(57)【要約】【課題】  測定ライン同士の関係においても、測定値を補正することができる平面度測定方法及び平面度測定プログラムを提供する。【解決手段】  逐次３点方式を用いた平面度測定方法において、想定した三角形ａｂｃ上に存在するＸＹ駆動機構の停止可能ポイントのＺ座標を測定して基準面を設定する基準面設定工程と、該停止可能ポイントを通過するように、Ｙラインの測定を複数のＹ座標で行うＹライン測定工程と、Ｙライン測定工程において測定したＸ座標位置を通過するようにＸラインを設定し測定するＸライン測定工程と、ＸラインをＹラインにフィッティングするＸラインフィッティング工程と、ＹラインにフィッティングされたＸラインを一体としながら、Ｙラインを基準面にフィッティングするＸＹラインフィッティング工程と、該工程後の測定結果に基づき平面度を算出する平面度算出工程と、を設けた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔毎にステップ状に移動するＸＹ駆動機構を有し、且つ逐次３点方式を採用し被測定物のＺ方向位置を測定する平面度測定器、による平面度測定方法であって、
三角形ａｂｃの辺のうちの少なくとも２辺において、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントを該停止可能ポイント同士のＹ座標が等しくなるように設定できるように、三角形ａｂｃを想定し、
ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、三角形ａｂｃの辺上に存在するａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントのＺ座標と、
を測定し、
該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する基準面設定工程と、
Ｘ軸方向に沿ったＹラインが三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と交わる（又は連続点を有する）ように、且つ、三角形ａｂｃの辺に存在するＸＹ駆動機構の停止可能ポイントを通過するように、Ｙラインの測定を複数のＹ座標で行うＹライン測定工程と、
Ｙライン測定工程において測定したＸ座標位置を通過するようにＸラインを設定し、Ｘライン上の複数の停止可能ポイントのＺ座標をＹ軸方向に沿って測定するＸライン測定工程と、
ＸラインとＹラインとの交点位置において、Ｘライン上の該交点位置のＺ座標をＹライン上の該交点位置のＺ座標に一致又は近似するように座標変換し、ＸラインをＹラインにフィッティングするＸラインフィッティング工程と、
該Ｘラインフィッティング工程においてＹラインにフィッティングされたＸラインを一体としながら、Ｙラインと三角形ａｂｃとの交点位置においてＹラインを基準面にフィッティングするＸＹラインフィッティング工程と、
該ＸＹラインフィッティング工程後の測定結果に基づき平面度を算出する平面度算出工程と、
を有することを特徴とする平面度測定方法。
【請求項２】
所定間隔毎にステップ状に移動するＸＹ駆動機構を有し、且つ逐次３点方式を採用し被測定物のＺ方向位置を測定する平面度測定器、による平面度測定方法であって、
三角形ａｂｃの辺のうちの少なくとも２辺において、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントを該停止可能ポイント同士のＹ座標が等しくなるように設定できるように、三角形ａｂｃを想定し、
ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、三角形ａｂｃの辺上に存在するａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントのＺ座標と、
を測定し、
該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する基準面設定工程と、
Ｘ軸方向に沿ったＹラインが三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と交わる（又は連続点を有する）ように、且つ、三角形ａｂｃの辺に存在するＸＹ駆動機構の停止ポインを通過するように、Ｙラインの測定を複数のＹ座標で行うＹライン測定工程と、
Ｙライン測定工程において測定したＸ座標位置を通過するようにＸラインを設定し、Ｘライン上の複数の停止可能ポイントのＺ座標をＹ軸方向に沿って測定するＸライン測定工程と、
Ｙラインと三角形ａｂｃとの交点位置において、Ｙラインの該交点位置のＺ座標が基準面の該交点位置のＺ座標に等しくなるように座標変換し、Ｙラインを基準面にフィッティングするＹラインフィッティング工程と、
ＸラインとＹラインとの交点位置において、Ｘラインの該交点位置のＺ座標がＹラインフィッティング工程後のＹラインの該交点位置のＺ座標に等しくなるように座標変換し、ＸラインをＹラインにフィッティングするＸラインフィッティング工程と、
該Ｘラインフィッティング工程後の測定結果に基づき平面度を算出する平面度算出工程と、
を有することを特徴とする平面度測定方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の平面度測定方法において、
前記Ｙライン測定工程において測定するＹラインの数を２本としたことを特徴とする平面度測定方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の平面度測定方法において、
前記三角形ａｂｃのうちの１辺はＸ軸に平行に配置され、
Ｙライン測定工程において該一片と同一のＹ座標のＹライン測定を行うことを特徴とする平面度測定方法。
【請求項５】
所定間隔毎にステップ状に移動及び回転するｒθ駆動機構を有し、且つ逐次三点方式を採用し被測定物のＺ方向位置を測定する平面度測定器、による平面度測定方法であって、
三角形ａｂｃの辺上に、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のｒθ駆動機構の停止可能ポイントが存在し、該停止可能ポイントとａ点，ｂ点又はｃ点とが座標原点を通過する１本の基準ライン上に存在するように三角形を想定し、
ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、ａ点，ｂ点，ｃ点以外の三角形ａｂｃと基準ラインとの交点位置のＺ座標と、
を測定し、
該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する基準面設定工程と、
