JP2013044674A - Circular shape measuring method and apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circular shape measuring method and a circular shape measuring apparatus capable of highly accurately measuring a circular pattern on a plane surface by a multi-step method without using an expensive exclusive device.SOLUTION: The circular shape measuring apparatus including a table 10 for placing a measuring target W having a circular pattern, a table rotation mechanism 20, an image probe 30, a moving mechanism 40 for moving the image probe, and a control device 50 is prepared. The circular shape measuring method includes: a step for measuring the circumference of the circular pattern at a 360°/m pitch while moving the image probe along the circumference of the circular pattern; a step for performing measurement operation for rotating the table around the center of the circular pattern only by 360°/m and measuring the same point on the circumference of the circular pattern, m times in total while rotating the table by 360°/m to acquire m pieces of measurement data; and a step for finding out shape components of the circular pattern from the m pieces of measurement data.

Description

本発明は、平面上の円形パターンなどを測定する円形状測定方法および装置に関する。例えば、電気基板やフォトマスクなどにおいて、平面上の円形パターンを測定するための円形状測定方法および装置に関する。   The present invention relates to a circular measuring method and apparatus for measuring a circular pattern on a plane. For example, the present invention relates to a circular shape measuring method and apparatus for measuring a circular pattern on a plane in an electric substrate or a photomask.

従来、円形状を有する立体的な被測定物、例えば、回転シャフトやエンジンシリンダブロックなどの円形状（形状偏差）や真円度の測定には、接触式プローブを有する真円度測定機や三次元測定機が用いられてきた。また、平面上の円形パターン、例えば、電気基板やフォトマスクなどの円形パターンの測定には、非接触プローブを有する画像測定機が用いられてきた。
これらの測定結果には、被測定物の形状偏差だけでなく、測定誤差が含まれている。通常の測定では、これらの測定機の精度で十分だが、当該測定機の精度よりも高精度な測定、例えば、基準器の校正には不十分な場合がある。 Conventionally, a three-dimensional object to be measured having a circular shape, for example, a circularity measuring machine having a contact probe or a third order is used for measuring a circular shape (shape deviation) such as a rotating shaft or an engine cylinder block or a circularity. Former measuring machines have been used. An image measuring machine having a non-contact probe has been used for measuring a circular pattern on a plane, for example, a circular pattern such as an electric substrate or a photomask.
These measurement results include not only the shape deviation of the object to be measured but also measurement errors. In normal measurement, the accuracy of these measuring machines is sufficient, but there are cases where the accuracy of the measuring machine is higher than that of the measuring machine, for example, calibration of the reference device is insufficient.

そこで、円形状を高精度に測定する１つの方法として、マルチステップ法（特許文献１参照）が用いられている。
これは、接触子を有する検出器を被測定物の周面に沿って１回転走査しながら被測定物の測定データを取得するとともに、検出器の測定開始位置に対する被測定物の測定開始位置を、１周３６０°を等間隔にｍ個に分割した角度位相だけずらして、円周上等間隔に複数ｍ回の被測定物表面の真円度測定によりｍ個の測定データを取得し、このｍ個の測定データから被測定物の形状成分を求める解析を行う方法である。つまり、測定データから、被測定物の形状成分と検出器の回転誤差成分とを分離して、被測定物の形状成分を求める。 Therefore, a multi-step method (see Patent Document 1) is used as one method for measuring the circular shape with high accuracy.
This is to obtain the measurement data of the object to be measured while scanning the detector having a contact along the circumference of the object to be measured once, and to set the measurement start position of the object to be measured with respect to the measurement start position of the detector. The measurement data of m pieces are obtained by measuring the roundness of the surface of the object to be measured a plurality of m times at equal intervals on the circumference by shifting the angle phase obtained by dividing one rotation 360 ° into m pieces at equal intervals. This is a method of performing an analysis for obtaining a shape component of a measurement object from m pieces of measurement data. That is, the shape component of the object to be measured is obtained by separating the shape component of the object to be measured and the rotation error component of the detector from the measurement data.

特開２００７−１１３９４７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-113947

ところで、上述したマルチステップ法は、これまで、真円度測定機や三次元測定機などを用いた接触式測定に適用されてきた。
一方、平面上の円形パターンの形状測定の要求に対しては、従来の真円度測定機や三次元測定機などでは測定できない。そこで、真円度測定機に非接触プローブを搭載した専用装置を開発することも考えられるが、専用装置の開発、作製に多額の費用が必要となる。 By the way, the above-described multi-step method has been applied to contact-type measurement using a roundness measuring machine, a three-dimensional measuring machine, and the like.
On the other hand, it is not possible to measure the shape of a circular pattern on a plane with a conventional roundness measuring machine or a three-dimensional measuring machine. Therefore, it is conceivable to develop a dedicated device in which a non-contact probe is mounted on a roundness measuring machine, but a large amount of money is required for the development and production of the dedicated device.

本発明の目的は、高価な専用装置を用いることなく、平面上の円形パターンをマルチステップ法により高精度に測定できるようにした円形状測定方法および装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a circular shape measuring method and apparatus capable of measuring a circular pattern on a plane with high accuracy by a multi-step method without using an expensive dedicated device.

本発明の円形状測定方法は、被測定物の平面上の円形パターンを測定する円形状測定方法であって、前記被測定物を載置するテーブル、このテーブルを回転させる回転機構、非接触プローブ、この非接触プローブを前記被測定物の円形パターンの円周に沿って移動させる移動機構および前記移動機構を制御する制御装置を有する円形状測定装置を準備する工程と、前記移動機構により、前記非接触プローブを前記円形パターンの円周に沿って移動させながら、円形パターンの円周を３６０°／ｍピッチで測定する基本測定工程と、前記回転機構により、前記円形パターンの中心を基準に３６０°／ｍだけ前記テーブルを回転させて前記円形パターンの円周上の同一点を測定する測定動作を、３６０°／ｍずつ前記テーブルを回転させながら合計ｍ回行ってｍ個の測定データを取得する繰返測定工程と、 このｍ個の測定データから円形パターンの形状成分を求める解析を行う解析工程と、を備えることを特徴とする。
ここで、平面上の円形パターンとは、平面に対して僅かに突起する円形パターンのほかに、平面から僅かに窪む孔や凹部などの円形パターンを含む意味である。 The circular shape measuring method of the present invention is a circular shape measuring method for measuring a circular pattern on the plane of the object to be measured, the table for placing the object to be measured, a rotating mechanism for rotating the table, and a non-contact probe. A step of preparing a circular measuring device having a moving mechanism for moving the non-contact probe along the circumference of the circular pattern of the object to be measured and a control device for controlling the moving mechanism; A basic measurement step of measuring the circumference of the circular pattern at a pitch of 360 ° / m while moving the non-contact probe along the circumference of the circular pattern, and 360 by using the rotation mechanism as a reference. The measurement operation of measuring the same point on the circumference of the circular pattern by rotating the table by ° / m is totaled while rotating the table by 360 ° / m. And repeating the measurement step of acquiring the m pieces of the measurement data by performing times will be from the m pieces of measurement data, characterized in that and a analyzing step to analyze to determine the shape component of the circular pattern.
Here, the circular pattern on the plane is meant to include a circular pattern such as a hole or a recess slightly recessed from the plane in addition to the circular pattern slightly protruding from the plane.

