(57)【要約】【課題】測定のためのコストを抑えつつ、所定方向に移動するステージの真直度を容易かつ正確に測定する技術を提供する。【解決手段】上面に直線状のパターン２１を有するパターン体２を、ステージ１の第１位置ＰＯＳ１に固定した場合と、ステージ１の移動方向（＋Ｙ方向）と平行に所定長さ分ずらした第２位置ＰＯＳ２に固定した場合とのそれぞれについて、パターン体２をＹ軸方向に移動させたときの、各地点におけるパターン２１のＸ軸方向の中心位置を測定する。そして、得られた測定結果Ｄ１，Ｄ２の差分をとることにより、パターン２１自体のＸ軸方向の変位量を相殺し、移動中のステージ１の各位置におけるＸ軸方向についての位置の変化量を算出する。さらに、差分結果を累積加算することにより、（＋Ｙ）方向に移動するステージ１のＸ軸方向についての各地点における変位量（移動誤差、真直度）を算出する。【選択図】図１１
2010019742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を支持する支持体を第１方向に沿って移動させたときの当該支持体の真直度を測定する真直度測定方法であって、
測定基準物を前記支持体の第１位置にて固定する第１固定工程と、
前記第１固定工程にて測定基準物が前記第１位置に固定された前記支持体を、前記第１方向に沿って移動させつつ、前記測定基準物の前記第１方向と略直交する第２方向についての変位量を測定する第１測定工程と、
前記第１位置から少なくとも前記第１方向に沿って所定長さ分ずれた前記支持体の第２位置に、前記測定基準物を固定する第２固定工程と、
前記第２固定工程にて前記測定基準物が前記第２位置に固定された前記支持体を前記第１方向に沿って移動させつつ、前記測定基準物の前記第２方向についての変位量を測定する第２測定工程と、
前記第１測定工程および前記第２測定工程にて測定される前記測定基準物の変位量の差分をとることによって、前記測定基準物自体の前記第２方向についての変位量を相殺し、前記支持体を前記第１方向に沿って移動させたときの前記支持体の第２方向についての変位量を算出する変位量算出工程と、
を含むことを特徴とする真直度測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の真直度測定方法であって、
前記測定基準物は、
前記第１固定工程および前記第２固定工程にて前記測定基準物を前記第１位置および第２位置に固定したときに、少なくとも前記第１方向に延びるパターンを含むことを特徴とする真直度測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の真直度測定方法であって、
前記第１測定工程および前記第２測定工程において、前記パターンの前記第２方向についての中心位置の変位量をそれぞれ測定することを特徴とする真直度測定方法。
【請求項４】
被処理体を支持する支持体を第１方向に沿って移動させたときの当該支持体の真直度を測定する真直度測定装置であって、
支持体を第１方向へ移動させる移動手段と、
前記支持体に固定される測定基準物と、
前記測定基準物が固定された前記支持体を前記第１方向へ移動させたときの、前記第１方向と略直交する第２方向についての前記測定基準物の変位量を測定する変位量測定手段と、
前記測定基準物を、前記支持体の第１位置に固定する第１位置固定手段と、
前記測定基準物を、前記支持体の前記第１位置から前記第１方向に沿って所定長さ分ずれた第２位置に固定する第２位置固定手段と、
前記変位量測定手段によって、前記第１位置に固定した前記所定測定基準物の変位量を測定した結果と、前記第２位置に固定した前記測定基準物の変位量を測定した結果との差分をとることによって、前記測定基準物自体の前記第２方向についての変位量を相殺し、前記支持体を前記第１方向に沿って移動させたときの前記支持体の第２方向についての変位量を算出する変位量算出手段と、
を備えることを特徴とする真直度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定方向へ移動する支持体の真直度の測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板やガラス基板などにパターンを描画する描画装置では、基板が載置されたステージを移動して基板全体への描画が行われている。このような描画装置では、ステージを移動方向へと案内するガイドの加工精度などにより、ステージの移動軸からの僅かなずれ（移動方向に対しての直交する方向（横方向など）の移動誤差）が生じる。そのため、微細なパターンを描画する場合には、このような移動誤差が描画処理に与える影響を無視できないことが多い。
【０００３】
そこで、移動中のステージの上記移動誤差（真直度）を計測する技術がいくつか提案されている（特許文献１，２）。例えば、特許文献１では、ステージの移動方向に沿った側面に設けられたステージミラーに向けてレーザ測長器からレーザ光を照射し、ステージミラーからの反射光と元のレーザ光との干渉に基づいて、ステージの移動方向における位置やヨーイング角度を計測する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、ステージ側方に取り付けられたプレーンミラーをステージに対して相対的に回転させる調整機構が開示されている。これよれば、ステージを移動させたときに、プレーンミラーからの反射光を受光部にて確実に受光できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９０９８３号公報