基準ライン上の複数のｒ座標でＺ座標の測定を行う基準ライン測定工程と、
該基準ライン測定工程において測定したｒ座標位置を通過するように、θ方向に沿って複数の停止可能ポイントのＺ座標を測定するサークルライン測定工程と、
基準ラインとサークルラインとの交点位置において、サークルライン上の該交点位置のＺ座標を基準ライン上の該交点位置のＺ座標に一致するように座標変換し、サークルラインを基準ラインにフィッティングするサークルラインフィッティング工程と、
該サークルラインフィッティング工程において基準ラインにフィッティングされたサークルラインを一体としながら、基準ラインと三角形ａｂｃとの交点位置において基準ラインを基準面にフィッティングするｒθラインフィッティング工程と、
該ｒθラインフィッティング工程後の測定結果に基づき平面度を算出する平面度算出工程と、
を有することを特徴とする平面度測定方法。
【請求項６】
所定間隔毎にステップ状に移動及び回転するｒθ駆動機構を有し、且つ逐次三点方式を採用し被測定物のＺ方向位置を測定する平面度測定器、による平面度測定方法であって、
三角形ａｂｃの辺上に、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のｒθ駆動機構の停止可能ポイントが存在し、該停止可能ポイントとａ点，ｂ点又はｃ点とが座標原点を通過する１本の基準ライン上に存在する三角形を想定し、
ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、ａ点，ｂ点，ｃ点以外の三角形ａｂｃと基準ラインとの交点位置のＺ座標と、
を測定し、
該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する基準面設定工程と、
基準ライン上の複数のｒ座標でＺ座標の測定を行う基準ライン測定工程と、
基準ラインと三角形ａｂｃとの交点位置において、基準ラインを基準面にフィッティングする基準ラインフィッティング工程と、
基準ラインとサークルラインとの交点位置において、サークルライン上の該交点位置のＺ座標を基準ラインフィッティング工程後の基準ライン上の該交点位置のＺ座標に一致するように座標変換し、サークルラインを基準ラインにフィッティングするサークルラインフィッティング工程と、
該サークルラインフィッティング工程後の測定結果に基づき平面度を算出する平面度算出工程と、
を有することを特徴とする平面度測定方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の平面度測定方法において、
前記基準ラインとサークルラインとの２箇所の交点位置では、
共に基準ライン測定工程においてＺ座標測定が行われ、
該２箇所の交点位置において基準ラインとサークルラインとのフィッティングが行われることを特徴とする平面度測定方法。
【請求項８】
請求項５又は請求項６に記載の平面度測定方法において、
前記基準ラインを複数引くことができるような三角形を想定し、
該複数の基準ラインを基準面に近似するようにフィッティングし、
サークルラインを複数の基準ラインに対してフィッティングするようにしたことを特徴とする平面度測定方法。
【請求項９】
請求項５に記載の平面度測定方法において、
前記ｒθラインフィッティング工程後の測定結果を用いて、被測定物表面状態をメッシュ状にしてモニターに表示することを特徴とする平面度測定方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の平面度測定方法において、
前記サークルラインフィッティング工程後の測定結果を用いて、被測定物表面状態をメッシュ状にしてモニターに表示することを特徴とする平面度測定方法。
【請求項１１】
請求項１、請求項２、請求項５、又は請求項６に記載の平面度測定方法において、
前記基準面設定工程において、頂点ａ，ｂ，ｃからなる三角形を想定する代わりに、多角形や円を想定し、４点以上の位置のＺ座標を測定し、該測定点に近接する平面を求め、基準面とすることを特徴とする平面度測定方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の平面度測定方法において、
前記近接する平面は、最小二乗法により求めることを特徴とする平面度測定方法。
【請求項１３】
請求項１、請求項２、請求項５、又は請求項６に記載の平面度測定方法において、
前記基準面設定工程において、測定位置を変更する際に被測定物を載置した回転テーブルを回転させることを特徴とする平面度測定方法。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３に記載の平面度測定方法を平面度測定器を用いて実行するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハやフォトマスクその他の被測定物の平面度を測定するための平面度測定方法及び平面度測定プログラムに関する。特に、大型でｎｍオーダの測定を行うことができる高精度な平面度測定方法及び平面度測定プログラムである。
【背景技術】
【０００２】
従来、真直度をナノメートルオーダで測定する方法として、逐次３点方式のダブルシヤリングヘテロダイン干渉法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この方法では、干渉光学系の移動の際に発生する被測定物や干渉光学自身の振動による誤差を補正することができ、真直度をナノメートルオーダからサブナノメートルオーダで求めることが可能である。
【０００３】
この方法は、直線状に測定を行った場合に、各測定間の変移を正確に測定でき、機械的振動やレーザーの揺らぎの影響をキャンセルすることができるといった長所がある。
測定にあたっては、ライン状に所定間隔で測定していき、該ラインに沿った計測が行われた後に、該ラインと平行な別のラインに沿って測定を行う。
【０００４】
そして、グリッド状に測定された測定点における、光源から被測定物までの距離の違いを測定し、その測定結果に基づき、該グリッドを有するメッシュ状の湾曲した被測定物表面状態がモニター上に表示される。
それと同時に、所定領域内での平面度も算出される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６５６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ヘテロダイン方式のシヤリング干渉計を用いても、測定ライン同士を比較した場合に、測定ライン毎の高さ方向への傾斜状態が、相関関係の低い状態でばらついてしまうという問題があった。