このような構成によれば、被測定物を載置するテーブル、このテーブルを回転させる回転機構、非接触プローブ、この非接触プローブを被測定物の円形パターンの円周に沿って移動させる移動機構および回転機構並びに移動機構を制御する制御装置を有する円形状測定装置を準備したのち、あとは、移動機構により、非接触プローブを円形パターンの円周に沿って移動させながら、円形パターンの円周を３６０°／ｍピッチで測定する基本測定工程と、回転機構により、円形パターンの中心を基準に３６０°／ｍだけテーブルを回転させて円形パターンの円周上の同一点を測定する測定動作を、３６０°／ｍずつ前記テーブルを回転させながら合計ｍ回行ってｍ個の測定データを取得する繰返測定工程と、このｍ個の測定データから円形パターンの形状成分を求める解析を行う解析工程とを行うだけで、平面上の円形パターンをマルチステップ法により測定できる。
従って、高価な専用装置を用いることなく、平面上の円形パターンをマルチステップ法により高精度に測定できる。 According to such a configuration, the table for placing the object to be measured, the rotating mechanism for rotating the table, the non-contact probe, and the moving mechanism for moving the non-contact probe along the circumference of the circular pattern of the object to be measured. And a circular measuring device having a control device for controlling the rotating mechanism and the moving mechanism, and then moving the non-contact probe along the circumference of the circular pattern by the moving mechanism. Measuring operation at a pitch of 360 ° / m, and a measuring operation for measuring the same point on the circumference of the circular pattern by rotating the table by 360 ° / m with reference to the center of the circular pattern by the rotation mechanism. A repetitive measurement step of obtaining m pieces of measurement data by performing a total of m times while rotating the table by 360 ° / m, and a circular pattern from the m pieces of measurement data Only by performing an analysis step of analyzing to determine the shape component can be measured circular pattern in a plane by a multi-step process.
Therefore, a circular pattern on a plane can be measured with high accuracy by a multi-step method without using an expensive dedicated device.

本発明の円形状測定方法において、前記繰返測定工程では、前記テーブルを３６０°／ｍ回転させる毎に、前記非接触プローブを移動させながら前記円形パターンの外周に形成されたアライメントマークを測定し、その測定結果から測定物座標系を定義する、ことが好ましい。
このような構成によれば、３６０°／ｍ回転させる毎に、アライメントマークを測定し、その測定結果から測定物座標系を取り直すため、回転機構の運動誤差の影響が低減される。そのため、回転機構には高い回転精度や再現性を必要としないため、低価格な装置を構築できる。 In the circular shape measuring method of the present invention, in the repeated measurement step, each time the table is rotated 360 ° / m, the alignment mark formed on the outer periphery of the circular pattern is measured while moving the non-contact probe. It is preferable to define a measurement object coordinate system from the measurement result.
According to such a configuration, the alignment mark is measured every time the rotation is performed at 360 ° / m, and the measured object coordinate system is re-acquired from the measurement result. Therefore, the influence of the movement error of the rotation mechanism is reduced. Therefore, the rotation mechanism does not require high rotation accuracy and reproducibility, so that a low-cost device can be constructed.

本発明の円形状測定方法において、前記アライメントマークを測定する前記非接触プローブの移動経路が、前記円形パターンを中心とする円移動経路、または、ｍ多角形移動経路に設定されている、ことが好ましい。   In the circular shape measuring method of the present invention, the moving path of the non-contact probe for measuring the alignment mark is set to a circular moving path centered on the circular pattern or an m polygon moving path. preferable.

マルチステップ法を適用する前提条件として、移動機構には測定中における高い再現性が要求される。しかしながら、２軸方向（Ｘ，Ｙ軸方向）へ移動する一般的な移動機構は、真円度測定機の回転機構に比べ、回転運動の再現性は高くない。測定中のヒステリシスなどの傾向と大きさが変わらなければ、マルチステップ法でその影響を取り除くことができる。ただし、図６に示すように、回転機構の回転により、機械座標系に対する移動経路３４が変わると、ヒステリシスの傾向と大きさが変化し、マルチステップ法ではその影響が残存する恐れある。   As a precondition for applying the multi-step method, the moving mechanism is required to have high reproducibility during measurement. However, a general moving mechanism that moves in two axial directions (X and Y axis directions) does not have high reproducibility of the rotational motion as compared with the rotating mechanism of the roundness measuring machine. If the trend and magnitude, such as hysteresis, during measurement do not change, the effect can be removed by the multi-step method. However, as shown in FIG. 6, if the movement path 34 with respect to the machine coordinate system changes due to the rotation of the rotation mechanism, the tendency and magnitude of the hysteresis change, and the influence may remain in the multi-step method.

本発明では、アライメントマークを測定する非接触プローブの移動経路が、円形パターンを中心とする円移動経路、または、Ｎ多角形移動経路に設定されているから、回転機構が回転しても、移動経路が変わることがない。つまり、図２，４に示す円移動経路３１や、図５に示すＮ多角形移動経路３３は回転前後で移動経路が変わらないので、マルチステップ法による測定精度の向上を図ることができる。   In the present invention, since the movement path of the non-contact probe for measuring the alignment mark is set to a circular movement path centered on the circular pattern or an N polygon movement path, the movement even if the rotation mechanism rotates. The route never changes. That is, the circular movement path 31 shown in FIGS. 2 and 4 and the N polygon movement path 33 shown in FIG. 5 do not change before and after the rotation, so that the measurement accuracy by the multi-step method can be improved.

本発明の円形状測定方法において、前記基本測定工程の前に、前記被測定物の測定面が水平になるように調整するとともに、前記円形パターンの中心が前記回転機構の回転中心に一致するように調整する準備工程を備える、ことが好ましい。
本発明の円形状測定方法において、前記円形状測定装置は、前記被測定物の測定面が水平になるように調整するチルト調整機構および前記円形パターンの中心が前記回転機構の回転中心に一致するよう調整するアライメント調整機構を有する、ことが好ましい。 In the circular shape measurement method of the present invention, before the basic measurement step, the measurement surface of the object to be measured is adjusted to be horizontal, and the center of the circular pattern coincides with the rotation center of the rotation mechanism. It is preferable to include a preparation step for adjusting to the above.
In the circular shape measuring method of the present invention, the circular shape measuring device includes a tilt adjusting mechanism that adjusts the measurement surface of the object to be measured to be horizontal, and the center of the circular pattern coincides with the rotation center of the rotating mechanism. It is preferable to have an alignment adjustment mechanism that adjusts so as to adjust.

このような構成によれば、チルト調整機構により被測定物の測定面が水平になるように調整することができ、また、アライメント調整機構により円形パターンの中心が前記回転機構の回転中心に一致するように調整することができるので、これらの調整作業を簡便に行うことができる。   According to such a configuration, the measurement surface of the object to be measured can be adjusted to be horizontal by the tilt adjustment mechanism, and the center of the circular pattern coincides with the rotation center of the rotation mechanism by the alignment adjustment mechanism. Therefore, these adjustment operations can be easily performed.

