(57)【要約】【課題】サブストレート上の構造の位置決定の間に、測定テーブルの空間的な回転及び／又は測定対物レンズの傾きによって生じた測定誤差の決定を可能にするだけでなく、傾き又は回転に応じた測定値の修正をも可能にする手段と、測定テーブル位置の回転及び／又は測定対物レンズの傾きを決定する方法であって、サブストレート上の構造の位置の測定値が、決定された傾き及び／又は回転に基づいて対応して修正される方法とを提供する。【解決手段】座標測定器（１）の少なくとも一つの移動要素（９、２０）の空間位置を決定するための手段と方法とが開示される。少なくとも一つのレーザー干渉計（２４）は、測定ビーム（２３）を移動要素（９、２０）に向ける。少なくとも一つのレーザー干渉計は、Ｘ座標方向まわりの又はＹ座標方向まわりの又はＺ座標方向まわりの移動要素（９、２０）の回転を決定するために、さらなる測定ビームを移動要素に向ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標測定器の少なくとも第一移動要素と少なくとも第二移動要素との空間位置を決定するための手段にして、
Ｘ座標方向及びＹ座標方向での同一平面で可動に配置される座標測定器の測定テーブルであって、第一移動要素である測定テーブルと、
Ｚ座標方向に可動に配置される測定対物レンズであって、第二移動要素である測定対物レンズと、
測定テーブルの表面上に形成される少なくとも一つの反射面と、
測定対物レンズ上に設けられる少なくとも一つの反射面と、
Ｘ座標方向まわりの又はＹ座標方向まわりの又はＺ座標方向まわりの測定テーブルの回転を決定するために測定テーブルの少なくとも一つの反射面に測定ビームを向けるための、及び、Ｘ座標方向に平行な及び／又はＹ座標方向に平行な軸まわりの測定対物レンズの回転を決定するために測定対物レンズの少なくとも一つの反射面に測定ビームを向けるための、少なくとも一つのレーザー干渉計と、
を備えて成る手段。
【請求項２】
測定テーブルには、Ｙ座標方向に垂直な第一反射面が設けられ、且つ、測定テーブルには、Ｘ座標方向に垂直な第二反射面が設けられる、請求項１に記載の手段。
【請求項３】
Ｙ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブルの回転を決定するために、少なくとも一つのレーザー干渉計の測定ビームとさらなる測定ビームとは、測定ビームとさらなる測定ビームとがＺ座標方向で互いとは別個であるように、Ｙ座標方向に平行な反射面に向けられ、且つ、Ｚ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブルの回転を決定するために、レーザー干渉計の測定ビームとさらなる測定ビームとは、測定ビームとさらなる測定ビームとがＸ座標方向で及び／又はＹ座標方向で互いとは別個であるように、Ｙ座標方向に平行な反射面及び／又はＸ座標に平行な反射面に向けられる、請求項２に記載の手段。
【請求項４】
測定対物レンズには、Ｘ座標方向に平行な第一反射面と、Ｙ座標方向に平行な第二反射面とが設けられる、請求項１に記載の手段。
【請求項５】
Ｘ座標方向に平行な軸まわりの測定対物レンズの回転を決定するために、少なくとも一つのレーザー干渉計の測定ビームとさらなる測定ビームとは、測定ビームとさらなる測定ビームとがＺ座標方向で互いとは別個であるように、Ｘ座標方向に平行な反射面に向けられ、且つ、Ｙ座標方向に平行な軸まわりの測定対物レンズの回転を決定するために、レーザー干渉計の測定ビームとさらなる測定ビームとは、測定ビームとさらなる測定ビームとがＺ座標方向で互いとは別個であるように、Ｙ座標方向に平行な反射面に向けられる、請求項４に記載の手段。
【請求項６】
メモリーを備えたコンピュータが、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの及び／又はＺ座標方向まわりの測定テーブルの回転の計算を記録するために、及び／又は、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの測定対物レンズの回転の計算を記録するために設けられるので、座標測定器によって決定されたサブストレート上の構造の位置が、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの及び／又はＺ座標方向まわりの測定テーブルの回転に関するデータに対して、及び／又は、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの測定対物レンズの回転のデータに対して、修正される、請求項１に記載の手段。
【請求項７】
測定テーブルの空間位置が測定対物レンズの空間位置に対して決定することができる、請求項１に記載の手段。
【請求項８】
少なくとも一つの微分干渉計が、測定対物レンズに対する測定テーブルの位置を決定するために設けられる、請求項１に記載の手段。
【請求項９】
