(57)【要約】  【課題】  より低コストにかつ精確に校正処理を実行することができる形状測定装置及びその校正方法を提供する。  【解決手段】  例えば干渉計１，２から構成される形状測定手段を用いて試料Ｗの形状を測定する形状測定装置Ａにおいて，試料Ｗと形状測定手段との角度位置関係を変えて試料Ｗの両面の傾きを２度測定し，その測定結果を用いて形状測定装置Ａの校正用データを算出する。これにより測定ゲインを精確に調整することができるので，形状測定手段としての干渉計の参照面と被測定面とを平行にするのに必要とされる機構を省略することができる。【選択図】図１
2005024534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状試料の両面側に対向配置される各形状測定手段を用いて前記板状試料の形状を測定する形状測定装置において，
前記板状試料又は他の板状の試料のいずれかである調整用試料と前記各形状測定手段とが第１の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第１傾き測定手段と，
前記調整用試料と前記各形状測定手段とが他の第２の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記調整用試料両面それぞれの傾きを測定する第２傾き測定手段と，
前記第１傾き測定手段による測定結果と前記第２傾き測定手段による測定結果とに基づいて前記各形状測定手段の測定ゲインを調整する測定ゲイン調整手段と，
を備えてなる形状測定装置。
【請求項２】
測定ゲイン調整手段が，前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾きと前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾きとの差と，前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾きと前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾きとの差とが等しくなるように前記測定ゲインを調整する請求項１記載の形状測定装置。
【請求項３】
測定ゲイン調整手段が，下記の式（１）及び式（２）にしたがって前記各形状測定手段の測定ゲインを調整する請求項２記載の形状測定装置。
式（１）：ｒ＝（Ｆ１−Ｆ２）／（Ｂ１−Ｂ２）
式（２）：K１／K２＝１／ｒ
ただし，Ｆ１：前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾き，Ｆ２：前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾き，Ｂ１：前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾き，Ｂ２：前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾き，K１：前記調整用試料の一方の面側に配置される形状測定手段の測定ゲイン，K２：前記調整用試料の他方の面側に配置される形状測定手段の測定ゲイン，である。
【請求項４】
元の請求項６
板状試料の形状を形状測定手段を用いて測定する形状測定装置において，
厚さ分布が既知である校正用試料の一方の面の形状を前記形状測定手段を用いて測定する第１面測定手段と，
前記校正用試料を所定の反転軸により反転し，前記校正用試料の他方の面の形状を前記形状測定手段を用いて測定する第２面測定手段と，
前記第１面測定手段による測定結果と前記第２面測定手段による測定結果とに基づいて，校正用データを演算する校正用データ演算手段と，
を備えてなることを特徴とする形状測定装置。
【請求項５】
元の請求項７
前記校正用データ演算手段が，前記第１面測定手段による測定結果と前記第２面測定手段による測定結果とを平均化して前記形状測定手段の校正用データを求めることを特徴とする請求項４記載の形状測定装置。
【請求項６】
板状試料の両面側に対向配置される各形状測定手段を用いて前記板状試料の形状を測定する形状測定装置において，
前記板状試料又は他の板状の試料のいずれかである調整用試料と前記各形状測定手段とが第１の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第１傾き測定手段と，
前記調整用試料と前記各形状測定手段とが他の第２の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記調整用試料両面それぞれの傾きを測定する第２傾き測定手段と，
前記第１傾き測定手段による測定結果と前記第２傾き測定手段による測定結果とに基づいて前記各形状測定手段の形状測定結果に対する傾き誤差の補正量を算出するための補正関数を設定する傾き誤差補正関数設定手段と，を備えてなることを特徴とする形状測定装置。
【請求項７】
前記傾き誤差補正関数設定手段が，前記傾き誤差の補正量を求める補正関数として，下記式（３）を満たす関数Δ（Ｆ）又は下記式（４）を満たす関数Δ（Ｂ）を設定するものである請求項６に記載の形状測定装置。
式（３）：Ｆ１−Ｂ１−Δ（Ｆ１）＝Ｆ２−Ｂ２−Δ（Ｆ２）
式（４）：Ｆ１−Ｂ１−Δ（Ｂ１）＝Ｆ２−Ｂ２−Δ（Ｂ２）
ただし，Ｆ：前記板状試料の形状測定の際に前記形状測定手段により測定される前記板状試料の一方の面の傾き，Ｂ：前記板状試料の形状測定の際に前記形状測定手段により測定される前記板状試料の他方の面の傾き，Ｆ１：前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾き，Ｆ２：前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾き，Ｂ１：前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾き，Ｂ２：前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾き，である。
【請求項８】
前記関数Δ（Ｆ）が下記の（５）式により表される，又は前記関数Δ（Ｂ）が下記の（６）式により表されるものである請求項７に記載の形状測定装置。
式（５）：
Δ（Ｆ）＝（（Ｆ２−Ｂ２）−（Ｆ１−Ｂ１））／（Ｆ２−Ｆ１）×Ｆ＋Ｃｐ
式（６）：
Δ（Ｂ）＝（（Ｆ２−Ｂ２）−（Ｆ１−Ｂ１））／（Ｂ２−Ｂ１）×Ｂ＋Ｃｐ
ただし，Ｃｐは定数である。
【請求項９】
