特開2024-157150マーク位置計測装置、荷電粒子ビーム描画装置、及びマーク位置計測方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024157150
(43)【公開日】2024-11-07
(54)【発明の名称】マーク位置計測装置、荷電粒子ビーム描画装置、及びマーク位置計測方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20241030BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20241030BHJP
G03F 1/78 20120101ALI20241030BHJP
【ＦＩ】
H01L21/30 541K
G03F7/20 504
G03F1/78
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023071315
(22)【出願日】2023-04-25
(71)【出願人】
【識別番号】504162958
【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】100119035
【弁理士】
【氏名又は名称】池上 徹真
(74)【代理人】
【識別番号】100141036
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 章
(74)【代理人】
【識別番号】100178984
【弁理士】
【氏名又は名称】高下 雅弘
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 浩司
【テーマコード（参考）】
2H195
5F056
【Ｆターム（参考）】
2H195BB10
2H195BB33
5F056AA01
5F056BA10
5F056BB10
5F056BD02
5F056BD05
(57)【要約】 （修正有）
【課題】試料上に形成された複数のマークの検出信号の中から、所望のマークを高精度に特定可能な装置を提供する。
【解決手段】マーク位置計測装置は、複数のマークと交差するように複数のマークをレーザ光で走査することによってセンサにより得られるマーク毎の試料の表面の高さ位置分布を用いて、マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する位置算出部と、複数のマークの内、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する組み合わせ作成部と、複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、複数の組み合わせの中から複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する選択部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】マーク位置計測装置は、複数のマークと交差するように複数のマークをレーザ光で走査することによってセンサにより得られるマーク毎の試料の表面の高さ位置分布を用いて、マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する位置算出部と、複数のマークの内、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する組み合わせ作成部と、複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、複数の組み合わせの中から複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する選択部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のマークが形成された試料を載置する移動可能なステージと、
レーザ光で前記試料を照射する照射器と前記レーザ光の照射に伴う前記試料からの反射光を受光し、前記試料の表面の高さ位置分布を出力する受光器とを有するセンサと、
前記複数のマークと交差するように前記複数のマークを前記レーザ光で走査することによって前記センサにより得られるマーク毎の前記試料の表面の高さ位置分布を用いて、前記マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する位置算出部と、
前記複数のマークの内、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、前記複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する組み合わせ作成部と、
前記複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、前記複数の組み合わせの中から前記複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する選択部と、
を備えたことを特徴とするマーク位置計測装置。
レーザ光で前記試料を照射する照射器と前記レーザ光の照射に伴う前記試料からの反射光を受光し、前記試料の表面の高さ位置分布を出力する受光器とを有するセンサと、
前記複数のマークと交差するように前記複数のマークを前記レーザ光で走査することによって前記センサにより得られるマーク毎の前記試料の表面の高さ位置分布を用いて、前記マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する位置算出部と、
前記複数のマークの内、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、前記複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する組み合わせ作成部と、
前記複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、前記複数の組み合わせの中から前記複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する選択部と、
を備えたことを特徴とするマーク位置計測装置。
【請求項2】
前記相対位置情報として、距離を用いることを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
【請求項3】
前記相対位置情報として、角度を用いることを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
【請求項4】
前記選択部は、前記複数の組み合わせに対して前記相対位置情報として距離と角度との少なくとも一方が前記基準値により近い組み合わせから順に優先度を付け、前記複数の組み合わせのうち、優先度の高い組み合わせから選択することを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
【請求項5】
前記基準値として設計値を用いることを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
【請求項6】
前記複数のマークとして２つ以上のマークについて走査し、
前記選択部は、前記相対位置情報として距離を比較することにより前記複数の組み合わせの中から前記２つのマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
前記選択部は、前記相対位置情報として距離を比較することにより前記複数の組み合わせの中から前記２つのマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
【請求項7】
前記複数のマークとして３つ以上のマークについて走査し、
前記選択部は、前記相対位置情報として距離と角度の両方を比較することにより前記複数の組み合わせの中から前記３つ以上のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
前記選択部は、前記相対位置情報として距離と角度の両方を比較することにより前記複数の組み合わせの中から前記３つ以上のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
【請求項8】
前記位置算出部は、正規分布関数を用いて高さ位置分布の一部であるマーク候補信号を近似して得られる正規分布のピーク位置を当該マーク候補信号の位置として算出し、
前記位置算出部は、過去に同じマークの構造が形成された試料で使用された正規分布と同じパラメータを用いた正規分布を用いて前記複数のマーク候補信号を近似し、
前記組み合わせ作成部は、分布形状が合わず近似できなかったマーク候補信号を除いて前記複数の組み合わせを作成することを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
前記位置算出部は、過去に同じマークの構造が形成された試料で使用された正規分布と同じパラメータを用いた正規分布を用いて前記複数のマーク候補信号を近似し、
前記組み合わせ作成部は、分布形状が合わず近似できなかったマーク候補信号を除いて前記複数の組み合わせを作成することを特徴とする請求項１記載のマーク位置計測装置。
【請求項9】
請求項１～８のいずれかに記載のマーク位置計測装置と、
荷電粒子ビームを用いて、前記ステージ上の前記試料にパターンを描画する描画機構と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
荷電粒子ビームを用いて、前記ステージ上の前記試料にパターンを描画する描画機構と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項10】
ステージ上に載置された複数のマークが形成された試料を移動させながら、照射器と受光部とを有するセンサを用いて、前記照射器によりレーザ光で前記試料を照射し、前記受光部により前記レーザ光の照射に伴う前記試料からの反射光を受光し、前記試料の表面の高さ位置分布を出力する工程と、
前記複数のマークと交差するように前記複数のマークを前記レーザ光で走査することによって前記センサにより得られるマーク毎の前記試料の表面の高さ位置分布を用いて、前記マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する工程と、
前記複数のマークのうち、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、前記複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する工程と、
前記複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、前記複数の組み合わせの中から前記複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択し、選択された組み合わせを構成する各マーク候補信号の位置をマーク信号の位置として出力する工程と、
を備えたことを特徴とするマーク位置計測方法。
前記複数のマークと交差するように前記複数のマークを前記レーザ光で走査することによって前記センサにより得られるマーク毎の前記試料の表面の高さ位置分布を用いて、前記マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する工程と、
前記複数のマークのうち、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、前記複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する工程と、
前記複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、前記複数の組み合わせの中から前記複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択し、選択された組み合わせを構成する各マーク候補信号の位置をマーク信号の位置として出力する工程と、
を備えたことを特徴とするマーク位置計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マーク位置計測装置、荷電粒子ビーム描画装置、及びマーク位置計測方法に係り、例えば、描画対象試料のアライメントマークの位置を計測する手法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、ウェハ等へ電子線を使って描画することが行われている。
【0003】
例えば、マルチビームを使った描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、偏向器で偏向され試料上の所望の位置へと照射される。
【0004】
ここで、マルチビーム描画を含む電子ビーム描画では、描画対象基板をステージ上に配置した際に、基板上に形成されるアライメントマークを電子ビームで検出する。そして、検出されたアライメントマークを基準にして、描画領域の位置合わせを行う。