そのため、被測定物表面形状を正確にモニタリングすることができず、また正確な平面度を算出することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる技術背景をもとになされたもので、上記の従来技術の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明は、測定ライン同士の関係においても、測定値を補正することができる平面度測定方法及び平面度測定プログラム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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、所定間隔毎にステップ状に移動するＸＹ駆動機構を有し、且つ逐次３点方式を採用し被測定物のＺ方向位置を測定する平面度測定器、による平面度測定方法であって、三角形ａｂｃの辺のうちの少なくとも２辺において、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントを該停止可能ポイント同士のＹ座標が等しくなるように設定できるように、三角形ａｂｃを想定し、ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、三角形ａｂｃの辺上に存在するａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントのＺ座標と、を測定し、該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する基準面設定工程と、Ｘ軸方向に沿ったＹラインが三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と交わる（又は連続点を有する）ように、且つ、三角形ａｂｃの辺に存在するＸＹ駆動機構の停止可能ポイントを通過するように、Ｙラインの測定を複数のＹ座標で行うＹライン測定工程と、Ｙライン測定工程において測定したＸ座標位置を通過するようにＸラインを設定し、Ｘライン上の複数の停止可能ポイントのＺ座標をＹ軸方向に沿って測定するＸライン測定工程と、ＸラインとＹラインとの交点位置において、Ｘライン上の該交点位置のＺ座標をＹライン上の該交点位置のＺ座標に一致又は近似するように座標変換し、ＸラインをＹラインにフィッティングするＸラインフィッティング工程と、該Ｘラインフィッティング工程においてＹラインにフィッティングされたＸラインを一体としながら、Ｙラインと三角形ａｂｃとの交点位置においてＹラインを基準面にフィッティングするＸＹラインフィッティング工程と、該ＸＹラインフィッティング工程後の測定結果に基づき平面度を算出する平面度算出工程と、を有することに存する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、所定間隔毎にステップ状に移動するＸＹ駆動機構を有し、且つ逐次３点方式を採用し被測定物のＺ方向位置を測定する平面度測定器、による平面度測定方法であって、三角形ａｂｃの辺のうちの少なくとも２辺において、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントを該停止可能ポイント同士のＹ座標が等しくなるように設定できるように、三角形ａｂｃを想定し、ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、三角形ａｂｃの辺上に存在するａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントのＺ座標と、を測定し、該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する基準面設定工程と、Ｘ軸方向に沿ったＹラインが三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と交わる（又は連続点を有する）ように、且つ、三角形ａｂｃの辺に存在するＸＹ駆動機構の停止ポインを通過するように、Ｙラインの測定を複数のＹ座標で行うＹライン測定工程と、Ｙライン測定工程において測定したＸ座標位置を通過するようにＸラインを設定し、Ｘライン上の複数の停止可能ポイントのＺ座標をＹ軸方向に沿って測定するＸライン測定工程と、Ｙラインと三角形ａｂｃとの交点位置において、Ｙラインの該交点位置のＺ座標が基準面の該交点位置のＺ座標に等しくなるように座標変換し、Ｙラインを基準面にフィッティングするＹラインフィッティング工程と、ＸラインとＹラインとの交点位置において、Ｘラインの該交点位置のＺ座標がＹラインフィッティング工程後のＹラインの該交点位置のＺ座標に等しくなるように座標変換し、ＸラインをＹラインにフィッティングするＸラインフィッティング工程と、該Ｘラインフィッティング工程後の測定結果に基づき平面度を算出する平面度算出工程と、を有することに存する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の平面度測定方法において、前記Ｙライン測定工程において測定するＹラインの数を２本としたことに存する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の平面度測定方法において、前記三角形ａｂｃのうちの１辺はＸ軸に平行に配置され、Ｙライン測定工程において該一片と同一のＹ座標のＹライン測定を行うことに存する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、所定間隔毎にステップ状に移動及び回転するｒθ駆動機構を有し、且つ逐次３点方式を採用し被測定物のＺ方向位置を測定する平面度測定器、による平面度測定方法であって、三角形ａｂｃの辺上に、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のｒθ駆動機構の停止可能ポイントが存在し、該停止可能ポイントとａ点，ｂ点又はｃ点とが座標原点を通過する１本の基準ライン上に存在するように三角形を想定し、ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、ａ点，ｂ点，ｃ点以外の三角形ａｂｃと基準ラインとの交点位置のＺ座標と、を測定し、該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する基準面設定工程と、基