２つのマーキングの第１の座標セットから、フォトマスクの座標系と試料ステージの座標系との間のアフィン変換を決定するステップをさらに含むことができる。

本方法の経済性の理由から、回転軸の座標を決定するために測定された２つのマーキングの測定された第１の座標セットを、アフィン変換を決定するために再利用することが好都合である。しかしながら、フォトマスクの２つの新たなマーキングを選択し、これらを少なくとも１つの粒子ビーム源の粒子ビームで測定することも可能である。

アフィン変換を決定するステップは、少なくとも２つのマーキングの測定された座標に基づいて、フォトマスクの座標系と試料ステージの座標系との互いに対する並進、スケーリングおよび回転のパラメータを決定するステップを含むことができる。

２つのマーキングの２つの測定された基準点ｘ₁、ｙ₁およびｘ₂、ｙ₂と、マスク製造業者によってマスク座標系に予め定義された２つの基準点ｕ₁、ｖ₁およびｕ₂、ｖ₂と、に基づいて、４つのパラメータ、すなわち、変位の２つのパラメータ（ａ、ｂ）、回転（α）の１つのパラメータ、およびスケーリング（ｓ）の１つのパラメータを決定することができる。

アフィン変換を決定するステップは、フォトマスクの少なくとも３つのマーキングの座標を測定するステップと、フォトマスクの座標系と試料ステージの座標系の並進、スケーリング、回転、せん断、および平行延伸（ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ）のパラメータを決定するステップとを含むことができる。列挙されたアフィン変換の任意の組合せは、２×３行列を用いて記述することができる。６つの行列係数を決定するには、少なくとも３つのマーキングの測定によって確認することができる６つの方程式が必要である。

６つの方程式を用いて、６つのパラメータを決定することができる。上で既に決定された４つのパラメータに加えて、これらは、せん断および平行延伸のパラメータである。

少なくとも１つの高さセンサおよび／または少なくとも１つの粒子ビーム源は、試料ステージの座標系と既知の関係にあり得る。

試料ステージは、試料ステージのチャック面に平行な少なくとも２つの軸に沿って変位可能とすることができ、本発明による方法は、試料ステージを回転させることなく、少なくとも１つの高さセンサによって、直線上にないフォトマスク上の少なくとも３つの点の高さの差を測定するステップをさらに含むことができる。

本発明による方法は、３つの測定点から逸脱したフォトマスクの位置における高さの差を、測定された高さの差から内挿および／または外挿するステップをさらに含むことができる。内挿および／または外挿は、線形内挿および／または線形外挿を含むことができる。

内挿および／または外挿するステップにより、３つの測定点の測定データから、マスクの斜め位置または傾斜位置に起因するフォトマスクの各点の高さを計算することができる。

したがって、フォトマスクのアライメントを決定する方法は、３つの部分に分割することができる。本方法の個々の部分を実行する順序は、所望に応じて選択することができる。しかしながら、最後に述べた部分を最初に実行することが好都合である。測定された高さの差に基づいて、既に上述したように、試料ステージ上のフォトマスクの傾斜位置または斜め位置を確認することが可能である。この位置は、本方法のさらなる部分のための測定を行う際に考慮に入れることができる。したがって、測定に必要な位置にマスクを持って行くために行われるマスクの並進運動を行う際に前記マスクへの損傷を確実に防ぐことが可能である。

本発明による方法を行った後、典型的にはマスク座標で指定された欠陥の座標（ｕ_D、ｖ_D）を、試料ステージの座標系（ｘ_D、ｙ_D、ｚ_D）に変換することができる。特に、マスクの、またはその修復位置における欠陥の高さ位置を確認することができる。試料ステージは、その上に位置決めされたフォトマスクを、欠陥の想定される修復位置に持って行くことができる。さらに、修復ツールは、欠陥を処理するために高い精度で位置決めすることができる。

マスクの表側、すなわちパターンを担持する側の点のｚ座標または高さは、３つの寄与、すなわち、（ａ）回転軸の位置におけるフォトマスクの高さ、（ｂ）マスクの傾斜位置に起因する回転軸に対する考慮対象の点の高さ変化、および（ｃ）マスクの表面に対して垂直に向いていない回転軸に起因する、回転に対する考慮対象の点の高さ変化から構成される。考慮対象の点の実際のｚ座標は、これらの３つの寄与を加算することによって得られる。３つの寄与は、加法的であり、回転角θに依存する。

第１の実施形態では、試料ステージのチャック面に平行な少なくとも１つの軸に沿って変位可能であり、かつチャック面に垂直な少なくとも１つの軸を中心に回転可能である試料ステージ上のフォトマスクのアライメントを決定するための装置は、試料ステージを予め定義された角度だけ回転させている間に高さ変化を測定するように構成された少なくとも１つの高さセンサを備え、少なくとも１つの高さセンサは、試料ステージ上のフォトマスクのアライメントを決定する目的で、回転軸に対して所定の非消滅距離にある。

高さセンサは、クロマティック共焦点センサを含むことができる。高さセンサは、光学顕微鏡、容量性距離センサ、干渉計、および走査型プローブ顕微鏡の群からの少なくとも１つの要素をさらに含むことができる。走査型プローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、磁気力顕微鏡、走査型近接場光学顕微鏡、および走査型近接場音響顕微鏡を含むことができる。さらに、高さセンサは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を含むことができる。

装置は、本発明による方法のステップを実行するように構成することができる。装置は、本発明による方法を自動化された形態で実行するように構成することができる。特に、装置は、本発明による方法の異なる態様を単独で、または他の態様と組み合わせて自動的に実行するように構成することができる。

最後に、コンピュータプログラムは、コンピュータシステムによって実行されると、コンピュータシステムに上述した方法の方法ステップを実行させる命令を含むことができる。

以下の詳細な説明は、図面を参照して本発明の現時点で好ましい例示的な実施形態を説明する。

３つの並進軸および１つの回転軸を有する例示的な試料ステージの概略図である。 図１の例示的な試料ステージの概略断面図である。 例示的な試料ステージ内の座標系およびフォトマスクに関連付けられた座標系の様々な座標を表す図である。 図１の試料ステージ上のフォトマスクの斜め位置を説明し、フォトマスクのマーキングを走査するための粒子ビーム源と、フォトマスクのｚ座標を測定するための高さセンサとを概略的に示す図である。 様々なマスクパターンに対する高さセンサによるｚ座標の測定を概略的に示す図である。 １つのタイプのマーキングをその関連付けられた基準点とともに示す平面図である。 ３つのマーキングを有する例示的なフォトマスクの平面図である。 図６のマーキング内での高さセンサの走査の第１の例を示す図である。 図８の第１の例による高さセンサの走査のフロー図の第１の部分を示す図である。 図８の第１の例による高さセンサの走査のフロー図の第２の部分を再現している図である。 図６のマーキング内での高さセンサの走査の第２の例を説明する図である。 図７のフォトマスクを９０°回転させた状態の平面図である。 任意の回転角で回転させた後の図７のフォトマスクの平面図である。 回転によって引き起こされる並進を概略的に説明する図である。 試料ステージ上のフォトマスクの斜め位置を示し、マスクに対して垂直に配向されていない回転軸を表し、したがって、回転中のフォトマスクの揺動運動をもたらす図である。 上側部分像は、図７のマスクの平面図であり、回転軸からの距離ｄ₀において、マスクの回転中の高さ変化および高さプロファイルが測定され、下側部分像は、回転軸の配向のフォトマスクに対する垂線からの偏りを示す図である。 マスクに対して垂直にアライメントされていない回転軸に対する回転角の関数としての高さプロファイルの一例を示す図である。 試料ステージ上のフォトマスクのアライメントを決定するための本発明による方法のフロー図である。 図１７のフロー図の第１の部分を示す図であり、細部がより詳細に指定されている。 図１７のフロー図の第２の部分を示す図であり、細部がより詳細に指定されている。