前記誤差補正関数設定手段が，前記形状測定手段により両面の傾きの差が既知である板状の傾き調整用試料の両面それぞれの傾きの差を測定した結果と前記傾き誤差の第１の補正量とに基づいて前記傾き誤差の補正量を求める補正関数の定数項を設定してなる請求項６〜８のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項１０】
元の請求項４，８及び新規追加分を統合
前記形状測定手段が干渉計である請求項１〜９のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項１１】
元の請求項５
板状試料の両面側に対向配置される各形状測定手段を用いて前記板状試料の形状を測定する形状測定装置の校正方法において，
前記板状試料と前記各形状測定手段とが所定の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第１傾き測定工程と，
前記板状試料と前記各形状測定手段とが別の所定の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第２傾き測定工程と，
前記第１傾き測定工程による測定結果と前記第２傾き測定工程による測定結果とに基づいて前記各形状測定手段の測定ゲインを調整する測定ゲイン調整工程と，
を備える形状測定装置の校正方法。
【請求項１２】
元の請求項９
板状試料の形状を形状測定手段を用いて測定する形状測定装置の校正方法において，
厚さ分布が既知である校正用試料の一方の面の形状を前記形状測定手段を用いて測定する第１面測定手順と，
前記校正用試料を所定の反転軸により反転し，前記校正用試料の他方の面の形状を前記形状測定手段を用いて測定する第２面測定手順と，
前記第１面測定手順による測定結果と前記第２面測定手順による測定結果とに基づいて，校正用データを演算する校正用データ演算手順と，
を備えることを特徴とする形状測定装置の校正方法。
【請求項１３】
板状試料の両面側に対向配置される各形状測定手段を用いて前記板状試料の形状を測定する形状測定装置の校正方法において，
前記板状試料又は他の板状の試料のいずれかである調整用試料と前記各形状測定手段とが第１の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第１傾き測定工程と，
前記調整用試料と前記各形状測定手段とが他の第２の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記調整用試料両面それぞれの傾きを測定する第２傾き測定工程と，
前記第１傾き測定工程による測定結果と前記第２傾き測定工程による測定結果とに基づいて前記各形状測定手段の形状測定結果に対する傾き誤差の補正量を設定する傾き誤差補正量設定工程と，を有してなることを特徴とする形状測定装置の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，形状測定装置及び形状測定装置の校正方法に関する。更に詳しくは，例えば干渉計を利用して板状試料の形状を測定する形状測定装置及びその校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，例えば半導体素子の製造過程で半導体ウェーハの面形状や厚さむらを測定する形状測定装置として，静電容量センサ等の変位センサを用いた装置が知られている。静電容量センサを用いれば安定的に高精度の形状測定が可能であるが，測定がポイント的であるため試料全面の詳細な測定データを得ようとするとセンサを試料全面で走査させる必要があり，測定に非常に時間が掛かるといった問題がある。
そこで，高精度かつ高速に形状を測定する方法として，干渉計を利用した形状測定方法が注目される（特許文献１及び特許文献２参照）。この方法では，試料の両面側に干渉計を対向配置して両面形状を測定し，表裏の面形状の差から厚さを測定する。
【０００３】
この場合，対向配置される干渉計の形状参照面が十分に平行であれば単純に両面形状の差から厚さが求まるが，実際には，参照面を十分に平行にすることは困難である。このため，特許文献１では，干渉計により資料各面までの距離を計測するとともに，参照面間の距離を計測し，これを用いて試料の厚さ分布を求めている。
また，特許文献２は，参照面相互の平行度（角度）を検出し，それに基づいて測定結果を補正している。
また，干渉計がフィゾー干渉計である場合は，その光学面を絶対測定する手法として，「３面合わせ」による表面形状測定方法が知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４１９２３号公報
【特許文献２】特開２０００−８１３２１号公報
【特許文献３】特開平６−２８１４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フィゾー干渉計及びマイケルソン干渉計では，縞１つの間隔（１フリンジ）に対応する試料表面の高低差（縞感度）は，λ／２（λは波長）に相当する。また，斜入射干渉計では，レーザが試料に入射する入射角をθとして縞感度はλ／２cosθで表される。
ここで，入射角θはレーザ波長であるλと比較すれば確定的な値ではなく，光学部品の微小な角度変動により変動してしまう。このため，形状測定を実施する都度に入射角θの測定を実施して，精確縞感度を求める必要が生じる。この点は，フィゾー干渉計においても光学部品の平行度の影響により入射角が完全に垂直ではないため縞感度は変動するものと考える必要がある。
【０００５】
そのため，一般的には，試料を既知の量変位させて，縞感度を測定している。例えば，１縞分の変動が生じるときの試料の変位を測定することによって縞感度を測定している。この場合，縞感度の測定誤差が形状あるいは厚さ分布の測定誤差に直結することはいうまでもない。
また，半導体ウェーハ等の精密製品の形状測定では，厚さ分布がわずか数マイクロメートルの範囲であることが珍しくない。その場合，対向配置された各干渉計により観測される縞数はウェーハの両面でほぼ同数となる。観測している領域で縞数を最も少なくすると，その領域でのそりが測定され，そのときの縞数がｎであれば，そりの大きさは，値｛（λ／２cosθ）×ｎ｝となる。
縞感度（λ／２cosθ）の誤差が試料の両面でそれぞれ（ｋ×１００）％であるとすると，一方の面における縞感度誤差に起因する形状誤差は，値｛ｋ（λ／２cosθ）×ｎ｝となる。試料の厚さは表面の形状と裏面の形状との差として求められるので，厚さの誤差はその２倍である値２｛ｋ（λ／２cosθ）×ｎ｝となる。