電子ビーム描画において、マスク上の描画位置を高精度で特定して描画する場合がある。例えば、位相シフトマスクにおいて、多層でマスクを作成する場合、１層目と２層目のパターンの相対位置を合わせる必要がある。このマスクを使用したリソグラフィでの描画性能に影響を及ぼすため各層間のパターンの相対位置は数ｎｍ程度の高い精度で作成する必要がある。
また、ＥＵＶ用のマスクでは、事前に欠陥検査した基板を使用し、その欠陥の座標を避けてパターン描画する。
そこで、マスク基板上に設けたマークを計測し、それを基準として位置合わせをして描画を行い、描画位置を高精度に特定している。
電子ビーム描画において、マスク上の描画位置を高精度で特定して描画する場合がある。例えば、位相シフトマスクにおいて、多層でマスクを作成する場合、１層目と２層目のパターンの相対位置を合わせる必要がある。このマスクを使用したリソグラフィでの描画性能に影響を及ぼすため各層間のパターンの相対位置は数ｎｍ程度の高い精度で作成する必要がある。
また、ＥＵＶ用のマスクでは、事前に欠陥検査した基板を使用し、その欠陥の座標を避けてパターン描画する。
そこで、マスク基板上に設けたマークを計測し、それを基準として位置合わせをして描画を行い、描画位置を高精度に特定している。
【0005】
昨今のアライメントマークは、従来のアライメントマークに比べて微細な線幅で形成される。電子ビームでマークを照射した際の電子収量が少なく、コントラストが得られにくい。その結果、Ｓ／Ｎ比が悪く、基板上のアライメントマークを見つけにくくなっているといった問題があった。この問題の対策として、コントラストを得るために電子ビームの照射量を高くすることが検討されている。しかしながら、かかる手法では、広範囲にわたって照射量の高い電子ビームがレジストに照射されることにより、レジストが飛散し、チャンバ内を汚染するといった問題がある。
【0006】
また、アライメントマークを見つける為のいくつかの方式の内、マーク上をレーザ光でスキャンし、反射光を検出し、マークで発生する反射光の変化からマーク位置を算出する方式が用いられているが、かかる方式では、マーク付近には、マーク以外の構造、レジストムラ、或いはノイズ等の影響により複数のマーク信号が計測される場合があるため、複数のマーク信号のうち、どれが真のマークの信号なのか判断しにくいといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１０－２６７７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の一態様は、試料上に形成された複数のマークの検出信号の中から、所望のマークを高精度に特定可能な装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一態様のマーク位置計測装置は、
複数のマークが形成された試料を載置する移動可能なステージと、
レーザ光で試料を照射する照射器とレーザ光の照射に伴う試料からの反射光を受光し、試料の表面の高さ位置分布を出力する受光器とを有するセンサと、
複数のマークと交差するように複数のマークをレーザ光で走査することによってセンサにより得られるマーク毎の試料の表面の高さ位置分布を用いて、マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する位置算出部と、
複数のマークの内、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する組み合わせ作成部と、
複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、複数の組み合わせの中から複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する選択部と、
を備えたことを特徴とする。
複数のマークが形成された試料を載置する移動可能なステージと、
レーザ光で試料を照射する照射器とレーザ光の照射に伴う試料からの反射光を受光し、試料の表面の高さ位置分布を出力する受光器とを有するセンサと、
複数のマークと交差するように複数のマークをレーザ光で走査することによってセンサにより得られるマーク毎の試料の表面の高さ位置分布を用いて、マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する位置算出部と、
複数のマークの内、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する組み合わせ作成部と、
複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、複数の組み合わせの中から複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する選択部と、
を備えたことを特徴とする。
【0010】
また、相対位置情報として、距離を用いると好適である。
【0011】
また、相対位置情報として、角度を用いると好適である。
【0012】
また、選択部は、複数の組み合わせに対して相対位置情報として距離と角度との少なくとも一方が基準値により近い組み合わせから順に優先度を付け、複数の組み合わせのうち、優先度の高い組み合わせから選択すると好適である。
【0013】
また、基準値として設計値を用いると好適である。
【0014】
また、複数のマークとして２つのマークについて走査し、
選択部は、相対位置情報として距離を比較することにより複数の組み合わせの中から２つのマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択すると好適である。
選択部は、相対位置情報として距離を比較することにより複数の組み合わせの中から２つのマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択すると好適である。
【0015】
或いは、複数のマークとして３つ以上のマークについて走査し、
選択部は、相対位置情報として距離と角度の両方を比較することにより複数の組み合わせの中から３つ以上のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択すると好適である。
選択部は、相対位置情報として距離と角度の両方を比較することにより複数の組み合わせの中から３つ以上のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択すると好適である。
【0016】
また、位置算出部は、正規分布関数を用いて高さ位置分布の一部であるマーク候補信号を近似して得られる正規分布のピーク位置を当該マーク候補信号の位置として算出し、
位置算出部は、過去に同じマークの構造が形成された試料で使用された正規分布と同じパラメータを用いた正規分布を用いて複数のマーク候補信号を近似し、
組み合わせ作成部は、分布形状が合わず近似できなかったマーク候補信号を除いて複数の組み合わせを作成すると好適である。
位置算出部は、過去に同じマークの構造が形成された試料で使用された正規分布と同じパラメータを用いた正規分布を用いて複数のマーク候補信号を近似し、
組み合わせ作成部は、分布形状が合わず近似できなかったマーク候補信号を除いて複数の組み合わせを作成すると好適である。
【0017】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
上述したマーク位置計測装置と、
荷電粒子ビームを用いて、ステージ上の試料にパターンを描画する描画機構と、
を備えたことを特徴とする。
上述したマーク位置計測装置と、
荷電粒子ビームを用いて、ステージ上の試料にパターンを描画する描画機構と、
を備えたことを特徴とする。
【0018】
本発明の一態様のマーク位置計測方法は、
ステージ上に載置された複数のマークが形成された試料を移動させながら、照射器と受光部とを有するセンサを用いて、照射器によりレーザ光で試料を照射し、受光部によりレーザ光の照射に伴う試料からの反射光を受光し、試料の表面の高さ位置分布を出力する工程と、
複数のマークと交差するように複数のマークをレーザ光で走査することによってセンサにより得られるマーク毎の試料の表面の高さ位置分布を用いて、マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する工程と、
複数のマークのうち、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する工程と、
複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、複数の組み合わせの中から複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択し、選択された組み合わせを構成する各マーク候補信号の位置をマーク信号の位置として出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
ステージ上に載置された複数のマークが形成された試料を移動させながら、照射器と受光部とを有するセンサを用いて、照射器によりレーザ光で試料を照射し、受光部によりレーザ光の照射に伴う試料からの反射光を受光し、試料の表面の高さ位置分布を出力する工程と、
複数のマークと交差するように複数のマークをレーザ光で走査することによってセンサにより得られるマーク毎の試料の表面の高さ位置分布を用いて、マーク毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する工程と、
複数のマークのうち、少なくとも１つのマークについて走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、複数のマークから１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する工程と、
複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、複数の組み合わせの中から複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択し、選択された組み合わせを構成する各マーク候補信号の位置をマーク信号の位置として出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明の一態様によれば、試料上に形成された複数のマークの検出信号の中から、所望のマークを高精度に特定できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
【図2】実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。
【図3】実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ機構の構成を示す断面図である。
【図4】実施の形態１における試料の構成の一例を示す上面図である。
【図5】実施の形態１におけるアライメントマークの構成の一例を示す断面図である。
【図6】実施の形態１におけるアライメントマークの構成の他の一例を示す断面図である。
【図7】実施の形態１におけるマーク付近の高さ位置分布の一例を示す図である。
【図8】実施の形態１における凹凸マーク以外の凹凸構造の一例を示す図である。
【図9】実施の形態１における凹凸マーク以外の凹凸構造の他の一例を示す図である。
【図10】実施の形態１における描画方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。
【図11】実施の形態１におけるマークラフサーチの仕方を説明するための図である。
【図12】実施の形態１におけるｚセンサの測定原理を説明するための図である。
【図13】実施の形態１におけるｚセンサで使用されるレーザ光の強度分布の一例を示す図である。
【図14】実施の形態１におけるｚセンサでアライメントマークを走査する場合の照射光の状態の一例を示す断面図である。
【図15】実施の形態１におけるｚセンサでアライメントマークを走査した場合の反射光の状態の一例を示す断面図である。
【図16】実施の形態１の変形例におけるマーク位置計測装置の一例を示す図である。
【図17】実施の形態１における凹凸マークの高さ位置分布の一例を示す図である。
【図18】実施の形態１における高さ位置分布の一例を示す図である。
【図19】実施の形態１におけるマーク候補信号の組み合わせの一例を示す図である。
【図20】実施の形態１における試料に２つのアライメントマークが配置される場合の一例を示す図である。
【図21】実施の形態１における試料に３つ以上のアライメントマークが配置される場合の一例を示す図である。
【図22】実施の形態１における組み合わせ優先度を示すテーブルの一例を示す図である。
【図23】実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。
【図24】実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。
【図25】実施の形態１におけるマルチビーム描画動作の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、以下、マルチビームを用いた描画装置について説明するが、これに限るものではない。シングルビームを用いた描画装置であっても構わない。例えば、可変成形（ＶＳＢ）式の描画装置に適用することができる。