本発明による方法および本発明による装置の現時点で好ましい実施形態を以下に説明する。本発明による方法は、３つの並進軸の他に１つの回転軸をさらに有する試料ステージ上のフォトマスクのアライメントを決定することに基づいて詳細に説明される。本明細書に記載される方法を適用するために、試料ステージが３つの並進軸を有する必要はなく、これには、試料受け面に平行な１つの変位軸と、試料受け面に対して垂直にアライメントされた１つの回転軸とで十分である。さらに、本発明による方法および本発明による装置は、試料ステージ上のフォトマスクのアライメントに限定されない。むしろ、これらは、ナノインプリントリソグラフィ用のテンプレートをアライメントするためだけでなく、マイクロシステム技術における任意の構成要素をアライメントするためにも、前記構成要素がマーキングを有する場合には、使用することができる。

図１は、３つの並進軸および１つの回転軸を有する例示的な試料ステージ１００の概略図を示す。並進軸は、実質的に互いに垂直であり、したがって直交座標系を形成する。以下、試料ステージ１００をマスクステージ１００またはステージ１００とも呼ぶ。試料ステージ１００のベースプレート１１０は、試料ステージ１００のチャック面をｙ方向に変位させるためのレール１２０を有する。試料ステージ１００のスライド１３０は、レール１２０上をｙ軸に沿って移動することができる。スライド１３０は、その上面に、試料ステージ１００の第２のスライド１５０をｘ方向に沿って変位させることができるレール１４０を担持する。第２のスライド１５０は、変位ユニット１７０のためのベースプレート１６０をｚ方向に形成する。回転軸１８０は、ｚ方向のための試料ステージ１００の変位ユニット１７０上に配置され、前記回転軸は、ｚ方向に平行に配向またはアライメントされている。回転軸１８０は、チャック１９０、マスクホルダ１９０、またはマスクプレート１９０を担持する。以下では、チャック１９０のチャック面１９５とは、その下面上にパターンがないフォトマスクが、チャック１９０上に載置されている点の合計を意味する。

ここでは、そして本明細書の他の箇所でも、「実質的に」という表現は、従来技術による測定装置が変数を測定するために使用される場合、その誤差の限界内の測定変数を意味する。

図２の図２００は、図１の試料ステージ１００の概略断面を示す。左側には、試料ステージ１００の座標系がさらに示されている。座標系ｘ_b、ｙ_b、ｚ_bは、図１の試料ステージ１００のベースプレート２０５に関する。

ベースプレート２０５は、スライド２１５を図面の平面に対して垂直に配向したｙ方向に変位させるためのレール２１０を担持する。スライド２１５は、その上面に、第２のスライド２２５をｘ方向に移動させるためのレール２２０を有する。第２のスライド２２５は、変位ユニット２３５のためのベースプレートをｚ方向に形成する。変位ユニット２３５は、固定ピン２３０を用いて第２のスライド２２５に固定されている。くさび２３７を変位させることによって、上部プレート２４５をｚ方向に移動させることができる。

変位ユニット２３５上に載置された上部プレート２４５には、ピン２５５を用いて回転軸２５０が固定されている。上部プレート２４５の上面に関連付けられた座標系は、以下ではｘ_w、ｙ_w、ｚ_wと略記される。図１の試料ステージ１００の回転軸２５０は、ｚ方向に配向されている。既に上で説明したように、回転軸２５０は、チャック２６０またはチャック面２６５を担持する。チャック２６０は、３点支持を含むことができる。しかしながら、チャック２６０は、静電力を用いて（静電チャック）または真空を発生させることによって（真空チャック）フォトマスク２７０をチャック２６０上に固定することも可能である。チャック２６０の上面に関連付けられた座標は、以下ではｘ_ch、ｙ_ch、ｚ_chと呼ばれる。

チャック２６０またはマスクプレート２６０は、フォトマスク２７０を担持する。マスク２７０は、透過型マスクまたは反射型マスクとすることができる。フォトマスク２７０は、典型的には、少なくとも基板２７５およびパターン２８０を含む。基板２７５は、石英基板および／または低熱膨張係数を有する材料（ＬＴＥ（低熱膨張）基板）を含むことができる。パターン２８０は、バイナリフォトマスク２７０のパターンとすることができる。この場合、パターン２８０は吸収体構造を含むことができ、例えばクロムを含むことができる。しかしながら、パターン２８０は、位相シフトフォトマスク２７０のパターン２８０を含むこともできる。位相シフトマスク２７０は、例えば、対応するパターン２８０をマスク２７０の基板２７５にエッチングすることによって製造することができる。さらに、パターン２８０は、基板２７５に入射する放射線に対して化学線の位相をシフトさせるとともに、パターン２８０に入射する化学線波長の光の一部を吸収する構造要素を含むことが可能である。その例は、ＯＭＯＧ（ｏｐａｑｕｅ ＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）マスクである。

反射型マスク２７０は、典型的には１０ｎｍ～１５ｎｍの範囲の化学線波長を有する極紫外線（ＥＵＶ）波長域用のフォトマスクを含む。ＥＵＶマスクは、バイナリマスクおよび／または位相シフトマスクとして具現化することができる。

右向きの矢印ｕは、図２のマスク座標系のｕ座標を表す。座標ｘ_chおよびｙ_chは、粒子ビーム源２９０の粒子ビーム２８５によって測定することができ、ベースプレート１１０、２０５の座標系ｘ_b、ｙ_b、ｚ_bと関連させることができる。粒子ビーム源２９０は、試料ステージ１００のベースプレート１１０、２０５と既知の関係にある。この関係は、図２において双方向矢印２７７によって表されている。

図３の図３００は、フォトマスク２７０の座標系に至るまでの試料ステージ１００内の様々な中間段階の座標系を再び概略的に表す。ブロック３１０に示されるように、試料ステージ１００のベースプレート２０５に関連する座標系は、ｘ_b、ｙ_b、ｚ_bによって指定され、文字ｂは「ベース」を表す。図３の双方向矢印３２０は、試料ステージ１００のベースプレート２０５から、回転軸２５０が取り付けられた上部プレート２４５の上面への移行を表す。ブロック３３０に示されるように、関連付けられた座標系はｘ_w、ｙ_w、ｚ_wと略記され、添え字ｗは「くさび」を表す。ベースプレート１１０、２０５の座標系に対して、座標系ｘ_w、ｙ_w、ｚ_wは、３つすべての空間方向に並進することができる。

双方向矢印３４０は、上部プレート２４５に関連付けられた座標系からチャック２６０の座標系への移行を説明している。この座標系は、ベースプレートの座標系に対して、３つの並進座標の他に、試料ステージ１００の回転軸２５０を中心とした試料ステージ１００の回転、したがってフォトマスク２７０の回転を記述する回転角θを有する：ｘ_ch、ｙ_ch、ｚ_ch、θ。添え字「ｃｈ」は、チャック２６０：「ｃｈｕｃｋ」を表す。この座標系は、図３のブロック３５０に示されている。チャック２６０に関連付けられた座標系は、上部プレート２４５に結合された座標系に対して、回転軸２５０を中心とした回転θを有することができる。

最後に、双方向矢印３６０は、試料受けまたはチャック１９０、２６０の座標系からフォトマスク２７０に関連付けられた座標系：ｕ、ｖ、ｗ、θへの移行を表す。上で説明したように、試料ステージ１００内の様々な座標系の関連付けは既知である。これは、粒子ビーム源２９０の粒子ビーム２８５の位置が、試料ステージ１００のベースプレート１１０、２０５の座標系と既知の関係にあることを意味する。

ＳＥＭ２９０の集束電子ビーム２８５の基準点は、ｕ＝０、ｖ＝０、ｗ＝０、θ＝０が成り立つように選択することができる。対応する調整の後、ＳＥＭ２９０の電子ビーム２８５は、典型的には円形であり、したがって回転不変である。回転軸２５０を中心とする回転が生じない場合、マスク２７０およびマスクホルダ２６０の座標系は、ｕ、ｖ、ｗおよびｘ_ch、ｙ_ch、ｚ_chにまとめられる。マスク座標系ｕ、ｖ、ｗの横座標ｕ、ｖのみが、パターンの構造要素、ならびに場合によっては存在する欠陥を記述するために重要である。したがって、マスク製造業者は、マーキングの基準点について、典型的にはマーキングのｕ座標およびｖ座標のみを指定する。