本発明の円形状測定装置は、被測定物の平面上の円形パターンを測定する円形状測定装置であって、前記被測定物を載置するテーブルと、このテーブルを回転させる回転機構と、 非接触プローブと、この非接触プローブを前記被測定物の円形パターンの円周に沿って移動させる移動機構と、前記回転機構並びに前記移動機構を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記移動機構により、前記非接触プローブを前記円形パターンの円周に沿って移動させながら、円形パターンの円周を３６０°／ｍピッチで測定する基本測定手段と、 前記回転機構により、前記円形パターンの中心を基準に３６０°／ｍだけ前記テーブルを回転させて前記円形パターンの円周上の同一点を測定する測定動作を、３６０°／ｍずつ前記テーブルを回転させながら合計ｍ回行ってｍ個の測定データを取得する繰返測定手段と、このｍ個の測定データから円形パターンの形状成分を求める解析を行う解析手段とを有する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、上述した円形状測定方法と同様な効果が期待できる。 A circular shape measuring apparatus according to the present invention is a circular shape measuring apparatus that measures a circular pattern on a plane of an object to be measured, a table on which the object to be measured is placed, a rotating mechanism that rotates the table, A contact probe; a moving mechanism that moves the non-contact probe along a circumference of a circular pattern of the object to be measured; a control device that controls the rotating mechanism and the moving mechanism; A basic measuring means for measuring the circumference of the circular pattern at a pitch of 360 ° / m while moving the non-contact probe along the circumference of the circular pattern by a mechanism; and a center of the circular pattern by the rotating mechanism. Measure the measuring operation to measure the same point on the circumference of the circular pattern by rotating the table by 360 ° / m with reference to the angle of 360 ° / m. And repeating measuring means for obtaining an m-number of the measurement data by performing et total m times, and a analysis means for analyzing to determine the shape component of the circular pattern from the m pieces of measurement data, characterized in that.
According to such a configuration, an effect similar to that of the circular shape measuring method described above can be expected.

本発明の円形状測定装置において、前記被測定物の測定面が水平になるように調整するチルト調整機構と、前記円形パターンの中心が前記回転機構の回転中心に一致するよう調整するアライメント調整機構とを更に有する、ことが好ましい。
このような構成によれば、チルト調整機構により被測定物の測定面が水平になるように調整することができ、また、アライメント調整機構により円形パターンの中心が前記回転機構の回転中心に一致するように調整することができるので、これらの調整作業を簡便に行うことができる。 In the circular shape measuring apparatus of the present invention, a tilt adjustment mechanism that adjusts the measurement surface of the object to be measured to be horizontal, and an alignment adjustment mechanism that adjusts the center of the circular pattern to coincide with the rotation center of the rotation mechanism It is preferable to further have.
According to such a configuration, the measurement surface of the object to be measured can be adjusted to be horizontal by the tilt adjustment mechanism, and the center of the circular pattern coincides with the rotation center of the rotation mechanism by the alignment adjustment mechanism. Therefore, these adjustment operations can be easily performed.

本発明の第１実施形態の円形状測定装置を示す図。The figure which shows the circular shape measuring apparatus of 1st Embodiment of this invention. 同上実施形態において、準備工程及び基本測定工程を示す図。The figure which shows a preparatory process and a basic measurement process in embodiment same as the above. 同上実施形態において、基本測定工程の詳細を示す図。The figure which shows the detail of a basic measurement process in embodiment same as the above. 同上実施形態において、繰返測定工程を示す図。The figure which shows a repetition measurement process in embodiment same as the above. 同上実施形態において、回転機構の回転前後におけるプローブ移動経路の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the probe movement path | route before and behind rotation of a rotation mechanism in embodiment same as the above. 回転機構の回転前後における一般的プローブ移動経路を示す図。The figure which shows the general probe movement path | route before and behind rotation of a rotation mechanism. 本発明の第２実施形態の円形状測定装置を示す図。The figure which shows the circular shape measuring apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態の円形状測定装置を示す図。The figure which shows the circular shape measuring apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態の円形状測定装置を示す図。The figure which shows the circular shape measuring apparatus of 4th Embodiment of this invention. 同上第４実施形態において、準備工程を示すフローチャート。The flowchart which shows a preparatory process in 4th Embodiment same as the above.

［第１実施形態］
＜測定装置構成＞
第１実施形態にかかる円形状測定装置は、図１に示すように、ベース１と、このベース１の上面に設けられ被測定物Ｗを支持するテーブル１０と、このテーブルとベース１との間に設けられテーブル１０を回転させる回転機構２０と、非接触プローブとしての画像プローブ３０と、この画像プローブ３０を被測定物Ｗの測定面に沿って移動させる移動機構４０と、前記回転機構２０および移動機構４０の駆動を制御する制御装置５０とを備える。
なお、被測定物Ｗの上面は平面上に突起状の僅かな段差を有する円形パターンが形成され、本実施形態では、この円形パターンの円形状を測定する例である。 [First Embodiment]
<Measurement device configuration>
As shown in FIG. 1, the circular shape measuring apparatus according to the first embodiment includes a base 1, a table 10 that is provided on the upper surface of the base 1 and supports a workpiece W, and a space between the table and the base 1. A rotating mechanism 20 that rotates the table 10, an image probe 30 as a non-contact probe, a moving mechanism 40 that moves the image probe 30 along the measurement surface of the workpiece W, the rotating mechanism 20, and And a control device 50 that controls driving of the moving mechanism 40.
The upper surface of the object to be measured W is formed with a circular pattern having a slight protruding step on the plane. In the present embodiment, the circular shape of this circular pattern is an example.

テーブル１０は、被測定物Ｗをクランプするクランプ機構（図示省略）を備えている。
回転機構２０は、垂直な軸を中心に回転される。
画像プローブ３０は、ＣＣＤカメラなどによって構成されている。 The table 10 includes a clamp mechanism (not shown) that clamps the workpiece W.
The rotation mechanism 20 is rotated around a vertical axis.
The image probe 30 is configured by a CCD camera or the like.

移動機構４０は、ベース１にテーブル１０を跨いで前後方向（Ｙ軸方向）へ移動可能に設けられた門形フレーム４１と、この門形フレーム４１の水平ビーム４２に沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に設けられたＸスライダ４３と、このＸスライダ４３に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられ下端に画像プローブ３０を有するＺスライダ４４とから構成されている。つまり、三次元移動機構によって構成されている。   The moving mechanism 40 includes a portal frame 41 provided on the base 1 so as to be movable in the front-rear direction (Y-axis direction) across the table 10, and a horizontal direction (X-axis) along the horizontal beam 42 of the portal frame 41. And an X slider 43 provided so as to be movable up and down in the vertical direction (Z-axis direction) and having an image probe 30 at the lower end. That is, it is constituted by a three-dimensional movement mechanism.