準ライン上の複数のｒ座標でＺ座標の測定を行う基準ライン測定工程と、該基準ライン測定工程において測定したｒ座標位置を通過するように、θ方向に沿って複数の停止可能ポイントのＺ座標を測定するサークルライン測定工程と、基準ラインとサークルラインとの交点位置において、サークルライン上の該交点位置のＺ座標を基準ライン上の該交点位置のＺ座標に一致するように座標変換し、サークルラインを基準ラインにフィッティングするサークルラインフィッティング工程と、該サークルラインフィッティング工程において基準ラインにフィッティングされたサークルラインを一体としながら、基準ラインと三角形ａｂｃとの交点位置において基準ラインを基準面にフィッティングするｒθラインフィッティング工程と、該ｒθラインフィッティング工程後の測定結果に基づき平面度を算出する平面度算出工程と、を有することに存する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、所定間隔毎にステップ状に移動及び回転するｒθ駆動機構を有し、且つ逐次３点方式を採用し被測定物のＺ方向位置を測定する平面度測定器、による平面度測定方法であって、三角形ａｂｃの辺上に、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のｒθ駆動機構の停止可能ポイントが存在し、該停止可能ポイントとａ点，ｂ点又はｃ点とが座標原点を通過する１本の基準ライン上に存在する三角形を想定し、ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、ａ点，ｂ点，ｃ点以外の三角形ａｂｃと基準ラインとの交点位置のＺ座標と、を測定し、該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する基準面設定工程と、基準ライン上の複数のｒ座標でＺ座標の測定を行う基準ライン測定工程と、基準ラインと三角形ａｂｃとの交点位置において、基準ラインを基準面にフィッティングする基準ラインフィッティング工程と、基準ラインとサークルラインとの交点位置において、サークルライン上の該交点位置のＺ座標を基準ラインフィッティング工程後の基準ライン上の該交点位置のＺ座標に一致するように座標変換し、サークルラインを基準ラインにフィッティングするサークルラインフィッティング工程と、該サークルラインフィッティング工程後の測定結果に基づき平面度を算出する平面度算出工程と、を有することに存する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の平面度測定方法において、前記基準ラインとサークルラインとの２箇所の交点位置では、共に基準ライン測定工程においてＺ座標測定が行われ、該２箇所の交点位置において基準ラインとサークルラインとのフィッティングが行われることに存する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の平面度測定方法において、前記基準ラインを複数引くことができるような三角形を想定し、該複数の基準ラインを基準面に近似するようにフィッティングし、サークルラインを複数の基準ラインに対してフィッティングするようにしたことに存する。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項５に記載の平面度測定方法において、前記ｒθラインフィッティング工程後の測定結果を用いて、被測定物表面状態をメッシュ状にしてモニターに表示することに存する。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項６に記載の平面度測定方法において、前記サークルラインフィッティング工程後の測定結果を用いて、被測定物表面状態をメッシュ状にしてモニターに表示することに存する。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項５、又は請求項６に記載の平面度測定方法において、前記基準面設定工程において、頂点ａ，ｂ，ｃからなる三角形を想定する代わりに、多角形や円を想定し、４点以上の位置のＺ座標を測定し、該測定点に近接する平面を求め、基準面とすることに存する。
【００１９】
請求項１２に記載の発明は、前記近接する平面は、最小二乗法により求めることに存する。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項５、又は請求項６に記載の平面度測定方法において、前記基準面設定工程において、測定位置を変更する際に被測定物を載置した回転テーブルを回転させることに存する。
【００２１】
請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし請求項１３に記載の平面度測定方法を平面度測定器を用いて実行することに存する。
【００２２】
なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記請求項を適宜組み合わせた構成も採用可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＸラインをＹラインにフィッティングし、網目状にしたものを基準面の位置に持ってくることで、測定ライン同士の関係においても、測定値の補正をすることができ、簡単な計算及び少ない測定点により試料面全体の平面度を正確に測定することができる。
【００２４】
特に、三角形ａｂｃの辺上に、ＸＹ駆動機構が停止する停止可能ポイントが存在するようにすることで、三角形ａｂｃの辺とＹラインとの交点位置のＺ座標を他の位置の測定結果から線形補間等により近似するという計算をせずに済むので、平面度の算出精度を向上させることができる。
また、ｒθ平面でも同様の作用効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る平面度の測定方法を実施するための平面度測定装置１を示している。
【００２６】
平面度測定装置１は、光を用いて平面度を測定する装置である。
また、平面度測定装置１は、ヘテロダイン方式のシェアリング干渉計であり、逐次３点方式により測定が行われる。
更に、平面度測定装置１は、基台２を有しており、この基台２上には相互に平行な一対のガイドレール３が敷設されている。
【００２７】
ガイドレール３はＬ字状に形成され、このＬ字の内側面側には、ガイド棒４が設けられており、このガイド棒４に沿ってＸ軸方向可動台５が往復移動するようにされている。