少なくとも一つの微分干渉計の参照ビームが、測定物体側での主平面と同じ高さで測定対物レンズ上の少なくとも一つの反射面に衝突し、且つ、微分干渉計の測定光ビームが、測定対物レンズの対物面と同じ高さで測定テーブル上に設けられた反射面に衝突する、請求項８に記載の手段。
【請求項１０】
測定テーブルがＸ座標方向及びＹ座標方向での同一平面で動かされる第一移動要素であり、測定対物レンズが第二移動要素であって、当該測定対物レンズはＺ座標方向に移動可能に配置される、座標測定器の少なくとも一つの第一移動要素と少なくとも一つの第二移動要素との空間位置を決定するための方法にして、
以下のステップ、
・測定テーブルの表面上に形成された少なくとも一つの反射面に少なくとも一つのレーザー干渉計の測定ビームを向けるステップと、
・測定対物レンズの少なくとも一つの反射面に少なくとも一つのレーザー干渉計の測定ビームを向けるステップと、
・さらなる測定ビームを測定テーブルの表面上に形成された少なくとも一つの反射面に向ける、及び／又は、さらなる測定ビームを測定対物レンズの少なくとも一つの反射面に向けるステップと、
・Ｘ座標方向まわりの又はＹ座標方向まわりの又はＺ座標方向まわりの、測定テーブル及び／又は測定対物レンズの回転を決定するステップと、
を備えて成る方法。
【請求項１１】
測定テーブルには、Ｙ座標方向に垂直な第一反射面が設けられ、且つ、測定テーブルには、Ｘ座標方向に垂直な第二反射面が設けられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
測定ビームとさらなる測定ビームとがＺ座標方向で互いとは別個であるように、少なくとも一つのレーザー干渉計の測定ビームとさらなる測定ビームとがＸ座標方向に平行な反射面に向けられるようにして、Ｘ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブルの回転が決定され、且つ、測定ビームとさらなる測定ビームとがＺ座標方向で互いとは別個であるように、レーザー干渉計の測定ビームとさらなる測定ビームとがＹ座標方向に平行な反射面に向けられるようにして、Ｙ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブルの回転が決定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
測定ビームとさらなる測定ビームとがＸ座標方向及び／又はＹ座標方向で互いとは別個であるように、レーザー干渉計の測定ビームとさらなる測定ビームとがＸ座標方向に平行な反射面に及び／又はＹ座標方向に平行な反射面に向けられるようにして、Ｚ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブルの回転が決定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
測定対物レンズには、Ｘ座標方向に平行な第一反射面が設けられ、且つ、測定対物レンズには、Ｙ座標方向に平行な第二反射面が設けられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
測定ビームとさらなる測定ビームとがＺ座標方向で互いとは別個であるように、レーザー干渉計の測定ビームとさらなる測定ビームとがＸ座標方向に平行な反射面に向けられるようにして、Ｘ座標方向に平行な軸まわりの測定対物レンズの回転が決定され、且つ、測定ビームとさらなる測定ビームとがＺ座標方向で互いとは別個であるように、レーザー干渉計の測定ビームとさらなる測定ビームとがＹ座標方向に平行な反射面に向けられるようにして、Ｙ座標方向に平行な軸まわりの測定対物レンズの回転が決定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの及び／又はＺ座標方向まわりの測定テーブルの回転の計算を記録するメモリー、及び／又は、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの測定対物レンズの回転の計算を記録するメモリーを備えたコンピュータが設けられるので、座標測定器によって決定されたサブストレート上の構造の位置が、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの及び／又はＺ座標方向まわりの測定テーブルの回転に関するデータに対して、及び／又は、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの測定対物レンズの回転のデータに対して、修正される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの及び／又はＺ座標方向まわりの測定テーブルの回転に関するデータに対して、及び／又は、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの測定対物レンズの回転のデータに対して、座標測定器によって決定されたサブストレート上の構造の位置の測定のための修正値を以下のタイプの一次方程式