【0022】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、描画機構１５０と制御系回路１６０を備えている。描画装置１００は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例であると共に、マルチ荷電粒子ビーム露光装置の一例である。描画機構１５０は、電子鏡筒１０２（電子ビームカラム）と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、偏向器２０９、及び検出器２２６が配置されている。
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、描画機構１５０と制御系回路１６０を備えている。描画装置１００は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例であると共に、マルチ荷電粒子ビーム露光装置の一例である。描画機構１５０は、電子鏡筒１０２（電子ビームカラム）と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、偏向器２０９、及び検出器２２６が配置されている。
【0023】
描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時（露光時）には描画対象基板となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。また、試料１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。試料１０１上には、後述する凹面と凸面とが同じ材料で構成される複数のアライメントマーク（凹凸マーク）が形成される。
【0024】
また、ＸＹステージ１０５上には、さらに、ＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０が配置される。
【0025】
また、描画室１０３上には、ｚセンサ２２０（センサの一例）が配置される。ｚセンサ２２０は、例えば可視光のレーザ光を発生する照射器２２２と、レーザ光の照射に伴う対象物からの反射光を受光する受光器２２４とを有する。
照射器２２２は、描画室１０３内のＸＹステージ１０５上に配置された試料１０１の表面にレーザ光を斜入射させる。これにより、照射器２２２は、レーザ光で試料１０１を照射する。照射器２２２から発生されたレーザ光は、正規分布の光強度分布を有する。また、照射器２２２から発生されたレーザ光は、試料１０１上に形成されるアライメントマークの幅サイズよりも大きい径サイズを有する。これは、射出時の光線径、導光する光学素子起因であると共に、試料に斜入射することにより、入射方向に広がる影響が大きい。例えば、試料１０１面上で１０～３００μｍの径サイズのレーザ光が用いられる。例えば、試料１０１面上で２００μｍ程度の径サイズのレーザ光が用いられると好適である。
受光器２２４は、レーザ光の照射に伴う試料１０１からの反射光を受光し、試料１０１の表面の高さ情報を出力する。受光器２２４として、例えば光位置センサが用いられる。受光器２２４は、反射光を受光して受光面上での受光位置のずれから試料１０１面の高さ位置を測定し、出力する。
照射器２２２は、描画室１０３内のＸＹステージ１０５上に配置された試料１０１の表面にレーザ光を斜入射させる。これにより、照射器２２２は、レーザ光で試料１０１を照射する。照射器２２２から発生されたレーザ光は、正規分布の光強度分布を有する。また、照射器２２２から発生されたレーザ光は、試料１０１上に形成されるアライメントマークの幅サイズよりも大きい径サイズを有する。これは、射出時の光線径、導光する光学素子起因であると共に、試料に斜入射することにより、入射方向に広がる影響が大きい。例えば、試料１０１面上で１０～３００μｍの径サイズのレーザ光が用いられる。例えば、試料１０１面上で２００μｍ程度の径サイズのレーザ光が用いられると好適である。
受光器２２４は、レーザ光の照射に伴う試料１０１からの反射光を受光し、試料１０１の表面の高さ情報を出力する。受光器２２４として、例えば光位置センサが用いられる。受光器２２４は、反射光を受光して受光面上での受光位置のずれから試料１０１面の高さ位置を測定し、出力する。
【0026】
制御系回路１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプユニット１３２，１３４、検出回路１３５、レンズ制御回路１３６、ステージ制御機構１３８、ステージ位置測定器１３９及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、検出回路１３５、レンズ制御回路１３６、ステージ制御機構１３８、ステージ位置測定器１３９及び記憶装置１４０，１４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。偏向制御回路１３０には、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３４及びブランキングアパーチャアレイ機構２０４が接続されている。偏向器２０９は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１３２を介して偏向制御回路１３０により制御される。偏向器２０８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１３４を介して偏向制御回路１３０により制御される。照明レンズ２０２、縮小レンズ２０５、及び対物レンズ２０７といった例えば電磁レンズ群は、レンズ制御回路１３６により制御される。検出器２２６は、検出回路１３５に接続される。
【0027】
ＸＹステージ１０５の位置はステージ制御機構１３８によって制御される図示しない各軸のモータの駆動によって制御される。ステージ位置測定器１３９は、ミラー２１０からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でＸＹステージ１０５の位置を測長する。
【0028】
制御計算機１１０内には、高さ位置分布算出部５０、マーク領域特定部５２、高さ位置分布算出部５４、マーク候補信号位置算出部５６、組み合わせ作成部５８、相対位置情報算出部６０、指標算出部６４、選択部６６、マーク位置算出部６８、判定部６９、ショットデータ生成部７０、データ加工部７２、転送処理部７４、及び描画制御部７６が配置される。高さ位置分布算出部５０、マーク領域特定部５２、高さ位置分布算出部５４、マーク候補信号位置算出部５６、組み合わせ作成部５８、相対位置情報算出部６０、指標算出部６４、選択部６６、マーク位置算出部６８、判定部６９、ショットデータ生成部７０、データ加工部７２、転送処理部７４、及び描画制御部７６といった各「～部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「～部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。高さ位置分布算出部５０、マーク領域特定部５２、高さ位置分布算出部５４、マーク候補信号位置算出部５６、組み合わせ作成部５８、相対位置情報算出部６０、指標算出部６４、選択部６６、マーク位置算出部６８、判定部６９、ショットデータ生成部７０、データ加工部７２、転送処理部７４、及び描画制御部７６に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。
【0029】
ＸＹステージ１０５、ｚセンサ２２０、偏向器２０９、検出器２２６、検出回路１３５、高さ位置分布算出部５０、マーク領域特定部５２、高さ位置分布算出部５４、マーク候補信号位置算出部５６、組み合わせ作成部５８、相対位置情報算出部６０、指標算出部６４、選択部６６、マーク位置算出部６８、及び判定部６９等は、描画装置１００の構成としてだけではなく、実施の形態１におけるマーク位置計測装置の構成としても用いられる。
【0030】
描画装置１００の描画動作は、描画制御部７６によって制御される。また、各ショットの照射時間データの偏向制御回路１３０への転送処理は、転送処理部７４によって制御される。
【0031】
また、描画装置１００の外部から描画データ（チップデータ）が入力され、記憶装置１４０に格納される。チップデータには、チップパターンを構成する複数の図形パターンの情報が定義される。具体的には、図形パターン毎に、例えば、図形コード、座標、及びサイズ等が定義される。
【0032】
ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。
【0033】
図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、縦（ｙ方向）ｐ列×横（ｘ方向）ｑ列（ｐ，ｑ≧２）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２の例では、例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）に５１２×５１２列の穴２２が形成される場合を示している。穴２２の数は、これに限るものではない。例えば、３２×３２列の穴２２が形成される場合であっても構わない。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ直径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されることになる。言い換えれば、成形アパーチャアレイ基板２０３は、マルチビーム２０を形成し、放出する。成形アパーチャアレイ基板２０３は、マルチビーム２０の放出源の一例となる。
【0034】
図３は、実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ機構の構成を示す断面図である。ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、図３に示すように、支持台３３上にシリコン等からなる半導体基板を用いたブランキングアパーチャアレイ基板３１が配置される。ブランキングアパーチャアレイ基板３１の中央部のメンブレン領域３３０には、図２に示した成形アパーチャアレイ基板２０３の各穴２２に対応する位置にマルチビーム２０のそれぞれのビームの通過用の通過孔２５（開口部）が開口される。そして、複数の通過孔２５のうち対応する通過孔２５を挟んで対向する位置に制御電極２４と対向電極２６の組（ブランカー：ブランキング偏向器）がそれぞれ配置される。また、各通過孔２５の近傍のブランキングアパーチャアレイ基板３１内部には、各通過孔２５用の制御電極２４に偏向電圧を印加する制御回路４１（ロジック回路）が配置される。各ビーム用の対向電極２６は、グランド接続される。
【0035】
制御回路４１内には、図示しないアンプ（スイッチング回路の一例）が配置される。アンプの一例として、スイッチング回路となるＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）インバータ回路が配置される。ＣＭＯＳインバータ回路の入力（ＩＮ）には、閾値電圧よりも低くなるＬ（ｌｏｗ）電位（例えばグランド電位）と、閾値電圧以上となるＨ（ｈｉｇｈ）電位（例えば、１．５Ｖ）とのいずれかが制御信号として印加される。実施の形態１では、ＣＭＯＳインバータ回路の入力（ＩＮ）にＬ電位が印加される状態では、制御回路４１に印加されるＣＭＯＳインバータ回路の出力（ＯＵＴ）は正電位（Ｖｄｄ）となり、対向電極２６のグランド電位との電位差による電界により対応ビームを偏向し、制限アパーチャ基板２０６で遮蔽することでビームＯＦＦになるように制御する。一方、ＣＭＯＳインバータ回路の入力（ＩＮ）にＨ電位が印加される状態（アクティブ状態）では、ＣＭＯＳインバータ回路の出力（ＯＵＴ）はグランド電位となり、対向電極２６のグランド電位との電位差が無くなり対応ビームを偏向しないので制限アパーチャ基板２０６を通過することでビームＯＮになるように制御する。かかる偏向によってブランキング制御される。
【0036】
次に、描画機構１５０の動作の具体例について説明する。電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、矩形の複数の穴２２（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状のマルチビーム（複数の電子ビーム）２０が形成される。かかるマルチビーム２０は、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のそれぞれ対応するブランカー内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、設定された描画時間（照射時間）の間、ビームがＯＮ状態になるように個別に通過するビームをブランキング制御する。
【0037】