図４の図４００は、チャック１９０、２６０上のフォトマスク４１０の傾斜位置または斜め位置の決定を説明する。マスク４１０の傾斜位置は、チャック１９０、２６０が斜めになることによって引き起こされ得る。チャック１９０、２６０および／またはフォトマスク３１０の下面４２０が、マスク４１０の斜め位置をもたらす１つまたは複数の粒子を有することも可能である（図４には図示せず）。チャック１９０、２６０が斜めになることと、チャック面１９５、２６５とフォトマスク４１０の下面との間の１つまたは複数の粒子との組合せによっても、マスク４１０の傾斜位置がもたらされ得ることは言うまでもない。

図４は、粒子ビーム源４４０の一例として、改良された走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）４４０を含む装置４００を表す。以下では、粒子ビーム源４４０は、常に、改良されたＳＥＭとして実現される。ＳＥＭ４４０のカラム４４５の出力部から、電子ビーム４５０をフォトマスク４１０の上面４３０または前面４３０上で走査させることができる。既に上で説明したように、電子ビーム４５０は、マスク４１０の走査中に横方向広がりが非常に小さくなるように非常に小さなスポットに集束させることができる。この理由から、集束電子ビーム４５０は、適切な前駆体ガスの存在下で、横方向に限定された化学エッチング反応（ＥＢＩＥ、電子ビーム誘起エッチング）または局所的に限定された化学堆積反応（ＥＢＩＤ、電子ビーム誘起堆積）を誘発することができる（図４には図示せず）。

電子ビーム４５０の代替として、またはそれに加えて、フォトマスク２７０、４１０を走査するために、またはマスク２７０、４１０のマーキングを走査するために、イオンビーム、例えばガリウムイオンのビームを使用することも可能である。同様に、原子ビームおよび／または分子ビーム、例えばヘリウムビームをこの目的に使用することができる。最後に、フォトマスク２７０、４１０またはそのマーキングを走査するために光子ビームを使用することもできる。光子を使用する場合、可能な限り短い波長を有する任意の粒子ビーム源、例えば、ＥＵＶ波長域用の粒子ビーム源を使用することが好都合である。使用する光子ビームの波長が短くなるにつれて、光ビーム源の分解能が向上する。代替の例示的な実施形態では、マスク２７０、４１０のマーキングを結像（ｉｍａｇｅ）するためにデジタルカメラを使用することができる。

しかしながら、集束電子ビーム４５０のビーム方向の分解能は、前記ビームのビーム方向のプロファイルに起因して制限される。この理由から、装置４００は、フォトマスク４１０、４６０の高さまたはｚ座標を検出するために使用することができる高さセンサ４６０を含む。高さセンサ４６０は、光ビーム４７０の形態の粒子ビームをフォトマスク４１０の上面または前面４３０に向け、前面４３０から反射された放射線に基づいて高さセンサ４６０とフォトマスク４１０の上面４３０との間の距離を決定し、前記放射線は図４には示されていない。したがって、高さセンサ４６０を使用して、フォトマスク４１０、４６０を電子ビーム４５０の作動距離まで持ってくることができる。

高さセンサ４６０は、干渉計の形態で、例えば、ファブリ－ペロー干渉計として、または白色光干渉計として具現化することができる。しかしながら、高さセンサ４６０は、共焦点点センサとして、クロマティック共焦点センサとして、または共焦点レーザ走査型顕微鏡として実現することもできる。高さセンサ４６０は、通常、サブミクロン範囲の分解能を有する。高さセンサ４６０の分解能範囲を広げるために、高さセンサ４６０は、測定範囲および分解能が異なる２つ以上のセンサを含むことができる。したがって、マスク４１０の上面４３０と高さセンサ４６０との間の距離を、第１のステップでは粗い分解能で測定し、次いで１つまたは複数の後続のステップでは次第に高くなる分解能で測定することが可能になる。

高さセンサ４６０は、直線上にないマスクの表面の少なくとも３つの点について、高さセンサ４６０とフォトマスク４１０の上面４３０との間の距離を確認する。この目的のために、試料ステージ１００は、フォトマスク４１０をｘ方向およびｙ方向に沿って変位させる。３つの測定点から高さの差を決定する際の測定誤差を最小限に抑えるために、測定点が互いに可能な限り大きな距離にあるように測定点を選択することが有利である。高さセンサ４６０の少なくとも３つの測定点間の大きな距離は、例えば、Ｄ＞５ｃｍとすることができる。さらに、高さの差を測定する際の測定誤差を最小限に抑えるために、３つの測定点が直交座標系にまたがっていると好都合である。

さらに、装置４００は、図４には示されていない例示的な試料ステージ１００を含む。さらに、試料ステージ１００のベースプレート１１０、２０５に割り当てられた座標系ｘ_b、ｙ_b、ｚ_bと、フォトマスク４１０に関連付けられた座標系ｕ、ｖとが、図４に示されている。最後に、座標ｚ_wは、フォトマスク４１０の傾斜位置または斜め位置に起因するフォトマスク４１０の高さ変化を表す。

図５の上側部分像５００は、少なくとも３つの測定点の高さの差からマスクの傾斜位置を確認するための測定データを説明し、マスク４１０は、疎なパターン５２０のみを有する。高さセンサ４６０によって測定されたデータは、マスク４１０の傾斜位置とパターンの幾何的形状との重ね合わせを表す。この関係は、マスク４１０の下に配置された図５３０に示されている。図５４０は、高さセンサ４６０がパターン要素５２０、基板５１０、次いで第２のパターン要素５２０にわたって走査される場合に、高さセンサ４６０によって検出される光強度の変動を提示する。パターン要素５２０の高さまたは厚さは、例えば、バイナリマスクでは７０ｎｍ～１００ｎｍの範囲にある。これは、図５に示す例では、高さセンサ４６０の分解能が約１０ｎｍであることを意味する。

図５の下側部分像５５０は、密なパターン５７０を有するマスク４１０上での高さセンサ４６０の走査を示す。図５８０および図５９０は、高さセンサ４６０が密なパターン５７０上を走査している間の、測定された高さプロファイルおよび高さセンサ４６０によって検出された強度プロファイルを表す。密なパターン５７０上で測定された高さは、基板５１０の高さと、高さセンサ４６０からのパターン５７０の上面の高さまたは距離との組合せである。

マスク４１０上に分散された少なくとも３つの点の高さの差を測定する際の分解能の劣化を回避するために、密なパターン５７０内にある測定点は、少なくとも３つの測定点の高さの差を決定する際に可能な限り無視されるべきである。この場合、高さセンサ４６０の測定された強度プロファイル５４０、５９０を使用して、測定点が密なパターン５７０内にあるか否かを確定することができる。高さセンサ４６０の測定点が密なパターン５７０の領域にあることが確定された場合、この測定点は破棄され、大面積のパターン要素５２０上またはフォトマスク４１０の基板５１０上のいずれかに位置するようになる測定点によって置き換えられるべきである。

高さセンサによって測定された少なくとも３つの測定点の高さの差から、少なくとも３つの測定点にまたがり、フォトマスク４１０の上面４３０が埋め込まれる平面を決定することが可能である。その結果、マスク４１０の傾斜位置を決定することができる。マスクの任意の点に対するフォトマスクの上面４３０の高さの変動は、マスクの表面上のこの点を確認することによって決定することができる。もちろん、高さセンサによって測定された少なくとも３つの点の高さの差を内挿および／または外挿することによって、マスクの表面上の任意の点の高さまたはｚ座標を決定することも可能である。