これは，縞数が多くなれば，厚さの誤差が増加することを意味している。したがって，精確に厚さを測定するためには縞感度の測定誤差を小さくすると共に，縞数を可能な限り小さくするように干渉計と試料との角度位置関係を調整する必要が生じる。つまり，参照面と試料表面とができるだけ平行となるように角度位置を調整する必要がある。
【０００６】
したがって，特に角度位置の調整を自動化しようとすると，角度位置を精密に調整するためのアクチュエータとこれを制御する制御機構を設ける必要があり，コスト上昇を招くとともに，調整に時間が掛かるといった問題もある。
また，前掲した３面合わせによる手法をシェアリング干渉計や斜入射干渉計に適用することも考えられる。ところが，これらの干渉計においては参照光と物体光が異なる経路を通ることから測定光の位相分布も校正すべき要素となること，及び，特に斜入射干渉計の場合には，図６に示すように，参照面の２点の位置の光路差が関係していること，といった理由から適用は困難である。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，より低コストにかつ精確に校正処理を実行することができる形状測定装置及び形状測定装置の校正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために第１の発明は，板状試料の両面側に対向配置される各形状測定手段を用いて前記板状試料の形状を測定する形状測定装置において，前記板状試料又は他の板状の試料のいずれかである調整用試料と前記各形状測定手段とが第１の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第１傾き測定手段と，前記調整用試料と前記各形状測定手段とが他の第２の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記調整用試料両面それぞれの傾きを測定する第２傾き測定手段と，前記第１傾き測定手段による測定結果と前記第２傾き測定手段による測定結果とに基づいて前記各形状測定手段の測定ゲインを調整する測定ゲイン調整手段と，を備えてなる形状測定装置として構成される。
この構成によって，２つの角度位置関係で前記調整用試料両面のそれぞれの傾きを測定するといった簡易な処理により測定ゲインの誤差を補正して形状測定装置の校正を実施することができる。これにより，縞感度の誤差に起因する測定誤差を小さくするために，形状測定手段としての例えば干渉計の参照面と試料とを略平行に設定するためのアクチュエータ等を省略することが可能となるとともに，略平行に設定するのに要する時間を省略することができる。
【０００８】
より具体的には，測定ゲイン調整手段が，前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾きと前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾きとの差と，前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾きと前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾きとの差とが等しくなるように前記測定ゲインを調整することが考えられる。
これにより，形状測定手段が斜入射干渉計であれば，入射角測定の誤差による測定ゲインの誤差を調整することができる。
【０００９】
さらに具体的には，測定ゲイン調整手段が，下記の式（１）及び式（２）にしたがって前記各形状測定手段の測定ゲインを調整することが考えられる。
式（１）：ｒ＝（Ｆ１−Ｆ２）／（Ｂ１−Ｂ２）
式（２）：K１／K２＝１／ｒ
ただし，Ｆ１：前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾き，Ｆ２：前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾き，Ｂ１：前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾き，Ｂ２：前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾き，K１：前記調整用試料の一方の面側に配置される形状測定手段の測定ゲイン，K２：前記調整用試料の他方の面側に配置される形状測定手段の測定ゲイン，である。
【００１０】
また，第２の発明は，板状試料の形状を形状測定手段を用いて測定する形状測定装置において，厚さ分布が既知である校正用試料の一方の面の形状を前記形状測定手段を用いて測定する第１面測定手段と，前記校正用試料を所定の反転軸により反転し，前記校正用試料の他方の面の形状を前記形状測定手段を用いて測定する第２面測定手段と，前記第１面測定手段による測定結果と前記第２面測定手段による測定結果とに基づいて，校正用データを演算する校正用データ演算手段と，を備えてなることを特徴とする形状測定装置として構成される。
この構成によって，反転軸により反転される校正用試料両面の形状を測定するといった簡易な処理により得られる測定データを用いて校正用データを求めることができる。すなわち，薄片の形状を測定する形状測定装置においては，後述するように，厚さ分布が既知である校正用試料を用意することは比較的容易であるが，変形し難い校正用試料を用意することは容易ではない。しかしながら，厚さ分布自体は試料の通常の変形によっては変動しない。このため，校正用試料を反転して各面の形状を測定することにより得られる測定データを用いることによって，薄片の形状を測定する形状測定装置においても精確な校正用データを求めることができる。
【００１１】
より具体的には，前記校正用データ演算手段が，前記第１面測定手段による測定結果と前記第２面測定手段による測定結果とを平均化して前記形状測定手段の校正用データを求めることが考えられる。
これにより，例えば校正用試料のそりの影響を排除して精確な校正用データを求めることができる。
【００１２】
また，第３の発明は，板状試料の両面側に対向配置される各形状測定手段を用いて前記板状試料の形状を測定する形状測定装置において，前記板状試料又は他の板状の試料のいずれかである調整用試料と前記各形状測定手段とが第１の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第１傾き測定手段と，前記調整用試料と前記各形状測定手段とが他の第２の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記調整用試料両面それぞれの傾きを測定する第２傾き測定手段と，前記第１傾き測定手段による測定結果と前記第２傾き測定手段による測定結果とに基づいて前記各形状測定手段の形状測定結果に対する傾き誤差の補正量を算出するための補正関数を設定する傾き誤差補正関数設定手段と，を備えてなる形状測定装置として構成されるものである。