制御装置５０は、画像プローブ３０および三次元移動機構４０の駆動を制御するコントローラ５１と、このコントローラ５１に対して駆動指令を与えるとともに、画像プローブ３０からの信号を取り込んで処理する計算・制御用コンピュータ５２とを含んで構成されている。   The control device 50 is a controller 51 for controlling the driving of the image probe 30 and the three-dimensional movement mechanism 40, and gives a drive command to the controller 51, and also calculates and controls signals received from the image probe 30 for processing. And a computer 52.

＜測定＞
（準備工程）
テーブル１０の上面に被測定物Ｗを支持したのち、機械座標系のＸＹ平面に対して被測定物Ｗの測定面が水平になるように、テーブル１０の上面を調整したのち、被測定物Ｗの円形パターンの中心が回転機構２０の回転中心に一致するように、被測定物Ｗのクランプ位置を調整する。
また、被測定物Ｗを測定することにより、測定物座標系を定義する。例えば、図２に示すように、移動機構４０により、画像プローブ３０を被測定物Ｗの円形パターンＳと同心円の円移動経路３１に沿って移動させながら、アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を測定し、その測定結果から測定物座標系を定義する。 <Measurement>
(Preparation process)
After the workpiece W is supported on the upper surface of the table 10, the upper surface of the table 10 is adjusted so that the measurement surface of the workpiece W is horizontal with respect to the XY plane of the machine coordinate system. The clamp position of the workpiece W is adjusted so that the center of the circular pattern coincides with the rotation center of the rotation mechanism 20.
Further, the measurement object coordinate system is defined by measuring the workpiece W. For example, as shown in FIG. 2, the alignment mark AM <b> 1 to AM <b> 4 is measured by moving the image probe 30 along a circular movement path 31 that is concentric with the circular pattern S of the workpiece W by the moving mechanism 40. Define the object coordinate system from the measurement results.

（基本測定工程）
移動機構４０により、画像プローブ３０を円形パターンＳの円周に沿って移動させながら、円形パターンＳの円周を３６０°／ｍピッチで測定する。例えば、図２に示すように、アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を測定した円移動経路３１の最終点から内側に画像プローブ３０を移動させたのち、円形パターンＳの円周に沿って円移動３２させながら、円形パターンＳの円周を３６０°／ｍピッチで測定する。このとき、図３に示すように、円形パターンＳの円周の３６０°／ｍピッチ毎に、円周のエッジ検出位置が取り込まれる。 (Basic measurement process)
The moving mechanism 40 measures the circumference of the circular pattern S at a 360 ° / m pitch while moving the image probe 30 along the circumference of the circular pattern S. For example, as shown in FIG. 2, the image probe 30 is moved inward from the final point of the circular movement path 31 where the alignment marks AM <b> 1 to AM <b> 4 are measured, and then the circle is moved 32 along the circumference of the circular pattern S. The circumference of the circular pattern S is measured at a 360 ° / m pitch. At this time, as shown in FIG. 3, the edge detection position of the circumference is taken in every 360 ° / m pitch of the circumference of the circular pattern S.

（繰返測定工程）
回転機構２０により、円形パターンＳの中心を基準に３６０°／ｍだけテーブル１０を回転させて、円形パターンＳの円周上の同一点を測定する測定動作を、３６０°／ｍずつテーブル１０を回転させながら合計ｍ回行ってｍ個の測定データを取得する。
例えば、図４に示すように、回転機構２０により、円形パターンＳの中心を基準に３６０°／ｍだけテーブル１０を回転させる。これにより、被測定物Ｗも回転される。このとき、先に定義した測定物座標系に対して被測定物Ｗが移動するため、測定物座標系を再定義する。つまり、移動機構４０により、画像プローブ３０を被測定物Ｗの円形パターンＳと同心円の円移動経路３１に沿って移動させながら、アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を測定し、その測定結果から測定物座標系を定義する。
この後、円移動３２により、先程測定した円形パターンＳの円周上の同一点を測定する。このルーチン（測定物座標系の定義→円形パターンの円周測定→テーブル回転）を合計ｍ回行って、ｍ個の測定データを取得する。 (Repeated measurement process)
The rotating mechanism 20 rotates the table 10 by 360 ° / m with respect to the center of the circular pattern S to measure the same point on the circumference of the circular pattern S by 360 ° / m. Performing a total of m times while rotating, m pieces of measurement data are acquired.
For example, as shown in FIG. 4, the table 10 is rotated by 360 ° / m with the rotation mechanism 20 based on the center of the circular pattern S. Thereby, the workpiece W is also rotated. At this time, since the workpiece W moves with respect to the previously defined measured object coordinate system, the measured object coordinate system is redefined. That is, while moving the image probe 30 along the circular movement path 31 concentric with the circular pattern S of the workpiece W by the moving mechanism 40, the alignment marks AM1 to AM4 are measured, and the measurement object coordinate system is determined from the measurement results. Define
Thereafter, the same point on the circumference of the circular pattern S measured previously is measured by the circle movement 32. This routine (definition of measurement object coordinate system → circumference measurement of circular pattern → table rotation) is performed a total of m times to obtain m pieces of measurement data.

（解析工程）
上述した各工程を経て得られたｍ個の測定データから円形パターンＳの形状成分を求める解析を行う。これは、特許文献１（特開２００７−１１３９４７号公報）に記載のマルチステップ法を適用して解析することにより、測定誤差が取り除かれた円形状測定結果を得ることができる。
ここで、マルチステップ法を簡単に説明する。 (Analysis process)
An analysis for determining the shape component of the circular pattern S from the m pieces of measurement data obtained through the above-described steps is performed. This can be analyzed by applying the multi-step method described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-113947) to obtain a circular measurement result from which measurement errors are removed.
Here, the multi-step method will be briefly described.

（マルチステップ法について）
測定装置の画像プローブ３０の位置誤差成分をＺ(θ)、被測定物Ｗの形状成分をG(θ)とする。
画像プローブ３０の測定開始位置に対する被測定物Ｗの測定開始位置をずらした相対的な位相角度をφiとする。マルチステップ法では角度位相φiを、一周３６０度を等角度に分割した角度に設定する。ステップ数をmとすると角度位相φiは次式で表せる。 (About multi-step method)
Assume that the position error component of the image probe 30 of the measuring apparatus is Z (θ), and the shape component of the workpiece W is G (θ).
A relative phase angle obtained by shifting the measurement start position of the workpiece W with respect to the measurement start position of the image probe 30 is defined as φ i . In the multi-step method, the angle phase φ i is set to an angle obtained by dividing one round of 360 degrees into equal angles. If the number of steps is m, the angle phase φ i can be expressed by the following equation.