フォトマスク４１０の傾斜位置が分かるとすぐに、この傾斜位置を、試料ステージ１００によって並進運動が行われる際に考慮に入れることができる。その結果、試料ステージ１００の並進運動が、斜めに装着されたフォトマスク４１０および／またはＳＥＭ４４０に意図しない損傷をもたらすことを確実に防ぐことが可能である。ＳＥＭ４４０の他に、フォトマスク４１０を識別および修復するための装置は、図４には示されていない１つまたは複数の走査型プローブ顕微鏡を含むことができる。前記走査型プローブ顕微鏡は、フォトマスク４１０の上面４３０の近傍でＳＥＭ４４０から特定の距離に取り付けられることが多い。マスクが斜めに装着されている場合、大きな距離にわたって並進運動を行わせると、走査型プローブ顕微鏡のプローブおよび／またはマイクロマニピュレータが意図せずにフォトマスク４１０と接触してしまうことが容易に起こり得る。フォトマスク４１０の傾斜位置を確認した後、この問題を回避することができる。

図６は、マーキング６００または基準標識６００の例を示す。マーキング６００は、マスク製造業者によって、典型的には規則的または不規則な間隔でフォトマスク２７０、４１０上に施される。例示的なマーキング６００は、辺の長さ６４０が３５０μｍの正方形の形状を有する。マーキング６００は、２つの交差棒（ｃｒｏｓｓｐｉｅｃｅ）６１０および６２０によって４つの象限に分割されている。右上象限６３０において、マーキング６００は、小さな正方形６６０を有する。正方形６６０の右上の角は、マーキング６００の基準点６５０を定義する。

マーキング６００の白色または透明部分６３０は、フォトマスク２７０、４１０の基板２７５、５１０とすることができる。交差棒６１０、６２０および小さな黒い正方形６６０は、例えばクロムなどの、例えばバイナリフォトマスク２７０の吸収体材料を含むことができる。

マーキング６００は、ＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０によって走査することができ、基準標識６００の基準点６５０は、走査データから確認することができる。

図７は、フォトマスク７００の概略平面図を示す。例示的なフォトマスク７００は、３つの角に、直角の形態の３つのマーキング７１０、７３０、７５０を有する。例示的なマーキング７１０、７３０、７５０の基準点７２０、７４０、７６０は、直角の内側の交点を形成する。マスク７００上には、フォトマスク７００に関連付けられた座標系ｕ、ｖが示されている。マスク座標系ｕ、ｖにおける基準点ｕ₁、ｖ₁、ｕ₂、ｖ₂およびｕ₃、ｖ₃は、マスク製造業者によってマスク７００のユーザに提供される。マーキング７１０、７３０、および７５０は、多くの場合、図６のマーキング６００の形態を有する。

３つのマーキング７１０、７３０、７５０のうちの少なくとも２つの基準点７２０、７４０、７６０を決定するために、３つのマーキング７１０、７３０、７５０のうちの少なくとも２つが、ＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０によって走査される。マーキング７１０、７３０、７５０をＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０の下に位置決めするために、試料ステージ１００は、もっぱらチャック１９０、２６０のｘ方向およびｙ方向の並進運動のみを行う。基準点７２０、７４０、７６０を決定するための試料ステージ１００の回転運動は行われない。マーキング７１０、７３０、７５０のうちの１つが電子ビーム４５０の下に位置決めされるとすぐに、電子ビーム４５０は、マーキング７１０、７３０、７５０を走査して、それらの基準点７２０、７４０、７６０を確認する。

２つのマーキング、例えばマーキング７１０、７３０を走査した後、試料ステージ１１０の座標系ｘ、ｙにおけるこれらのマーキングの基準点７２０、７４０がｘ₁、ｙ₁およびｙ₁、ｙ₂であると分かる。２つの測定された基準点ｘ₁、ｙ₁およびｘ₂、ｙ₂と、マスク製造業者によって提供された基準点ｕ₁、ｖ₁およびｕ₂、ｖ₂と、を用いて、２つの座標系の互いに対する変位、回転、およびスケーリングを決定することができる。アフィン変換は、測定された基準点ｘ₁、ｙ₁およびｘ₂、ｙ₂をマスク製造業者によって提供された基準点ｕ₁、ｖ₁およびｕ₂、ｖ₂に結びつける。２つのマーキングのみが使用される場合、一般的なアフィン変換は一意に決定されない（ｕｎｄｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅ）。このような実施形態は、アフィン変換を変位（オフセット）、スケーリング、および回転に制限する。

アフィン座標の確立された記述は、同次座標を用いた行列表現で与えられる。

２つの基準点、例えば基準点７２０および７４０に基づいて２つの座標系を互いに対してアライメントする場合、上記の一般的なベクトル方程式は以下のように変形される。

この場合、パラメータは、ａ、ｂが変位またはオフセット、ｓがスケーリング、およびαが互いに対する２つの座標系の回転角を表す。

測定された基準点７２０および予め定義された基準点７４０を挿入することにより、線形代数の方法を用いて解くことができる連立方程式が得られる。フォトマスク７００に対して、３つのマーキング７１０、７３０、７５０の基準点７２０、７４０、７６０を測定して、一般的なベクトル方程式に挿入する場合、変位ａ、ｂ、スケーリングｓ、回転αに加えて、せん断ｍおよび回転伸張のパラメータをさらに決定することができる。

識別された欠陥ｕ_D、ｖ_Dの座標は、典型的には、フォトマスク２７０、４１０、７００とリンクした座標系ｕ、ｖの座標で示される。アフィン変換のパラメータを確認した後、これらの座標を試料ステージ１００の座標に変換することができる。既に上で説明したように、ＳＥＭ４４０は、試料ステージ１００の座標で動作する。

次に、マスク４１０またはマスク４１０の上面４３０に対して垂直に配向されていない回転軸によって引き起こされるマスク２７０、４１０、７００の揺動運動の結果としてのフォトマスク２７０、４１０、７００の高さ変化がどのように決定されるかについて以下で説明する。ＳＥＭ４４０と高さセンサ４６０との間の距離４９０、またはＳＥＭ４４０の粒子ビーム４５０および高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０のフォトマスク２７０、４１０、７００上の入射点を決定する最初に説明したステップは、この距離が既知でない場合にのみ必要である。これは、例えば、この距離を変更したサービス作業が装置４００に対して行われた後の場合である。

距離４９０は、２つのサブステップにおいて確認される。第１のサブステップでは、高さセンサ４６０は、ＳＥＭ４５０の電子ビーム４４０によって既に測定されたマーキング７１０、７３０、７５０の基準点７２０、７４０、７６０の下に位置決めされる。２つのマーキング７１０および７３０のみがＳＥＭ４５０の電子ビーム４４０によって測定された場合、マーキング７１０または７３０の一方がこの目的のために選択される。

このプロセスは、試料ステージ１００がＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０と同様のやり方でマーキングを走査する場合、非常に時間がかかる可能性がある。ＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０とは対照的に、高さセンサの粒子ビーム４７０は静止している。したがって、電子ビーム４５０の走査中の場合とは対照的に、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０をマーキング７１０、７３０、７５０のうちの１つの基準点７２０、７４０、７６０の下に位置決めするためには、フォトマスク２７０、４１０、７００を高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０の下で移動させなければならない。これには、フォトマスク２７０、４１０、７００の質量と、試料ステージ１００の質量の大部分を移動させる必要がある。この理由から、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０を基準点の１つの下にセンタリングすることは、時間のかかるプロセスである。したがって、試料ステージ１００の並進運動を実行することによってフォトマスク２７０、４１０、７００を単に走査するだけでは、実際には効果的でない。むしろ、マーキング７１０、７３０、７５０のうちの１つの基準点７２０、７４０、７６０が、可能な限り短い走査時間の後に、すなわち試料ステージ１００の可能な限り少ない並進運動の後に、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０の下に位置するように、試料ステージの走査経路を選択することが非常に有利である。これが適用可能な走査経路は、フォトマスク２７０、４１０、７００上に存在するマーキング５００、７１０のタイプに依存する。