これにより，２つの角度位置関係で前記調整用試料両面のそれぞれの傾きを測定するといった簡易な処理により，形状測定結果の傾き誤差の補正量を求める補正関数を設定し，形状測定装置の校正を実施することができる。その結果，縞感度の誤差に起因する測定誤差を小さくするために，例えば，形状測定手段としての干渉計における測定光の入射角度の微調整を行うこと等に要する時間を省略することができる。
【００１３】
より具体的には，前記傾き誤差補正関数設定手段が，前記傾き誤差の補正量を求める補正関数として，下記式（３）を満たす関数Δ（Ｆ）又は下記式（４）を満たす関数Δ（Ｂ）を設定するものが考えられる。
式（３）：Ｆ１−Ｂ１−Δ（Ｆ１）＝Ｆ２−Ｂ２−Δ（Ｆ２）
式（４）：Ｆ１−Ｂ１−Δ（Ｂ１）＝Ｆ２−Ｂ２−Δ（Ｂ２）
ただし，Ｆ：前記板状試料の形状測定の際に前記形状測定手段により測定される前記板状試料の一方の面の傾き，Ｂ：前記板状試料の形状測定の際に前記形状測定手段により測定される前記板状試料の他方の面の傾き，Ｆ１：前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾き，Ｆ２：前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾き，Ｂ１：前記第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾き，Ｂ２：前記第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾き，である。
式（３）及び式（４）の左辺は，前記第１の角度位置関係にあるときの前記調整用試料の厚さ分布の傾きを表し，同右辺は，前記第２の角度位置関係にあるときの前記調整用試料の厚さ分布の傾きを表す。ここで，前記調整用試料の厚さ分布の傾きは，２回の測定において変化しないものであるので，上記左辺と右辺とは等しいという関係が成立し，その関係に基づいて前記傾き誤差の第１の補正量を求める関数Δ（Δ（Ｆ）又はΔ（Ｂ））を求めることができる。
この場合，式（３）又は式（４）を満たすものとしては，例えば，前記関数Δ（Ｆ）が下記の（５）式により表される，又は前記関数Δ（Ｂ）が下記の（６）式により表されるものが考えられる。
式（５）：
Δ（Ｆ）＝（（Ｆ２−Ｂ２）−（Ｆ１−Ｂ１））／（Ｆ２−Ｆ１）×Ｆ＋Ｃｐ
式（６）：
Δ（Ｂ）＝（（Ｆ２−Ｂ２）−（Ｆ１−Ｂ１））／（Ｂ２−Ｂ１）×Ｂ＋Ｃｐ
ただし，Ｃｐは定数である。
【００１４】
また，前記誤差補正関数設定手段が，前記形状測定手段により両面の傾きの差（即ち，試料の厚さ分布の傾き）が既知である板状の傾き調整用試料の両面それぞれの傾きの差を測定した結果に基づいて前記傾き誤差の補正量を求める補正関数の定数項を設定するものが考えられる。
前記調整用試料の厚さ分布の傾きが未知である場合，試料の両面側の各形状測定手段相互の傾き差（形状測定手段としての両面側の干渉計における参照面同士の平行度合いの誤差）が存在すると，その傾き差に起因する誤差までは前記補正関数に反映できない。例えば，式（５）又は式（６）における定数Ｃｐの値までは，測定データから求めることができない。
そこで，厚さ分布の傾きが既知の前記傾き調整用試料の両面の傾き差を測定することにより，その測定した傾き差と既知の傾き差との差分を，試料両面側の各形状測定手段相互の傾き差として求め，これを前記補正関数の定数項として反映することが可能となる。これにより，縞感度の誤差に起因する測定誤差を小さくするために，形状測定手段としての例えば干渉計の参照面と試料とを略平行に設定するためのアクチュエータ等を省略することが可能となるとともに，略平行に設定するのに要する時間を省略することができる。ここで，前記第１傾き測定手段及び前記第２傾き測定手段による測定対象である前記調整用試料を，厚さ分布の傾きが既知の前記傾き調整用試料とすれば，前記第１傾き誤差補正量設定手段で用いる測定値（傾き）を前記第２傾き誤差補正量設定手段で用いる測定値と兼用できることはいうまでもない。
【００１５】
また，前記第１〜第３の発明に係る形状測定装置を構成する前記形状測定手段としては，斜入射干渉計の他，各種干渉計とすることができる。これにより，迅速かつ高精度に形状を測定することが可能となる。
また，前記第１の発明は，前記形状測定装置の校正方法として捉えたものであってもよい。
即ち，板状試料の両面側に対向配置される各形状測定手段を用いて前記板状試料の形状を測定する形状測定装置の校正方法において，前記板状試料と前記各形状測定手段とが所定の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第１傾き測定工程と，前記板状試料と前記各形状測定手段とが別の所定の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第２傾き測定工程と，前記第１傾き測定工程による測定結果と前記第２傾き測定工程による測定結果とに基づいて前記各形状測定手段の測定ゲインを調整する測定ゲイン調整工程とを備える形状測定装置の校正方法として構成されるものである。
【００１６】
また，前記第２の発明も，前記形状測定装置の校正方法として捉えたものが考えられる。
即ち，板状試料の形状を形状測定手段を用いて測定する形状測定装置の校正方法において，厚さ分布が既知である校正用試料の一方の面の形状を前記形状測定手段を用いて測定する第１面測定手順と，前記校正用試料を所定の反転軸により反転し，前記校正用試料の他方の面の形状を前記形状測定手段を用いて測定する第２面測定手順と，前記第１面測定手順による測定結果と前記第２面測定手順による測定結果とに基づいて，校正用データを演算する校正用データ演算手順とを備えることを特徴とする形状測定装置の校正方法として構成されるものである。
【００１７】
同様に，前記第３の発明も，前記形状測定装置の校正方法として捉えたものが考えられる。
即ち，板状試料の両面側に対向配置される各形状測定手段を用いて前記板状試料の形状を測定する形状測定装置の校正方法において，前記板状試料又は他の板状の試料のいずれかである調整用試料と前記各形状測定手段とが第１の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記板状試料両面それぞれの傾きを測定する第１傾き測定工程と，前記調整用試料と前記各形状測定手段とが他の第２の角度位置関係にあるときに前記各形状測定手段を用いて前記調整用試料両面それぞれの傾きを測定する第２傾き測定工程と，前記第１傾き測定工程による測定結果と前記第２傾き測定工程による測定結果とに基づいて前記各形状測定手段の形状測定結果に対する傾き誤差の補正量を設定する傾き誤差補正量設定工程と，を有してなることを特徴とする形状測定装置の校正方法として構成されるものである。