ブランキングアパーチャアレイ機構２０４を通過したマルチビーム２０は、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のブランカーによって偏向された電子ビームは、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のブランカーによって偏向されなかった電子ビームは、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。このように、制限アパーチャ基板２０６は、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のブランカーによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビームにより、１回分のショットの各ビームが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０８及び偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０全体が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。また、例えばＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８によってトラッキング制御が行われる。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。
【0038】
ここで、マルチビーム描画の他、例えばＶＳＢ方式のシングルビーム描画を含む電子ビーム描画では、描画対象基板をステージ上に配置した場合に、試料上に形成されるアライメントマークを検出する。そして、検出されたアライメントマークを基準にして、描画領域の位置合わせを行う。昨今のアライメントマークは、従来のアライメントマークに比べて微細な線幅で形成される。
【0039】
図４は、実施の形態１における試料の構成の一例を示す上面図である。図４において、試料１０１上には、中央部にある所望のパターンを描画するための描画領域３０と、描画領域３０の外部であって、例えば、試料１０１の４隅に、それぞれアライメントマーク領域１０が設定される。図４の例では、４つのアライメントマーク領域１０が設定される。各アライメントマーク領域１０内には、マークサイズが大きい大マーク１２（アライメントマーク及び凹凸マークの一例）とマークサイズが小さい小マーク１４（アライメントマーク及び凹凸マークの他の一例）とが形成される。
【0040】
図４の例では、例えば１１０００μｍ角のアライメントマーク領域１０内の対角位置に大マーク１２と小マーク１４とが形成される場合を示している。大マーク１２と小マーク１４として、共に例えば十字パターンが用いられる。大マーク１２と小マーク１４は、共に、凹面と凸面とが同じ材料で構成される凹凸構造の凹凸マークとして形成される。十字パターンが凹部となり、十字パターンの周囲が凸部となる。よって、試料１０１には、かかる凹凸マークが形成される。
【0041】
大マーク１２は、マークサイズが４０００μｍ程度と大きく形成され、仮のアライメントマークとして、主に、例えば、試料１０１面上の広範囲の領域からアライメントマーク領域１０を探すために用いられる。小マーク１４は、マークサイズが４００μｍ程度と小さく形成され、位置の基準となるアライメントマークとして用いられる。大マーク１２を位置の基準となるアライメントマークとして用いても構わない。また、試料１０１面上の広範囲の領域からアライメントマーク領域１０を探すために用いられるマークとして、小マーク１４を用いても構わない。
【0042】
大マーク１２と小マーク１４は、例えば、同じ線幅のパターンを用いる。大マーク１２と小マーク１４は、共に、２～２００μｍの線幅のｘ方向に延びるラインパターンとｘ方向に延びるラインパターンと同じ線幅サイズのｙ方向に延びるラインパターンとを組み合わせた十字パターンにより形成される。大マーク１２と小マーク１４は、共に、凹部の線幅が例えば、４～５μｍで形成される。具体的な構成を以下に説明する。
【0043】
図５は、実施の形態１におけるアライメントマークの構成の一例を示す断面図である。図５の例では、露光用マスクを試料１０１とする場合を示している。かかる試料１０１では、図５に示すように、例えばガラス基板８０上にクロム（Ｃｒ）等の遮光膜８２が形成される。そして、遮光膜８２に凹みを形成し、かかる凹み部分をアライメントマークの線幅として用いる。よって、凹部分の表面と凸部分の表面とが同じ遮光膜８２になる。このように、アライメントマークとなる小マーク１４は、同一材料の凹凸構造により形成される。大マーク１２についても同様に同一材料の凹凸構造により形成される。そして、これらのマークが構成された試料１０１（マスク）に、レジストを塗布して描画装置１００内に搬送され、マーク計測を行う。
【0044】
図６は、実施の形態１におけるアライメントマークの構成の他の一例を示す断面図である。図６の例では、ＥＵＶ露光用マスクを試料１０１とする場合を示している。かかる試料１０１では、低熱膨張ガラス基板８４上に、例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）が多層に積層された多層膜８６が形成される。そして、多層膜８６の一部に凹みが形成され、かかる凹み部分を含む多層膜８６上に、例えばＣｒやタンタル（Ｔａ）を主成分とする吸収体膜８８（反射防止膜）が形成される。そして、多層膜８６の凹み部分上に形成される吸収体膜８８の凹み部分をアライメントマークの線幅として用いる。よって、凹部分の表面と凸部分の表面とが同じ吸収体膜８８になる。このように、アライメントマークとなる小マーク１４は、同一材料の凹凸構造により形成される。大マーク１２についても同様に同一材料の凹凸構造により形成される。そして、これらのマークが構成された試料１０１（マスク）に、レジストを塗布して描画装置１００内に搬送され、マーク計測を行う。
【0045】
上述した図５、図６ではマーク部が凹になる例を挙げ、以下の処理もこれに伴い凹型の信号処理として説明している。しかし、マーク部が凸になる場合がありうる。その場合は、出力信号が凸型になるだけで、一連の処理は同じである。
【0046】
従来、試料面１０１上のアライメントマークを電子ビームで探索し、そして、電子ビームでアライメントマークの位置を測定していた。しかしながら、同一材料の凹凸構造によるマークでは、電子ビームでマーク上を走査した場合の電子収量の差が少なく、コントラストが得られにくい。その結果、Ｓ／Ｎ比が小さく、試料１０１上のアライメントマークを見つけにくいといった問題があった。これに対して、コントラストを得るために電子ビームの照射量を高くすることが検討されている。しかしながら、かかる手法では、広範囲にわたって照射量の高い電子ビームでレジストが照射されることにより、レジストが飛散し、チャンバ内を汚染するといった問題がある。そこで、実施の形態１では、まずはレジストの飛散が生じない、或いは無視できる程度のレーザ光で試料１０１面の広範囲の領域からアライメントマークを探し、その中心位置を測定する。そして、中心位置が特定された後に電子ビームによりアライメントマークの中心位置をレーザ光での測定値よりも高精度に測定する。
【0047】
図７は、実施の形態１におけるマーク付近の高さ位置分布の一例を示す図である。
図８は、実施の形態１における凹凸マーク以外の凹凸構造の一例を示す図である。
図９は、実施の形態１における凹凸マーク以外の凹凸構造の他の一例を示す図である。
図７において、縦軸に高さ位置を示す。横軸に表面上の位置を示す。アライメントマークとなる小マーク１４（或いは大マーク１２）は、凹凸構造のうち、凹部に中心がある。よって、小マーク１４（或いは大マーク１２）の位置は高さ位置分布のうち、凹部の位置に存在することになる。しかし、図７の例では、かかる凹部を示す複数の凹凸信号が検出されている（矢印部）。これは、凹凸マーク以外の凹凸構造やノイズの影響による。凹凸マーク以外の凹凸構造として、例えば、図８に示すように、ＥＵＶ露光用マスクの多層膜８６に位相欠陥が生じている場合が挙げられる。かかる場合、位相欠陥上の表面には凹凸面が形成される。その他にも、例えば、図９に示すように、試料１０１表面に塗布されたレジスト膜８３に塗布ムラが生じている場合が挙げられる。そのため、高さ位置分布に生じた複数の凹凸信号のうち、どれが小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）の信号なのか判断が困難になるといった問題がある。
図８は、実施の形態１における凹凸マーク以外の凹凸構造の一例を示す図である。
図９は、実施の形態１における凹凸マーク以外の凹凸構造の他の一例を示す図である。
図７において、縦軸に高さ位置を示す。横軸に表面上の位置を示す。アライメントマークとなる小マーク１４（或いは大マーク１２）は、凹凸構造のうち、凹部に中心がある。よって、小マーク１４（或いは大マーク１２）の位置は高さ位置分布のうち、凹部の位置に存在することになる。しかし、図７の例では、かかる凹部を示す複数の凹凸信号が検出されている（矢印部）。これは、凹凸マーク以外の凹凸構造やノイズの影響による。凹凸マーク以外の凹凸構造として、例えば、図８に示すように、ＥＵＶ露光用マスクの多層膜８６に位相欠陥が生じている場合が挙げられる。かかる場合、位相欠陥上の表面には凹凸面が形成される。その他にも、例えば、図９に示すように、試料１０１表面に塗布されたレジスト膜８３に塗布ムラが生じている場合が挙げられる。そのため、高さ位置分布に生じた複数の凹凸信号のうち、どれが小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）の信号なのか判断が困難になるといった問題がある。
【0048】
なお、マーク部が凸になる場合は、出力信号が凸型になる。その場合、凸部を示す複数の凹凸信号が検出される。よって、実施の形態１では、凹凸信号とは、マーク部が凹になる場合は、凹部を示す測定信号をいう。また、凹凸信号とは、マーク部が凸になる場合は、凸部を示す測定信号をいう。
【0049】
そこで、実施の形態１では、複数のアライメントマーク（凹凸マーク）を走査して、各アライメントマークのうち凹部を示す複数の凹凸信号を計測した場合に、他のアライメントマークの凹部を示す凹凸信号との関係を用いて、真のアライメントマークを特定する。以下、具体的な動作について説明する。
【0050】
図１０は、実施の形態１における描画方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図１０において、実施の形態１における描画方法は、マーク探索工程（Ｓ１０２）と、マークラフサーチ工程（Ｓ１０４）と、高さ位置分布算出工程（Ｓ１０６）と、マーク候補信号位置算出工程（Ｓ１０８）と、組み合わせ作成工程（Ｓ１１０）と、相対位置情報（距離／角度）算出工程（Ｓ１１２）と、マーク選択（ラフ検出）工程（Ｓ１１４）と、マークスキャン工程（Ｓ１２０）と、マーク位置算出（ファイン検出）工程（Ｓ１２２）と、判定工程（Ｓ１２６）と、ショットデータ生成工程（Ｓ１３０）と、データ加工工程（Ｓ１３２）と、描画工程（Ｓ１４０）と、いった各工程が実施される。
描画に必要なマスク位置精度によっては、本件のマーク選択（ラフ検出）工程（Ｓ１１４）からショットデータ生成（Ｓ１３０）に進んでも良い。
描画に必要なマスク位置精度によっては、本件のマーク選択（ラフ検出）工程（Ｓ１１４）からショットデータ生成（Ｓ１３０）に進んでも良い。
【0051】
マーク探索工程（Ｓ１０２）として、ｚセンサ２２０を用いて、試料１０１上の広範囲の領域から大マーク１２を探索する。試料１０１上のアライメントマーク領域１０の位置は設計上決められている。しかしながら、描画室１０３内に搬入され、ＸＹステージ１０５上に載置された試料１０１とＸＹステージ１０５との相対的な位置関係が設計上の位置関係に完全一致するとは限らない。例えば、試料１０１の配置ずれが生じ得る。そのため、設計上あるべき位置に大マーク１２が存在しない場合が起こり得る。そこで、設計上の大マーク１２の位置を元にして、実際の大マーク１２を探索する。具体的には、ｚセンサ２２０からのレーザ光で大マーク１２が照射される設計上の位置にＸＹステージ１０５を移動させる。その位置を基準にして、かかる基準の位置からレーザ光の照射位置が十分な距離だけ例えば－ｘ方向に離れた位置からＸＹステージ１０５を例えば－ｘ方向に所定のピッチで移動させる。これにより複数の測定位置で試料１０１の高さ位置を測定する。これにより相対的に試料面上のｘ方向の複数の測定位置で高さ位置が測定できる。測定された高さ位置情報は、制御計算機１１０に出力される。なお、大マーク１２が照射される設計上の位置にＸＹステージ１０５を移動させる以外に、照射器２２２と受光器２２４を連動的に移動させ、レーザ光のビームを試料１０１上の表面に対して照射しても良い、又は、照射器２２２からレーザ光のビームの照射方向を変えるとともに、受光器２２４の受光位置も連動させて、レーザ光のビームを試料１０１上の表面を照射しても良い。
【0052】
高さ位置分布算出部５４は、測定された高さ位置情報を入力し、高さ位置分布を算出する。そして、マーク領域特定部５２は、高さ位置が周囲よりも低くなる位置を探索し、かかる位置をアライメントマーク領域１０と特定する。ｚセンサ２２０から得られる高さ位置分布についての詳細は後述する。
【0053】