図８は、図６の例示的なマーキング６００について、短い走査時間の後にマーキング６００の基準点６５０を高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０の下に位置決めまたはセンタリングすることを可能にする好都合な走査経路を概略的に示す。図９ａおよび図９ｂのフロー図９００は、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０を基準点６５０の下にセンタリングするための様々なステップを示す。本方法は、９００で開始する。ステップ９０５は、試料ステージ１００を交差棒６１０および６２０に対して斜め方向にマーキング６００内で走査することを含む。この第１の走査は、図８の左側の部分像において直線８１０によって表されている。第１の走査８１０の長さは、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０がマーキング６００の交差棒６１０および６２０を「見る」または結像（ｉｍａｇｅ）するように選択される。第１の走査８１０中に高さセンサ４６０によって検出された強度信号は、図８の右上の部分像に示されている。交差棒６１０および６２０の位置では、それらの吸収体材料は、マーキングから反射された強度信号が低下または消滅するという効果を有する。

第１の走査８１０の後、ステップ９１５において、高さセンサ４６０によって検出された信号が分析され、２つの交差棒６１０と６２０との間の距離ｄ₁が決定される。次いで、ステップ９２０において、試料ステージ１００を斜め走査方向に対して垂直に予め定義された距離だけ変位させる。次のステップ９２５は、図８に示すように、第２の走査８２０を実行するステップを含む。その後、ステップ９３０では、第２の走査８２０について、マーキング６００の２つの交差棒６１０と６２０との間の距離ｄ₂が確認される。これは、図８の中央左の部分像において概略的に説明されている。信号が消滅する広い方の範囲は、第２の走査８２０がマーキング６００の正方形６６０を部分的に通っていることを示す。

次いで、判定ブロック９３５は、距離ｄ₁がｄ₂よりも大きいかどうかを判定することを含む。これが当てはまる場合、第１の走査８１０と第２の走査８２０との間の試料ステージ１００の変位は、正しい方向に、すなわちマーキング６００の基準点６５０の方向に行われている。ブロック９４５に示されるように、これは左下に向かう方向である。次いで、ステップ９５０は、第３の走査８３０が正方形６６０、したがってマーキング６００の基準点６５０を斜めに通るようにするために必要な試料ステージ１００のオフセットまたは変位を確認することを含む。ステップ９５５において、試料ステージ１００は、確認されたオフセットだけ第２の走査８２０に対して垂直に変位される。

ステップ９６０では、試料ステージ１００を用いて第３の走査８３０が行われる。第３の走査８３０は、図８に示すように、正方形６６０の対角線に沿って行われる。その後、ステップ９６５において、第３の走査８３０が分析され、第３の走査８３０からマーキング６００の基準点６５０が決定される。これは、図８の左下の部分像に概略的に示されている。求めるマーキング６００の基準点６５０は、マーキング６００の正方形６６０の右上の角にあり、第３の走査８３０の検出信号が消滅した領域の右端にある点である。最後に、本方法は、ステップ９７０で終了する。

判定ブロック９３５において、距離ｄ₂がｄ₁よりも大きいことが確定された場合、次の走査のための試料ステージ１００の変位の方向は、第１の走査８１０と第２の走査８２０との間で行われた変位に対して逆になる。これは、図９のブロック９４０において実施される。ステップ９５０は、第３の走査８３０が正方形６６０の対角線、したがってマーキング６００の基準点６５０を通るようにするために必要なオフセットを確認することを含む。次いで、前のセクションで既に説明したように、さらなるステップが行われる。

図１０は、フォトマスク２７０、４１０、７００のマーキング７１０、７３０、７５０の基準点７２０、７４０、７６０を高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０の下にセンタリングするための代替の方法を概略的に示す。上で説明した試料ステージ１００の並進運動の代わりに、マーキング７１０、７３０、７５０のうちの１つの内部の規定された回転軸または枢動点を中心とした試料ステージ１００の回転を用いて、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０をその基準点７２０、７４０、７６０の下に位置決めすることも可能である。

図１０は、マーキング６００内の第１の走査１０１０を表す。図１０の右上の部分像は、試料ステージ１００の回転中に高さセンサ４６０によって検出された強度プロファイルを示す。第１の走査１０１０の検出された光強度における２つのディップは、交差棒６１０および６２０の下での高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０の走査を表す。反射光強度が消滅する広い方の範囲は、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０がマーキング６００の正方形６６０の一部の上を走査していることを表す。

マーキング６００内の回転軸の枢動点を変位させた後、試料ステージ１００の回転軸２５０を回転させることによって第２の走査１０２０が行われる。その結果が図１０の中央左の部分像に示されている。これは、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０が２つの交差棒６１０および６２０ならびにマーキング６００の正方形６６０の上を走査していることを再度示している。２つの走査１０１０および１０２０と、２つの走査の間に行われたマーキング６００内の回転軸の変位と、さらに円形回転運動の半径の変化とから、第３の走査１０３０がマーキング６００の基準点６５０を通るようにする円形走査の枢動点および半径が確認される。左下の部分像は、円形走査中に高さセンサ４６０によって検出された強度プロファイルを表す。求めるマーキング６００の基準点６５０は、走査１０１０、１０２０、および１０３０から、マーキング６００の正方形６６０の右上の角６５０として決定することができる。円形または三日月形の走査１０１０、１０２０および１０３０によってマーキング６００の基準点６５０を決定することは、図８を参照して説明した線形走査８１０、８２０、８３０と比較してより複雑である。

高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０をセンタリングした後、試料ステージ１００の座標系における粒子ビーム４７０の座標が分かる。上で説明したように、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０をセンタリングするために選択されたマーキング７１０、７３０または７５０は、ＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０によって既に走査されている。ＳＥＭ４４０の粒子ビーム４５０と高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０との間の求める距離４９０は、ＳＥＭ４４０によって測定されたマーキング７１０、７３０または７５０の基準点６５０の座標と、高さセンサ４６０によって測定されたマーキング７１０、７３０または７５０の基準点７１０、７３０、７５０の座標との差によって与えられる。

以下に説明する３つのステップは、フォトマスク２７０、４１０、７００上の回転軸の位置を決定するのに役立つ。これらの較正ステップは、新規のまたは改良された装置４００に対して一度実行されなければならない。さらに、これらの較正ステップは、試料ステージ１００の座標系に対するＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０の座標が失われた場合に実行する必要がある。

回転軸の位置を確認するための第１のサブステップでは、フォトマスク２７０、４１０、７００を試料ステージ１００とともに９０°回転させる。図１１は、試料ステージ１００の座標系のｚ軸を中心に反時計回り方向に９０°回転させた図７のフォトマスク７００を示す。フォトマスク２７０、４１０、７００を９０°の回転角だけ回転させることは、この角度を選択することにより、フォトマスク２７０、４１０、７００に対する回転軸の位置を最小の誤差で決定することが可能になるため、有利である。しかしながら、０＜θ＜１８０°の範囲内で回転角を選択することも可能である。

フォトマスク７００を回転させる時点では、回転に起因して起こり得る揺動運動はまだ分かっていないため、フォトマスク７００、ＳＥＭ４４０もしくは走査型プローブ顕微鏡および／またはガス注入システムへの損傷を防ぐために、回転を行う前に、ＳＥＭ４４０のカラム４４５の出力部と、存在する場合には１つもしくは複数の走査型プローブ顕微鏡のプローブまたはマイクロマニピュレータとの間の距離を大きくすることが有利である。これは、例えば、試料ステージ１００のチャック２６０を下げることによって行うことができる。図４には示されていないガス注入システムを使用して、例えば、ＥＢＩＥプロセスまたはＥＢＩＤプロセスが行われる場所で１つまたは複数の対応する前駆体ガスを供給することができる。

次のステップでは、ＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０によって、回転させたフォトマスク７００の３つのマーキング７１０、７３０、７５０のうちの少なくとも２つの基準点７２０、７４０、７６０が再び測定される。これらの測定の実施は、図６および図７の議論の文脈において上で説明された。同様に既に上で説明したように、３つのマーキング７１０、７３０、７５０のうちの少なくとも２つのマーキングの基準点７２０、７４０、７６０を決定する間、試料ステージ１００の回転軸２５０による回転を実行することは許可されない。さらに、試料ステージ１００による回転運動の実行と、回転させたフォトマスク７００の基準点７２０、７４０、７６０のＳＥＭ４００の電子ビーム４５０による測定との間に、装置４００が、第１に試料ステージ１００の位置と、第２にＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０の位置とを変更することができるいかなるタスクも確実に実行しないように注意が払われるべきである。