更に、Ｘ軸方向可動台５にも相互に平行な一対のＬ字状のガイドレール６が設けられ、このガイドレール６に沿ってＹ軸方向可動台７が往復移動するようにされている。
【００２８】
Ｙ軸方向可動台７には、回転テーブル８が載置されている。そして、回転部８Ａに被測定物を載置して、Ｘ軸方向可動台５、Ｙ軸方向可動台７、及び回転部８Ａを駆動させることで、被測定物の測定位置が変更される。
Ｘ軸方向可動台５及びＹ軸方向可動台７は、精密駆動をさせるために、例えば、リニアモータの原理を用いて駆動される。
【００２９】
また、回転部８Ａの駆動には、例えば、ステッピングモータが用いられる。
ステッピングモータを用いれば、所定間隔毎にステップ状に回転、すなわち微小角度毎に回転するようになり、正確な角度で被測定物を回転させることができる。
【００３０】
基台２の一端側には、立設部９が逆Ｌ字状に設けられ、このＬ字の先端に平面度測定用の光を被測定物に照射するためのヘッド１０が設けられている。
このヘッド１０内には、ダブルシヤリングヘテロダイン法を実行するための各種部品が組み込まれている。
そのため、被測定物には、３本の光束が照射される。
【００３１】
この方法を採用することにより、測定時の機械的振動やレーザーの揺らぎの影響を低減することができる。
平面度測定装置１にはケーブル１１が接続されており、このケーブル１１の一端にはコンピュータ１２が接続されている。
平面度は、コンピュータ１２により平面度測定プログラムからの指令に沿って算出され、その結果がモニター１３に表示される。
【００３２】
以下、被測定物の測定面をＸＹ平面とした場合とｒθ平面とした場合とについて説明する。
〔被測定物の測定面をＸＹ平面とした場合〕
（第１の処理の流れ）
図２は、本発明の平面度測定器１による第１の処理の流れを示している。
先ず、ステップＳ１０において、測定を開始するための準備を行う。
以下、この準備段階を図１を参照しながら具体的に説明する。
【００３３】
先ず、平面度測定装置１、コンピュータ１２、及びモニター１３の電源をＯＮにし、回転テーブル８の回転部８Ａ上に被測定物を載置する。
次いで、被測定物をＸＹ駆動機構を可動させることで、光を照射するヘッド１０の真下に配置する。
【００３４】
次いで、ステップＳ１１において、基準面形状選択を行う。
具体的には、モニター１３に図３に示すような画面が表示される。
画面の番号１に表示される三角形は、θ≒５４°の二等辺三角形である。
画面の番号２に表示される三角形は、θ＝６０°の正三角形である。
画面の番号３に表示される図形は、円である。
画面の番号４に表示される図形は、正方形である。
ここで、番号１を選択することにする。
【００３５】
次いで、ステップＳ１２において、図４に示すように測定開始をしても良いか否かのペンディング画面が表示され、良ければ、「はい」を選択する。
【００３６】
次いで、ステップＳ１３において、基準面設定工程が実行される。
この工程では、三角形ａｂｃの辺のうちの少なくとも２辺において、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントを該停止可能ポイント同士のＹ座標が等しくなるように設定できるように、三角形ａｂｃを想定し、ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、三角形ａｂｃの辺上に存在するａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイントのＺ座標と、を測定し、該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する。
【００３７】
ここで、図５を用いて、ステップＳ１１で選択された三角形を例に当てはめることにする。
番号１の三角形はθ≒５４°としたが、正確には、高さと斜辺の比が８：９の二等辺三角形である。
このような角度にしたのは、ｄ点，ｅ点のように、Ｘ方向とＹ方向との交点位置である停止可能ポイントを三角形ａｂｃの辺が通過するようにするためである。
【００３８】
ａ点，ｂ点，ｃ点以外のＸＹ駆動機構の停止可能ポイント（グリッドの交点）であるｄ点、ｅ点を、そのＹ座標同士が等しくなるように設定することができるような三角形を想定する。
それから、ａ点〜ｅ点のＺ座標を測定し、この測定結果に基づき基準面を設定する。
【００３９】
その際、ａ点，ｂ点、ｃ点を通る三角形を基準面とする。
なお、５点の測定結果に基づき、最小二乗法により５点に近接する平面を求めても良い。
【００４０】
次いで、ステップＳ１４において、Ｙライン測定工程が実行される。
この工程では、Ｘ軸方向に沿ったＹラインが三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と交わる（又は連続点を有する）ように、三角形ａｂｃの辺に存在するＸＹ駆動機構の停止可能ポイントを通過するＹライン測定を複数のＹ座標で行う。
【００４１】
ここで、図６を用いて、具体的に説明する。
ステップＳ１３で決定したｄ点及びｅ点を通過するように、すなわち三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と交わるように１本のＹラインを想定し、（ｘ，ｙ）＝（１，１２）〜（２３，１２）の点の測定を行う。
【００４２】
また、ｂ点，ｃ点を通るように、すなわち三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と連続点を有するように、もう１本のＹラインを想定し、（ｘ，ｙ）＝（１，４）〜（２３，４）の点の測定を行う。
そして、このように三角形ａｂｃのうちの１辺はＸ軸に平行に配置され、Ｙライン測定工程において、該一片と同一のＹ座標のＹライン測定を行うので、Ｙラインの間隔を極力広げることができるように設定でき、広範囲な測定領域をカバーすることができる正確な平面度測定を行うことができる。
【００４３】
次いで、ステップＳ１５において、Ｘライン測定工程が実行される。
ここでは、Ｙライン測定工程において測定した測定点を通過するように、Ｙ軸方向に沿って複数の停止可能ポイントのＺ座標を測定する。
【００４４】
ここで、図７を用いて、具体的に説明する。
ステップＳ１４のＹライン測定工程で測定されたＸ座標位置（ｘ，ｙ）＝（１，４）〜（２３，４）及び（ｘ，ｙ）＝（１，１２）〜（２３，１２）を通過するようにＹ軸方向に沿ってＸライン測定を行う。
このとき、各Ｘライン毎に、ｙ＝１〜２３までの各点で測定を行う。
なお、図中、測定した位置の印は省略している。
【００４５】
次いで、ステップＳ１６において、Ｘラインフィッティング工程が実行される。