【特許文献２】特開２００８−９１７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１および２では、ミラーの平面度の加工精度や、取り付け精度がステージの真直度の測定の上で重要となる。例えば、ミラーの平面度に問題があると、レーザ測長器での測定結果は、ステージの移動誤差にミラーの平面度の誤差が加味されるため、ステージの真直度を正確に測定することが困難となる。また、取付け精度が悪い場合にも、ステージの真直度を正確に測定することは困難である。
【０００７】
また、上記技術では、ステージの移動方向と直交する方向の変位量を直接的に測定するため、高額なレーザ測長器を準備する必要があり、測定コストがかかるといった問題もある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、測定に必要なコストを抑えつつ、移動するステージの真直度を容易かつ正確に測定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、被処理体を支持する支持体を第１方向に沿って移動させたときの当該支持体の真直度を測定する真直度測定方法であって、測定基準物を前記支持体の第１位置にて固定する第１固定工程と、前記第１固定工程にて測定基準物が前記第１位置に固定された前記支持体を、前記第１方向に沿って移動させつつ、前記測定基準物の前記第１方向と略直交する第２方向についての変位量を測定する第１測定工程と、前記第１位置から少なくとも前記第１方向に沿って所定長さ分ずれた前記支持体の第２位置に、前記測定基準物を固定する第２固定工程と、前記第２固定工程にて前記測定基準物が前記第２位置に固定された前記支持体を前記第１方向に沿って移動させつつ、前記測定基準物の前記第２方向についての変位量を測定する第２測定工程と、前記第１測定工程および前記第２測定工程にて測定される前記測定基準物の変位量の差分をとることによって、前記測定基準物自体の前記第２方向についての変位量を相殺し、前記支持体を前記第１方向に沿って移動させたときの前記支持体の第２方向についての変位量を算出する変位量算出工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る真直度測定方法であって、前記測定基準物は、前記第１固定工程および前記第２固定工程にて前記測定基準物を前記第１位置および第２位置に固定したときに、少なくとも前記第１方向に延びるパターンを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る真直度測定方法であって、前記第１測定工程および前記第２測定工程において、前記パターンの前記第２方向についての中心位置の変位量をそれぞれ測定することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、被処理体を支持する支持体を第１方向に沿って移動させたときの当該支持体の真直度を測定する真直度測定装置であって、支持体を第１方向へ移動させる移動手段と、前記支持体に固定される測定基準物と、前記測定基準物が固定された前記支持体を前記第１方向へ移動させたときの、前記第１方向と略直交する第２方向についての前記測定基準物の変位量を測定する変位量測定手段と、前記測定基準物を、前記支持体の第１位置に固定する第１位置固定手段と、前記測定基準物を、前記支持体の前記第１位置から前記第１方向に沿って所定距離ずれた第２位置に固定する第２位置固定手段と、前記変位量測定手段によって、前記第１位置に固定した前記所定測定基準物の変位量を測定した結果と、前記第２位置に固定した前記測定基準物の変位量を測定した結果との差分をとることによって、前記測定基準物自体の前記第２方向についての変位量を相殺し、前記支持体を前記第１方向に沿って移動させたときの前記支持体の第２方向についての変位量を算出する変位量算出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし４に記載の発明によれば、移動中のステージの真直度（移動誤差）を測定する際に、測定基準物を第１位置に固定した場合と第２位置に固定した場合とについて、移動する測定基準物の第２方向の位置の測定結果を取得し、これらの測定結果から、測定基準物自体の第２方向の変位量を相殺する。したがって、測手基準物の形状精度の要求を抑えることができるため、測定基準物の加工コストを抑えつつ、移動中のステージの真直度を容易かつ正確に測定できる。また、従来のように移動するステージの、移動方向と直交する第２方向についての変位量を直接的に測定する位置検出機構を使用しないため、測定に必要なコストを抑えることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明によれば、測定基準物のパターンがステージの移動方向に延びるように、測定基準物をステージに固定するため、ステージを移動させたときのパターンの位置を測定することによって、移動するステージの真直度を容易かつ正確に測定できる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明によれば、パターンの中心位置を測定するため、パターンの位置測定における測定誤差を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１７】