フォトマスク２７０、４１０、７００が、その中心点が試料ステージ１００の回転軸２５０の真上に位置するようにチャック１９０、２６０上に配置される場合、試料ステージ１００の回転軸２５０によるフォトマスク２７０、４１０、７００の回転は、マーキング７１０、７３０、７５０が、その基準点７２０、７４０、７６０と同様に、試料ステージ１００の回転軸２５０の回りの既知の円形経路上を循環するという効果を有する。しかしながら、一般的に、マスクホルダによって固定されたフォトマスク２７０、４１０、７００は、一般的な場合、回転軸２５０の位置、したがって基準点７２０、７４０、７６０の円形経路の中心点が不明のため、この条件を満たさない。

既に上で説明したように、並進と回転の複合的な動きは、アフィン変換によって記述することができる。図１２は、フォトマスク７００を、前記フォトマスクの表面に対して垂直な回転軸に関して任意の角度θだけで回転させた状態を概略的に説明する。回転を行う前のマーキング７１０、７３０の基準点７２０、７４０の座標は、ｘ_1i、ｙ_1iおよびｘ_2i、ｙ_2iであり、ここで、添え字「ｉ」は、マーキング７１０、７３０の基準点７２０、７４０の元の座標を表す。回転後、基準点７２０、７４０は、座標ｘ_1r、ｙ_1rおよびｘ_2r、ｙ_2rを有し、この場合、添え字「ｒ」は、回転後のマーキング７１０、７３０の基準点７２０、７４０の座標を表す。図１２から推測できるように、基準点７２０、７４０の座標の変化は、以下のように表すことができる：Δｘ_i＝ｘ_2i－ｘ_1i、Δ_yi＝ｙ_2i－ｙ_1i、Δｘ_r＝ｘ_2r－ｘ_1r、およびΔｙ_r＝ｙ_2r－ｙ_1r。さらに以下の関係：ｔａｎ（θ_i）＝Δｙ_i／Δｘ_i、ｔａｎ（θ_r）＝Δｙ_r／Δｘ_r、θ＝θ_r－θ_iが成り立つ。したがって、回転角θは、測定されたマーキング７１０、７３０の基準点７２０、７４０から決定することができる。

パラメータｔ_xおよびｔ_yは、回転によって引き起こされるマーキング７１０および７３０の並進または変位を表す。したがって、回転を記述するアフィン変換に対して以下の結果が得られる。

フォトマスクを角度θだけ回転させても、マスク７００がスケーリングされることにはならないはずである。したがって、パラメータｓに対して、良好な近似でｓ＝１と仮定することができる。したがって、他のパラメータを確認する際の誤差よりも大きいｓを決定する際の偏差は、回転軸の位置を決定する際の誤差の指標を与える。並進パラメータｔ_xおよびｔ_yについては、上記の行列式から以下の結果が得られる。
ｔ_x＝ｘ_r－ｃｏｓθ・ｘ_i＋ｓｉｎθ・ｙ_i
ｔ_y＝ｙ_r－ｓｉｎθ・ｘ_i－ｃｏｓθ・ｙ_i

次いで、目的は、以下が成り立つ回転軸の座標ｘ_c、ｙ_cを見つけることである。
ｘ_r＝ｘ_i
ｙ_r＝ｙ_i

回転軸の座標はｘ_c、ｙ_cによって記述され、ここで「ｃ」は中心を表す。マーキング７１０、７３０、７５０およびそれぞれのそれらの基準点７２０、７４０、７６０は、回転軸２５０の回りの円形経路上を移動する。次いで、回転軸２５０の座標ｘ_c、ｙ_cがＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０の入射点の座標と一致するように、試料ステージ１１０をｘ方向およびｙ方向に移動させる場合、ＳＥＭ４４０によって記録される像は、その中心点を中心に回転し、すなわち、ＳＥＭ像の点は、純粋な回転運動をする。

この特別な場合は別として、すなわち、回転軸２５０が電子ビーム４５０の軸と一致しない場合、マスク７００の回転中にＳＥＭ４４０によって観察されるすべての点は、回転と並進の複合的な動きを経験する。例えば、座標ｘ_D、ｙ_Dを有する欠陥がＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０によって走査される領域内にある場合、前記欠陥は、通常、回転軸２５０を中心としたフォトマスク７００の回転中にＳＥＭの走査領域または視野から外れる。試料ステージ１１０のｘ方向およびｙ方向の補償並進運動によって、マスク７００の回転の終了後に再び欠陥ｘ_D、ｙ_DをＳＥＭ４４０の視野または走査領域内に変位させることができる。回転軸２５０を中心とした試料ステージ１１０の回転と、試料ステージ１１０の補償並進運動との組合せにより、試料ステージ１１０は、欠陥ｘ_D、ｙ_Dを中心として回転することになる。

チャック１９０、２６０のチャック面２６５の座標系ｘ_c、ｙ_c、ｚ_cの原点は、典型的には、ＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０が座標原点に位置するように選択される。

いくつかの変換の後、ｘ_i、ｘ_rおよびｙ_i、ｙ_rに対して上で指定された条件を使用して、中心回転軸の座標ｘ_c、ｙ_cを、並進ｔ_xおよびｔ_yならびに回転角θの関数として表すことが可能である。

この場合、並進パラメータｔ_xおよびｔ_yは、上で指定された式から決定され、回転の前後のマーキング７１０、７３０、７５０の基準点７２０、７４０、７６０の測定された座標が、前記式に挿入される。

パラメータｔ_x、ｔ_y、およびθを決定した後、回転軸が座標ｘ_c、ｙ_cを有するように試料ステージ１００を変位させる場合、チャック１９０、２６０を回転させても、ＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０の走査領域は変位しない。

図１３は、回転軸の座標がフォトマスク２７０、４１０、７００上の電子ビーム４４０の入射点の座標と一致しない回転Δθを行うことによる点ｘ_i、ｙ_iの並進を示す。したがって、上で説明したように、Δθの回転により、点ｘ_i、ｙ_iがさらに変位することになる。この引き起こされた並進は、添え字「ｉｔ」によって識別される。この並進は、点ｘ_i、ｙ_iの元の座標および回転角Δθの関数として表すことができる。
ｘ_it＝（ｘ_i－ｘ_c）・ｃｏｓΔθ－（ｙ_i－ｙ_c）・ｓｉｎΔθ＋ｘ_c－ｘ_i
ｙ_it＝（ｘ_i－ｘ_c）・ｓｉｎΔθ＋（ｙ_i－ｙ_c）・ｃｏｓΔθ＋ｙ_c－ｙ_i

ＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０の走査領域に対する回転によって引き起こされた並進を相殺するために、試料ステージ１００を、上で指定された大きさだけ逆方向に変位させなければならない。

図１４の図１４００は、試料ステージ１００の多様な構成要素の様々な起こり得る欠損または欠陥を説明する。図１４に示すように、マスクプレート１９０、２６０をｘ方向に沿って移動させる試料ステージ１００の第２のスライド２２５は、試料ステージ１００のベースプレート２０５に対して角度αだけ傾斜させることができる。さらに、試料ステージ１００の第２のスライド２２５は、チャック１９０、２６０またはマスクプレート１９０、２６０に対して角度βだけ回転させることができる。試料ステージ１００のこれらの２つの不備により、フォトマスク２７０の位置が傾斜しまたは斜めになる。試料ステージ１００の並進を行う際にフォトマスク２７０の斜め位置をどのようにして確認することができ、どのようにして考慮に入れることができるかについては、既に上で詳細な説明がなされている。