【発明の効果】
【００１８】
前記第１の発明によれば，形状測定手段と試料との２つの角度位置関係において測定される試料両面の傾きにより，測定ゲインが精確に調整される。したがって，簡易かつ迅速に形状測定装置を校正することができるという効果を奏する。これにより，例えば形状測定手段としての干渉計の参照面と被測定面とを平行に設置するのに必要な機構を省略することができるのでコストダウンが図れる。また，そのような処理を実施するのに要する時間を省略することができるといった効果も奏する。
また，前記第２の発明によれば，厚さ分布が既知である校正用試料を所定の反転軸により反転して，両面の形状を測定し，この測定結果を用いて校正用データが求められる。このため，用意するのが容易な校正用試料を用いて迅速かつ精確に校正用データを求めることができるという効果を奏する。
さらに，前記第３の発明によれば，形状測定手段と試料との２つの角度位置関係で測定される試料両面の傾きにより，形状測定結果の傾き誤差の補正量を求めるための補正関数が求められ，この補正関数により精確な誤差調整が可能となる。したがって，簡易かつ迅速に形状測定装置を校正することができるという効果を奏する。
この場合，厚さ分布の傾きが既知である板状の傾き調整用試料の両面それぞれの傾きの差を測定した結果に基づいて前記補正関数の定数項を設定すれば，試料の両面側の各形状測定手段相互の傾き差に起因する誤差についても精確に校正することができるという効果を奏する。
これにより，例えば形状測定手段としての干渉計の参照面と被測定面とを平行に設置するのに必要な機構を省略することができるのでコストダウンが図れる。また，そのような処理を実施するのに要する時間を省略することができるといった効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００２０】
実施形態１（第１の発明）
ここに，図１は本発明の実施形態１に係る形状測定装置の概略構成を示すブロック図である。
形状測定装置Ａは，板状の試料Ｗを間に挟むようにして対向配置され，試料Ｗの一方の面ＨＷ１（以下，便宜的に第１面という）の形状を測定する形状測定手段としての第１干渉計１と，試料Ｗの他方の面ＨＷ２（第２面という）の形状を測定する形状測定手段としての第２干渉計２と，ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）を具備している。上記ＣＰＵは後述する各処理を実施する制御装置３を構成している。
【００２１】
ここで，第１干渉計１及び第２干渉計２は，この実施の形態においては斜入射干渉計が用いられる。しかしながら，形状測定手段としてフィゾー干渉計やマイケルソン干渉計を用いた場合にも斜入射干渉計の場合と同様の処理によって校正処理を実施することができる。
第１干渉計１は，可干渉光である測定光を出射するＨｅ−Ｎｅレーザ光源１１と，測定光を平行ビームとするコリメータレンズ１２と，参照面ＨＲ１を有する三角プリズム１３と，参照面ＨＲ１と対向する試料Ｗの第１面ＨＷ１との相対距離を変えるための例えばピアゾ素子からなるアクチュエータ１４と，参照面ＨＲ１及び第１面ＨＷ１における反射光を集光するカメラレンズ１５と，ＣＣＤ受光器１６とを含む。
【００２２】
第１干渉計１により第１面ＨＷ１の形状を測定する手順は以下の通りである。
レーザ光源１１の出射光の波長をλ，第１面ＨＷ１へのレーザの入射角をθとすると，アクチュエータ１４により三角プリズム１３をλ／８×１／cosθ，２λ／８×１／cosθ，３λ／８×１／cosθ，４λ／８×１／cosθと移動させて，着目点における干渉画像の位相を０°，９０°，１８０°，２７０°とシフトさせる。
着目点でＣＣＤ受光器１６により検出される干渉画像（明るさ）をI0(x,y), I90(x,y), I180(x,y), I270(x,y)とすると，干渉画像の初期位相Φ(x,y)は，下記式（１ａ）で求められる。
Φ(x,y)＝arctan(I0−I180)／(I90−I270)     …（１ａ）
得られた干渉画像に位相接続（位相アンラップ）処理を施すことによって，下記式（２ａ）により示す第１面ＨＷ１の形状La(x,y)が求まる。
La(x,y)＝（Φ(x,y)／２π）×（λ／２cosθ）    …（２ａ）
【００２３】
第２干渉計２は，測定光を出射するＨｅ−Ｎｅレーザ光源２１と，測定光を平行ビームとするコリメータレンズ２２と，参照面ＨＲ２を有する三角プリズム２３と，参照面ＨＲ２に対向する試料Ｗの第２面ＨＷ２との相対距離を変えるための例えばピアゾ素子からなるアクチュエータ２４と，参照面ＨＲ２及び第２面ＨＷ２における反射光を集光するカメラレンズ２５と，ＣＣＤ受光器２６とを含む。
ここで，第２干渉計２による形状測定の原理は第１干渉計１の場合と同様である。
【００２４】
制御装置３は，各干渉計１，２のレーザ光源１１，２１及びＣＣＤ受光器１６，２６に接続され，各部を制御するとともに，ＣＣＤ受光器１６，２６から入力される画像情報に上述した処理を実施して試料Ｗの第１面ＨＷ１及び第２面ＨＷ２の形状を測定する。
また，制御装置３は，測定ゲインを測定するための測定ゲイン測定処理及び校正処理を実施する。これらの処理は，それに対応するプログラムをＣＰＵがメモリから読み出して実行することにより実施される。
【００２５】
測定ゲイン測定処理においては，レーザの入射角θを測定することによって縞感度（λ／２cosθ）を測定する。ここで，レーザ波長λは一定値であるものとする。
【００２６】
以下，図２を参照して，制御装置３のＣＰＵにより実行される校正処理を説明する。図２は，校正処理の各手順を示すフローチャートである。なお，図２において，符号Ｓ１，Ｓ２，…は，ステップ番号を示す。
以下，便宜上，校正処理の際に測定する試料を試料Ｗと称するが，これは，必ずしも実際の形状測定対象とする試料（板状試料）である必要はなく，形状測定対象とは別に調整用（校正用）に用意した他の板状の試料であってもよい。以下の校正処理に用いる試料Ｗは，前記調整用試料の一例である。