＜１．  実施の形態＞
＜１．１．  構成および機能＞
図１は、本発明に係る実施の形態における測定装置１００の概略を示す斜視図である。
【００１８】
なお、図１において、図示および説明の都合上、Ｚ軸方向が鉛直方向を表し、ＸＹ平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の各図についても同様である。
【００１９】
［概略構成］
測定装置１００は、ステージ１をＹ軸方向へ移動させたときの当該ステージ１のＸ軸方向についての真直度を測定するための装置であり、図１に示すように、パターン体２、ラインカメラ３、移動機構４、ステージ位置検出機構５、および制御部６を主に備える。このような測定装置１００は、例えば、感光層が形成されたガラス基板などの被処理基板にパターンニングを行う露光装置や、ガラス基板などにレジスト液を塗布することにより、感光層を形成する塗布装置などに備え付けられる。
【００２０】
［ステージ１］
ステージ１は、測定装置１００の被検査対象物である。ステージ１は、略直方体状の外形を有しており、その上面の略水平な領域には、露光装置や塗布装置などにおいて、被処理基板（被処理体）を支持する載置面１０が形成されている。すなわち、ステージ１は、本実施の形態における支持体としての機能を有する。
【００２１】
載置面１０には、（＋Ｙ）側に偏った位置に２つのピン挿入孔Ｈ１，Ｈ２がＸ軸方向に沿って設けられており、（＋Ｘ）側に偏った位置に１つのピン挿入孔Ｈ３が設けられている。
【００２２】
なお、図示を省略するが、載置面１０上面には、複数の吸着孔が分散して設けられている。これらの吸着孔は、配管を介して真空ポンプと連通接続されており、被処理基板を載置面１０上に吸着保持するために設けられている。本実施の形態では、上記吸着孔は、移動中のステージ１の真直度を測定する際に、後述のパターン体２を載置面１０に吸着させるために利用される。
【００２３】
図２は、Ｔ字型ピンＰ１をピン挿入孔Ｈ１に挿入した状態を示すステージ１の断面図である。また図３は、Ｉ字型ピンＰ２をピン挿入孔Ｈ１に挿入した状態を示すステージ１の断面図である。
【００２４】
図２に示すように、Ｔ字型ピンＰ１は、径Ｌ１の円盤形状の頭部を有するとともに、頭部とは反対側に、ピン挿入孔Ｈ１〜Ｈ３の円状開口部の径と同程度の径Ｌ２の円柱形状の脚部を有する。また、図３に示すように、Ｉ字型ピンＰ２は、径Ｌ２の円柱形状の本体部を有する。
【００２５】
Ｔ字型ピンＰ１およびＩ字型ピンＰ２は、ピン挿入孔Ｈ１〜Ｈ３に挿入されることにより載置面１０上の各位置に固定され、載置面１０から上側へ突出した部分の外周部にてパターン体２と当接することにより、パターン体２の載置位置を位置決めする。なお、各ピンのピン挿入孔Ｈ１〜Ｈ３に挿入する部分の外周とピン挿入孔Ｈ１〜Ｈ３の内周とをボルト・ナット構造とし、これらを互いに螺合させることで各ピンを載置面１０の各位置に固定してもよい。
【００２６】
図４は、パターン体２を第１位置ＰＯＳ１に配置した状態を示すステージ１の上面図である。また、図５は、パターン体２を第２位置ＰＯＳ２に配置した状態を示すステージ１の上面図である。
【００２７】
本実施の形態では、図４に示すように、ピン挿入孔Ｈ１〜Ｈ３のそれぞれに、Ｔ字型ピンＰ１を挿入するとともに、各ピンにパターン体２の端縁部を当接させて載置したときの当該パターン体２の載置位置を、第１位置ＰＯＳ１としている。また、図５に示すように、ピン挿入孔Ｈ１，Ｈ２にＩ字型ピンＰ２を挿入し、ピン挿入孔Ｈ３にＴ字型ピンＰ１を挿入するとともに、パターン体２を各ピンに当接させたときの当該パターン体２の位置を、第２位置ＰＯＳ２としている。
【００２８】
なお、Ｔ字型ピンＰ１およびＩ字型ピンＰ２の基板と当接する部分の外径は、それぞれ径Ｌ１および径Ｌ２であるため（図２，図３参照）、図５に示す第２位置ＰＯＳ２は、図４に示す第１位置から所定長さ（ズレ量Ｌ３（＝（Ｌ１−Ｌ２）／２））分、（＋Ｙ）方向へ平行にずれた位置となっている。
【００２９】
このように、径Ｌ１，Ｌ２の異なるＴ字型ピンＰ１およびＩ字型ピンＰ２の挿入位置を適宜決定することで、載置面１０上におけるパターン体２の載置位置を変更できる。なお、パターン体２についての位置決め機構は、上記各ピンを使用するものに限定されるものではなく、その他の方法で実現されてもよい。
【００３０】
［パターン体２］
再び図１に戻って、パターン体２は、角型の板状形状を有しており、ステージ１の平坦度を測定する際に、載置面１０上の所定位置（第１位置ＰＯＳ１、第２位置ＰＯＳ２）に固定配置される。また、パターン体２の上面には、パターン体２が上記所定位置に配置されたときに、ステージ１の移動方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる略直線形状のパターン２１を有している。パターン体２の材質については、特に制限されるものではないが、後述のラインカメラ３で撮像したときに、パターン体２のパターン２１部分と非パターン２１部分とが、画像処理上において識別可能な材質とされる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、ステージ１をＹ軸方向に移動させつつ、パターン体２上のパターン２１のＸ軸方向における変位量をラインカメラ３などにより測定することで、移動中のステージ１の真直度を測定する。したがって、本実施の形態では、パターン２１のＸ軸方向変位量が直接の測定対象となっているものの、パターン２１はパターン体２に対して固定された位置関係にあるため、上記測定は、パターン体２のＸ軸方向の変位量を測定することと実質的に等価である。すなわち、本実施の形態では、パターン体２が測定基準物となっている。
