DE112015004409B4 - Formmessvorrichtung und formmessverfahren - Google Patents

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Abstract

Formmessvorrichtung (M) mit:
einer ersten und einer zweiten Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2), die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, wobei ein zu messendes Messobjekt zwischen diesen liegt, und die jeweils konfiguriert sind, einen Abstand zu dem Messobjekt zu messen;
einer ersten und einer zweiten Verlagerungsmesseinheit (2-1, 2-2), die an der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) angeordnet sind und durch einen ersten und einen zweiten Beschleunigungssensor zum Messen einer Verlagerung der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) in einer Gegenüberliegungsrichtung gebildet sind; und
einer Formarithmetikbetriebseinheit (72), die konfiguriert ist, als Form des Messobjekts, eine Dicke des Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung zu erhalten, wobei die Dicke mit einem ersten und einem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit (2-1, 2-2) gemessen werden, basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) gemessen werden, korrigiert wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Formmessvorrichtung, die eine Form eines Messobjekts, zum Beispiel eine Form eines platten- bzw. scheibenförmigen Körpers wie etwa eines Halbleiterwafers, in berührungsloser Weise geeignet misst, und ein Formmessverfahren.
  • Hintergrundtechnik
  • In den letzten Jahren wurden Bauelemente in einer integrierten Schaltung bzw. einem integrierten Schaltkreis in höherer Maße integriert. Eine Prozess- bzw. Verfahrensregel, die eine Prozess- bzw. Verfahrensbedingung zur Herstellung einer integrierten Schaltung bzw. eines integrierten Schaltkreises auf einem Halbleiterwafer darstellt, ist gewöhnlich durch eine minimale Strukturgröße in einer Linien- bzw. Zeilenbreite oder einem Zwischenraum bzw. Abstand von Gateverdrahtungen definiert. Wenn die Prozess- bzw. Verfahrensregel halbiert wird, benötigt die gleiche Anzahl von Transistoren ein Viertel der Fläche, da theoretisch vier Mal so viele Transistoren oder Verdrahtungen auf der gleichen Größe einer Fläche angeordnet werden können. Als Ergebnis hiervon können, da nicht nur die Anzahl von Chips, die aus einem Halbleiterwafer hergestellt werden können, vervierfacht wird, sondern für gewöhnlich auch eine Ausbeute bzw. ein Ertrag verbessert wird, mehr Chips hergestellt werden. Die am weitesten fortgeschrittene minimale Strukturgröße zur Herstellung einer hochdichten integrierten Schaltung bzw. eines hochdichten integrierten Schaltkreis mit Stand 2013 erreicht 22 nm. Eine solche Prozess- bzw. Verfahrensregel im Sub-Mikrometer-Bereich (1 µm oder weniger) erfordert eine hochgradige Plan- bzw. Flachheit eines Halbleiterwafers, und daher ist eine Oberflächenform bzw. -gestalt (eine Änderung in einer Höhe einer Oberfläche) eines Halbleiterwafers nicht vernachlässigbar. Es wird daher eine Formmessvorrichtung verlangt, die eine Oberflächenform bzw. -gestalt eines Halbleiterwafers mit hoher Genauigkeit misst, zum Beispiel im Sub-Nanometer-Bereich (1 nm oder weniger).
  • Hierbei kann ein dünnes platten- bzw. scheibenförmiges Messobjekt wie etwa ein Halbleiterwafer zum Beispiel aufgrund eines geringfügigen Luftdrucks oder einer Vibration einer anderen Vorrichtung, usw. vibrieren. Eine in einem Messobjekt verursachte Vibration kann eine Amplitude aufweisen, die für die Formmessung mit hoher Genauigkeit nicht vernachlässigbar ist. Daher erfordert die Formmessvorrichtung mit hoher Genauigkeit eine Gegenmaßnahme gegen Vibration eines Messobjekts. Eine Formmessvorrichtung mit einer solchen Gegenmaßnahme gegen Vibration ist zum Beispiel in Patentdruckschrift 1 und Patentdruckschrift 2 offenbart.