マークラフサーチ工程（Ｓ１０４）として、ＸＹステージ１０５上に載置された試料１０１を移動させながら、ｚセンサ２２０を用いて、特定されたアライメントマーク領域１０内の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）を交差するようにレーザ光で走査して得られる、試料１０１の表面の高さ位置分布を測定する。アライメントマーク領域１０が試料１０１の４隅にそれぞれあれば、４隅で特定されたアライメントマーク領域１０について、それぞれ小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）に対するマークラフサーチ工程（Ｓ１０４）を行う。
【0054】
図１１は、実施の形態１におけるマークラフサーチの仕方を説明するための図である。図１１に示すように、小マーク１４は、ｘ方向に延びるラインパターンとｙ方向に延びるラインパターンを十字状に交差させることにより形成される。そこで、図１１の紙面上、小マーク１４のラインパターンの位置を測定する。ラインパターンが延びる方向と直交する方向を計測方向として、計測方向に走査する。例えば、レーザ光のビーム径サイズの２倍の距離を走査する。図１１の例では、ｙ方向に延びるラインパターンについてｘ方向に走査する場合と、ｘ方向に延びるラインパターンについてｙ方向に走査する場合を示している。具体的にはＸＹステージ１０５を移動させることによりｚセンサ２２０からのレーザ光の試料１０１面上での照射位置を複数の測定位置に順次移動させる。場所依存などによるノイズ信号が多い場合は計測方向に直交する非計測方向の複数の場所で繰り返し計算し平均化することで、ノイズ成分を平均化する、もしくは打ち消す。例えば先に記載したｙ方向に延びるラインパターンの計測では、ｘ方向に走査計測した後、ｙ方向にステップし、ｘ方向に走査計測をする工程を繰り返す。マークラフサーチ工程（Ｓ１０４）では、ｘ方向およびｙ方向に走査する際、図１１に示すように、対象とするマーク（ここでは、例えば、小マーク１４）のサイズよりも大きい走査範囲で走査すると好適である。
【0055】
図１２は、実施の形態１におけるｚセンサの測定原理を説明するための図である。レーザ光８が高さＺ１で反射した反射光９が受光器で受光される反射光９の重心位置の受光位置１と、同じレーザ光８が高さＺ２で反射した反射光９が受光器で受光される反射光９の重心位置の受光位置２とでは、受光位置が変化する。かかる受光位置に高さ変換係数を乗じることで試料１０１面上の高さ位置を算出できる。
【0056】
図１３は、実施の形態１におけるｚセンサで使用されるレーザ光の強度分布の一例を示す図である。図１３に示すように、実施の形態１におけるｚセンサ２２０で使用されるレーザ光は、正規分布の光強度分布を有する。言い換えれば、レーザ光は、ビームの中心ほど強度が大きく、放射状に外側に向かうほど強度が小さくなる。レーザ光として、例えば、可視光を用いると好適である。
【0057】
図１４は、実施の形態１におけるｚセンサでアライメントマークを走査する場合の照射光の状態の一例を示す断面図である。
図１５は、実施の形態１におけるｚセンサでアライメントマークを走査した場合の反射光の状態の一例を示す断面図である。
大マーク１２及び小マーク１４の線幅の微細化に伴い、ｚセンサ２２０で使用されるレーザ光８は、大マーク１２（凹凸マーク）及び小マーク１４（凹凸マーク）の幅サイズ（線幅サイズ）よりも大きい径サイズが用いられる。試料１０１面上で、例えば、１０μｍ～３００μｍのビーム径で試料１０１面に照射される。試料１０１面上で、例えば、２００μｍのビーム径で試料１０１面に照射される。ｚセンサ２２０の照射器２２２は、かかるレーザ光８を試料１０１の表面に斜入射させる。そのため、図１４に示すように、線幅Ｗの小マーク１４（或いは大マーク１２）を含む幅Ｓの広い領域がレーザ光８で同時に照射される。そして、受光器２２４では、レーザ光８の照射に伴う試料１０１からの反射光９を受光する。この際、受光器２２４は、図１５に示すように、線幅Ｗの小マーク１４（或いは大マーク１２）を含む幅Ｓの広い領域からの反射光９を同時に受光する。反射光９には、図１５に示すように、小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）の凹部の底面の高さ情報を持った一部の光（点線）が混ざっている。そして、受光器２２４は、試料１０１の表面の高さ情報を出力する。
図１５は、実施の形態１におけるｚセンサでアライメントマークを走査した場合の反射光の状態の一例を示す断面図である。
大マーク１２及び小マーク１４の線幅の微細化に伴い、ｚセンサ２２０で使用されるレーザ光８は、大マーク１２（凹凸マーク）及び小マーク１４（凹凸マーク）の幅サイズ（線幅サイズ）よりも大きい径サイズが用いられる。試料１０１面上で、例えば、１０μｍ～３００μｍのビーム径で試料１０１面に照射される。試料１０１面上で、例えば、２００μｍのビーム径で試料１０１面に照射される。ｚセンサ２２０の照射器２２２は、かかるレーザ光８を試料１０１の表面に斜入射させる。そのため、図１４に示すように、線幅Ｗの小マーク１４（或いは大マーク１２）を含む幅Ｓの広い領域がレーザ光８で同時に照射される。そして、受光器２２４では、レーザ光８の照射に伴う試料１０１からの反射光９を受光する。この際、受光器２２４は、図１５に示すように、線幅Ｗの小マーク１４（或いは大マーク１２）を含む幅Ｓの広い領域からの反射光９を同時に受光する。反射光９には、図１５に示すように、小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）の凹部の底面の高さ情報を持った一部の光（点線）が混ざっている。そして、受光器２２４は、試料１０１の表面の高さ情報を出力する。
【0058】
高さ位置分布算出工程（Ｓ１０６）として、高さ位置分布算出部５４は、測定された高さ位置情報を入力し、高さ位置分布を算出する。試料１０１の表面の高さ位置分布は、図１１に示したように、レーザ光８で小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）を交差するように走査して得られる。マークラフサーチ工程（Ｓ１０４）によって、図１１の紙面上、小マーク１４（或いは大マーク１２）の上下左右の各位置でラインパターンの位置が測定されている。その際、ラインパターンが延びる方向（非計測方向）に位置をずらしながら多段に計測されるように繰り返しているので、多段の高さ位置情報が受光器２２４から出力されている。そこで、高さ位置分布算出部５０は、多段で計測された計測結果を非計測方向に平均化する。これにより、マーク場所の差、及び計測時のノイズの影響を低減できる。
【0059】
小マーク１４（或いは大マーク１２）が試料１０１の４隅にそれぞれあれば、各小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）について、高さ位置分布算出工程（Ｓ１０６）を行う。
【0060】
上述した例では、ｚセンサにより試料１０１の表面の高さ位置を計測する場合について説明したが、これに限るものではない。
図１６は、実施の形態１の変形例におけるマーク位置計測装置の一例を示す図である。図１６の例では、マーク位置計測装置として、例えば、白色共焦点変位センサ３００を用いる場合を示している。白色共焦点変位センサ３００では、光源３０１から射出した連続的な波長の光が、ハーフミラー３０２で反射され、光学系３０３で屈折させられ、被検物体である試料１０１上へ照射される。この際、光学系３０３では軸上色収差を発生させるように設計することで、光軸上のずれた位置（高さ方向の各位置）に波長毎に焦点が合うようになる。図１６の例では、照明光の波長３種（λ１、λ２、λ３）を例として挙げ、λ２（実線）がちょうど試料１０１表面で焦点があった状態を示している。試料１０１の表面で反射した光は、光学系３０３を通り、ハーフミラー３０２を透過し、分光器３０５前に構成されたピンホールが形成されたアパーチャ基板３０４に到達する。この時、試料１０１上で焦点があった光のみがピンホール位置でも集光するので、通過する。それ以外の波長光はピンホール位置では、中間像面を形成せずに所謂ボケるので十分な光が通過しない。通過した光は分光器３０５内部においてレンズ３０６によって集束方向に曲げられ、回折格子３０７によって分光され、レンズ３０８によって集束方向に曲げられ、受光センサ３０９上で結像する。受光センサ３０９上の結像位置が波長によって変わることを利用して、試料１０１の高さを検出することができる。マークラフサーチ工程（Ｓ１０４）において、ｚセンサ２２０の代わりに、白色共焦点変位センサ３００で試料面上の高さ位置を計測しても好適である。
図１６は、実施の形態１の変形例におけるマーク位置計測装置の一例を示す図である。図１６の例では、マーク位置計測装置として、例えば、白色共焦点変位センサ３００を用いる場合を示している。白色共焦点変位センサ３００では、光源３０１から射出した連続的な波長の光が、ハーフミラー３０２で反射され、光学系３０３で屈折させられ、被検物体である試料１０１上へ照射される。この際、光学系３０３では軸上色収差を発生させるように設計することで、光軸上のずれた位置（高さ方向の各位置）に波長毎に焦点が合うようになる。図１６の例では、照明光の波長３種（λ１、λ２、λ３）を例として挙げ、λ２（実線）がちょうど試料１０１表面で焦点があった状態を示している。試料１０１の表面で反射した光は、光学系３０３を通り、ハーフミラー３０２を透過し、分光器３０５前に構成されたピンホールが形成されたアパーチャ基板３０４に到達する。この時、試料１０１上で焦点があった光のみがピンホール位置でも集光するので、通過する。それ以外の波長光はピンホール位置では、中間像面を形成せずに所謂ボケるので十分な光が通過しない。通過した光は分光器３０５内部においてレンズ３０６によって集束方向に曲げられ、回折格子３０７によって分光され、レンズ３０８によって集束方向に曲げられ、受光センサ３０９上で結像する。受光センサ３０９上の結像位置が波長によって変わることを利用して、試料１０１の高さを検出することができる。マークラフサーチ工程（Ｓ１０４）において、ｚセンサ２２０の代わりに、白色共焦点変位センサ３００で試料面上の高さ位置を計測しても好適である。
【0061】
図１７は、実施の形態１における凹凸マークの高さ位置分布の一例を示す図である。図１７において、縦軸は高さ位置を示し、横軸は試料上の位置（例えば、ｘ方向の位置）を示す。実施の形態１では、ｚセンサ２２０で使用されるレーザ光８が正規分布の光強度分布を持つ。レーザ光８に光強度分布があれば、同様に、反射光９についても元となるレーザ光８の光強度に応じた光強度分布が生じる。高さ位置は、受光された反射光９の重心位置の受光位置に高さ変換係数を乗じることにより算出される。
【0062】
白色共焦点変位センサ３００で試料面上の高さ位置を計測する場合には、高さ位置は、受光された反射光の波長に高さ変換係数を乗じることにより算出すればよい。ｚセンサ２２０の計測値に乗じる高さ変換係数と白色共焦点変位センサ３００の計測値に乗じる高さ変換係数とが異なることは言うまでもない。以下、ｚセンサ２２０で計測する場合を主に説明する。
【0063】
反射光９の重心位置は、受光器２２４の受光面上の各受光位置の光強度が影響する。よって、凹面の底の高さ情報が光強度の大きい部分によって取得された方が光強度の小さい部分によって取得される場合よりも重心位置の変化を大きくできる。その結果、図１７に示すように、レーザ光８のビーム径内に線幅Ｗの小マーク１４（或いは大マーク１２）が位置する場合に、光強度分布の位置のどの位置で線幅Ｗの小マーク１４（或いは大マーク１２）を照射したかによって、高さ位置が変化する。図１７に示すように、高さ位置のＡ部では、レーザ光８の光強度のピーク位置（光強度の最大値）で小マーク１４（或いは大マーク１２）を照射する場合を示す。高さ位置のＢ部では、レーザ光８の光強度のピーク位置（光強度の最大値）の例えば２０％程度の光強度位置で小マーク１４（或いは大マーク１２）を照射する場合を示す。図１７に示すように、光強度の大きい位置で小マーク１４（或いは大マーク１２）を照射するほど、凸面の高さ位置に比べて凹面の高さ位置は大きく変化する。レーザ光８の光強度分布が正規分布であれば、正規分布のピークの位置で小マーク１４（或いは大マーク１２）を照射した場合に凹面の高さ位置は最も低い高さ位置として受光器２２４から出力される。よって、試料１０１の表面の高さ位置分布は、図１７に示したように、光強度分布と小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）との相対位置関係により生じる、小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）の幅サイズよりも大きい範囲で連続して同方向に変化する部分を有する。高さ位置分布のピーク位置よりも左側では、凸面の高さ位置からピーク位置に向かって連続して高さ位置が低くなる方向に変化する。逆に、高さ位置分布のピーク位置よりも右側では、ピーク位置から凸面の高さ位置に向かって連続して高さ位置が高くなる方向に変化する。
【0064】
なお、実施の形態１において、ピーク位置とは、凸信号の上方の最大高さ位置を示す場合だけではなく、凹信号においては下方の最小位置を示す場合も含む。ここでは、下方の最小高さ位置をピーク位置として示している。