【００３２】
［ラインカメラ３］
図６は、ラインカメラ３によるパターン２１の撮像位置を説明するための図である。ラインカメラ３は、載置面１０上の所定位置に固定されており（図１参照）、パターン体２上のパターン２１を撮像する。図６に示すように、ラインカメラ３は、所定方向（ここでは、Ｘ軸方向）に沿って配設された複数の受光素子を有するラインセンサ３１を備えている。
【００３３】
なお、測定装置１００では、被測定対象物であるステージ１を（＋Ｙ）方向へ移動させつつ、固定されたラインカメラ３によりパターン２１を撮像する。したがって、図６に示す撮像位置（Ｙ1）〜（Ｙm）は、本来は、ラインカメラ３の配置位置（定位置）である。しかし、図６では、説明の都合上、ステージ１から見たときの、パターン２１とラインカメラ３の撮像位置との相対的な位置関係を示している。
【００３４】
本実施の形態では、ステージ１が（＋Ｙ）方向へ所定距離移動する毎に、ラインセンサ３１が（＋Ｙ）方向へ移動するパターン２１を撮像する。これをステージ１の座標系から見ると、図６に示すように、ステージ１上に複数の撮像地点（（Ｙ1）〜（Ｙm））が撮像間隔Ｄｙ毎に設定されていることになる。
【００３５】
ラインセンサ３１が撮像したパターン２１の撮像画像ＩＤのデータは、後述の制御部６に送られる。当該撮像画像ＩＤは、制御部６により加工されてパターン２１の中心位置が算出される。そして、ステージ１が移動している間の、パターン２１の中心位置のＸ軸方向の変位量に基づいて、移動中のステージ１のＸ軸方向の変位量（移動誤差）が算出される。
【００３６】
なお、パターン２１は、略直線形状を有していると説明したが、図６に示すように、局所的には、加工誤差などにより、曲線となっている場合がある。したがって、移動するパターン２１のＸ軸方向についての中心位置の変位量は、ステージ１の移動誤差にパターン２１自身のＸ軸方向の変位量が加味された値となる。
【００３７】
ここで、パターン２１自体の所定基準からの変位量とは、パターン２１自体の各位置における中心位置の、Ｙ軸に対する位置ズレ量である。すなわち、パターン２１がＹ軸方向に沿ってまっすぐに延びる場合には、パターン２１自体のＸ軸方向の変位量は、ゼロであるが、実際には、加工精度上の問題などにより、図６に示すように、事実上まっすぐな直線をパターン体２に形成することは困難である。
【００３８】
しかし、詳細は後述するが、本実施の形態では、パターン２１自体のＸ軸方向についての変位量を相殺しつつ、ステージ１の真直度が算出される。すなわち、測定装置１００では、パターン２１自体がまっすぐな直線でなく、一部で曲がっていたりしていても、移動中のステージ１のＸ軸方向の移動誤差（真直度）を正確に算出できる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、ラインセンサ３１は、複数ビットを用いたモノクロ多階調（例えば４ビット＝１６階調、８ビット＝２５６階調）画像表現の撮像画像ＩＤを取得するとして説明するが、カラー多階調表現の画像として取得する構成であってもよい。なお、カラー多階調表現の画像を取得する場合には、パターン２１の中心位置の算出の際に、適宜モノクロ多階調化処理が実行される。
【００４０】
［移動機構４］
再び図１に戻って、移動機構４は、水平面内において、ステージ１をＹ軸方向へ移動させる機能を有する。移動機構４は、Ｙ軸方向へ移動するＹ軸移動プレート４１と、Ｙ軸移動プレート４１の下面に設けられるとともに、Ｙ軸方向に沿って延設されたリニアモータ４２と、Ｙ軸移動プレート４１の移動を規定するガイド機構４３を備える。Ｙ軸移動プレート４１は、リニアモータ４２の動作により、ガイド機構４３に沿ってＹ軸方向へ移動する。
【００４１】
ステージ１は、Ｙ軸移動プレート４１の上面に設けられるため、Ｙ軸移動プレート４１の移動に伴ってＹ軸方向に沿って移動する。本実施の形態における測定装置１００は、このときのステージ１のＸ軸方向についての移動誤差（真直度）を測定する。
【００４２】
なお、移動機構４は、上述の構成に限られるものではなく、例えば、ボールネジとモータにより、ステージ１の移動機構が実現されてもよい。
【００４３】
［ステージ位置検出機構５］
再び図１に戻って、ステージ位置検出機構５は、レーザ測長器５１と、ステージ１の（＋Ｙ）側の側面に設置されるコーナーキューブ５２とを主に備える。レーザ測長器５１は、図示しないレーザ光源、リニア干渉系およびレシーバを備え、被検出対象物であるステージ１の位置を検出（測長）する。
【００４４】
コーナーキューブ５２は、それぞれレーザ測長器５１から出射されたレーザ光を反射するミラーを３枚の平面の板を互いに直角となるように組み合わせたものである。コーナーキューブ５２の内側に入射した光は、例えば、各ミラー面にて３回の反射を繰り返し、その結果、元来た方向へ戻る。
【００４５】
レーザ測長器５１は、ステージ１の（＋Ｙ）側に配置され、光ビームを出射してリニア干渉系を介してコーナーキューブ５２に入射させる。そして、その反射光がリニア干渉系にて元の光ビームと干渉してレシーバにより受光される。そのレシーバからの出力に基づいて、ステージ１のＹ軸方向についての位置が高精度に検出される。