Figure 2013044674
Figure 2013044674

測定データは測定装置の画像プローブ３０の位置誤差成分Z(θ)と画像プローブ３０が検出する被測定物Ｗの形状成分G(θ)との合成として検出するため、測定データT(θｊ,φi)は次式で表すことが出来る。

Figure 2013044674
ただし、jは画像プローブ３０が一回転の走査で測定する測定点番号、Ｎは測定点総数を表す。（例：Ｎ＝2000とすると、各測定ピッチ角度は360°／2000となる。） Since the measurement data is detected as a combination of the position error component Z (θ) of the image probe 30 of the measurement apparatus and the shape component G (θ) of the workpiece W detected by the image probe 30, the measurement data T (θ j , φ i ) can be expressed by the following equation.
Figure 2013044674
 Here, j represents the number of measurement points measured by the image probe 30 in one rotation scan, and N represents the total number of measurement points. (Example: When N = 2000, each measurement pitch angle is 360 ° / 2000.)

Z(θ)、G(θ)は試料円周の一周を基準周期として、（３）、（４）式のようにフーリエ級数でそれぞれ表すことが出来るとする。

Figure 2013044674
Figure 2013044674
 It is assumed that Z (θ) and G (θ) can be expressed by Fourier series as shown in equations (3) and (4), respectively, with one round of the sample circumference as a reference cycle.
Figure 2013044674
Figure 2013044674

ここで、（２）式を用いて相対的な角度位相を、φiを、i=1,2,・・・,mまで変えたm個の測定データT(θｊ,φi)の平均値μ(θｊ)を計算する。

Figure 2013044674
Here, an average of m pieces of measurement data T (θ j , φ i ) obtained by changing the relative angular phase using the equation (2) and changing φ i to i = 1, 2,. The value μ (θ j ) is calculated.
Figure 2013044674

（５）式の右辺最終行の第２項は、n≠kmの時は0であり、n=kmの項だけが残る。ただし、整数k=1,2,3,…,Ｎ/mである。したがって、（５）式より次式が求まる。

Figure 2013044674
マルチステップ法の解析では、平均値μ（θｊ）を測定装置の位置誤差成分Ｚ（θｊ）の最終解析結果としている。 The second term in the last line on the right side of equation (5) is 0 when n ≠ km, and only the term n = km remains. However, the integer k = 1, 2, 3,..., N / m. Therefore, the following equation is obtained from equation (5).
Figure 2013044674
 In the analysis of the multi-step method, the average value μ (θ j ) is used as the final analysis result of the position error component Z (θ j ) of the measuring device.

次に、マルチステップ法において被測定物Ｗの形状成分G(θ)を求める解析手順を説明する。（２）式から（６）式を引いて（７）式を得る。

Figure 2013044674
Next, an analysis procedure for obtaining the shape component G (θ) of the workpiece W in the multi-step method will be described. Subtract (6) from (2) to obtain (7).
Figure 2013044674

つまり、’T(θj,φi )−μ(θｊ)’は被測定物Ｗの形状成分G(θ)が角度位相φiだけ異なるG(θj−φi )からG(m)(θ)を引いた値を意味している。マルチステップ法の解析方法では、（７）式の左辺第１項のφ0=0を用いて、

Figure 2013044674
としている。このT(θj,0)−μ(θj)の値を被測定物の形状成分G(θ)の近似値として求める。 That is, 'T (θ j , φ i ) −μ (θ j )' is G (θ j −φ i ) to G (m) where the shape component G (θ) of the workpiece W differs by the angle phase φ i. It means a value obtained by subtracting (θ). In the analysis method of the multi-step method, using φ 0 = 0 in the first term on the left side of Equation (7),
Figure 2013044674
 It is said. The value of T (θ j , 0) −μ (θ j ) is obtained as an approximate value of the shape component G (θ) of the object to be measured.

＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態によれば、被測定物を載置するテーブル１０、このテーブル１０を回転させる回転機構２０、画像プローブ３０、この画像プローブ３０を被測定物Ｗの円形パターンＳの円周に沿って移動させる移動機構４０、および、回転機構２０並びに移動機構４０を制御する制御装置５０を有する円形状測定装置を準備したのち、あとは、準備工程、移動機構４０により、画像プローブ３０を円形パターンＳの円周に沿って移動させながら、円形パターンの円周を３６０°／ｍピッチで測定する基本測定工程と、回転機構２０により、円形パターンＳの中心を基準に３６０°／ｍだけテーブル１０を回転させて円形パターンＳの円周上の同一点を測定する測定動作を、３６０°／ｍずつテーブル１０を回転させながら合計ｍ回行ってｍ個の測定データを取得する繰返測定工程と、このｍ個の測定データから円形パターンＳの形状成分を求める解析を行う解析工程とを行うだけで、平面上の円形パターンＳをマルチステップ法により高精度に測定できる。
従って、高価な専用装置を用いることなく、平面上の円形パターンＳをマルチステップ法により高精度に測定できる。 <Effects of First Embodiment>
According to the first embodiment, the table 10 on which the object to be measured is placed, the rotating mechanism 20 that rotates the table 10, the image probe 30, and the image probe 30 along the circumference of the circular pattern S of the object W to be measured. The circular shape measuring apparatus having the moving mechanism 40 to be moved and the rotating mechanism 20 and the control device 50 for controlling the moving mechanism 40 is prepared. Thereafter, the image probe 30 is moved to the circular pattern by the preparation process, the moving mechanism 40. The basic measurement process of measuring the circumference of the circular pattern at a pitch of 360 ° / m while moving along the circumference of S and the table 10 by 360 ° / m based on the center of the circular pattern S by the rotation mechanism 20. The measurement operation of measuring the same point on the circumference of the circular pattern S by rotating the table 10 is performed a total of m times while rotating the table 10 by 360 ° / m to measure m pieces. By simply performing a repeated measurement process for acquiring data and an analysis process for analyzing the shape component of the circular pattern S from the m pieces of measurement data, the circular pattern S on the plane can be accurately obtained by the multi-step method. It can be measured.
Therefore, the circular pattern S on the plane can be measured with high accuracy by the multi-step method without using an expensive dedicated device.

また、繰返測定工程において、テーブル１０を３６０°／ｍ回転させる毎に、画像プローブ３０を移動させながら円形パターンＳの外周に形成されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を測定し、その測定結果から測定物座標系を定義するようにしたので、つまり、テーブル１０を３６０°／ｍ回転させる毎に測定物座標系を取り直すようにしたので、回転機構２０の運動誤差の影響が低減される。そのため、回転機構２０には高い回転精度や再現性を必要としないため、低価格な装置を構築できる。   In the repeated measurement process, each time the table 10 is rotated 360 ° / m, the alignment marks AM1 to AM4 formed on the outer periphery of the circular pattern S are measured while moving the image probe 30, and the measurement result is measured. Since the object coordinate system is defined, that is, every time the table 10 is rotated 360 ° / m, the measurement object coordinate system is retaken, so that the influence of the motion error of the rotating mechanism 20 is reduced. Therefore, since the rotation mechanism 20 does not require high rotation accuracy and reproducibility, an inexpensive device can be constructed.

＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態では、テーブル１０を３６０°／ｍ回転させる毎に、測定物座標系の取り直しのために画像プローブ３０を移動させる移動経路が、円形パターンＳを中心とする円移動経路３１に設定したが、図５に示すように、ｍ多角形移動経路３３としてもよい。
このように、第１実施形態では、画像プローブ３０を移動させる移動経路が、円形パターンＳを中心とする円移動経路３１、または、Ｎ多角形移動経路３３に設定されているから、回転機構２０が回転しても、その回転前後で移動経路が変わることがない。つまり、図２，４に示す円移動経路や、図５に示すＮ多角形移動経路では回転前後で移動経路が変わらないので、マルチステップ法による測定精度の向上を図ることができる。 <Modification of First Embodiment>
In the first embodiment, every time the table 10 is rotated 360 ° / m, the movement path for moving the image probe 30 for re-measurement of the measurement object coordinate system is set to the circular movement path 31 centered on the circular pattern S. However, as shown in FIG.
As described above, in the first embodiment, the movement path for moving the image probe 30 is set to the circular movement path 31 centering on the circular pattern S or the N polygon movement path 33, and thus the rotation mechanism 20. Even if is rotated, the movement path does not change before and after the rotation. That is, in the circular movement path shown in FIGS. 2 and 4 and the N polygon movement path shown in FIG. 5, the movement path does not change before and after the rotation, so that the measurement accuracy by the multi-step method can be improved.

また、第１実施形態において、準備工程のあとに、測定工程まえに、測定動作を同じ動作、つまり、画像プローブ３０を円形パターンＳの円周に沿って移動させる動作を行ったのちに、測定動作を行うようにすれば、より高精度な測定が期待できる。つまり、最初の測定動作は初期状態（アライメントマーク測定後の状態）のヒステリシスなどの影響を大きく受ける恐れがあるため、測定動作と同じ動作を行うことにより、ヒステリシスの影響を緩和することができる。   In the first embodiment, after the preparatory step, the measurement operation is performed before the measurement step, after performing the same operation, that is, the operation of moving the image probe 30 along the circumference of the circular pattern S. If the operation is performed, more accurate measurement can be expected. That is, since the initial measurement operation may be greatly affected by the hysteresis of the initial state (the state after the alignment mark measurement), the influence of the hysteresis can be mitigated by performing the same operation as the measurement operation.

［第２実施形態］
第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
第２実施形態にかかる円形状測定装置は、図７に示すように、第１実施形態で説明した円形状測定装置に対して、被測定物Ｗの測定面が水平になるように調整するチルト調整機構２１と、円形パターンＳの中心が回転機構２０の回転中心に一致するように調整するアライメント調整機構２２とが付加されている。 [Second Embodiment]
In the description of the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
As shown in FIG. 7, the circular shape measuring apparatus according to the second embodiment is a tilt that adjusts the measurement surface of the workpiece W to be horizontal with respect to the circular shape measuring apparatus described in the first embodiment. An adjustment mechanism 21 and an alignment adjustment mechanism 22 that adjusts so that the center of the circular pattern S coincides with the rotation center of the rotation mechanism 20 are added.

チルト調整機構２１は、図示省略したが、固定プレートと、この固定プレートの上に配置された傾斜プレートと、この傾斜プレートの離間した３点位置に螺合され先端が固定プレートに当接する３本の姿勢調整ねじなどによって構成することができる。
アライメント調整機構２２は、例えば、テーブル１０を回転機構２０の回転軸に対して直交する２軸方向へ移動調整可能な２枚の調整プレート（例えば、ＸＹプレート）などによって構成することができる。
なお、これらチルト調整機構２１やアライメント調整機構２２について、上記例に限らず、他の構成であってもよい。 Although not shown in the drawings, the tilt adjusting mechanism 21 includes a fixed plate, an inclined plate disposed on the fixed plate, and three screws that are screwed into three spaced positions of the inclined plate and whose tips are in contact with the fixed plate. It can be constituted by a posture adjusting screw or the like.
The alignment adjustment mechanism 22 can be configured by, for example, two adjustment plates (for example, XY plates) that can move and adjust the table 10 in two axial directions orthogonal to the rotation axis of the rotation mechanism 20.
The tilt adjustment mechanism 21 and the alignment adjustment mechanism 22 are not limited to the above example, and may have other configurations.

従って、第２実施形態によれば、チルト調整機構２１により被測定物Ｗの測定面（円形パターンＳを有する面）が水平になるように調整することができ、また、アライメント調整機構２２により被測定物Ｗの円形パターンＳの中心が回転機構２０の回転中心に一致するように調整することができるので、これらの調整作業を簡便に行うことができる。   Therefore, according to the second embodiment, the tilt adjustment mechanism 21 can adjust the measurement surface of the workpiece W (the surface having the circular pattern S) to be horizontal, and the alignment adjustment mechanism 22 can adjust the measurement surface. Since the center of the circular pattern S of the measurement object W can be adjusted so as to coincide with the rotation center of the rotation mechanism 20, these adjustment operations can be easily performed.

［第３実施形態］
第３実施形態の説明にあたって、第１実施形態および第２実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
第３実施形態にかかる円形状測定装置は、図８に示すように、第２実施形態で説明した円形状測定装置に対して、回転機構２０がモータなどの回転駆動源を備えた自動回転機構２０Ａとして構成されているとともに、この自動回転機構２０Ａを回転駆動させるコントローラ５１Ａが付加されている。 [Third Embodiment]
In the description of the third embodiment, the same components as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
As shown in FIG. 8, the circular shape measurement apparatus according to the third embodiment is an automatic rotation mechanism in which the rotation mechanism 20 includes a rotation drive source such as a motor, compared to the circular shape measurement apparatus described in the second embodiment. A controller 51A for rotating the automatic rotation mechanism 20A is added.

ここで、計算・制御用コンピュータ５２は、移動機構４０により、画像プローブ３０を円形パターンＳの円周に沿って移動させながら、円形パターンＳの円周を３６０°／ｍピッチで測定する基本測定手段と、回転機構２０により、円形パターンＳの中心を基準に３６０°／ｍだけテーブル１０を回転させて円形パターンＳの円周上の同一点を測定する測定動作を、３６０°／ｍずつテーブル１０を回転させながら合計ｍ回行ってｍ個の測定データを取得する繰返測定手段と、このｍ個の測定データから円形パターンＳの形状成分を求める解析を行う解析手段とを有する。   Here, the calculation / control computer 52 measures the circumference of the circular pattern S at a 360 ° / m pitch while moving the image probe 30 along the circumference of the circular pattern S by the moving mechanism 40. The measurement operation of measuring the same point on the circumference of the circular pattern S by rotating the table 10 by 360 ° / m with respect to the center of the circular pattern S by the means and the rotation mechanism 20 is performed by 360 ° / m. 10 is repeated m times while rotating 10 to obtain m pieces of measurement data, and there is an analysis means for analyzing the shape component of the circular pattern S from the m pieces of measurement data.

従って、第３実施形態によれば、コントローラ５１Ａからの指令により、自動回転機構２０Ａを回転駆動させることができるので、アライメント調整後の測定を自動化することができる。   Therefore, according to the third embodiment, the automatic rotation mechanism 20A can be rotationally driven by a command from the controller 51A, so that the measurement after alignment adjustment can be automated.