この工程では、ＸラインとＹラインとの交点位置において、Ｘライン上の該交点位置のＺ座標をＹライン上の該交点位置のＺ座標に一致するように座標変換し、ＸラインをＹラインにフィッティングする。
【００４６】
すなわち、ＸラインとＹラインとの交点位置（（ｘ，ｙ）＝（１，４）〜（２３，４）、（１，１２）〜（２３，１２））において、Ｘライン上の該交点位置のＺ座標をＹラインの該交点位置のＺ座標に一致するように座標変換、具体的には平行移動する。
そして、碁盤の目状の網が形成される。
なお、Ｙラインを３本以上想定し、Ｘラインを３本以上のＹラインに最小二乗法等により近似させる方法を用いても良い。
【００４７】
次いで、ステップＳ１７において、ＸＹラインフィッティング工程が実行される。
この工程では、ステップＳ１６のＸラインフィッティング工程においてＹラインにフィッティングされたＸラインを一体としながらＹラインをステップＳ４で設定された基準面に、すなわち三角形ａｂｃのｂ点〜ｅ点にフィッティングする。
【００４８】
次いで、ステップＳ１８において、ＸＹラインフィッティング工程後の測定結果が、図８に示すように３次元的にモニター１３に表示される。
細線で示される格子は基準面Ｓであり、黒丸印が測定点である。
同時に、黒丸印の点のデータから平面度が算出される。
【００４９】
上述したように、Ｘラインフィッティング工程により網目状にしたものを基準面の位置に持ってくることで、測定ライン同士の関係においても、測定値を補正することができ、簡単な計算及び少ない測定点により試料面全体の平面度を正確に測定することができる。
【００５０】
特に、三角形ａｂｃの辺上に、ＸＹ駆動機構が停止する停止可能ポイントであるｄ点，ｅ点が存在するようにすることで、三角形ａｂｃの辺とＹラインとの交点位置のＺ座標を他の位置の測定結果から線形補間等により近似するという計算をせずに済むので、平面度の算出精度を向上させることができる。
また、被測定物表面状態をメッシュ状にしてモニター１３に表示するので、試料の表面状態を視覚的に適確に把握することができる。
【００５１】
（第２の処理の流れ）
図９は、本発明の平面度測定器１による第２の処理の流れを示している。
ステップＳ２０〜ステップＳ２５は、第１の処理の流れと同様であるので、その説明を省略する。
第１の処理の流れと第２の処理の流れとの相違点は、フィッティング工程が異なる点にある。
【００５２】
この第２の処理の流れでは、ステップＳ２６において、Ｙラインフィッティング工程が実行される。
この工程では、Ｙラインと三角形ａｂｃとの交点位置において、Ｙラインの該交点位置のＺ座標が三角形ａｂｃの該交点位置のＺ座標に等しくなるように座標変換し、Ｙラインを基準面にフィッティングする。
ここで、具体的に説明する。
【００５３】
Ｙラインと三角形ａｂｃとの交点位置（（ｘ，ｙ）＝（４，４）、（８，１２）、（１６，１２）、（２０，４））において、Ｙライン上の該交点位置のＺ座標を三角形ａｂｃの辺上に存在する該交点位置のＺ座標に一致するように座標変換、具体的には平行移動する。
【００５４】
次いで、ステップＳ２７において、Ｘラインフィッティング工程が実行される。
この工程では、ＸラインとＹラインとの交点位置において、Ｘラインの該交点位置のＺ座標がフィッティング後のＹラインの該交点位置のＺ座標に等しくなるように座標変換し、ＸラインをＹラインにフィッティングする。
【００５５】
すなわち、ＸラインとＹラインとの交点位置（（ｘ，ｙ）＝（１，４）〜（２３，４）、（１，１２）〜（２３，１２））において、Ｘライン上の該交点位置のＺ座標をＹラインフィッティング工程後のＹラインの該交点位置のＺ座標に一致するように座標変換、具体的には平行移動する。
そして、碁盤の目状の網が形成される。
【００５６】
この第２の処理の流れでも、第１の処理の流れと同様の効果を奏する。
【００５７】
（第３の処理の流れ）
図１０は、本発明の平面度測定器１による第３の処理の流れを示している。
先ず、ステップ３０において、第１の処理の流れのステップＳ１と同様に、測定を開始するための準備を行う。
【００５８】
次いで、ステップＳ３１において、図３に示した基準面形状選択を行う。
ここで、番号１を選択することにする。
【００５９】
次いで、ステップＳ３２において、図４に示したように測定開始をしても良いか否かのペンディング画面が表示され、良ければ、「はい」を選択する。
【００６０】
次いで、ステップＳ３３において、ステップＳ４と同様に基準面設定工程が実行される。
【００６１】
次いで、ステップＳ３４において、Ｙライン測定工程が実行される。
この工程では、Ｘ軸方向に沿ったＹラインが三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と交わる（又は連続点を有する）ように、三角形ａｂｃの辺に存在するＸＹ駆動機構の停止可能ポイントを通過するＹライン測定を複数のＹ座標で行う。
【００６２】
ここで、図１１を用いて、具体的に説明する。
ステップＳ３３で決定したｄ点及びｅ点を通るように、すなわち三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と交わるように１本のＹラインを想定し、（ｘ，ｙ）＝（４，１２）〜（２０，１２）の点の測定を行う。
【００６３】
また、ｂ点，ｃ点を通るように、すなわち三角形ａｂｃの辺のうちの２辺と連続点を有するように、もう１本のＹラインを想定し、（ｘ，ｙ）＝（４，４）〜（２０，４）の点の測定を行う。
【００６４】
次いで、ステップＳ３５において、Ｘライン測定工程が実行される。
Ｙライン測定工程において測定したＸ座標位置を通過するように、Ｙ軸方向に沿って複数の停止可能ポイントのＺ座標を測定する。
【００６５】
ここで、図１２を用いて、具体的に説明する。
ステップＳ３４のＹライン測定工程で測定されたＸ座標位置（ｘ，ｙ）＝（４，４）〜（２０，４）及び（ｘ，ｙ）＝（４，１２）〜（２０，１２）を通過するようにＹ軸方向に沿ってＸライン測定を行う。
このとき、各Ｘライン毎に、ｘ＝１〜２３までの各点で測定を行う。
なお、図中、測定した位置の印は省略している。
【００６６】
次いで、ステップＳ３６において、図１２中、Ｘライン測定工程において測定が行われた点である白抜き四角印を付けた点を通過するＹラインに沿って計測を行う。
具体的には、図１３の黒丸印で示すように、（ｘ，ｙ）＝（１，８）〜（３，８）、（２１，８）〜（２３，８）、（１，１６）〜（３，１６）、（２１，１６）〜（２３，１６）の位置の測定を行う。
【００６７】
次いで、ステップＳ３７において、再びＸライン測定工程が実行される。