【００４６】
なお、測定装置１００では、ステージ位置検出機構５により、ステージ１の移動方向（Ｙ軸方向）における位置を検出しているが、これに限られるものではなく、例えば、リニアモータ４２にエンコーダを設けることにより、ステージ１の位置を検出してもよい。
【００４７】
［制御部６］
図７は、制御部６と測定装置１００の各構成との接続を示すブロック図である。制御部６は、主にＣＰＵ６１、記憶部６２、表示部６３、入力部６４を主に備え、ラインカメラ３、移動機構４、ステージ位置検出機構５とバス配線を介して有線的（または、無線的）に接続されている。
【００４８】
ＣＰＵ６１は、記憶部６２内に格納されているプログラムを読み取りつつ実行することにより、記憶部６２に記憶されている各種データについての演算を行う。このように、制御部６は、一般的なコンピュータとしての構成を有している。
【００４９】
中心位置算出部６１０、変化量算出部６１１および積算処理部６１２は、ＣＰＵ６１が記憶部６２などに格納されたプログラムに従って動作することにより実現される機能ブロックである。
【００５０】
図８は、撮像画像ＩＤに基づいて、パターン２１のＸ軸方向の中心位置を求める手順を説明するための図である。中心位置算出部６１０は、ラインセンサ３１により取得される撮像画像ＩＤの階調値の分布を解析し、微分処理することにより、所定の閾値を超える２つの極値点を抽出する。この２つの極値点の位置は、パターン２１のＸ軸方向における画像上のエッジ部分に相当する。
【００５１】
そして、中心位置算出部６１０は、抽出された２つの変曲点の中間点の位置（中心位置）を算出する。なお、画像処理により算出される中間点の位置は、画像データ上の（すなわち仮想的な）位置情報であるため、所定の演算処理により物理的なパターン２１の位置情報に変換される。このように、中心位置算出部６１０は、各撮像地点にて撮像された撮像画像ＩＤに基づいて、各位置におけるパターン２１の物理的な中心位置を算出するため、パターン２１の位置の測定結果についての測定誤差を小さくすることができる。
【００５２】
なお、詳細は後述するが、本実施の形態では、パターン体２を第１位置ＰＯＳ１に固定してステージ１を移動させたときの、パターン２１の中心位置の測定結果Ｄ１と、パターン体２を第２位置ＰＯＳ２に固定してステージ１を移動させたときの、パターン２１の中心位置の測定結果Ｄ２と、がそれぞれ取得され、記憶部６２に格納される。
【００５３】
変化量算出部６１１は、測定結果Ｄ１，Ｄ２に基づいて、（＋Ｙ）方向へ移動中のステージ１の各撮像地点間におけるＸ軸方向の位置の変化量を算出する。より具体的には、測定結果Ｄ１，Ｄ２について差分をとることにより、パターン２１自体の所定基準からの変位量を相殺した差分結果Ｄ３を取得する。
【００５４】
本実施の形態では、このパターン２１自体のＸ軸方向の変位量を相殺することによって移動中のステージ１の真直度を測定するため、パターン２１自体の形状精度の要求を抑えることができる。
【００５５】
積算処理部６１２は、変化量算出部６１１により算出された各撮像地点での変化量に基づく積算処理を行う。これにより取得される積算結果Ｄ４では、（＋Ｙ）方向へ移動するステージ１のＸ軸方向の移動誤差（所定基準位置からの変位量）情報が記述される。
【００５６】
このように、本実施の形態では、これら変化量算出部６１１および積算処理部６１２により、移動するステージ１の真直度が測定される。なお、これらの機能ブロックは、その機能の一部または全部を専用の回路が担うことによって、いわばハードウェア的に実現されてもよい。
【００５７】
記憶部６２は、主にＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどからなり、ＣＰＵ６１が読み取るプログラムや各種データを記憶する。なお、記憶部６２は、記録媒体およびその読取装置を備えていてもよく、記録媒体に記録されたプログラムやデータをＣＰＵ６１が読み取る構成としてもよい。各種データとしては、測定結果Ｄ１，Ｄ２、差分結果Ｄ３、積算結果Ｄ４などが該当する。
【００５８】
表示部６３は、一般的なＣＲＴモニタや液晶ディスプレイなどが該当し、オペレータに対して各種データを表示する。また、入力部６４は、各種ボタンやキー、マウス、タッチパネル等から構成され、測定装置１００に対して指示を入力するために、オペレータにより操作される。
【００５９】
以上が、本実施の形態における測定装置１００の構成および機能についての説明である。次に、測定装置１００を用いて、移動するステージ１の真直度測定方法について説明する。
【００６０】
＜１．２．  ステージ１の真直度測定方法＞
図９は、測定装置１００を用いた（＋Ｙ）方向へ移動するステージ１の真直度測定方法のおおまかな流れ図である。まず、オペレータは、パターン体２を載置面１０の所定位置（例えば、図４に示す第１位置ＰＯＳ１）に固定（吸着保持）して、ラインカメラ３および移動機構４の動作により、各撮像地点におけるパターン２１のＸ軸方向の位置を測定する（ステップＳ１）。
【００６１】
図１０は、測定動作についての詳細を示す流れ図である。まず、オペレータは、図５に示すように、ピン挿入孔Ｈ１〜Ｈ３のすべてにＴ字型ピンＰ１を設置し、パターン体２を各ピンに当接させて、パターン体２を第１位置に配置する。そして、パターン体２が載置された後、制御部６は、真空ポンプを動作させて、パターン体２を載置面１０に吸着固定する（ステップＳ１１）。