【数１２】
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から決定することが可能である、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標測定器の少なくとも一つの移動要素の空間位置を決定する乃至割り出すための手段に関する。特に、少なくとも一つのレーザー干渉計は、測定ビームを移動要素に向ける。
【０００２】
さらに、本発明は、座標測定器の少なくとも一つの移動要素の空間位置を決定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
【特許文献１】DE 102005052758
【非特許文献１】the lecture script "Pattern Placement Metrology for Mask Making" by Dr.Carola Blaesing
【０００４】
座標測定装置は従来技術からよく知られている。例えば、非特許文献１を参照のこと。本講義は、１９９８年３月３１日、ジュネーブにおける半導体会議の教育プログラムの時に与えられ、そこでは、座標測定器が詳細に記述された。例えば、従来技術から知られているような座標測定器の構成は、図１と関連する以下の記述でより詳細に説明されるであろう。
【０００５】
ドイツ特許明細書の特許文献１は、サブストレート保持手段によって担持されるサブストレートの位置を決定するための位置測定機器で用いられるサブストレート保持手段を記述する。サブストレート保持手段の位置の決定は、レーザー干渉計システムを用いてもたらされる。サブストレート保持手段は、可動なテーブル構成に設けられ、テーブル構成には、レーザー干渉計システムの少なくとも一つのレーザービームを反射するための、少なくとも一つの固定して関連付けられるテーブルミラー（fixedly associated table mirror）が設けられる。しかしながら、そこで提案されるシステムによっては、測定対物レンズの傾き及び／又は測定テーブルの傾き若しくは回転を決定することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、サブストレート上の構造の位置の決定の間に、測定テーブルの空間的な回転及び／又は測定対物レンズの傾きによって生じた測定誤差の決定を可能にするだけでなく、本傾き又は回転に応じた測定値の修正をも可能にする手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有する手段によって達成される。
【０００８】
さらに本発明の目的は、測定テーブル位置の回転及び／又は測定対物レンズの傾きを決定する方法であって、サブストレート上の構造の位置の測定値が、決定された傾き及び／又は回転に基づいて対応して修正される方法を提供することである。
【０００９】
この目的は、請求項１０の特徴を含む方法によって達成される。
【００１０】
座標測定器の少なくとも一つの移動要素の空間位置（Ｘ座標方向、Ｙ座標方向及びＺ座標方向における位置）を決定するために、少なくとも一つのレーザー干渉計がさらなる測定ビームを移動要素に向ける場合が有利である。このようにして、この移動要素の空間位置が決定される。さらなる測定ビームによって、Ｘ座標方向まわりの又はＹ座標方向まわりの又はＺ座標方向まわりの移動要素の回転を決定することが可能になる。
【００１１】
移動要素は、Ｘ座標方向及びＹ座標方向において同一平面内を可動に配置された座標測定器の測定テーブル（measurement table）である。測定テーブルは、少なくとも一つの反射面を有し、当該反射面上に、少なくとも一つのレーザー干渉計は測定ビーム及びさらなる測定ビームを向ける。測定テーブルには、Ｙ座標方向に垂直な第一反射面とＸ座標方向に垂直な第二反射面とが設けられる。
【００１２】
Ｘ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブルの回転を決定するために、レーザー干渉計の測定ビーム及びさらなる測定ビームは、測定ビーム及びさらなる測定ビームがＺ座標方向において互いとは別個である乃至互いから離れているように、Ｘ座標方向に平行な反射面に向けられる。Ｙ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブルの回転を決定するために、レーザー干渉計の測定ビーム及びさらなる測定ビームは、測定ビーム及びさらなる測定ビームがＺ座標方向において互いとは別個であるように、Ｙ座標方向に平行な反射面に向けられる。
【００１３】
Ｚ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブルの回転を決定するために、レーザー干渉計の測定ビーム及びさらなる測定ビームは、測定ビーム及びさらなる測定ビームがＸ座標方向及び／又はＹ座標方向において互いとは別個であるように、Ｘ座標方向に平行な反射面に、及び／又は、Ｙ座標方向に平行な反射面に、向けられる。