ステップＳ３６におけるＹライン測定工程において測定したＸ座標位置を通過するように、Ｙ軸方向に沿って複数の停止可能ポイントのＺ座標を測定する。
【００６８】
ここで、図１４を用いて、具体的に説明する。
ステップＳ３６のＹライン測定工程で測定されたＸ座標位置（ｘ，ｙ）＝（１，８）〜（３，８）、（２１，８）〜（２３，８）、（１，１６）〜（３，１６）、（２１，１６）〜（２３，１６）を通過するようにＹ軸方向に沿ってＸライン測定を行う。
このとき、各Ｘライン毎に、ｙ＝１〜２３までの各点で測定を行う。
なお、図中、測定した位置の印は省略している。
【００６９】
次いで、ステップＳ３８において、各種フィッティングが行われる。
先ず、ステップＳ３７で測定されたＸライン（ｘ＝１〜３，２１〜２３）がＹライン（ｙ＝８，１６）にフィッティングされる。
次いで、Ｘライン（ｘ＝１〜３、２１〜２３）が一体化されたＹライン（ｙ＝８，１６）を、（ｘ，ｙ）＝（４，８）、（４，１６）、（２０，８）、（２０，１６）の点において、Ｘライン（ｘ＝４，２０）にフィッティングする。
【００７０】
更に、この２回に渡りフィッティングされたライン郡と他のＸライン（ｘ＝５〜１９）とをＹライン（ｙ＝４，１２）にフィッティングする。
そして、最後にこれら全てのラインを（ｘ，ｙ）＝（４，４）、（８，１２）、（１６，１２）、（２０，４）の位置において、基準面にフィッティングし、全てのフィッティングが終了する。
【００７１】
なお、上述したようにＹラインをｙ＝８，１６の位置で測定するのは、ｙ＝４，１２の位置で測定する場合に比べ、Ｙ方向の幅は等しいが、より測定領域の中央付近を測定することができるからである。
すなわち、ｙ＝８，１６の位置で測定すると、ｙ＝４，１２の位置で測定する場合に比べ、測定領域全体での誤差を小さくすることができる。
【００７２】
また、上述したフィッティングの順序は適宜変更することが可能である。
例えば、上記フィッティング順序を逆にし、最初に三角形ａｂｃにＹライン（ｙ＝４，１２）をフィッティングするようにしても良い。
【００７３】
次いで、ステップＳ３９において、フィッティング工程後の測定結果が、図８に示したように３次元的に表示される。
【００７４】
なお、上述した第１〜第３の処理の流れにおいて、画面の番号１に表示される三角形は、θ≒５４°の二等辺三角形を選択した例について説明したが、番号２〜４を選択しても同様の処理がなされる。
特に、三角形の斜辺に多数の停止可能ポイントを確保したい場合には、番号２の正三角形が適している。
【００７５】
正三角形の斜辺は、ｘが１増加するに連れてｙが２増加するため、ＸＹ駆動機構の最小移動ピッチの２倍のＹ方向幅毎に、停止可能ポイントを確保することができる。
また、円状の面を測定する場合には、番号３の方法が有効である。
基準面形状も円状であり、円周方向の測定誤差のバラツキを抑えることができると共に、測定したい部分全てを番号３の円内に含めることが可能であるからである。
【００７６】
また、同様に正方形の面を測定する場合には、番号４の方法が有効である。
基準面形状も正方形であり、測定したい部分全てを番号４の正方形内に含めることが可能であるからである。
なお、三角形ａｂｃの形状はモニター１３に表示された形状に限定されることはない。
【００７７】
例えば、図１５に示すような底辺がＸ軸と平行でない三角形であっても良い。
要するに、２本のＹラインのそれぞれが、三角形の２辺と、ＸＹ駆動機構の停止可能ポイントで交わる（又は連続点を有する）ような三角形であれば良い。
また、上述した一実施形態では、Ｘ軸方向可動台５の移動方向を基台２の長手方向に採った例について説明したが、Ｙ軸方向可動台７の移動方向を基台２の長手方向に採っても良い。
【００７８】
また、Ｘ軸とＹ軸との交差角度は、９０°でなくても良い。
すなわち、Ｙラインに対し、Ｘラインは傾斜しているような網状のものでも良い。
【００７９】
〔被測定物の測定面をｒθ平面とした場合〕
（第４の処理の流れ）
図１６は、本発明の平面度測定器１による第４の処理の流れを示している。
ステップＳ４０〜ステップＳ４２は、第１の処理の流れと同様であるので、その説明を省略する。
第４の処理の流れは、第１〜第３の流れがＸＹ座標を採用していたのに対し、ｒθ座標を採用している点で異なる。
【００８０】
この第４の処理の流れでは、ステップＳ４３において、基準面設定工程が実行される。
この工程では、三角形ａｂｃの辺上に、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のｒθ駆動機構の停止可能ポイントが存在し、該停止可能ポイントとａ点，ｂ点又はｃ点とが座標原点を通過する１本の基準ライン上に存在するように三角形を想定し、ａ点，ｂ点，ｃ点のＺ座標と、ａ点，ｂ点，ｃ点以外の三角形ａｂｃと基準ラインとの交点位置のＺ座標と、を測定し、該測定されたＺ座標を用いて基準面を設定する。
【００８１】
ここで、図１７を用いて、ステップＳ４１で選択された三角形（番号２の正三角形とする）を例に当てはめることにする。
ステップＳ４３で決定した三角形ａｂｃの辺上に、ａ点，ｂ点，ｃ点以外のｒθ駆動機構の停止可能ポイント（ｄ点）が存在し、ｄ点とｂ点とが座標原点を通過する１本の基準ライン上に存在するように三角形を想定する。
そして、ａ点〜ｄ点のＺ座標を測定し、この測定結果に基づき基準面を設定する。
【００８２】
その際、ａ点，ｂ点、ｃ点を通る三角形を基準面としても良いが、４点の測定結果に基づき、最小二乗法により４点に近接する平面を求めた方がより正確な測定を行うことができる。
【００８３】
次いで、ステップＳ４４において、基準ライン測定工程が実行される。
この工程では、図１８に示すように、基準ライン上の複数のｒ座標でＺ座標の測定を行う。
【００８４】
次いで、ステップＳ４５において、サークルライン測定工程が実行される。
ここでは、基準ライン測定工程において測定したｒ座標位置を通過するように、θ方向に沿って複数の停止可能ポイントのＺ座標を測定する。
すなわち、図１９に示すように、ステップＳ４４の基準ライン測定工程で測定された点（図中、黒丸印）を通過するようにθ方向に沿ってサークルライン測定を行う。
【００８５】
次いで、ステップＳ４６において、サークルラインフィッティング工程が実行される。
この工程では、基準ラインとサークルラインとの交点位置において、サークルライン上の該交点位置のＺ座標を基準ライン上の該交点位置のＺ座標に一致するように座標変換し、サークルラインを基準ラインにフィッティングする。