【００６２】
そして、制御部６は、移動機構４の動作により、ステージ１を所定の測定開始地点にまで移動させる。この測定開始地点は、ステージ１から見たときの、ステージ１上の撮像位置（Ｙ1）（パターン２１の（＋Ｘ）側端部）にラインセンサ３１が配置される位置である（図６参照）。この地点から、ステージ１を（＋Ｙ）方向へ移動させることにより、ラインカメラ３をステージ１に対して相対的に（−Ｙ）方向へ移動させて、各撮像地点（Ｙ1）〜（Ｙm）でのパターン２１のＸ軸方向における中心位置を算出する（ステップＳ１２）。
【００６３】
また、特定の撮像地点へ到達したどうかは、ステージ位置検出機構５によるステージ１の位置検出結果に基づいて制御部６が判定する。当該特定の撮像地点に到達したと判定されたときの、ラインカメラ３が取得した撮像画像ＩＤに基づいて、中心位置算出部６１０により算出されるパターン２１の中心位置の位置情報が、当該特定の撮像地点におけるパターン２１の位置の測定結果となる。
【００６４】
ステップＳ１２にて、全撮像地点における測定を終了すると、制御部６は、真空ポンプの動作を停止させて、パターン体２の吸着状態を解除する。そして、オペレータは、ピン挿入孔Ｈ１，Ｈ２に挿入されているＴ字型ピンＰ１を取り外して、Ｉ字型ピンＰ２を取り付け、パターン体２の端部を各ピンに当接させることにより、パターン体２を第２位置ＰＯＳ２に配置する。さらに、制御部６は、再び真空ポンプを動作することにより、パターン体２を載置面１０にて吸着固定する（ステップＳ１３）。
【００６５】
吸着保持を完了すると、制御部６は、ステップＳ１２と同様に、移動機構４とラインカメラ３を動作することにより、（＋Ｙ）方向へステージ１を移動させつつ、ステージ１上の撮像地点（Ｙ1）〜（Ｙm）にてパターン２１を撮像し、得られた撮像画像ＩＤから、各撮像地点におけるパターン２１の中心位置を測定する（ステップＳ１４）。
【００６６】
なお、本実施の形態では、撮像間隔Ｄｙを、パターン体２の第１位置ＰＯＳ１と第２位置ＰＯＳ２の間のズレ量Ｌ３（＝（Ｌ１−Ｌ２）／２）に一致させている。
【００６７】
以上のステップＳ１１〜ステップＳ１４が、測定動作（ステップＳ１、図９）の詳細な流れである。なお、ステップＳ１１，Ｓ１２にて得られる測定結果Ｄ１およびステップＳ１３，Ｓ１４にて得られる測定結果Ｄ２は、それぞれ記憶部６２に格納される。
【００６８】
なお、上記ステップＳ１１，Ｓ１２およびステップＳ１３，Ｓ１４、の実行順序はこれに限られるものではなく、例えば、ステップＳ１３，Ｓ１４を最初に実行するなど、適宜実行順序を変えてもよい。
【００６９】
再び図９に戻って、測定動作を終了すると、制御部６は、測定結果Ｄ１，Ｄ２に基づいて、変化量算出部６１１により差分演算処理を行う（ステップＳ２）。これにより、ステージ１を（＋Ｙ）方向へ移動させたときの、各撮像地点間におけるステージ１のＸ軸方向についての移動誤差の変化量が算出される。また、差分演算処理を行った後に、積算処理部６１２は、差分結果Ｄ３について積算処理を行う（ステップＳ３）。これにより、載置面１０の各撮像地点における高さ位置の変位量が算出される。なお、ステップＳ２，Ｓ３の詳細については、図１１を参照しつつ説明する。
【００７０】
図１１は、測定結果Ｄ１，Ｄ２に基づいた、積算結果Ｄ４の一例を示す図である。中心位置算出部６１０により算出されるパターン２１の中心位置は、前述したように、移動中のステージ１のＸ軸方向における所定基準からの移動誤差（真直度）に、パターン２１自体のＹ軸に対するＸ軸方向の中心位置の変位量が加味されたものである。
【００７１】
そこで、以下においては、ｉ番目の撮像地点（Ｙi）におけるステージ１のＸ軸方向についての移動誤差をＡ(i)とする。また、パターン体２を第１位置ＰＯＳ１に載置したときの、撮像地点（Ｙi）におけるパターン２１自体の中心位置の変位量をＢ(i)として説明する。
【００７２】
図１１に示すように、パターン体２を第１位置ＰＯＳ１に載置したときの、撮像地点（Ｙi）における測定結果Ｄ１は、上記設定により、Ａ(i)＋Ｂ(i)＋αと表現される。一方、パターン体２を第２位置ＰＯＳ２に載置したときの、撮像地点（Ｙi）での測定結果Ｄ２は、パターン体２を第１位置ＰＯＳ１から（＋Ｙ）方向へ（Ｌ１−Ｌ２）／２（＝撮像間隔Ｄｙ）分ずらしているため、Ａ(i)＋Ｂ(i+1)＋αと表現される。なお、図１１では記載を省略しているが、ここでの値αは、ステージ移動中のパターン２１の中心位置算出時の基準のとり方によって変化する値であり、全撮像地点において共通する値である。
【００７３】
変化量算出部６１１は、例えば撮像地点（Ｙi）における測定結果Ｄ１（＝Ａ(i)＋Ｂ(i)＋α）と，当該撮像地点（Ｙi）に隣接する撮像地点であって、撮像方向の一つ手前側（すなわち、ステージ１上の（＋Ｙ）方向）の撮像地点（Ｙ(i-1））での測定結果Ｄ２（＝Ａ(i)＋Ｂ(i-1)＋α）との差分をとることにより、パターン２１自体の中心位置の変位量Ｂ(i)および値αを相殺する。これにより、ステージ１の撮像地点（Ｙ(i-1)）と撮像地点（Ｙi）における移動誤差の変化量（＝Ａ(i)−Ａ(i-1)）が算出される。
【００７４】