ステップＳ１：干渉計１，２と試料Ｗとが第１の角度位置関係にあるときに，干渉計１，２を用いて試料Ｗの第１面の傾きＦ１及び第２面の傾きＢ１を測定する（前記第１傾き測定手段の処理の一例）。ここで，第１の角度位置関係は，レーザの試料Ｗへの入射角が試料Ｗの形状を測定するのに適当な入射角となる範囲の任意の角度位置関係である。
ステップＳ２：干渉計１，２と試料Ｗとが第２の角度位置関係にあるときに，干渉計１，２を用いて試料Ｗの第１面の傾きＦ２及び第２面の傾きＢ２を測定する（前記第１傾き測定手段の処理の一例）。ここで，第２の角度位置関係は，第１の角度位置関係とは別の，レーザの試料Ｗへの入射角が試料Ｗの形状を測定するのに適当な入射角となる範囲の任意の角度位置関係である。
ステップＳ３：前掲したステップＳ１及びステップＳ２における測定結果から，２つの角度位置関係における試料Ｗ両面の傾きの変化，（Ｆ１−Ｆ２）及び（Ｂ１−Ｂ２）を算出する。
ステップＳ４：縞感度の拘束条件を得る。
すなわち，２つの角度位置関係における試料Ｗ両面における傾きの変化は等しくなるので，下記の式（３ａ）により示す条件が得られる。
Ｆ１−Ｆ２＝Ｂ１−Ｂ２       …（３ａ）
すなわち，式（３ａ）は，Ｆ１−Ｆ２（第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾きと第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の一方の面の傾きとの差）と，Ｂ１−Ｂ２（第１傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾きと第２傾き測定手段により測定される前記調整用試料の他方の面の傾きとの差）とが等しいとする関係式であり，この関係式を満たすように，干渉計１，２の測定ゲインを調整するためのパラメータを求める。このパラメータに基づけば，式（３ａ）を満たすように干渉計１，２の測定ゲインが調整される。
式（３ａ）を変形すると，
（Ｆ１−Ｆ２）／（Ｂ１−Ｂ２）＝１
である。この条件が満たされないならばその要因は縞感度の誤差に帰着する。したがって，下記の式（４ａ）により示す縞感度の拘束条件が得られる。
｛λ／２cos（θｆ）｝／｛λ／２cos（θｂ）｝＝｛（Ｆ１−Ｆ２）／（Ｂ１−Ｂ２）｝-1   …（４ａ）
ただし，λ／２cos（θｆ）：第１干渉計１の縞感度，λ／２cos（θｂ）：第２干渉計２の縞感度，である。ここで，λ／２cos（θｆ）が，第１干渉計１（前記調整用試料の一方の面側に配置される形状測定手段）の前記測定ゲインK１に相当し，λ／２cos（θｂ）が，第２干渉計２（前記調整用試料の他方の面側に配置される形状測定手段）の前記測定ゲインＫ２に相当する。
式（４ａ）を変形して，下記の式（５ａ）が得られる。
cos（θｆ）／cos（θｂ）＝（Ｆ１−Ｆ２）／（Ｂ１−Ｂ２） …（５ａ）
ただし，ｆ，ｂは，干渉計１，２の測定ゲインを調整するためのパラメータである。
【００２７】
ステップＳ４：前記式（５ａ）の条件が成立するように（即ち，前記式（４ａ）を満たすように），パラメータｆ，ｂの値を調整する。
このように，実施形態１の形状測定装置Ａにおいては，干渉計１，２と試料Ｗとが第１の角度位置関係にあるときに干渉計１，２を用いて試料Ｗ両面それぞれの傾きＦ１，Ｂ１を測定し（Ｓ１），干渉計１，２と試料Ｗとが第２の角度位置関係にあるときに干渉計１，２を用いて試料Ｗ両面それぞれの傾きＦ２，Ｂ２を測定し（Ｓ２），これらステップＳ１，Ｓ２の測定結果から前掲した式（５ａ）に示す縞感度についての条件を導出し，この条件を満足するように測定ゲインを調整する（Ｓ３，Ｓ４）ことによって，校正処理が行われる。
したがって，試料Ｗ又は干渉計１，２の角度位置を変えて試料Ｗの両面の傾きを２回測定するといった簡易な動作を行うだけで，校正処理の基礎となるデータを取得し，これを用いて前掲したような簡易な演算を行うだけで縞感度の調整量を導出することができる。
【００２８】
このため，干渉計１，２の参照面と試料Ｗ表面との角度位置関係を精密に平行に設定するためのアクチュエータ及び制御機構を設けることなく縞感度の誤差を小さくすることができる。これにより，迅速かつ低コストに精確な校正処理を実施することが可能となる。
【００２９】
なお，上の実施形態では干渉計１，２を斜入射干渉計としているが，これに限らず実施形態の干渉計１，２としてフィゾー干渉計やマイケルソン干渉計などの他の干渉計を用いた場合にも同様にして校正処理を実施することができる。
また，この実施形態では，各光源１１，２１の出射光であるレーザ波長λが確定値であるものとして説明した。ここで，レーザ波長λが不安定であれば縞感度は干渉計１，２において異なることになる。この場合，測定ゲインの測定誤差はレーザ波長λの誤差に起因するものとなるが，これによる誤差も前掲した校正処理により補正することができる。したがって，フィゾー干渉計やマイケルソン干渉計においてレーザ波長λが不安定である場合にも前掲した校正処理を実施することによって測定ゲインの誤差を補正することができる。
また，この実施の形態では干渉画像の位相シフトの方法を９０°ごとの４段階としているが，その他の位相シフトの方法でもよい。また，波長掃引法を位相シフトの方法に適用することもできる。
また，レーザ光源１１，２１にＨｅ−Ｎｅガスレーザを用いているが，可干渉光であるコヒーレント光を出射する光源であればよく，半導体レーザを適用することも当然に可能である。
【００３０】
実施形態２（第２の発明）
以下，本発明の実施形態２に係る形状測定装置を説明する。実施形態２の形状測定装置は，実施形態１の形状測定装置と基本的構成が同一であり，制御装置において実施される処理が異なるだけである。したがって，以下の説明では図１及びその符号を流用しながら処理の内容のみを説明する。なお，実施形態２の形状測定測定装置は，干渉計を２つ備えるものである必要はなく，１つの干渉計のみを備える形状測定装置であってもよい。
実施形態２の形状測定装置Ａにおいても実施形態１におけると同様にして試料Ｗの表面形状が前記式（２ａ）により求まる。
実施形態２の制御装置３は，後述するような校正処理を実施する。この処理は，それに対応するプログラムをＣＰＵがメモリから読み出して実行することにより実施される。
【００３１】
以下，図３及び図４を参照して，校正処理を説明する。図３は，校正処理の各手順を示すフローチャートである。なお，図３において，符号Ｓ１１，Ｓ１２，…は，ステップ番号を示す。
実施形態２の校正処理は，厚さ分布が既知である試料Ｗ（特許請求の範囲にいう校正用試料に対応する）に対して１つの反転軸Ｉを設定し，この反転軸Ｉを中心に試料を表裏反転し，その反転軸Ｉに沿って試料Ｗの表裏両面の形状を測定し，各測定結果を平均化し，それにより得られる曲線を形状測定装置Ａの校正用曲線として利用する。以下，校正処理の手順を更に詳述する。