【００１４】
さらに、移動要素は、座標測定器の測定対物レンズ（measurement objective）でありうる。測定対物レンズは、Ｚ座標方向に可動に配置され、少なくとも一つの反射面が設けられる。少なくとも一つのレーザー干渉計により放たれた測定ビームとさらなる測定ビームとは、測定対物レンズの反射面に向けられる。測定対物レンズには、Ｘ座標方向に平行な反射面が設けられる。測定対物レンズには、Ｙ座標方向に平行な第二反射面も設けられうる。Ｘ座標方向に平行な軸まわりの測定対物レンズの回転を決定するために、レーザー干渉計の測定ビーム及びさらなる測定ビームは、測定ビーム及びさらなる測定ビームがＺ座標方向において互いとは別個であるように、Ｘ座標方向に平行な反射面に向けられる。同様に、Ｙ座標方向方向に平行な軸まわりの測定対物レンズの回転を決定するために、レーザー干渉計の測定ビーム及びさらなる測定ビームは、測定ビーム及びさらなる測定ビームがＺ座標方向において互いとは別個であるように、Ｙ座標方向に平行な反射面に向けられる。
【００１５】
さらに、これに関連して、本手段は、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの及び／又はＺ座標方向まわりの測定テーブルの回転の計算を記録する、及び／又は、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの測定対物レンズの回転の計算を記録する記憶機構乃至メモリーを備えたコンピュータを有する。座標測定器によって決定されたサブストレート上の構造の位置は、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの及び／又はＺ座標方向まわりの測定テーブルの回転に関するデータに対して、及び／又は、Ｘ座標方向まわりの及び／又はＹ座標方向まわりの測定対物レンズの回転に対して、修正される。
【００１６】
本手段によって、測定対物レンズの空間位置に対する測定テーブルの空間位置を決定することが可能になる。少なくとも一つの微分干渉計（differential interferometer）が測定対物レンズに対する測定テーブルの位置を決定するために設けられる。微分干渉計の参照ビーム（reference beam）が測定対物レンズ上の少なくとも一つの反射面に衝突する場合が有利であり、当該反射面は、測定物体側の主平面の高さ乃至位置で配置されるが、これは、必ずしも必要ではない。微分干渉計の測定光ビームは、測定対物レンズの対物面の高さで測定テーブル上に設けられた反射面に達する。
【００１７】
座標測定器の少なくとも一つの移動要素の空間位置を決定するための発明の方法は、いくつかのステップを含む。第一ステップでは、測定ビームは、少なくとも一つのレーザー干渉計によって座標測定器の少なくとも一つの移動要素に向けられる。さらなる測定ビームが、Ｘ座標方向まわりの又はＹ座標方向まわりの又はＺ座標方向まわりの移動要素の回転を決定するために、少なくとも一つのレーザー干渉計によって移動要素に向けられる。
【００１８】
本発明のさらなる有利な実施形態は、従属請求項で明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では、実施形態が添付の図面を参照して本発明とその長所とをより詳細に説明するであろう。
【００２０】
図１に示されるタイプの座標測定器１は、従来技術から知られていて、数回にわたり詳述されてきた。座標測定器１は、Ｘ座標方向及びＹ座標方向に可動な測定テーブル２０を含む。測定テーブル２０は、半導体製造のためのマスク又はサブストレート２を担持する。いくつかの構造３がサブストレート表面２ａに施されている。測定テーブル２０自体は、空気ベアリング（air bearings）２１によって支持され、当該空気ベアリングは、今度は、ブロック２５によって支持される。有利には、ブロック２５は、花崗岩ブロック（granite block）の形状をなす。空気ベアリングの使用は、一つの可能な実施形態だけを示していて、ブロック２５によって形成される平面２５ａ上のＸ座標方向及びＹ座標方向に測定テーブル２０を動かすために他のベアリングを用いることもできうることは、当業者の誰にも明らかである。少なくとも一つの入射光照明手段１４及び／又は一つの透過光照明手段６がサブストレート２の照明のために設けられている。示される実施形態において、透過光照明手段６の光は、偏向ミラー７を用いて透過光のための照明軸４に向けて放たれる。照明手段６の光は、集光器乃至コンデンサ８を介してサブストレート２に達する。入射光照明手段１４の光は、測定対物レンズ９を通ってサブストレート２に達する。サブストレートからくる光は、測定対物レンズ９により集められ、半透明鏡１２によって光軸５の外に連結される。この測定光は、検出器１１を設けられたカメラ１０に達する。デジタル画像が獲得データから作られる演算器（computing unit）１６が、検出器１１と関連させられる。