例えば、半径９のサークルラインについては、ｒ＝９，θ＝３０°、ｒ＝９，θ＝２１０°の交点位置において、フィッティングが行われる。
なお、基準ラインを２本以上想定し、サークルラインを２本以上の基準ラインに最小二乗法等により近似させるやり方でも良い。
【００８６】
次いで、ステップＳ４７において、ｒθラインフィッティング工程が実行される。
この工程では、サークルラインフィッティング工程において基準ラインにフィッティングされたサークルラインを一体としながら、基準ラインと三角形ａｂｃとの交点位置において基準ラインを基準面にフィッティングする。
【００８７】
なお、上述したフィッティングの順序は適宜変更することが可能である。
例えば、上記フィッティング順序を逆にし、基準面に基準ラインをフィッティングしてから、座標変換後の基準ラインにサークルラインをフィッティングするようにしても良い。
【００８８】
次いで、ステップＳ４８において、ｒθラインフィッティング工程後の測定結果が、図２０に示すように３次元的にモニター１３に表示される。
細線で示される格子は基準面Ｓであり、黒丸印が測定点である。
同時に、黒丸印の点のデータから平面度が算出される。
【００８９】
この第４の処理の流れでは、ｒθラインフィッティング工程により網目状にしたものを基準面の位置に持ってくることで、測定ライン同士の関係においても、測定値を補正することができ、簡単な計算及び少ない測定点により試料面全体の平面度を正確に測定することができる。
【００９０】
また、上述した第４の処理の流れにおいて、画面の番号２に表示される正三角形を選択した例について説明したが、番号１，３，４を選択しても同様の処理がなされる。
特に、基準面形状を円とする場合には、円周方向の測定誤差のバラツキを抑えることができる。
【００９１】
また、三角形ａｂｃの形状はモニター１３に表示された形状に限定されることはない。
更に、基準ラインにサークルラインをフィッティングした例について説明したが、サークルラインでなく渦巻き状のラインを基準ラインにフィッティングさせるものでも良い。
【００９２】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した一実施形態にのみ限定されることなく、種々の変形例が可能である。
例えば、頂点ａ，ｂ，ｃからなる三角形を想定する代わりに、多角形や円を想定し、４点以上の位置のＺ座標を測定し、該測定点に近接する平面を求め、基準面としても良い。
【００９３】
このようにすれば、三角形に比べ、基準面の面積を大きくすることができ、より正確な平面度測定を行うことができる。特に、円にした場合にはＸＹ平面及びｒθ平面における周方向位置の安定化を図ることができる。
【００９４】
また、平面度測定装置１は、ヘテロダイン方式のシェアリング干渉計、すなわち光学的逐次３点方式である例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、３個の変位計を使用した機械的な逐次３点方式であっても良い。
【００９５】
また、ｒθ駆動機構により回転テーブル８の回転部８Ａを回転させる例について説明したが、ヘッド側を回転させる構成にしても良い。
同様に、ＸＹ駆動機構によりＸ軸方向可動台５及びＹ軸方向可動台７を移動させる例について説明したが、ヘッド側を移動させる構成にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態に係る平面度の測定方法を実施するための平面度測定装置を示す説明図である。
【図２】本発明の平面度測定器による第１の処理の流れを示す説明図である。
【図３】図１のモニターに表示される基準面形状選択画面を示す説明図である。
【図４】図１のモニターに表示されるペンディング画面を示す説明図である。
【図５】基準面設定工程を説明するための図である。
【図６】Ｙライン測定工程を説明するための図である。
【図７】Ｘライン測定工程を説明するための図である。
【図８】モニターに表示されるＸＹラインフィッティング工程後の測定結果を３次元的に示す説明図である。
【図９】本発明の平面度測定器による第２の処理の流れを示す説明図である。
【図１０】本発明の平面度測定器による第３の処理の流れを示す説明図である。
【図１１】Ｙライン測定工程を説明するための図である。
【図１２】Ｘライン測定工程を説明するための図である。
【図１３】Ｙライン測定工程を説明するための図である。
【図１４】Ｘライン測定工程を説明するための図である。
【図１５】基準面設定工程で想定する三角形の変形例を説明するための図である。
【図１６】本発明の平面度測定器による第４の処理の流れを示す説明図である。
【図１７】基準面設定工程を説明するための図である。
【図１８】基準ライン測定工程を説明するための図である。
【図１９】サークルライン測定工程を説明するための図である。
【図２０】モニターに表示されるｒθラインフィッティング工程後の測定結果を３次元的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  平面度測定装置
２  基台
３  ガイドレール
４  ガイド棒
５  Ｘ軸方向可動台
６  ガイドレール
７  Ｙ軸方向可動台
８  回転テーブル
８Ａ  回転部
９  立設部
１０  ヘッド
１１  ケーブル
１２  コンピュータ
１３  モニター
Ｓ  基準面
【図１】
2005172487.tif 000003
【図２】
2005172487.tif 000004
【図３】
2005172487.tif 000005
【図４】
2005172487.tif 000006
【図５】
2005172487.tif 000007
【図６】
2005172487.tif 000008
【図７】
2005172487.tif 000009
【図８】
2005172487.tif 000010
【図９】
2005172487.tif 000011
【図１０】
2005172487.tif 000012
【図１１】
2005172487.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005172487.tif 000015
【図１４】
2005172487.tif 000016
【図１５】
2005172487.tif 000017
【図１６】
2005172487.tif 000018
【図１７】
2005172487.tif 000019
【図１８】
2005172487.tif 000020
【図１９】
2005172487.tif 000021
【図２０】
2005172487.tif 000022