しかしながら、フォトマスク２７０の傾斜位置は、試料ステージ１００の回転軸１４５０がマスク２７０、４１０、７００またはその上面４３０に対して垂直にアライメントされている限り、マスク２７０の揺動運動をもたらさない。対照的に、フォトマスク２７０、４１０、７００に対する垂線から逸脱する回転軸１４５０の配向は、試料ステージ１００によるマスク２７０、４１０、７００の回転中に高さ変化をもたらす。回転中のフォトマスク２７０、４１０、７００の高さ変化を、以下ではマスク２７０、４１０、７００の揺動運動と呼ぶ。

図１４は、回転軸１４５０が、試料ステージ１００のベースプレート２０５のｚ軸に対して角度δを有することを概略的に示す。しかしながら、角度偏差δは、回転軸１４５０がマスク２７０、４１０、７００に対して垂直に配向されている限り、すなわち、γ＝９０°が成り立つ限り、フォトマスク２７０、４１０、７００の回転中にフォトマスクの揺動運動をもたらさない。例示的な図１４００では、マスクの表面４３０と回転軸１４５０の配向との間の角度である角度γは、９０°から逸脱する数値を有する。角度γ≠９０°は、しかしながら、回転軸１４５０を中心としたマスク２７０、４１０、７００の回転中に、高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０によって検出される高さ変化をもたらす。

図１５の図１５００は、上側部分像においてマスク７００の平面図を示す。試料ステージ１００は、フォトマスク７００上の回転軸１４５０の座標１５１０がＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０の入射点ｘ_c、ｙ_cの座標と一致するように、フォトマスク７００を変位させている。高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０の入射点は、ＳＥＭ４４０の電子ビーム４５０の入射点から距離４９０またはｄ₀にある。求めるのは、図１５の下側部分像に示すように回転軸がフォトマスク７００に対して垂直に配向されていない場合の点１５２０の高さ変化、高さプロファイル、または揺動運動である。

次いで、図１５に示す回転角について、高さセンサ４６０が、回転軸１４５０を中心としたフォトマスク７００の回転中に最大高さ変化を検出すると仮定する。そのため、この回転角をθ_maxと呼ぶ。θ_max＝±９０°の場合は、γ＝９０°が成り立ち、揺動運動の結果としての高さ変化は消滅する。θ_max＝±１８０°の場合は、高さセンサ４６０によって検出されるフォトマスク７００の高さ変化は、その符号を反転させる。

図１５の下側部分像から、最大の高さ変化に対して、高さセンサ４６０によって検出された高さ変化Δｈ_max１５７０を決定することができる。
Δｈ_max＝ｄ₀・ｔａｎ（δ＋γ－９０°）

回転軸１４５０を中心としたフォトマスク７００の回転中に高さセンサ４６０によって回転角θの関数として測定された高さプロファイルｈ（θ、ｄ₀）については、したがって、以下の結果が得られる。
ｈ（θ、ｄ₀）＝ｃｏｓ（θ－θ_max）・ｄ₀・ｔａｎ（δ＋γ－９０°）＋ｈ_off
または
ｈ（θ、ｄ₀）＝Δｈ_max・ｃｏｓ（θ－θ_max）＋ｈ_off
ここで、パラメータθ_max、Δｈ_maxおよびｈ_offは、最初は未知である。

図１６のグラフ１６００は、測定された高さプロファイルｈ（θ、ｄ₀）の例を、ラジアン単位で示した回転角θの関数として示す。高さ変化または高さプロファイルは、マイクロメートルで表されている。図１６の点１６１０は、回転プロセス中の高さセンサ４６０の測定点を表す。実線の曲線１６２０は、測定点１６１０にフィッティングされた関数を表す。例えば、Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ－Ｍａｒｑｕａｒｄｔアルゴリズムなどの数値最適化アルゴリズムを使用して、測定点１６１０をフィッティングすることができる。パラメータθ_max、Δｈ_maxおよびｈ_offは、測定データ１６１０を上記の関数にフィッティングした結果として決定される。

フォトマスク７００の任意の点、例えば点１５２０における高さ変化は、高さプロファイルｈ（θ、ｄ₀）の線形内挿および／または線形外挿によって確認することができる。

ここで、ｈ（θ、ｄ）は、回転角θおよび回転軸からの距離ｄの関数としてフォトマスク７００の高さプロファイルを記述する。

図１７のフロー図１７００は、試料ステージ１００のチャック面１９５、２６５に平行な少なくとも１つの軸に沿って変位可能であり、かつチャック面１９５、２６５に垂直な少なくとも１つの軸２５０、１４５０を中心に回転可能である試料ステージ１００上のフォトマスク２７０、４１０、７００のアライメントを決定するプロセスの例示的なステップを再度提示する。本方法は、ステップ１７１０で開始する。

次のステップ１７２０は、フォトマスク２７０、４１０、７００の傾斜位置を決定するステップを含む。この目的のために、高さセンサ４６０は、マスク上の少なくとも３つの点のｚ座標を測定し、３つの測定点は、直線上にない。

ステップ１７３０は、試料ステージ１００の座標系をフォトマスク２７０、４１０、７００の座標系と結合するアフィン変換のパラメータを決定するステップを含む。この目的のために、フォトマスク２７０、４１０、７００の少なくとも２つのマーキング７１０、７３０、７５０の座標が、粒子ビーム源４４０の粒子ビーム４５０によって測定される。

ステップ１７２０および１７３０は両方とも、任意選択のステップであり、したがって、図１７では、それらのステップの周囲に破線を付したボックスで表されている。

ステップ１７４０では、フォトマスク２７０、４１０、７００のアライメントを決定する目的で、試料ステージ１００を予め定義された角度だけ回転させ、フォトマスク２７０、４１０、７００の高さ変化が、回転軸２５０、１４５０に対して非消滅距離で回転中に測定される。

本方法は、ステップ１７５０で終了する。

最後に、図１８ａおよび図１８ｂのフロー図１８００は、図１７でより詳細に説明した方法を再現している。本方法は、ステップ１８０５で開始する。

次のステップ１８１０では、少なくとも１つの高さセンサ４６０が、直線上にないフォトマスク２７０、４１０、７００上の少なくとも３つの点の高さの差を測定する。ステップ１８１５では、フォトマスク２７０、４１０、７００の傾斜位置が、測定された高さの差から決定される。

次いで、ステップ１８２０において、フォトマスク２７０、４１０、７００の少なくとも２つのマーキング７１０、７３０、７５０の第１の座標セットが、少なくとも１つの粒子ビーム源４４０の粒子ビーム４５０によって決定される。

ステップ１８２５では、フォトマスク２７０、４１０、７００の座標系を試料ステージ１００の座標系と結合するアフィン変換のパラメータが、測定された第１の座標セットと、マスク製造業者によって供給される少なくとも２つのマーキング７１０、７３０、７５０の座標とに基づいて決定される。

４つのステップ１８１０～１８２５は、任意選択のステップであり、したがって、図１８ではそれらのステップの周囲に破線を付したボックスで示されている。

ステップ１８３０において、高さセンサ４６０は、少なくとも１つの粒子ビーム源４４０の粒子ビーム４５０によって測定された少なくとも２つのマーキング７１０、７３０、７５０のうちの１つの上にセンタリングされる。その後、ステップ１８３５において、少なくとも１つの粒子ビーム源４４０の粒子ビーム４５０の入射点と高さセンサ４６０の粒子ビーム４７０の入射点との間の距離４９０が決定される。

ステップ１８３０および１８３５は、例えば、距離４９０が既知でない場合にのみ実行されなければならない。この状況は、２つの任意選択のステップの周囲に点線を付したボックスによって示されている。

ステップ１８４０において、フォトマスク２７０、４１０、７００を角度０°＜α＜１８０°だけ回転させる。回転は、９０°の角度で行われるのが好ましい。

次いで、ステップ１８４５において、フォトマスク２７０、４１０、７００の少なくとも２つのマーキング７１０、７３０、７５０の第２の座標セットが、少なくとも１つの粒子ビーム源４４０の粒子ビーム４５０によって測定される。その後、ステップ１８５０において、フォトマスク２７０、４１０、７００上の回転軸１４５０の座標が決定される。