【００２１】
測定テーブル２０の位置は、少なくとも一つのレーザー干渉計２４を用いて測定され、決定される。この目的のために、レーザー干渉計２４は、測定光ビーム２３を放つ。また、測定顕微鏡９は、Ｚ座標方向における変位手段に接続されるので、測定対物レンズ９は、サブストレート２の表面に焦点を合せうる。測定対物レンズ９の位置は、例えば、ガラススケール（図示せず）で測定される。ブロック２５は、さらに、防振装置を備えた脚部２６上で位置決めされる。この振動減衰は、座標測定器１の固有振動と全ての潜在的な建物振動とを最大限に減少するか、又は、消滅するものである。
【００２２】
図２は、従来技術で概して採用される座標測定器１の概略的な構成乃至設定を示す。測定テーブル２０の位置は、微分干渉計２４を用いて決定される。測定テーブル２０の位置は、測定対物レンズ９に対して決定される。この目的のために、測定対物レンズ９は、干渉計２４から来る参照ビーム２３ｒによって達せられる少なくとも一つの反射面６０を備えて成る。この参照ビーム２３ｒは、測定対物レンズ９に対する距離乃至間隔を決定する。さらに、干渉計２４は、サブストレートの上に設けられた構造３を備えたサブストレート２を担持する測定テーブル２０の間隔を決定する測定ビーム２３ｍを放つ。測定テーブル２０の潜在的な乃至起こり得る傾きは、測定ブロック２５の傾斜２５ｂによって示されている。測定テーブル２０が傾斜２５ｂの領域に移動した場合、これは、測定テーブル２０の傾きをもたらすであろう。上述したように、座標測定器１の現状の構造によって、測定対物レンズ９の傾き又は測定テーブル２０の回転を決定することは可能ではない。しかしながら、測定対物レンズ９の傾きは、画像の横方向のオフセットに直接結び付く。このオフセットは、カメラ１０又はカメラの検出器１１によって獲得される画像の助けを借りて決定される。このオフセットは、明らかに測定誤差に結び付き、かくして、座標測定器１の精度及び／又は再現性に直接影響する。さらに、測定対物レンズ９の傾きは、完全には再現可能ではない。これは、測定対物レンズ９がそれと共に焦点を合せるたびにわずかに違って傾かされることを意味する。サブストレート２上の地点を数回近似するか又は測定する場合、これは、毎回、測定対物レンズ９の異なる傾きに結び付き、その結果として異なる測定値に結び付く。これは、サブストレート２上の構造３の対応して測定される位置にとって座標測定器の再現性を減ずる。さらに、マスク又はサブストレート２は、それら表面に対してわずかな欠陥乃至不完全性（imperfections）を有する。これは、結果として、異なる測定地点における測定対物レンズ９の異なる焦点位置に結び付く。焦点合せのための機構１５は、したがって、これら地点で異なる操作位置に操作される。これら操作位置で傾く測定対物レンズ９の傾向乃至性質は、また概して異なる。かくして、測定地点は、それぞれ、異なる系統的な測定誤差を有する。これは、座標測定器１の精度を減ずる。また、測定テーブル２の位置だけが、図１及び／又は図２に提案される座標測定器１の構造で決定される。それは、測定テーブルが移動したときに、測定テーブルが回転（Ｚ座標方向まわりの回転）しようが又は傾こう（Ｘ座標方向又はＹ座標方向まわりの回転）がいずれも考慮しない。概略的に図２に描かれているように、Ｘ座標方向又はＹ座標方向におけるこの回転は、ブロック２５の図の傾斜２５ｂによって描かれる。測定テーブル２０のこの回転もまた、測定の精度及び再現性を減ずる測定誤差に結び付く。Ｘ座標方向又はＹ座標方向まわりの測定テーブル２０の傾きは、例えば、ブロック２５の面２５ａにおける平らではない乃至段差の有る箇所によっても引き起こされうる。Ｚ座標方向まわりの回転は、測定テーブルの案内直定規の一方における平らではない箇所によって引き起こされうる。
【００２３】
図３は、座標測定器１の概略図を示し、そこでは、測定テーブル２０がＸ座標方向に移動させられる。ブロック２５は、面２５ａ上の平らではない箇所２５ｂを備えて成る。この平らではない箇所は、図３において対応する傾斜によって描かれている。この図は大いに誇張されており、ブロックの面２５ａ上の平らではない箇所の効果のより大きな理解を提供するだけであることは当業者には明らかである。サブストレート２上の構造３の位置が決定されるときに、測定テーブル２０の傾きは、測定誤差に結び付く。傾きの程度を決定し、最終的に、サブストレート２上の構造３の位置決定に対して測定結果を修正するための測定結果を使用するために、干渉計２４には、追加的な測定ビーム２３ｔｙが設けられる。測定ビーム２３ｍとさらなる測定ビーム２３ｔｙとは、干渉計２４から測定テーブル２０の反射領域に向けられる。Ｙ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブル２０の傾きは、測定ビーム２３ｍとさらなる測定ビーム２３ｔｙとの間の経路長さにおける差から決定される。その際、測定テーブル２０のこのようにして検出された傾き角は、測定対物レンズ９の助けを借りて決定されたサブストレート２上の構造３の位置を修正するために決定される。Ｘ座標方向に平行な軸まわりの測定テーブルの傾きは、座標測定器１のＹ座標方向における同一の設定で決定される。