［第４実施形態］
第４実施形態の説明にあたって、第１実施形態〜第３実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
第４実施形態にかかる円形状測定装置は、図９に示すように、第２実施形態で説明した円形状測定装置に対して、回転機構２０、チルト調整機構２１、アライメント調整機構２２が、自動回転機構２０Ａ、自動チルト調整機構２１Ａ、自動アライメント調整機構２２Ａとして構成されているとともに、この自動回転機構２０Ａ、自動チルト調整機構２１Ａ、自動アライメント調整機構２２Ａを駆動させるコントローラ５１Ａが付加されている。
従って、コントローラ５１Ａからの指令により、自動回転機構２０Ａ、自動チルト調整機構２１Ａ、自動アライメント調整機構２２Ａを駆動させることができるので、次のようにして自動化することができる。 [Fourth Embodiment]
In the description of the fourth embodiment, the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
As shown in FIG. 9, the circular shape measuring apparatus according to the fourth embodiment is different from the circular shape measuring apparatus described in the second embodiment in that a rotation mechanism 20, a tilt adjustment mechanism 21, and an alignment adjustment mechanism 22 are The rotation mechanism 20A, automatic tilt adjustment mechanism 21A, and automatic alignment adjustment mechanism 22A are configured, and a controller 51A for driving the automatic rotation mechanism 20A, automatic tilt adjustment mechanism 21A, and automatic alignment adjustment mechanism 22A is added.
Therefore, since the automatic rotation mechanism 20A, automatic tilt adjustment mechanism 21A, and automatic alignment adjustment mechanism 22A can be driven by a command from the controller 51A, it can be automated as follows.

図１０に示すように、被測定物Ｗをテーブル１０上にセットしたのち（ＳＴ１）、自動回転機構２０Ａの回転中心と被測定物Ｗの中心（円形パターンＳの中心）を合わせる（ＳＴ２）。例えば、自動回転機構２０Ａを駆動させながら被測定物Ｗの円形パターンＳの中心軌跡を測定して、自動回転機構２０Ａの中心を割り出す。この回転中心と被測定物Ｗの円形パターンＳの中心とが一致するように、自動アライメント調整機構２２Ａを駆動させる。
次に、アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を測定して測定物座標系（仮）を取得したのち（ＳＴ３）、チルト測定を行う（ＳＴ４）。例えば、アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の上面高さを測定して被測定物Ｗの測定面（円形パターンＳを有する面）の傾きを求める。 As shown in FIG. 10, after setting the workpiece W on the table 10 (ST1), the rotation center of the automatic rotation mechanism 20A and the center of the workpiece W (center of the circular pattern S) are aligned (ST2). For example, the center locus of the circular pattern S of the workpiece W is measured while driving the automatic rotation mechanism 20A, and the center of the automatic rotation mechanism 20A is determined. The automatic alignment adjustment mechanism 22A is driven so that the center of rotation coincides with the center of the circular pattern S of the workpiece W.
Next, after measuring the alignment marks AM1 to AM4 to obtain a measured object coordinate system (temporary) (ST3), tilt measurement is performed (ST4). For example, the height of the upper surface of the alignment marks AM1 to AM4 is measured to determine the inclination of the measurement surface (surface having the circular pattern S) of the workpiece W.

次に、チルト測定によって得られた測定面の傾きが許容範囲内かを判定する（ＳＴ５）。ここで、測定面の傾きが許容範囲内でなければ、自動チルト調整機構２１Ａの駆動によりチルト調整を行った後、ＳＴ３〜ＳＴ５を行う。ＳＴ５において、測定面の傾きが許容範囲内になったら、ＳＴ３で仮に取得した測定物座標系を確定したのち（ＳＴ７）、本測定開始へ進む。
従って、第４実施形態によれば、チルト調整やアライメント調整を含めた測定を自動化することができるので、省力化が図れる。 Next, it is determined whether the inclination of the measurement surface obtained by the tilt measurement is within an allowable range (ST5). Here, if the tilt of the measurement surface is not within the allowable range, the tilt adjustment is performed by driving the automatic tilt adjustment mechanism 21A, and then ST3 to ST5 are performed. In ST5, if the inclination of the measurement surface falls within the allowable range, the measurement object coordinate system temporarily acquired in ST3 is determined (ST7), and then the process proceeds to the start of the main measurement.
Therefore, according to the fourth embodiment, measurement including tilt adjustment and alignment adjustment can be automated, so that labor saving can be achieved.

＜変形例＞
本発明は、前述の各実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、画像プローブ３０を被測定物Ｗの測定面に沿って移動させる移動機構４０を、三次元移動機構により構成したが、これに限られない。例えば、回転機構２０の回転軸に対して直交しかつ互いに直交する２軸方向へ移動する機構であってもよい。つまり、回転機構２０の回転軸をＺ軸とすると、Ｘ、Ｙ軸方向へ移動できるＸＹ移動機構であってもよい。または、画像プローブ３０を回転機構２０の回転軸を中心に回転させるとともに、回転軸からの距離が変化する方向へ直線移動する方向へ移動可能な移動機構であってもよい。 <Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
In the embodiment, the moving mechanism 40 that moves the image probe 30 along the measurement surface of the workpiece W is configured by the three-dimensional moving mechanism, but is not limited thereto. For example, a mechanism that moves in two axial directions orthogonal to the rotation axis of the rotation mechanism 20 and orthogonal to each other may be used. That is, if the rotation axis of the rotation mechanism 20 is the Z axis, an XY movement mechanism that can move in the X and Y axis directions may be used. Alternatively, it may be a moving mechanism that rotates the image probe 30 about the rotation axis of the rotation mechanism 20 and is movable in a direction in which the distance from the rotation axis changes linearly.

また、前記実施形態では、非接触プローブとして画像プローブ３０を用いたが、これに限られない。例えば、静電容量センサやラインレーザなどであってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the image probe 30 was used as a non-contact probe, it is not restricted to this. For example, a capacitance sensor or a line laser may be used.

また、前記実施形態では、平面上に突起状の僅かな段差を有する円形パターンを測定する例について説明したが、これに限られない。例えば、前記実施形態とは逆に、平面から僅かに窪んだ孔や凹みの円形パターンでも、前記実施形態と同様にして適用できる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which measures the circular pattern which has a projection-shaped slight level | step difference on a plane, it is not restricted to this. For example, contrary to the above-described embodiment, a hole pattern slightly recessed from a plane or a circular pattern of a recess can be applied in the same manner as in the above-described embodiment.

本発明は、電気基板やフォトマスクなどにおいて、平面上の円形パターンを測定するための方法および装置に利用できる。   The present invention can be used in a method and an apparatus for measuring a circular pattern on a plane in an electric substrate, a photomask, or the like.