本実施の形態では、このような差分演算処理を行うことにより、隣接する各撮像地点間の、（＋Ｙ）方向に移動するステージ１のＸ軸方向の位置の変化量を算出する。そして同様の差分演算処理を、全撮像地点での測定結果Ｄ１，Ｄ２に基づいて行うことで、それぞれの撮像地点間における、移動するステージ１のＸ軸方向における位置の変化量が算出される。
【００７５】
さらに、積算処理部６１２は、変化量算出部６１１により算出された差分値に基づいて積算（累積加算）することにより、各撮像地点におけるステージ１のＸ軸方向の変位量（移動誤差）を算出する。すなわち、撮像地点（Ｙi）における移動誤差については、撮像開始位置である撮像地点（Ｙ1）から撮像地点（Ｙi）までの各撮像地点間における変化量（測定結果Ｄ１，Ｄ２の差分値）を積算することにより算出される。
【００７６】
例えば、３番目の撮像地点（Ｙ3）でのステージ１のＸ軸方向の移動誤差は、撮像地点（Ｙ1）でのパターン２１のＸ軸方向の中心位置（＝Ａ(1)）を基準としたとき、１番目と２番目の撮像地点（Ｙ1），（Ｙ2）間でのステージ１の位置の変化量（＝Ａ(2)−Ａ(1)）と、２番目と３番目の撮像地点（Ｙ2），（Ｙ3）間でのステージ１の位置の変化量（＝Ａ(3)−Ａ(2)）との積算値（＝Ａ(3)−Ａ(1)）として算出される。このような積算処理を行うことにより、各撮像地点におけるステージ１のＸ軸方向についての変位量が算出される。
【００７７】
再び図１１に戻って、積算処理を完了すると、積算処理部６１２は、積算結果Ｄ４を記憶部６２に格納する。記憶部６２に格納されたデータは、適宜加工され、例えば、Ｙ軸方向に移動するステージ１のＸ軸方向に関する真直度の評価する場合や、特定の装置（例えば、露光装置など）において、移動中のステージ１の真直度に応じて処理位置（例えば、露光位置）を補正する場合などに利用される。
【００７８】
以上のように、本実施の形態では、Ｙ軸方向に移動するステージ１のＸ軸方向の移動誤差を測定する際に、パターン２１中心位置の測定結果Ｄ１と、パターン２１をＹ軸方向にずらした状態での測定結果Ｄ２との差分をとることで、パターン２１自体の各位置におけるＸ軸方向の変位量が相殺される。したがって、パターン２１自体の形状の加工精度の要求を抑えることができるため、パターン体２の加工コストを抑えつつ、Ｙ軸方向に移動するステージ１の真直度を容易かつ正確に測定できる。
【００７９】
また、本実施の形態では、ステージ１の移動方向と直交するＸ軸方向については、精密に検出するための位置検出機構（例えば、レーザ測長器とコーナーキューブなど）が不要であるため、測定コストを抑えることができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、第１位置ＰＯＳ１と第２位置ＰＯＳ２と間のズレ方向を、ステージ１の移動方向と平行としている。また、第１位置ＰＯＳ１と第２位置ＰＯＳ２と間のズレ量Ｌ３（＝（Ｌ１−Ｌ２）／２）と、撮像間隔Ｄｙとをそれぞれ一致させている。これにより、測定結果Ｄ１と測定結果Ｄ２との間で、差分演算処理を行う際に、１対１の対応づけができるため、測定結果Ｄ１，Ｄ２を効率的に活用でき、測定に必要な時間を短縮できる。
【００８１】
＜２．  変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００８２】
例えば、上記実施の形態では、ステージ１を（＋Ｙ）方向へ移動させて測定するものとしているが、ステージ１を（−Ｙ）方向へ移動させつつ測定してもよい。この場合には、撮像地点（Ｙm）から測定を開始するようにすればよい。
【００８３】
また、上記実施の形態では、載置面１０にパターン体２を載置したときのパターン２１の形状を略直線としていたが、上述したように、パターン２１自体の形状の変位量は、差分演算処理により相殺されるため、パターン２１はどのような形状（曲線や折れ線を含む）であってもよい。ただし、真直度測定を効率的に行うために、パターン２１の大きさは、ラインカメラ３（具体的には、ラインセンサ３１）のＸ軸方向の撮像領域の範囲内に収まる形状であることが好ましい。
【００８４】
また、上記実施の形態では、各撮像地点でのパターン２１のＸ軸方向における中心位置を測定しているが、例えば、パターン２１の（＋Ｘ）側または（−Ｘ）側のエッジ部分の位置を算出するように構成してもよく、あるいは、各エッジ間の任意の位置を算出するように構成してもよい。
【００８５】
また、上記実施の形態では、上面に直線形状のパターン２１が形成されたパターン体２を用いて、当該パターン２１の位置を測定するようにしているが、例えば、パターン体２そのものの位置を測定することで、移動するステージ１の真直度を測定してもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態では、ラインカメラ３は、多値画像として撮像画像ＩＤを取得すると説明したが、もちろんこれに限られるものではなく、２値画像として画像を取得する構成としてもよい。
【００８７】
また、上記実施の形態では、第１位置ＰＯＳ１および第２位置ＰＯＳ２のズレ量Ｌ３（＝（Ｌ１−Ｌ２）／２）と、Ｙ軸方向の撮像間隔Ｄｙとを一致させているが、これに限られるものではない。ただし、測定を効率的に行うという観点から、ズレ量が撮像間隔Ｄｙの自然数倍であることが望ましい。また、各撮像地点における撮像間隔Ｄｙを一定とするものに限定されるものではないが、測定結果を効率的に活用するという観点から、本実施の形態のように、等間隔に設定されることが望ましい。
【００８８】