ステップ１８４０～１８５５は任意選択のステップであり、したがって、図１８ではそれらのステップの周囲に点線を付したボックスで示されている。これらのステップは、例えば、フォトマスク２７０、４１０、７００上の回転軸１４５０の位置が不明である場合にのみ実行することができる。これは、例えば、試料ステージ１００の座標系における少なくとも１つの粒子ビーム源４４０の粒子ビーム４５０の座標が失われた場合である。

ステップ１８５５において、回転軸１４５０は、その座標が少なくとも１つの粒子ビーム源４４０の粒子ビーム４５０の入射点の座標と一致するように、試料ステージ１００を用いて任意に変位される。

次のステップ１８６０では、試料ステージ１００を予め定義された角度だけ回転させ、フォトマスク２７０、４１０、７００の高さ変化ｈ（θ、ｄ₀）が回転中に測定される。

その後、ステップ１８６５において、測定された高さ変化ｈ（θ、ｄ₀）からフォトマスクの揺動運動を決定することができる。本方法は、最終的に１８７０で終了する。

Claims (20)

1. 試料ステージ（１００）のチャック面（１９５、２６５）に平行な少なくとも１つの軸に沿って変位可能であり、かつ前記チャック面（１９５、２６５）に垂直な少なくとも１つの軸（２５０）を中心に回転可能である前記試料ステージ（１００）上のフォトマスク（２７０、４１０、７００）のアライメントを決定するための方法（１７００、１８００）であって、
   前記試料ステージ（１００）上の前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の前記アライメントを決定する目的で、前記試料ステージ（１００）を予め定義された角度だけ回転させ、回転中の前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の高さ変化（１５７０）を、前記回転軸（１４５０）に対して所定の非消滅距離（４９０）で測定するステップ、
   を含む、方法（１７００、１８００）。
2. 前記試料ステージ（１００）を、６０°以上、好ましくは９０°以上、より好ましくは１８０°以上、最も好ましくは３６０°以上の角度だけ回転させる、請求項１に記載の方法（１７００、１８００）。
3. 前記回転軸（１４５０）に対して前記非消滅距離を予め決定する追加のステップを含む、請求項１または２に記載の方法（１７００、１８００）。
4. 前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の表面（４３０）上の前記回転軸（１４５０）の座標を決定する追加のステップを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法（１７００、１８００）。
5. 前記回転軸（１４５０）の前記座標を決定するステップが、
   ａ．前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）を回転させることなく、粒子ビーム源（４４０）の粒子ビーム（４５０）によって、前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の少なくとも２つのマーキング（７１０、７３０、７５０）の第１の座標セットを測定するステップと、
   ｂ．前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）を０°＜θ＜１８０°または１８０°＜θ＜３６０°の角度だけ回転させるステップと、
   ｃ．前記粒子ビーム源（４４０）の前記粒子ビーム（４５０）によって、前記回転させたフォトマスク（２７０、４１０、７００）の前記少なくとも２つのマーキング（７１０、７３０、７５０）の第２の座標セットを測定するステップと、
   を含む、請求項４に記載の方法（１７００、１８００）。
6. 前記回転軸（１４５０）の前記座標を決定するステップが、前記少なくとも２つのマーキング（７１０、７３０、７５０）の測定された前記第１および第２の座標セットから前記回転軸（１４５０）の前記座標を決定するステップを含む、請求項５に記載の方法（１７００、１８００）。
7. 前記少なくとも２つのマーキング（７１０、７３０、７５０）を測定するステップが、光子ビーム、電子ビーム、イオンビーム、原子ビーム、および分子ビームの群からの少なくとも１つの集束粒子ビーム（４５０）を生成するように構成された少なくとも１つの粒子ビーム源（４４０）によって行われる、請求項５または６に記載の方法（１７００、１８００）。
8. 前記回転軸（１４５０）に対する前記非消滅距離を予め決定するステップが、少なくとも１つの高さセンサ（４６０）の粒子ビーム（４７０）の前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）上の入射点の座標を決定するステップを含む、請求項３～７のいずれか１項に記載の方法（１７００、１８００）。
9. 前記少なくとも１つの高さセンサ（４６０）の前記粒子ビーム（４７０）の前記入射点の前記座標を決定するステップが、請求項５に記載の前記少なくとも２つのマーキング（７１０、７３０、７５０）のうちの少なくとも１つの上に前記少なくとも１つの高さセンサ（４６０）をセンタリングする目的で前記試料ステージ（１００）を走査するステップを含む、請求項８に記載の方法（１７００、１８００）。
10. 前記試料ステージ（１００）を走査するステップが、前記少なくとも２つのマーキング（７１０、７３０、７５０）に適合された走査経路（８１０、８２０、８３０、１０１０、１０２０、１０３０）を含む、請求項９に記載の方法（１７００、１８００）。
11. 前記高さ変化（１５７０）を測定するステップが、前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）上の粒子ビーム源（４４０）の粒子ビーム（４５０）の入射点の下に前記回転軸（１４５０）を変位させるステップを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法（１７００、１８００）。
12. 前記所定の非消滅距離（４９０）から逸脱した値に対して、前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の前記測定された高さ変化（１５７０）を内挿および／または外挿するステップをさらに含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法（１７００、１８００）。
13. 前記回転軸（１４５０）上の前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）のｚ座標を測定するステップをさらに含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法（１７００、１８００）。
14. 前記試料ステージ（１００）が前記チャック面（１９５、２６５）に平行な少なくとも２つの軸に沿って変位可能であり、
    ａ．前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）を前記試料ステージ（１００）とともに回転させることなく、前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の少なくとも２つのマーキング（７１０、７３０、７５０）の座標を粒子ビーム源（４４０）の粒子ビーム（４５０）によって測定するステップと、
    ｂ．前記測定された座標から、前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の座標系と前記試料ステージ（１００）の座標系との間のアフィン変換を決定するステップと、
    をさらに含む、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法（１７００、１８００）。
15. 前記第１の座標セットから、前記フォトマスクの座標系と前記試料ステージの座標系との間のアフィン変換を決定するステップをさらに含む、請求項５～１４のいずれか１項に記載の方法（１７００、１８００）。
16. 前記アフィン変換を決定するステップが、前記フォトマスクの前記座標系と前記試料ステージの前記座標系との互いに対する並進、スケーリング、および回転のパラメータを決定するステップを含む、請求項１４または１５に記載の方法（１７００、１８００）。
17. 前記試料ステージ（１００）が、前記試料ステージ（１００）のチャック面（１９５、２６５）に平行な少なくとも２つの軸に沿って変位可能であり、前記試料ステージ（１００）を回転させることなく、直線上にない前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）上の少なくとも３つの点の高さの差を前記少なくとも１つの高さセンサ（４６０）によって測定するステップをさらに含む、請求項１～１６のいずれか１項に記載の方法（１７００、１８００）。
18. 前記３つの測定点から逸脱した前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の位置における前記高さの差を、前記測定された高さの差から内挿および／または外挿するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法（１７００、１８００）。
19. 試料ステージ（１００）上のフォトマスク（２７０、４１０、７００）のアライメントを決定するための装置（４００）であって、前記試料ステージ（１００）が、前記試料ステージ（１００）のチャック面（１９５、２６５）に平行な少なくとも１つの軸に沿って変位可能であり、かつ前記チャック面（１９５、２６５）に垂直な少なくとも１つの軸を中心に回転可能であり、前記装置（４００）が、
    前記試料ステージ（１００）を予め定義された角度だけ回転させている間に高さ変化（１５７０）を測定するように構成された少なくとも１つの高さセンサ（４６０）を備え、前記少なくとも１つの高さセンサ（４６０）が、前記試料ステージ（１００）上の前記フォトマスク（２７０、４１０、７００）の前記アライメントを決定する目的で、前記回転軸（１４５０）に対して所定の非消滅距離（４９０）にある、装置（４００）。
20. コンピュータシステムによって実行されると、請求項１～１８のいずれか１項に記載の方法ステップを前記コンピュータシステムに実行させる命令を含む、コンピュータプログラム。

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