【００２４】
図４は、本発明のさらなる実施形態を示し、そこでは、測定対物レンズ９の傾きが、干渉計２４の助けを借りて決定される。図４の図解において、Ｚ座標方向における測定対物レンズ９の調節によって、Ｘ座標方向に平行な軸まわりの測定対物レンズ９の傾きが引き起こされる。測定対物レンズ９の傾き角は、追加的な測定ビーム２３ｔｏと参照ビーム２３ｒとで決定される。測定結果は、修正において測定されたサブストレート２上の構造３の位置のために用いられる。当然ながら、Ｘ座標方向に平行な軸まわりの測定対物レンズ９の傾きも決定される。この測定のために、対応する干渉計が、Ｙ座標方向に配置されなければならない。さらなる座標方向における測定対物レンズの傾きを決定するためのさらなる干渉計の追加的な配置が当業者にとって明らかであり、ここで記述する必要は無い。
【００２５】
図５は、本発明の実施形態を示しており、そこでは、測定対物レンズの傾きと測定テーブルの傾きとの両者が適当な干渉計で決定されうる。この目的のために、測定ビーム２３ｔｏとさらなる測定ビーム２３ｒとが干渉計２４から測定対物レンズ９の反射領域６０に向けられる。同様に、測定ビーム２３ｔｙとさらなる測定ビーム２３ｍとが測定テーブル２０の傾きを決定するために向けられる。同時に、測定対物レンズ９に衝突するさらなる測定ビーム２３ｒ及び測定テーブル２０上の反射領域に衝突する測定ビーム２３ｍから、測定対物レンズに対する測定テーブル２０の位置を決定することが可能である。さらに、第一に、測定ビーム２３ｔｏと２３ｒとから測定対物レンズ９の中間乃至平均位置（mean position）と、測定ビーム２３ｔｙと２３ｍとから測定テーブル２０の中間位置とを決定することも可能である。測定対物レンズ９に対する測定テーブル２０の相対位置は、これら先に決定された中間位置の比較から得られる。Ｙ座標方向における干渉計の同一構成は、Ｘ座標方向に対して平行な軸まわりの傾きを測定するために必要とされる。
【００２６】
図６は、座標測定器１の上面図を示し、そこでは、測定テーブル２０、サブストレート２、測定対物レンズ９及び測定テーブル２０のための案内直定規２７だけが明確性の理由から示される。図６に示される構成は、従来技術から知られた構成である。干渉計２４ｘと２４ｙとは、それぞれ、Ｘ座標方向及びＹ座標方向における測定テーブルの位置を測定するために設けられる。Ｙ座標方向に向けられる案内直定規２７によって、測定テーブル２０は、Ｙ座標方向に沿った移動の間に直線で移動させられる。対応して、Ｘ座標方向に沿った測定テーブル２０の移動のための案内直定規（図示せず）も存在する。
【００２７】
図７も座標測定器１の上面図を示し、そこでは、案内直定規２７が平らではない箇所２７ｂを備えて成る。平らではない箇所２７ｂは、強調されて描かれているが、しかしながら、測定テーブル２０の回転をより明瞭に示すのに役立つ。Ｙ座標方向に沿って向けられた案内直定規２７における平らではない箇所２７ｂは、測定テーブル２０が移動させられたときにＺ座標方向まわりの回転を生じさせる。図７に示される図解において、Ｚ座標方向は、図平面から突出する。Ｚ座標方向まわりの測定テーブル２０の回転は、Ｘ座標方向に向けられた干渉計２４ｘによって放たれる追加的な測定ビーム２３ｔｚと共にさらなる測定ビーム２３ｍｘの助けを借りて決定される。対応する干渉計２４ｙの構成がそこで測定テーブルの回転を決定するためにＹ座標方向にも向けられるうることは、当業者には明らかである。Ｘ座標方向に沿った案内直定規（図示せず）における平らではない箇所も、測定テーブル２０の回転を生じさせ、当該回転をこの配置で測定することもできる。測定テーブル２０は、一体として回転する。さらなる干渉計がＹ座標方向に向けられ、且つ、Ｚ座標方向まわりのテーブルの回転が２つの測定ビームで決定される場合、これは、２つの測定に対して同一の結果をもたらして、重複した情報が得られ、当該重複した情報で、干渉計２４ｘと２４ｙとで得られた測定が整合性のために照合されうるる。突如として生じた異なる角度測定は、干渉計の誤作動乃至不具合が存在することを示す（不具合は、例えば大気の影響によって引き起こされうる。）。このような結果が検出された場合、測定は廃棄されて繰返される必要がある。
【００２８】