ステップＳ１１：試料Ｗの第１面ＨＷ１の形状を干渉計１，２のいずれか一方，例えば干渉計１により測定する。
ここで，図４（ａ）に示すように，参照面ＨＲ１の形状を関数Ｒ(x)で表し，第１面ＨＷ１の形状を関数ＷＡ(x)で表すものとする。このとき，干渉計１により計測されるデータ（第１面計測データという）Ｄ１は，下記式（６ａ）に示すように，両者の差分により表される。
Ｄ１＝Ｒ(x)−ＷＡ(x)   …（６ａ）
また，薄片においては，重力によるたわみが問題となる。重力たわみは，試料Ｗの支持位置，厚さ及びヤング率等の材料特性に基づいて算出し，第１面計測データＤ１から減算する。この処理を後述するステップＳ１２においても同様に実施することによって重力たわみによる影響を排除することができる。
ステップＳ１２：反転軸により試料Ｗを反転させて試料Ｗの第２面ＨＷ２の形状を干渉計１により測定する。ただし，ステップＳ１で干渉計２により第１面ＨＷ１の形状を測定した場合は，本ステップＳ２においても干渉計２により第２面ＨＷ２の形状を測定する。
【００３２】
ここで，図４（ｂ）に示すように，参照面ＨＲ１の形状を関数Ｒ(x)で表し，第２面ＨＷ２の形状を関数ＷＢ(x)で表すものとする。このとき，干渉計１により計測されるデータ（第２面計測データという）Ｄ2は，下記式（７ａ）に示すように，両者の差分により表される。
Ｄ２＝Ｒ(x)−ＷＢ(x)   …（７ａ）
ステップＳ１３：前記ステップＳ１１及びステップＳ１２の測定結果から校正用データを求める（前記校正用データ演算手段の処理の一例）。
すなわち，前記式（６ａ）及び式（７ａ）を用いて，第１面計測データＤ１と第２面計測データＤ２とを平均化することによって，下記の式（８ａ）に示す参照面Ｒ(x)についての関係式が得られる。
（Ｄ１＋Ｄ２）／２＝Ｒ(x)−（ＷＡ(x) ＋ＷＢ(x)）／２    …（８ａ）
【００３３】
ここで，試料Ｗの厚みが一定であるとすると，値（ＷＡ(x) ＋ＷＢ(x)）は一定となり，前記式（８ａ）は下記式（９ａ）のように変形することができる。
（Ｄ１＋Ｄ２）／２＝Ｒ(x)＋Ｃ   …（９ａ）
ただし，Ｃは定数である。
すなわち，前記式（９ａ）の左辺の変化は参照面形状Ｒ(x)のみに依存している。したがって，第１面計測データＤ１と第２面計測データＤ２との平均値の変化は，参照面Ｒ(x)の変位を表すことになるので，これを校正用データとして用いることができる。
【００３４】
このように，実施形態２の形状測定装置Ａ１によれば，形状が既知，例えば厚さ分布が一定である試料Ｗを所定の反転軸により反転して，その表裏両面の形状を干渉計１又は２により測定し，各測定結果を平均化して形状測定装置Ａ１の校正用データを導出する。
ここで，厚さ分布が既知であり，かつ変形し難い校正用試料を半導体ウェーハのような薄片試料の形状，厚さ分布を測定する測定装置のために用意することは困難である。これに対して，変形しやすい薄片においても厚さ分布の変動は無視することができ，かつ校正用試料の厚さ分布は静電容量センサを用いた厚さ計等によって高精度に測定することが可能であるため，厚さが略均一，あるいは厚さ分布が既知の校正用試料を用意することは容易である。したがって，実施形態２の形状測定装置Ａ１によれば，迅速，低コストかつ高精度に校正を行うことが可能となる。
また，校正用試料のそりによる影響は，試料を反転して表裏両面の形状を測定し，この測定値の平均をとることでそりによる影響が打ち消される。したがって，測定値の平均は，厚さ情報と測定装置の校正情報とを含むものになり，試料の厚さ分布が略均一，あるいは既知であることから形状測定装置の校正用データを導出することができる。
【００３５】
なお，実施形態２では，試料Ｗの反転動作を一度だけ行い，反転軸Ｉに沿った部分のみを校正するものとしているが，「３枚合わせ法」で一般的に行われているように，複数の位置で校正用データを算出したり，全面に亘って校正用データを算出することも可能である。
また，干渉画像の位相シフトの方法を９０°ごとの４段階としているが，その他の位相シフトの方法でもよいこと，波長掃引法を位相シフトの方法に適用することができること，レーザ光源１１，２１に半導体レーザを適用することができること，も実施形態１と同様である。
【００３６】
実施形態３（第３の発明）
次に，本発明の実施形態３に係る形状測定装置を説明する。実施形態３の形状測定装置も，実施形態１の形状測定装置と基本的構成が同一であり，制御装置において実施される処理が異なるだけである。したがって，以下の説明では図１及びその符号を流用しながら処理の内容のみを説明する。
以下，図５を参照して，制御装置３のＣＰＵにより実行される校正処理を説明する。図５は，校正処理の各手順を示すフローチャートである。実施形態３の制御装置３は，図５に示す処理を，それに対応するプログラムをＣＰＵがメモリから読み出して実行することにより実施する。なお，図５において，符号Ｓ２１，Ｓ２２，…は，ステップ番号を示す。
ステップＳ２１及びステップ２２は，前記実施形態１の図２で示したステップＳ１及びステップ２と同じ処理であるので詳細については説明を省略する。
但し，ここで測定する試料は，実際の形状測定対象とする試料（板状試料）ではなく，両面の傾きの差（即ち，試料の厚さ分布の傾き）が既知である板状の試料（前記調整用試料の一例，かつ前記傾き調整用試料の一例）であるものとする。以下，便宜上，この傾き調整用試料も試料Ｗと称することとする。
このステップＳ２１及びＳ２２により，干渉計１，２と試料Ｗとが，第１の角度位置関係にあるときの試料Ｗの第１面の傾きＦ１及び第２面の傾きＢ１，さらに，前記第１の角度位置関係と異なる他の第２の角度位置関係にあるときの資料Ｗの第１面の傾きＦ２及び第２面の傾きＢ２が測定される。ここで，ステップ２１が前記第１傾き測定手段の処理の一例であり，ステップＳ２２が前記第２傾き測定手段の処理の一例である。
【００３７】
ステップＳ２３：ステップＳ２１（第１傾き測定手段の処理）による測定結果とステップＳ２２（第２傾き測定手段の処理）による測定結果とに基づいて干渉計１，２（前記各形状測定手段）の形状測定結果に対する傾き誤差の補正量を算出するための補正関数を設定する（前記傾き誤差補正関数設定手段の処理の一例）。
ここで，２回の測定（Ｓ２１とＳ２２）において，試料Ｗの厚さ分布の傾きは変化しないので，前記第１の角度位置関係での測定データに基づく試料Ｗの両面の傾き差（即ち，厚さ分布の傾き）と，前記第２の位置関係での測定データに基づく試料Ｗの両面の傾き差とは等しいといえる。この関係を式で表すと，次の式（１ｂ）又は式（２ｂ）となる（各々式（３），式（４）に相当）。但し，Δは，干渉計１又は２（形状測定手段）による形状測定結果に含まれる傾き誤差（＝傾き誤差の補正量）を算出する関数であるとする。