【0065】
小マーク１４（或いは大マーク１２）の上下左右の各位置でそれぞれ上述した高さ位置分布が算出される。
【0066】
マーク候補信号位置算出工程（Ｓ１０８）として、マーク候補信号位置算出部５６（位置算出部）は、複数の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）と交差するように複数の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）をレーザ光で走査することによって得られる小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）毎の試料１０１の表面の高さ位置分布を用いて、小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）毎に、走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する。マーク候補信号の位置は、例えば、小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）毎に、走査された領域内において得られた凹信号と凸信号とのうちの一方で表される。
【0067】
小マーク１４（或いは大マーク１２）が試料１０１の４隅にそれぞれあれば、各小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）について、走査された領域内走査された領域内において得られたマーク候補信号の位置を算出する。具体的には、以下のように動作する。
【0068】
マーク候補信号位置算出部５６は、小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）の上下左右の各位置での高さ位置分布を試料１０１の表面の高さ情報として入力する。そして、マーク候補信号位置算出部５６は、試料１０１の表面の高さ位置分布を用いて、各位置で計測された高さ位置分布に示された各マーク候補信号の位置を算出する。小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）の上下左右の各位置での同じ走査方向の高さ位置分布に複数のマーク候補信号があれば、すべてのマーク候補信号についてマーク候補信号の位置を算出する。具体的には以下のように算出する。
【0069】
マーク候補信号位置算出部５６は、正規分布の密度関数（以下、正規分布関数とする。）を用いて試料１０１の表面の高さ位置分布の一部であるマーク候補信号を近似して得られる正規分布のピーク位置をマーク候補信号の位置として算出する。
【0070】
図１８は、実施の形態１における高さ位置分布の一例を示す図である。図１８において、縦軸は高さ位置を示し、横軸は位置を示す。図１８では、走査方向の複数の測定位置の測定データがプロットされる。走査方向の複数の測定位置の測定データを正規分布関数で近似することで、近似線のピーク位置をマーク候補信号の位置として算出する。
【0071】
或いは、マーク候補信号位置算出部５６は、試料１０１の表面の高さ位置分布の重心位置を算出し、重心位置をマーク候補信号の位置として算出しても好適である。重心位置ｇは、測定データの座標ｍｉと高さ位置ｈｉとを用いて、以下の式（１）で算出できる。ｉはインデックスを示す。
（１） ｇ＝Σ（ｍｉ・ｈｉ）／Σｈｉ
（１） ｇ＝Σ（ｍｉ・ｈｉ）／Σｈｉ
【0072】
或いは、マーク候補信号位置算出部５６は、試料１０１の表面の高さ位置分布の最小高さ計測値の位置をマーク候補信号の位置として算出しても好適である。図１８に示す複数の測定位置の測定データのうち最小高さ計測値をマーク候補信号の位置として算出する。
若しくは、マーク部が凸の場合は信号の向きが凸になるので、最大高さ計測値の位置をマーク候補信号の位置として算出しても好適である。
若しくは、マーク部が凸の場合は信号の向きが凸になるので、最大高さ計測値の位置をマーク候補信号の位置として算出しても好適である。
【0073】
いずれの手法を用いる場合でも、得られるマーク候補信号の位置の誤差を許容範囲内にできる。
【0074】
そして、マーク候補信号位置算出部５６は、小マーク１４（或いは大マーク１２）の上の位置で測定されたｘ位置と小マーク１４（或いは大マーク１２）の下の位置で測定されたｘ位置との平均値を算出することにより、マーク候補信号の中心のｘ位置（ｘ座標）を算出できる。同様に、小マーク１４（或いは大マーク１２）の右の位置で測定されたｙ位置と小マーク１４（或いは大マーク１２）の左の位置で測定されたｙ位置との平均値を算出することにより、マーク候補信号の中心のｙ位置（ｙ座標）を算出できる。ｘ方向の走査にて複数のマーク候補信号が測定された場合には、複数のｘ位置が得られる。かかる場合、複数のマーク候補信号の中心のｘ位置（ｘ座標）を算出できる。同様に、ｙ方向の走査にて複数のマーク候補信号が測定された場合には、複数のｙ位置が得られる。かかる場合、複数のマーク候補信号の中心のｙ位置（ｙ座標）を算出できる。よって、複数のｘ座標と複数のｙ座標との組み合わせにより、複数のマーク候補信号の位置（ｘ，ｙ）が算出できる。
【0075】
組み合わせ作成工程（Ｓ１１０）として、組み合わせ作成部５８は、複数の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）のうち少なくとも１つの小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）について走査された方向に複数のマーク候補信号が得られた場合に、複数の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）から１つずつ選択されたマーク候補信号同士を組み合わせた複数の組み合わせを作成する。
【0076】
図１９は、実施の形態１におけるマーク候補信号の組み合わせの一例を示す図である。図１９の例では、例えば、２つの小マーク１４（或いは大マーク１２）（マークＡ，Ｂ）について走査された場合を示している。図１９の例では、凹信号で表されたそれぞれ３つずつのマーク候補信号が計測された場合を示している。マークＡについて計測された３つのマーク候補信号のうちのどれが真のマーク信号か現時点では不明である。同様に、マークＢについて計測された３つのマーク候補信号のうちのどれが真のマーク信号か現時点では不明である。そこですべての組み合わせを作成する。かかる場合、マークＡの左のマーク候補信号とマークＢの左のマーク候補信号との組み合わせａ１と、マークＡの左のマーク候補信号とマークＢの中央のマーク候補信号との組み合わせａ２と、マークＡの左のマーク候補信号とマークＢの右のマーク候補信号との組み合わせａ３と、マークＡの中央のマーク候補信号とマークＢの左のマーク候補信号との組み合わせａ４と、マークＡの中央のマーク候補信号とマークＢの中央のマーク候補信号との組み合わせａ５と、マークＡの中央のマーク候補信号とマークＢの右のマーク候補信号との組み合わせａ６と、マークＡの右のマーク候補信号とマークＢの左のマーク候補信号との組み合わせａ７と、マークＡの右のマーク候補信号とマークＢの中央のマーク候補信号との組み合わせａ８と、マークＡの右のマーク候補信号とマークＢの右のマーク候補信号との組み合わせａ９と、の９個の組み合わせが作成される。
【0077】
相対位置情報（距離／角度）算出工程（Ｓ１１２）として、相対位置情報算出部６０は、同じ組み合わせのマーク候補信号の位置同士間の相対位置情報を算出する。
【0078】
また、相対位置情報には、例えば、マーク候補信号の位置同士間の距離と、３点のマーク候補信号のうち１点のマーク候補信号の位置を共通にした２点ずつのマーク候補信号の位置を結んだ２直線の角度と、が含まれる。
【0079】
図２０は、実施の形態１における試料に２つのアライメントマークが配置される場合の一例を示す図である。２つのアライメントマークＡ，Ｂが配置される場合、２つのマーク候補信号によって各組み合わせが構成される。かかる場合、相対位置情報算出部６０は、マークＡ，Ｂの複数の組み合わせについて、それぞれ同じ組み合わせのマーク候補信号の位置同士間の距離を算出する。よって、組み合わせ数がｎ個あれば、ｎ個の距離が算出される。
【0080】
図２１は、実施の形態１における試料に３つ以上のアライメントマークが配置される場合の一例を示す図である。図２１の例では、試料１０１に、例えば４つのアライメントマークＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが配置される場合の一例が示されている。試料１０１に、例えば３つのアライメントマークＡ，Ｂ，Ｃが配置される場合、３つのマーク候補信号によって各組み合わせが構成される。図２１に示すように、４つのアライメントマークＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが配置される場合、４つのマーク候補信号によって各組み合わせが構成される。かかる場合、相対位置情報算出部６０は、同じ組み合わせのマーク候補信号の位置同士間の距離を算出する。
試料１０１に、例えば３つのアライメントマークがあれば、１つの組み合わせあたり距離は３つ算出される。よって、組み合わせ数がｎ個あれば、３ｎ個の距離が算出される。
４つのアライメントマークがあれば、１つの組み合わせあたり距離は６つ算出される。よって、組み合わせ数がｎ個あれば、６ｎ個の距離が算出される。算出された距離は、組み合わせの識別子と関連させて記憶装置１４２に記憶される。
試料１０１に、例えば３つのアライメントマークがあれば、１つの組み合わせあたり距離は３つ算出される。よって、組み合わせ数がｎ個あれば、３ｎ個の距離が算出される。
４つのアライメントマークがあれば、１つの組み合わせあたり距離は６つ算出される。よって、組み合わせ数がｎ個あれば、６ｎ個の距離が算出される。算出された距離は、組み合わせの識別子と関連させて記憶装置１４２に記憶される。
【0081】
また、相対位置情報算出部６０は、同じ組み合わせの３点のマーク候補信号のうち１点のマーク候補信号の位置を共通にした２点ずつのマーク候補信号の位置を結んだ２直線の角度を算出する。例えば、マークＡのマーク候補信号の位置を共通としたマークＡＢ間のマーク候補信号同士を結んだ直線とマークＡＣ間のマーク候補信号同士を結んだ直線との間の角度θを算出する。
試料１０１に、例えば３つのアライメントマークがあれば、１つの組み合わせあたり角度は３つ算出される。よって、組み合わせ数がｎ個あれば、３ｎ個の角度が算出される。
４つのアライメントマークがあれば、１つの組み合わせあたり角度は１２個算出される。よって、組み合わせ数がｎ個あれば、１２ｎ個の角度が算出される。算出された角度は、組み合わせの識別子と関連させて記憶装置１４２に記憶される。
試料１０１に、例えば３つのアライメントマークがあれば、１つの組み合わせあたり角度は３つ算出される。よって、組み合わせ数がｎ個あれば、３ｎ個の角度が算出される。
４つのアライメントマークがあれば、１つの組み合わせあたり角度は１２個算出される。よって、組み合わせ数がｎ個あれば、１２ｎ個の角度が算出される。算出された角度は、組み合わせの識別子と関連させて記憶装置１４２に記憶される。
【0082】
マーク選択（ラフ検出）工程（Ｓ１１４）として、選択部６６は、複数の組み合わせの内、同じ組み合わせのマーク候補信号の相対位置情報を所定の基準値と比較することにより、複数の組み合わせの中から複数のマークのマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する。基準値として設計値を用いると好適である。具体的には、選択部６６は、同じ組み合わせのマーク候補信号の位置間の距離と同じ組み合わせの３点のマーク候補信号のうち１点のマーク候補信号の位置を共通にした２点ずつのマーク候補信号の位置を結んだ２直線の角度との少なくとも一方を設計値と比較することにより、複数の組み合わせの中から複数の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）のマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する。そして、選択部６６は、選択された組み合わせを構成する各マーク候補信号の位置をマーク信号の位置として出力する。
【0083】
なお、複数の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）として２つの小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）を走査する場合、選択部６６は、距離を比較することにより複数の組み合わせの中から２つの小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）のマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する。
【0084】
或いは、複数の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）として３つ以上の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）を走査する場合、選択部６６は、距離と角度の両方を比較することにより複数の組み合わせの中から３つ以上の小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）のマーク信号となるマーク候補信号の組み合わせを選択する。