図８は、さらなる実施形態を示し、そこでは、Ｚ座標方向まわりの測定テーブル２０の回転がＸ座標方向及びＹ座標方向において同時に測定される。アッベ誤差（Abbe error）を最小限に保つために、干渉計２４ｘと２４ｙとの測定ビームは、測定対物レンズ９の光軸５と交差するべきである。かくして、測定は、軸２８ｘ及び２８ｙに沿って実施されるべきであり、当該軸は、測定対物レンズ９の光軸で互いに交差する。レーザー軸のノイズを減ずるために、測定テーブル２０の中間位置は、測定ビーム２３ｔｚと２３ＭＺとに沿った測定から決定される。上記したアッベ誤差を回避するために、測定ビームは、いずれの場合も軸２８ｘ及び２８ｙに対して対称になるように配置されるべきである。測定テーブル２０の位置は、測定ビーム２３ｍｘと２３ｔｚで測定の中間値から決定される。
【００２９】
図９は、二重経路干渉計（double-pass interferometer）における測定ビーム５１、５２、５３の可能な配置を示す。図９に示される図解は、測定テーブル２０の反射部７０上での測定ビーム５１、５２、５３の分布を示す。当業者には、測定ビーム５１、５２、５３の別の配置も可能であることが明らかである。重要なことは、測定ビーム５１、５２、５３が全て一つの直線上にないことである。測定ビーム５１と５２とは、それぞれ、Ｘ座標方向及びＹ座標方向においてそれぞれ中央線７１から間隔ｂ隔たっている。測定ビーム５１と５２とは、Ｚ方向において測定ビーム５３から間隔ｈ隔たっている。同一の配置を、単経路（single-pass）又は複経路（multi-pass）干渉計にも用いうる。この配置によって、この位置まわりの測定テーブル２０の全ての傾きを決定することが可能になる。例えば、一対のビーム５１による測定テーブル２０の位置測定がＸ５１と称される場合、測定テーブルの位置は、以下の式から計算される。
【００３０】
【数１】
2009069151.tif 000003
【００３１】
Ｙ座標方向まわりの測定テーブル２０の傾きは以下の式によって与えられる。
【００３２】
【数２】
2009069151.tif 000004
【００３３】
Ｚ座標方向まわりの傾きは、以下の式によって与えられる。
【００３４】
【数３】
2009069151.tif 000005
【００３５】
図１０は、参照ビーム６１、６２が測定対物レンズ９の反射面６０上に衝突する際の参照ビームの配置を示す。測定ビーム６１及び６２は、Ｚ座標方向にｈ値だけ互いから離れさせられる乃至互いとは別個にされる。測定対物レンズ９上の反射面の位置は、以下の式から得られる。
【００３６】
【数４】
2009069151.tif 000006
【００３７】
Ｙ座標軸まわりの測定対物レンズ９の傾きは、以下の式によって与えられる。
【００３８】
【数５】
2009069151.tif 000007
【００３９】
上記に与えられた発明の記述によって、座標測定器の個々の要素の回転と傾きとを決定し、測定することが可能となる。座標測定器１の移動要素は、基本的に測定テーブル２０及び測定対物レンズ９である。測定対物レンズ９と測定テーブル２０との回転又は傾きを決定するために、Ｘ座標方向及び／又はＹ座標方向及び／又はＺ座標方向まわりの回転を決定する追加的な測定軸又は測定ビームが、測定対物レンズ９に対する測定テーブル２０の相対位置を測定する微分干渉計に加えられる。この追加的な角度情報によって、微分干渉計の測定値を修正することができる。これに関係する典型的な誤差は、アッベ誤差である。サブストレート上の構造の高さに微分干渉計の測定ビームを配置することにより、アッベ誤差が座標測定器１において回避されうるとしても、機械公差によって、常に、この平面の外側に配置される測定ビームが生じる。この誤差は、サブストレート２上の構造３の平面からの測定ビームの偏差の決定及び追加的な角度測定によって数学的に修正されうる。対物レンズを傾けることにより生じた位置誤差を同様にして修正しうる。この目的のために、Ｘ座標方向及びＹ座標方向まわりの測定対物レンズ９の回転が決定されなければならない。対物レンズの結像特性が（測定によって、又は、光学的な計算から）知られている場合、誤差を修正するための式が設定されうる。
【００４０】
測定テーブル２０の傾きのための修正は、以下の式により与えられる。
【００４１】
【数６】
2009069151.tif 000008
【００４２】
ここで、Δｘは、Ｙ方向の干渉計におけるレーザービーム２３ｍｙのｘオフセットを表し、Δｚｘは、レーザービーム２３ｍとマスク表面との間の間隔を表し、Δｙは、Ｘ方向の干渉計のレーザービーム２３ｍｘのｙオフセットを表し、Δｚｙは、レーザービーム２３ｍとマスク表面との間の間隔を表す。角度αｘ、αｙ及びαｚは、干渉計の測定から得られる。
【００４３】
パラメータΔｘ、Δｙ、Δｚｘ及びΔｚｙは、機械の構成乃至構造が考慮されない限りは全てゼロである。しかしながら、製造交差に起因して、ゼロ以外の値がこれら全てのパラメータにとって実機で得られる。例えば、マスク厚さにおける誤差は、パラメータΔｚｘ及びΔｚｙの変化に直接に結び付く。その公称値からマスク厚さの偏差が知られている場合、それを上記式における計測値の修正のために直接使用しうる。
【００４４】