Ｆ１−Ｂ１−Δ（Ｆ１）＝Ｆ２−Ｂ２−Δ（Ｆ２）  …（１ｂ）
Ｆ１−Ｂ１−Δ（Ｂ１）＝Ｆ２−Ｂ２−Δ（Ｂ２）  …（２ｂ）
本実施形態３では，この式（１ｂ）又は式（２ｂ）を満たす関数Δを求め，これを補正関数として設定する。この補正関数Δにより求まる値は，干渉計１，２（形状測定手段）による形状測定結果から補正すべき傾き誤差の補正量となる。
【００３８】
ここで，計算の容易化のため，Δを一次関数であるとすると，式（１ｂ）及び式（２ｂ）に対応するΔの式は，各々次の式（３ｂ）及び（４ｂ）と表すことができる。但し，Ｆは，測定対象とする板状試料の形状測定の際に干渉計１により測定するその試料の第１面の傾き，Ｂは，測定対象とする板状試料の形状測定の際に干渉計２により測定するその試料の第２面の傾き，Ｋｆ，Ｋｂは傾き係数，Ｃｐは定数である。
Δ（Ｆ）＝Ｋｆ×Ｆ＋Ｃｐ  …（３ｂ）
Δ（Ｂ）＝Ｋｂ×Ｂ＋Ｃｐ  …（４ｂ）
この式（３ｂ）を式（１ｂ）に，式（４ｂ）を式（２ｂ）に代入すると，Δ（Ｆ），Δ（Ｂ）は，各々次の式（５ｂ）及び式（６ｂ）で表せる（各々式（５），式（６）に相当）。
Δ（Ｆ）＝（（Ｆ２−Ｂ２）−（Ｆ１−Ｂ１））／（Ｆ２−Ｆ１）×Ｆ＋Ｃｐ  …（５ｂ）
Δ（Ｂ）＝（（Ｆ２−Ｂ２）−（Ｆ１−Ｂ１））／（Ｂ２−Ｂ１）×Ｂ＋Ｃｐ  …（６ｂ）
ここで，Ｃｐは，干渉計１，２の各参照面ＨＲ１，ＨＲ２が，ほぼ平行（ほぼ傾き差なし）に設定されていれば，Ｃｐ≒０と仮定できる。また，各参照面ＨＲ１，ＨＲ２の傾き差が既知であれば，その傾き差に対応した定数Ｃｐを設定すればよい。
各参照面ＨＲ１，ＨＲ２がほぼ平行であれば，このようにして求められるΔ（Ｆ）又はΔ（Ｂ）のＣｐに，予め定めた定数（通常は「０」）を設定した関数を，補正関数として設定することも考えられる。
しかし，本実施形態では，関数Δ（Ｆ）又はΔ（Ｂ）の定数項Ｃｐを，次のステップＳ２４において，測定データから求めるものとする。
なお，Ｃｐ＝０としたときのΔ（Ｆ），Δ（Ｂ）を，以下，各々Δ0（Ｆ），Δ0（Ｂ）と称することとする。
【００３９】
ステップ２４：ステップＳ２１及びＳ２２で干渉計１，２（前記形状測定手段）により測定した試料Ｗ（両面の傾きの差が既知である板状の傾き調整用試料）の両面それぞれの傾きの差（Ｆ１−Ｂ１）及び（Ｆ２−Ｂ２）に基づいて，傾き誤差の補正量を求める補正関数の定数項Ｃｐを設定する。
前述したステップＳ２３では，前記補正関数Δのうち，定数項，即ち，各参照面ＨＲ１，ＨＲ２の傾き差に関する誤差分を除く関数Δ0が求められている。そこで，試料Ｗの両面の傾き差から関数Δ0に実測値を適用して算出される値を減算した値と，試料Ｗの両面の既知の傾き差Ｅとの差が，関数Δに設定されるべき定数項Ｃｐとなる。例えば，Ｃｐは，次の式（７ｂ）又は式（８ｂ）等により求めることができる。
Ｃｐ＝（Ｆ１−Ｂ１）−Δ0（Ｆ１）−Ｅ  …（７ｂ）
Ｃｐ＝（Ｆ２−Ｂ２）−Δ0（Ｂ２）−Ｅ  …（８ｂ）
このようにして求めたＣｐを補正関数Δの定数項に設定する。
【００４０】
以上示したように，実施形態２においては，干渉計１，２と試料Ｗとが第１の角度位置関係にあるときに干渉計１，２を用いて試料Ｗ両面それぞれの傾きＦ１，Ｂ１を測定し，干渉計１，２と試料Ｗとが第２の角度位置関係にあるときに干渉計１，２を用いて試料Ｗ両面それぞれの傾きＦ２，Ｂ２を測定し，これらの測定結果から，干渉計１，２の形状測定結果に対する傾き誤差の補正量を求めるための補正関数として，前掲した式（１ｂ）又は（２ｂ）を満たす関数Δを設定し，さらに，両面の傾きの差が既知である試料の両面それぞれの傾きの差を測定した結果に基づいて補正関数Δの定数項Ｃｐを設定する。これにより，最終的な傾き誤差の補正量を求めるための補正関数Δが設定される。
したがって，試料Ｗ又は干渉計１，２の角度位置を変えて試料Ｗの両面の傾きを２回測定するといった簡易な動作を行うだけで，校正処理の基礎となるデータを取得し，これを用いて前掲したような簡易な演算を行うだけで傾き誤差の補正のための補正関数を導出することができる。
【００４１】
そして，実際の測定対象とする試料の形状測定の際には，干渉計１，２により測定される試料の形状Ｌａ（ｘ，ｙ）（式（２ａ）参照）から，傾き誤差の補正量を求める補正関数Δに基づく補正を行う。
例えば，補正関数Δにより算出される補正量が，試料面のｘ軸方向における傾き誤差の補正量である場合は，Ｌａ（ｘ，ｙ）から（Δ（Ｆ）×ｘ）又は（Δ（Ｂ）×ｘ）の計算値を減算する補正を行う。
本実施形態３では，校正処理における試料の測定回数を最小限にするため，当初から両面の傾き差が既知の試料の測定を行ったが，定数項を考慮しない補正関数を求める段階では，必ずしも両面の傾き差が既知の試料（傾き調整用試料）を用いる必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は，半導体ウェーハ等の形状測定装置への利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１に係る形状測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同装置の制御装置が実施する校正処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態２に係る形状測定装置の制御装置が実施する校正処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】同処理の原理を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る形状測定測定装置の制御装置が実施する校正処理の手順を表すフローチャートである。
【図６】従来の形状測定装置における問題点を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ…形状測定装置
Ｗ…試料
ＨＲ１，ＨＲ２…参照面
ＨＷ１…第１面
ＨＷ２…第２面
１，２…干渉計（形状測定手段）
３…制御装置
Ｓ１，Ｓ２，，，…処理手順（ステップ）
【図１】
2005024534.tif 000003
【図２】
2005024534.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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