１０…テーブル、
２０…回転機構、
２０Ａ…自動回転機構、
２１…チルト調整機構、
２１Ａ…自動チルト調整機構、
２２…アライメント調整機構、
２２Ａ…自動アライメント調整機構、
３０…画像プローブ（非接触プローブ）、
３１…円移動経路、
３３…多角形移動経路、
４０…移動機構、
５０…制御装置、
Ｗ…被測定物、
Ｓ…円形パターン。 10 ... table,
20 ... Rotation mechanism,
20A ... Automatic rotation mechanism,
21 ... Tilt adjustment mechanism,
21A ... Automatic tilt adjustment mechanism,
22 ... Alignment adjustment mechanism,
22A ... Automatic alignment adjustment mechanism,
30: Image probe (non-contact probe),
31 ... Circle movement path,
33 ... Polygonal movement path,
40 ... movement mechanism,
50 ... Control device,
W: DUT
S: Circular pattern.

Claims (7)

被測定物の平面上の円形パターンを測定する円形状測定方法であって、
前記被測定物を載置するテーブル、このテーブルを回転させる回転機構、非接触プローブ、この非接触プローブを前記被測定物の円形パターンの円周に沿って移動させる移動機構および前記移動機構を制御する制御装置を有する円形状測定装置を準備する工程と、
前記移動機構により、前記非接触プローブを前記円形パターンの円周に沿って移動させながら、円形パターンの円周を３６０°／ｍピッチで測定する基本測定工程と、
前記回転機構により、前記円形パターンの中心を基準に３６０°／ｍだけ前記テーブルを回転させて前記円形パターンの円周上の同一点を測定する測定動作を、３６０°／ｍずつ前記テーブルを回転させながら合計ｍ回行ってｍ個の測定データを取得する繰返測定工程と、
このｍ個の測定データから円形パターンの形状成分を求める解析を行う解析工程と、
を備えることを特徴とする円形状測定方法。 A circular shape measuring method for measuring a circular pattern on a plane of an object to be measured,
A table for placing the object to be measured, a rotating mechanism for rotating the table, a non-contact probe, a moving mechanism for moving the non-contact probe along the circumference of the circular pattern of the object to be measured, and a control of the moving mechanism Preparing a circular shape measuring device having a control device;
A basic measuring step of measuring the circumference of the circular pattern at a 360 ° / m pitch while moving the non-contact probe along the circumference of the circular pattern by the moving mechanism;
The rotation mechanism rotates the table by 360 ° / m with respect to the center of the circular pattern to measure the same point on the circumference of the circular pattern by 360 ° / m. Repeated measurement steps to obtain m pieces of measurement data by performing m times in total,
An analysis step for performing an analysis for obtaining the shape component of the circular pattern from the m pieces of measurement data;
A circular shape measuring method comprising: 請求項１に記載の円形状測定方法において、
前記繰返測定工程では、前記テーブルを３６０°／ｍ回転させる毎に、前記非接触プローブを移動させながら前記円形パターンの外周に形成されたアライメントマークを測定し、その測定結果から測定物座標系を定義する、
ことを特徴とする円形状測定方法。 In the circular shape measuring method according to claim 1,
In the repeated measurement step, each time the table is rotated 360 ° / m, the alignment mark formed on the outer periphery of the circular pattern is measured while moving the non-contact probe, and a measurement object coordinate system is measured from the measurement result. Define
A circular shape measuring method characterized by the above. 請求項２に記載の円形状測定方法において、
前記アライメントマークを測定する前記非接触プローブの移動経路が、前記円形パターンを中心とする円移動経路、または、ｍ多角形移動経路に設定されている、
ことを特徴とする円形状測定方法。 In the circular shape measuring method according to claim 2,
The moving path of the non-contact probe for measuring the alignment mark is set to a circular moving path centered on the circular pattern, or an m polygon moving path.
A circular shape measuring method characterized by the above. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の円形状測定方法において、
前記基本測定工程の前に、前記被測定物の測定面が水平になるように調整するとともに、前記円形パターンの中心が前記回転機構の回転中心に一致するように調整する準備工程を備える、
ことを特徴とする円形状測定方法。 In the circular shape measuring method according to any one of claims 1 to 3,
Before the basic measurement step, it includes a preparation step of adjusting the measurement surface of the object to be measured to be horizontal and adjusting the center of the circular pattern to coincide with the rotation center of the rotation mechanism.
A circular shape measuring method characterized by the above. 請求項４に記載の円形状測定方法において、
前記円形状測定装置は、前記被測定物の測定面が水平になるように調整するチルト調整機構および前記円形パターンの中心が前記回転機構の回転中心に一致するよう調整するアライメント調整機構を有する、
ことを特徴とする円形状測定方法。 In the circular shape measuring method according to claim 4,
The circular shape measuring apparatus includes a tilt adjustment mechanism that adjusts the measurement surface of the object to be measured to be horizontal and an alignment adjustment mechanism that adjusts the center of the circular pattern to coincide with the rotation center of the rotation mechanism.
A circular shape measuring method characterized by the above. 被測定物の平面上の円形パターンを測定する円形状測定装置であって、
前記被測定物を載置するテーブルと、
このテーブルを回転させる回転機構と、
非接触プローブと、
この非接触プローブを前記被測定物の円形パターンの円周に沿って移動させる移動機構と、
前記回転機構並びに前記移動機構を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記移動機構により、前記非接触プローブを前記円形パターンの円周に沿って移動させながら、円形パターンの円周を３６０°／ｍピッチで測定する基本測定手段と、
前記回転機構により、前記円形パターンの中心を基準に３６０°／ｍだけ前記テーブルを回転させて前記円形パターンの円周上の同一点を測定する測定動作を、３６０°／ｍずつ前記テーブルを回転させながら合計ｍ回行ってｍ個の測定データを取得する繰返測定手段と、
このｍ個の測定データから円形パターンの形状成分を求める解析を行う解析手段とを有する、
ことを特徴とする円形状測定装置。 A circular measuring device for measuring a circular pattern on a plane of an object to be measured,
A table on which the object to be measured is placed;
A rotation mechanism for rotating the table;
A non-contact probe;
A moving mechanism for moving the non-contact probe along the circumference of the circular pattern of the object to be measured;
A control device for controlling the rotating mechanism and the moving mechanism;
The controller is
Basic measuring means for measuring the circumference of the circular pattern at a pitch of 360 ° / m while moving the non-contact probe along the circumference of the circular pattern by the moving mechanism;
The rotation mechanism rotates the table by 360 ° / m with respect to the center of the circular pattern to measure the same point on the circumference of the circular pattern by 360 ° / m. Repeated measurement means for performing m times in total and acquiring m pieces of measurement data,
Analysis means for performing an analysis for obtaining a shape component of a circular pattern from the m pieces of measurement data,
A circular shape measuring apparatus characterized by that. 請求項６に記載の円形状測定装置において、
前記被測定物の測定面が水平になるように調整するチルト調整機構と、
前記円形パターンの中心が前記回転機構の回転中心に一致するよう調整するアライメント調整機構とを更に有する、
ことを特徴とする円形状測定装置。 In the circular shape measuring apparatus according to claim 6,
A tilt adjustment mechanism for adjusting the measurement surface of the object to be measured to be horizontal;
An alignment adjustment mechanism that adjusts so that the center of the circular pattern coincides with the rotation center of the rotation mechanism;
A circular shape measuring apparatus characterized by that.
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