したがって、パラメータは、概して、測定において決定される。この目的のために、例えば、以下の関数（function）を測定データにフィット乃至適合されうる。
【００４５】
【数７】
2009069151.tif 000009
【００４６】
適合関数（fit function）の一般的な場合は、以下によって与えられる。
【００４７】
【数８】
2009069151.tif 000010
【００４８】
ここで、関数ｆ、ｇ、ｈは、三角関数（sin、cos、tan・・・）を表す。パラメータｄｉｊは、キャリブレーション測定（calibration measurement）のデータに適合させられる。測定の間に、パラメータｄｉｊを実測状況に再び適合させることも可能である。例えば、その公称値からのマスク厚さの偏差をこれらパラメータに追加的に考慮しうる。
【００４９】
参照ミラー（reference mirror）の位置及びＹ軸まわりのミラーの傾きを与えられて、現在位置測定に関する修正は、以下の式により計算される。
【００５０】
【数９】
2009069151.tif 000011
【００５１】
ここで、ｙ１は、レーザービーム２３ｔｏとマスクとの間の間隔を表し、ｙ２は、レーザービーム２３ｒとマスクとの間の間隔を表し、ｙＨは、測定物体側の主平面（main plane）Ｈとマスクとの間の間隔を表す。これらの値は、機器又は対物レンズの構成から知られているか、又は、それらを測定する。レーザービーム２３ｍは、マスク面の高さで測定テーブル２０上のミラーに衝突する。
【００５２】
非常に小さな傾き角度βYの場合、小さな角度βYに関してはｔａｎ（βY）≒βＹである関係を用いて、この式を以下のように単純化しうる。
【００５３】
【数１０】
2009069151.tif 000012
【００５４】
対応して、Ｙ測定値のための修正は、以下の式のように得られる。
【００５５】
【数１１】
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【００５６】
式のパラメータは、測定値からまた決定されうる。この目的のために、上記タイプの関数は、キャリブレーション測定の測定データに適合される。
【００５７】
座標測定器１によって決定されたサブストレート上の構造の位置のための修正値は、Ｘ座標方向まわり及び／又はＹ座標方向まわり及び／又はＺ座標方向まわりの測定テーブルの回転に関するデータに対して、及び／又は、Ｘ座標方向まわり及び／又はＹ座標方向まわりの測定対物レンズの回転のデータに対して決定される。これら修正値は、以下のタイプの一次方程式から決定される。
【００５８】
【数１２】
2009069151.tif 000014
【００５９】
定数ｃ１及びｃ２は、機械パラメータから計算されるか、又は、測定データに適合させられる。関数ｆは、三角関数（sin、cos、tan・・・）である。より高次元の多項式がβ又はｘ参照に用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来技術にしたがう座標測定器の概略構成を示す。
【図２】従来技術にしたがう座標測定器の概略構成をまた示し、測定テーブルの起こり得る傾きが測定テーブルの支持部で示される。
【図３】座標測定器の概略図を示し、そこでは、測定テーブルの傾きは、測定テーブルの支持部における平らではない箇所によって引き起こされ、当該傾きは発明の干渉計配置の助けを借りて決定できる。
【図４】座標測定器の概略的な配置を示し、そこでは、測定対物レンズの傾きが決定される。
【図５】座標測定器の概略的な構成を示し、そこでは、測定テーブルの傾きと測定対物レンズの傾きの両者が干渉計で決定される。
【図６】図２で図解された従来技術の座標測定器の上面図を示す。
【図７】座標測定器の上面図をまた示し、そこでは、案内直定規における平らではない箇所によって、測定テーブルを移動する際にＺ座標軸まわりにテーブルの回転が生じる。
【図８】Ｘ座標方向及びＹ座標方向におけるＺ座標軸まわりの測定テーブルの回転の同時測定を可能にする座標測定器の上面図を示す。
【図９】テーブルミラーに対する二重経路干渉計でのレーザービームの可能な配置を示す。
【図１０】測定対物レンズに取り付けられたミラー上への参照ビームの投射の配置分布を示す。
【図１１】Ｘ／Ｙ平面に対する測定テーブルの傾きの計算に用いられるパラメータを示す。
【図１２】パラメータΔｚｘ及びΔｚｙの定義を示し、Δｚは両方のパラメータを表す。
【図１３】対物レンズの傾きを計算するのに必要なパラメータを示す。
【符号の説明】
【００６１】
１    座標測定器
２    サブストレート
３    構造
９    移動要素（測定対物レンズ）
２０  移動要素（測定テーブル）
２３  測定ビーム
２４  レーザー干渉計
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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