【0085】
そのために、指標算出部６４は、距離を比較するための距離指標と角度を比較するための角度指標とを算出する。
【0086】
例えば、組み合わせ毎に、複数の距離が算出される場合、距離指標として、例えば、測定された距離と距離の設計値との差の２乗和を算出する。距離指標が小さい順に優先度を高くすると好適である。同様に、組み合わせ毎に、複数の角度が算出される場合、角度指標として、例えば、測定された角度と角度の設計値との差の２乗和を算出する。かかる角度指標が小さい順に優先度を高くすると好適である。
【0087】
或いは、組み合わせ毎に、複数の距離が算出される場合、例えば、測定された距離と距離の設計値との差の平均値、中央値、最小値、或いは最大値といった統計値が小さい順に優先度を高くすると好適である。同様に、組み合わせ毎に、複数の角度が算出される場合、例えば、測定された角度と角度の設計値との差の平均値、中央値、最小値、或いは最大値といった統計値が小さい順に優先度を高くすると好適である。
【0088】
図２２は、実施の形態１における組み合わせ優先度を示すテーブルの一例を示す図である。図２２の例では、組み合わせａ１の距離指標がｂ１、角度指標がｃ１であることを示す。組み合わせａ２の距離指標がｂ１、角度指標がｃ２であることを示す。組み合わせａ３の距離指標がｂ２、角度指標がｃ３であることを示す。組み合わせａ４の距離指標がｂ３、角度指標がｃ３であることを示す。組み合わせａｎの距離指標がｂｍ、角度指標がｃｋであることを示す。図２２において距離指標が小さい順にｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・ｂｍとする。角度指標が小さい順にｃ１，ｃ２，ｃ３，・・・ｃｋとする。かかる場合、組み合わせａ１が最も設計値に近い組み合わせとして優先度１となる。組み合わせａ２が次に設計値に近い組み合わせとして優先度２となる。組み合わせａ３がさらに次に設計値に近い組み合わせとして優先度３となる。組み合わせａ４がさらに次に設計値に近い組み合わせとして優先度４となる。図２２の例では、距離指標が小さい順で並べ、距離指標が同じであれば、角度指標が小さい順で並べている。かかる場合に限るものではない。例えば、角度指標が小さい順で並べ、角度指標が同じであれば、距離指標が小さい順で並べても構わない。
【0089】
なお、２つの小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）を走査する場合、角度の情報が得られないので、かかる場合、各組み合わせの優先度は、距離が設計値に近い順で決まることになる。
【0090】
選択部６６は、複数の組み合わせに対して距離と角度との少なくとも一方が設計値により近い組み合わせから順に優先度を付け、複数の組み合わせのうち、優先度の高い組み合わせから選択する。図２２の例では、優先度１の組み合わせａ１が選択されることになる。
【0091】
上述した例では、計測されたすべてのマーク候補信号について位置を算出し、組み合わせの要素としたが、これに限るものではない。
例えば、マーク候補信号位置算出部５６は、過去に同じ小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）の構造が形成された試料で使用された正規分布と同じパラメータを用いた正規分布を用いて複数のマーク候補信号を近似する。
そして、組み合わせ作成部５８は、分布形状が合わず近似できなかったマーク候補信号を除いて複数の組み合わせを作成する。これにより、マーク候補信号の数を絞り込むことができる。その結果、計算処理の負荷を低減し、処理時間を短縮できる。
例えば、マーク候補信号位置算出部５６は、過去に同じ小マーク１４（或いは大マーク１２）（凹凸マーク）の構造が形成された試料で使用された正規分布と同じパラメータを用いた正規分布を用いて複数のマーク候補信号を近似する。
そして、組み合わせ作成部５８は、分布形状が合わず近似できなかったマーク候補信号を除いて複数の組み合わせを作成する。これにより、マーク候補信号の数を絞り込むことができる。その結果、計算処理の負荷を低減し、処理時間を短縮できる。
【0092】
以上のようにして、ｚセンサ２２０を用いたアライメントマーク（ここでは小マーク１４）の中心位置を測定できる。このように、凹凸マーク付近に複数のマーク信号が計測される場合でも、複数のマーク信号のうち、高精度に、真のマークの信号を選択し、検出する事ができる。
次に、電子ビームを用いてアライメントマークの中心位置を高精度に測定する。具体的には、マーク選択（ラフ検出）工程（Ｓ１１４）にて選択された組み合わせを構成する各マーク候補信号の位置の情報を用いて、電子ビームで小マーク１４（凹凸マーク）を照射可能な位置にＸＹステージ１０５を移動させた状態で、電子ビームで小マーク１４（凹凸マーク）を走査して、小マーク１４（凹凸マーク）の位置を計測する。
次に、電子ビームを用いてアライメントマークの中心位置を高精度に測定する。具体的には、マーク選択（ラフ検出）工程（Ｓ１１４）にて選択された組み合わせを構成する各マーク候補信号の位置の情報を用いて、電子ビームで小マーク１４（凹凸マーク）を照射可能な位置にＸＹステージ１０５を移動させた状態で、電子ビームで小マーク１４（凹凸マーク）を走査して、小マーク１４（凹凸マーク）の位置を計測する。
【0093】
マークスキャン工程（Ｓ１２０）として、まず、マーク選択（ラフ検出）工程（Ｓ１１４）にて選択された組み合わせを構成する各凹凸マークの位置の情報を用いて、電子ビームで小マーク１４（凹凸マーク）を照射可能な位置にＸＹステージ１０５を移動させる。そして、電子ビームで小マーク１４（凹凸マーク）を照射可能な位置にＸＹステージ１０５を移動させた状態で、偏向器２０９で電子ビームをビーム偏向することにより、小マーク１４（凹凸マーク）を走査する。例えば、図１１において説明したように、小マーク１４の上下左右の位置を走査する。但し、ここでは、計測方向に例えば２０～３０μｍの範囲で走査すれば足りる。このように、従来と比べて電子ビームで走査する範囲を大幅に小さくできる。
かかる走査に用いる電子ビームは、マルチビーム２０のうち選択された１本のビーム、或いは選択された１本のビームに隣接するビームも合わせた数本の複数のビームを用いると好適である。ビームの選択は、ブランキングアパーチャ機構２０４によって選択されたビーム或いは複数のビームをＯＮビームにし、残りのビームアレイをビームＯＦＦに設定すればよい。
かかる走査に用いる電子ビームは、マルチビーム２０のうち選択された１本のビーム、或いは選択された１本のビームに隣接するビームも合わせた数本の複数のビームを用いると好適である。ビームの選択は、ブランキングアパーチャ機構２０４によって選択されたビーム或いは複数のビームをＯＮビームにし、残りのビームアレイをビームＯＦＦに設定すればよい。
【0094】
小マーク１４（凹凸マーク）を走査した際に試料１０１から放出された２次電子は、検出器２２６によって検出される。検出データは検出器２２６によってアナログデータからデジタルデータに変換される共に増幅され、検出器２２６から制御計算機１１０に出力される。
【0095】
マーク位置算出（ファイン検出）工程（Ｓ１２２）として、マーク位置算出部６８は、マークスキャン工程（Ｓ１２０）によって得られた２次電子による小マーク１４の上下左右の位置での２次電子画像データを用いて、小マーク１４（凹凸マーク）の中心位置を算出する。例えば、２次電子画像内の小マーク１４の上下左右の線幅を構成する両エッジ位置を計測し、上下の線幅の中心位置の平均値と左右の線幅の中心位置の平均値とをそれぞれ小マーク１４のｘ，ｙ座標として求めることができる。
【0096】
実施の形態１では、レジストの飛散が生じない或いは無視できる程度のレーザ光によるラフサーチの後に、電子ビームによるファインサーチを行うことで、電子ビームで走査する領域を小さくできる。既に小マーク１４の概ねの位置はラフサーチによりわかっているので、凹凸マークが同じ材料で構成される場合であっても、電子ビームで小マーク１４の凹凸構造を把握できる。よって、レジストの飛散を抑制或いは低減できる。また、電子ビームの入射照射量（ドーズ量）を大きくする場合であっても、レジストの飛散を低減できる。
【0097】
判定工程（Ｓ１２６）として、まず、相対位置情報算出部６０は、算出された複数の小マーク１４の位置間の距離を算出する。同様に、相対位置情報算出部６０は、算出された複数の小マーク１４のうち１点の小マークの位置を共通にした２点ずつの小マークの位置を結んだ２直線の角度を算出する。
そして、判定部６９は、算出された距離と設計値の距離とを比較し、その差分（或いは差分の２乗和）がしきい値内かどうかを判定する。同様に、算出された角度と設計値の角度とを比較し、その差分（或いは差分の２乗和）がしきい値内かどうかを判定する。しきい値を超える場合には、エラーとして、マーク選択工程（Ｓ１１４）に戻り、次の優先度の組み合わせを選択する。そして、差分（或いは差分の２乗和）がしきい値内と判定されるまで、マーク選択工程（Ｓ１１４）から判定工程（Ｓ１２６）までの各工程を繰り返す。
そして、判定部６９は、算出された距離と設計値の距離とを比較し、その差分（或いは差分の２乗和）がしきい値内かどうかを判定する。同様に、算出された角度と設計値の角度とを比較し、その差分（或いは差分の２乗和）がしきい値内かどうかを判定する。しきい値を超える場合には、エラーとして、マーク選択工程（Ｓ１１４）に戻り、次の優先度の組み合わせを選択する。そして、差分（或いは差分の２乗和）がしきい値内と判定されるまで、マーク選択工程（Ｓ１１４）から判定工程（Ｓ１２６）までの各工程を繰り返す。
【0098】
以上により、アライメントマークとなる小マーク１４の高精度なｘ，ｙ座標を求めることができる。
【0099】
また、大マーク１２と小マークとのうち上述した内容と反対のマークを使用しても構わない。必要精度や構成されたマーク種や個数に応じて各工程で使い分ければよい。また、上述した例では、凹形状のアライメントマークを用いる場合を説明したが、凸形状のアライメントマークを用いる場合であっても構わない。かかる場合、マーク候補信号として検出される凹凸信号の向きが反転される。
【0100】
図２３は、実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。図２３に示すように、試料１０１の描画領域３０（太線）は、得られたアライメントマークとなる例えば小マーク１４の位置を基準に位置が定義される。
描画領域３０（太線）は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。図１９の例では、試料１０１の描画領域３０が、例えばｙ方向に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な設計上の照射領域３４（描画フィールド）のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域３２に分割された場合を示している。設計上のマルチビーム２０の照射領域３４のｘ方向のサイズは、ｘ方向のビーム数×ｘ方向のビーム間ピッチで定義できる。矩形の照射領域３４のｙ方向のサイズは、ｙ方向のビーム数×ｙ方向のビーム間ピッチで定義できる。
描画領域３０（太線）は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。図１９の例では、試料１０１の描画領域３０が、例えばｙ方向に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な設計上の照射領域３４（描画フィールド）のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域３２に分割された場合を示している。設計上のマルチビーム２０の照射領域３４のｘ方向のサイズは、ｘ方向のビーム数×ｘ方向のビーム間ピッチで定義できる。矩形の照射領域３４のｙ方向のサイズは、ｙ方向のビーム数×ｙ方向のビーム間ピッチで定義できる。
【0101】
まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置にマルチビーム２０の照射領域３４が位置するように調整し、第１番目のストライプ領域３２の描画が行われる。第１番目のストライプ領域３２を描画する際には、ＸＹステージ１０５を例えば－ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていく。ＸＹステージ１０５は例えば等速で連続移動させる。第１番目のストライプ領域３２の描画終了後、ステージ位置を－ｙ方向にストライプ領域３２の幅のサイズだけ移動させる。
【0102】
そして、次に、第２番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置にマルチビーム２０の照射領域３４が位置するように調整し、ＸＹステージ１０５を例えば－ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていくことにより、第２番目のストライプ領域３２の描画が行われる。