また、上記実施の形態では、ステージ１の移動方向に沿うように、パターン体２（パターン２１）を第１位置ＰＯＳ１と第２方向との間でずらしていたが、ずらす方向はこれに限られるものではない。すなわち、第２位置ＰＯＳ２は、第１位置ＰＯＳ１に対して、少なくともステージ１の移動方向に沿ってずれておればよく、例えば、Ｘ軸方向にも所定長さ分ずれてもよい。この場合には、例えば、測定結果Ｄ２を取得する段階で、Ｘ軸方向についての所定長さ分を測定結果Ｄ２から除外したデータを生成するように、測定装置１００を構成すればよい。
【００８９】
また、上記実施の形態では、Ｙ軸方向に移動するステージ１のＸ軸方向の真直度を測定する方法について説明したが、本発明は、Ｚ軸方向の真直度を測定する場合にも有効である。この点について、図１２を参照しつつ説明する。
【００９０】
図１２は、変形例に係る測定装置１００ａの概略を示す斜視図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、適宜同符号を付し、説明を省略する。この測定装置１００ａでは、パターン体２ａが、ステージ１のＸ軸方向（ここでは、−Ｘ側）の側面に固定される。また、詳細は省略するが、測定装置１００ａは、パターン体２の固定位置を図１に示す位置から、さらにＹ軸方向に沿って撮像間隔Ｄｙ分ずらした位置に固定できるように構成される。
【００９１】
また、ラインカメラ３ａは、Ｚ軸方向に延びるラインセンサ（図示せず）を備えており、ステージ１をＹ軸方向に移動させたときの、パターン体２ａ上のパターン２１ａを撮像する。
【００９２】
ここで、この測定装置１００ａにより、ステージ１をＹ軸方向に移動させたときのステージ１のＺ軸方向における移動誤差（真直度）の測定方法について説明する。
【００９３】
まず、上記実施の形態と同様に、ステージ１をＹ軸方向に移動させたときのパターン２１ａのＺ軸方向における中心位置の測定、および、パターン２１ａをステージ１に対してＹ軸方向に沿ってずらした状態で、ステージ１をＹ軸方向に移動させたときのパターン２１ａのＺ軸方向における中心位置を測定する。これにより、２つの測定結果が取得される。
【００９４】
そして上記実施の形態と同様に、パターン２１ａ自体のＺ軸方向における変位量を相殺するように、上記２つの測定結果に基づいた差分演算処理を行う。さらに、これらの積算処理（差分の累積加算）を行うことにより、撮像地点毎に、Ｙ軸方向に移動するステージ１のＺ軸方向の所定基準からの変位量（移動誤差、Ｚ軸方向の真直度）が算出される。
【００９５】
この場合においても、上記実施の形態と同様に、パターン２１ａの形状にかかわらず、Ｙ軸方向に移動するステージ１のＺ軸方向の真直度を容易、かつ、正確に測定できる。以上が、移動中のステージ１のＺ軸方向の真直度の測定方法の説明である。
【００９６】
なお、上記実施形態および変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る実施の形態における測定装置の概略を示す斜視図である。
【図２】Ｔ字型ピンをピン挿入孔に挿入した状態を示すステージの断面図である。
【図３】Ｉ字型ピンをピン挿入孔に挿入した状態を示すステージの断面図である。
【図４】パターン体を第１位置に配置した状態を示すステージの上面図である。
【図５】パターン体を第２位置に配置した状態を示すステージの上面図である。
【図６】ラインカメラによるパターンの撮像位置を説明するための図である。
【図７】制御部と測定装置の各構成との接続を示すブロック図である。
【図８】撮像画像に基づいて、パターンのＸ軸方向の中心位置を求める手順を説明するための図である。
【図９】測定装置を用いた（＋Ｙ）方向へ移動するステージの真直度測定方法のおおまかな流れ図である。
【図１０】測定動作についての詳細を示す流れ図である。
【図１１】測定結果に基づいた、積算結果の一例を示す図である。
【図１２】変形例に係る測定装置の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９８】
１００，１００ａ  測定装置
１  ステージ
２，２ａ  パターン体
２１，２１ａ  パターン
３，３ａ  ラインカメラ
３１  ラインセンサ
４  移動機構
５  ステージ位置検出機構
６  制御部
６１  ＣＰＵ
６１０  中心位置算出部
６１１  変化量算出部
６１２  積算処理部
Ｄ１，Ｄ２  測定結果
Ｄ３  差分結果
Ｄ４  積算結果
Ｈ１〜Ｈ３  ピン挿入孔
Ｉ１  撮像画像
Ｌ１，Ｌ２  径
Ｌ３  ズレ量
Ｌｙ  撮像間隔
Ｐ１  Ｔ字型ピン
Ｐ２  Ｉ字型ピン
ＰＯＳ１  第１位置
ＰＯＳ２  第２位置
【図１】
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【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７】
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【図８】
2010019742.tif 000010
【図９】
2010019742.tif 000011
【図１０】
2010019742.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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