【0103】
また、図２３の例では、同じ方向に向かって各ストライプ領域３２の描画を進める場合を示したが、これに限るものではない。例えば、ｘ方向へと描画を進めたストライプ領域３２の次に描画するストライプ領域３２については、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、－ｘ方向に向かって描画を行う場合であっても構わない。このように交互に向きを変えながら描画することでステージ移動時間を短くでき、ひいては描画時間を短縮できる。１回のショットでは、成形アパーチャアレイ基板２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビーム２０によって、最大で各穴２２と同数の複数のショットパターンが一度に形成される。
【0104】
また、図２３の例では、各ストライプ領域の描画処理のためのステージ移動を１回ずつ行う場合を示したが、これに限るものではない。同じ位置上を複数回ステージが移動するように多重描画を行っても好適である。その場合には、例えば、ｙ方向にストライプ領域の幅の１／ｎのサイズのずらし量でずらしながら多重描画を行うと好適である。
【0105】
図２４は、実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。図２４において、ストライプ領域３２は、例えば、マルチビーム２０のビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、描画対象の画素３６（単位照射領域、照射位置、或いは描画位置）となる。描画対象画素３６のサイズは、ビームサイズに限定されるものではなく、ビームサイズとは関係なく任意の大きさで構成されるものでも構わない。例えば、ビームサイズの１／ｎ（ｎは１以上の整数）のサイズで構成されても構わない。図２４の例では、試料１０１の描画領域が、例えばｙ方向に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４（描画フィールド）のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域３２に分割された場合を示している。矩形の照射領域３４のｘ方向のサイズは、ｘ方向のビーム数×ｘ方向のビーム間ピッチで定義できる。矩形の照射領域３４のｙ方向のサイズは、ｙ方向のビーム数×ｙ方向のビーム間ピッチで定義できる。図２４の例では、例えば５１２×５１２列のマルチビームの図示を８×８列のマルチビームに省略して示している。そして、照射領域３４内に、１回のマルチビーム２０のショットで照射可能な複数の画素２８（ビームの描画位置）が示されている。隣り合う画素２８間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。ｘ，ｙ方向にビームピッチのサイズで囲まれた矩形の領域で１つのサブ照射領域２９（ピッチセル）を構成する。図２０の例では、各サブ照射領域２９は、例えば４×４画素で構成される場合を示している。
【0106】
ショットデータ生成工程（Ｓ１３０）として、まず、ショットデータ生成部７０は、画素３６毎にショットデータを生成する。具体的には、以下のように動作する。まず、ショットデータ生成部７０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、画素３６毎に、当該画素３６内のパターン面積密度ρ’を演算する。かかる処理は、例えば、ストライプ領域３２毎に実行する。
【0107】
次に、ショットデータ生成部７０は、まず、描画領域（ここでは、例えばストライプ領域３２）を所定のサイズでメッシュ状に複数の近接メッシュ領域（近接効果補正計算用メッシュ領域）に仮想分割する。近接メッシュ領域のサイズは、近接効果の影響範囲の１／１０程度、例えば、１μｍ程度に設定すると好適である。ショットデータ生成部７０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、近接メッシュ領域毎に、当該近接メッシュ領域内に配置されるパターンのパターン面積密度ρ″を演算する。
【0108】
次に、ショットデータ生成部７０は、近接メッシュ領域毎に、近接効果を補正するための近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）（補正照射量）を演算する。未知の近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）は、後方散乱係数η、しきい値モデルの照射量閾値Ｄｔｈ、パターン面積密度ρ″、及び分布関数ｇ（ｘ）を用いた、従来手法と同様の近接効果補正用のしきい値モデルによって定義できる。
【0109】
次に、ショットデータ生成部７０は、画素３６毎に、当該画素３６に照射するための入射照射量Ｄ（ｘ）（ドーズ量）を演算する。入射照射量Ｄ（ｘ）は、例えば、基準照射量Ｄｂａｓｅに近接効果補正照射係数Ｄｐとパターン面積密度ρ’とを乗じた値として演算すればよい。基準照射量Ｄｂａｓｅは、例えば、Ｄｔｈ／（１／２＋η）で定義できる。以上により、描画データに定義される複数の図形パターンのレイアウトに基づいた、近接効果が補正された画素３６毎の入射照射量Ｄ（ｘ）を得ることができる。
【0110】
次に、ショットデータ生成部７０は、画素３６毎の照射時間を算出する。画素３６毎の照射時間は、当該画素の入射照射量Ｄ（ｘ）を電流密度Ｊで割ることで算出できる。
【0111】
データ加工工程（Ｓ１３２）として、データ加工部７２は、得られた画素３６毎の照射時間データをショット順に並び変えて、記憶装置１４２に格納する。転送処理部７４は、ショット順に照射時間データを偏向制御回路１３０に転送する。
【0112】
描画工程（Ｓ１４０）として、描画制御部７６による制御のもと、描画機構１５０は、ＸＹステージ１０５を移動しながら、マルチビーム２０を用いてＸＹステージ１０５上の試料１０１にパターンを描画する。マルチビーム描画では、描画処理を行いながら並行して後に描画処理を行う領域のショットデータを生成する。例えば、ｋ番目のストライプ領域３２の描画を行いながら、ｋ＋２番目のストライプ領域３２用のショットデータを並行して生成する。かかる動作を繰り返しながら、全ストライプ領域３２の描画を実施する。
【0113】
図２５は、実施の形態１におけるマルチビーム描画動作の一例を説明するための図である。図２５の例では、マルチビーム２０のそれぞれ１つのビーム照射位置を含みビーム間ピッチで囲まれた各サブ照射領域２９内を４つの異なるビームで描画する場合を示している。また、図２５の例では、各サブ照射領域２９内の１／４（照射に用いられるビーム本数分の１）の領域を描画する間に、ＸＹステージ１０５が、２ビームピッチ分の距離だけ移動する速度で、連続移動する描画動作を示している。図２５の例では、各サブ照射領域２９が例えば４×４画素で構成される場合を示している。
【0114】
図２５の例に示す描画動作では、例えば、ＸＹステージ１０５がｘ方向に２ビームピッチ分の距離を移動する間に偏向器２０９によって順に照射位置（画素３６）をシフトさせながらショットサイクルＴでマルチビーム２０を４ショットすることにより同じサブ照射領域２９内の異なる４つの画素３６を描画（露光）する。かかる４つの画素３６を描画（露光）する間、照射領域３４がＸＹステージ１０５の移動によって試料１０１との相対位置がずれないように、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括偏向することによって、照射領域３４をＸＹステージ１０５の移動に追従させる。言い換えれば、トラッキング制御が行われる。１回のトラッキングサイクルが終了するとトラッキングリセットして、前回のトラッキング開始位置に戻る。なお、各サブ照射領域２９の左から１番目の画素列の描画は終了しているので、トラッキングリセットした後に、次回のトラッキングサイクルにおいてまず偏向器２０９は、各サブ照射領域２９のまだ描画されていない例えば左から２番目の画素列を描画するように１番目の画素列とは異なるビームの描画位置を合わせる（シフトする）ように偏向する。ストライプ領域３２の描画中、かかる動作を繰り返すことで、図１９の下図に示すように、順次マルチビーム２０の照射領域３４（３４ａ～３４ｏ）の位置が移動していき、描画を行っていく。
【0115】
以上のように、実施の形態１によれば、凹面と凸面とが同じ材料で構成される凹凸マークを複数の検出信号の中から高精度に特定できる。よって、かかる凹凸マークを検出できる。さらに、実施の形態１によれば、凹凸マーク付近のマーク以外の構造、レジストムラ、或いはノイズ等の影響により複数のマーク信号が計測される場合でも、複数のマーク信号のうち、高精度に、真のマークの信号を選択し、検出する事ができる。
【0116】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【0117】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【0118】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての位置計測装置、荷電粒子ビーム描画装置、及びマーク位置計測方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【0119】
８ レーザ光
９ 反射光
１０ アライメントマーク領域
１２ 大マーク
１４ 小マーク
２０ マルチビーム
２２ 穴
２４ 制御電極
２５ 通過孔
２６ 対向電極
２９ サブ照射領域
３０ 描画領域
３１ ブランキングアパーチャアレイ基板
３２ ストライプ領域
３４ 照射領域
３６ 画素
４１ 制御回路
５０ 高さ位置分布算出部
５２ マーク領域特定部
５４ 高さ位置分布算出部
５６ マーク候補信号位置算出部
５８ 組み合わせ作成部
６０ 相対位置情報算出部
６４ 指標算出部
６６ 選択部
６８ マーク位置算出部
６９ 判定部
７０ ショットデータ生成部
７２ データ加工部
７４ 転送処理部
７６ 描画制御部
８０ ガラス基板
８２ 遮光膜
８４ 低熱膨張ガラス基板
８６ 多層膜
８８ 吸収体膜
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１３０ 偏向制御回路
１３２，１３４ ＤＡＣアンプユニット
１３５ 検出回路
１３６ レンズ制御回路
１３８ ステージ制御機構
１３９ ステージ位置測定器
１４０，１４２ 記憶装置
１５０ 描画機構
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０４ ブランキングアパーチャアレイ機構
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ基板
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２０９ 偏向器
２１０ ミラー
２２０ ｚセンサ
２２２ 投光器
２２４ 受光器
２２６ 検出器
３００ 白色共焦点変位センサ
３０１ 光源
３０２ ハーフミラー
３０３ 光学系
３０４ アパーチャ基板
３０５ 分光器
３０６ レンズ
３０７ 回折格子
３０８ レンズ
３０９ 受光センサ
３３０ メンブレン領域
９ 反射光
１０ アライメントマーク領域
１２ 大マーク
１４ 小マーク
２０ マルチビーム
２２ 穴
２４ 制御電極
２５ 通過孔
２６ 対向電極
２９ サブ照射領域
３０ 描画領域
３１ ブランキングアパーチャアレイ基板
３２ ストライプ領域
３４ 照射領域
３６ 画素
４１ 制御回路
５０ 高さ位置分布算出部
５２ マーク領域特定部
５４ 高さ位置分布算出部
５６ マーク候補信号位置算出部
５８ 組み合わせ作成部
６０ 相対位置情報算出部
６４ 指標算出部
６６ 選択部
６８ マーク位置算出部
６９ 判定部
７０ ショットデータ生成部
７２ データ加工部
７４ 転送処理部
７６ 描画制御部
８０ ガラス基板
８２ 遮光膜
８４ 低熱膨張ガラス基板
８６ 多層膜
８８ 吸収体膜
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１３０ 偏向制御回路
１３２，１３４ ＤＡＣアンプユニット
１３５ 検出回路
１３６ レンズ制御回路
１３８ ステージ制御機構
１３９ ステージ位置測定器
１４０，１４２ 記憶装置
１５０ 描画機構
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０４ ブランキングアパーチャアレイ機構
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ基板
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２０９ 偏向器
２１０ ミラー
２２０ ｚセンサ
２２２ 投光器
２２４ 受光器
２２６ 検出器
３００ 白色共焦点変位センサ
３０１ 光源
３０２ ハーフミラー
３０３ 光学系
３０４ アパーチャ基板
３０５ 分光器
３０６ レンズ
３０７ 回折格子
３０８ レンズ
３０９ 受光センサ
３３０ メンブレン領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】