  • Die in Patentdruckschrift 1 offenbarte Profilmessvorrichtung ist eine Profilmessvorrichtung, die zum Abtasten von Vorder- und Rückflächen eines Werkstücks und Messen einer Dickenverteilung des Werkstücks in berührungsloser Weise verwendet wird, wobei die Profilmessvorrichtung umfasst: eine erste optische Verzweigungseinrichtung zum Verzweigen von Quelllicht, das von einer vorbestimmten Lichtquelle ausgestrahlt wird, in zwei Lichtteile; eine optische Leitungseinrichtung zum Leiten der durch die erste optische Verzweigungseinrichtung verzweigten Lichtteile in Richtungen hin zu Messabschnitten auf den Vorder- und Rückflächen des Werkstücks, wobei die Messabschnitte einander gegenüberliegen; eine zweite optische Verzweigungseinrichtung zum weiteren Verzweigen von jedem der von dem Quelllicht abgezweigten Lichtteile, die in die Richtungen hin zu den Messabschnitten auf jeder von einer Vorderseite und einer Rückseite des Werkstücks geleitet werden, in zwei Lichtteile; eine optische Modulationseinrichtung zum Modulieren von einer Frequenz oder Frequenzen von einem oder beiden der Lichtteile, die durch die zweite optische Verzweigungseinrichtung auf jeder der Vorderseite und der Rückseite des Werkstücks verzweigt werden, und Erzeugen von zwei Messlichtteilen mit unterschiedlichen Frequenzen; zwei Heterodyn- bzw. Überlagerungsinterferometer, die den Messabschnitt mit einem der Messlichtteile bestrahlen und bewirken, dass Objektlicht, welches derjenige der Messlichtteile ist, der durch den Messabschnitt reflektiert wird, mit Referenzlicht, welches der andere der Messlichtteile ist, auf jeder der Vorderseite und der Rückseite des Werkstücks interferiert; eine dritte optische Verzweigungseinrichtung zum Verzweigen von jedem der zwei Messlichtteile in zwei Lichtteile, die Hauptlicht, welches an das Heterodyn- bzw. Überlagerungsinterferometer zugeführt wird, und Unterlicht, welches ein anderes als das Hauptlicht ist, auf jeder der Vorderseite und der Rückseite des Werkstücks umfassen; eine Unterlicht-Interferenzeinrichtung zum Bewirken, dass die zwei durch die dritte optische Verzweigungseinrichtung verzweigten Unterlichtteile auf jeder der Vorderseite und der Rückseite des Werkstücks miteinander interferieren; eine Optikmesssystem-Halteeinrichtung zum integralen Halten eines optischen Messsystems, das die zweite optische Verzweigungseinrichtung, die optische Modulationseinrichtung, die Heterodyn- bzw. Überlagerungsinterferometer, die dritte optische Verzweigungseinrichtung und die Unterlicht-Interferenzeinrichtung umfasst, auf jeder der Vorderseite und der Rückseite des Werkstücks; eine Messlichtstärke-Detektionseinrichtung zum Empfangen von durch die zwei Heterodyn- bzw. Überlagerungsinterferometer erhaltenen interferierenden Lichtteile und Ausgeben von Stärkesignalen der interferierenden Lichtteile; eine Referenzlichtstärke-Detektionseinrichtung zum Empfangen von durch die Unterlicht-Interferenzeinrichtung erhaltenen interferierendem Licht und Ausgeben eines Stärkesignals des interferierenden Lichts auf jeder der Vorderseite und der Rückseite des Werkstücks; und eine Phaseninformationsdetektionseinrichtung zum Detektieren von Phasen von zwei Schwebungssignalen, die ein Ausgangssignal der Messlichtstärke-Detektionseinrichtung und ein Ausgangssignal der Referenzlichtstärke-Detektionseinrichtung umfassen, und Detektieren einer Phasendifferenz zwischen den zwei Schwebungssignalen auf jeder der Vorderseite und der Rückseite des Werkstücks. Gemäß dem Inhalt von Patentdruckschrift 1 wird bei der Profilmessvorrichtung, die eine solche Konfiguration aufweist, wie sie in Patentdruckschrift 1 offenbart ist, ein Messwert einer Dicke des Werkstücks ein Messwert sein, der durch Aufheben bzw. Auslöschen einer Komponente eines durch Vibration des Werkstücks verursachten Verlagerungsbetrags sowohl auf der Vorderseite als auf der Rückseite des Werkstücks erhalten wird. Dementsprechend ist der Profilmessvorrichtung ermöglicht, eine Dicke des Werkstücks zu messen, ohne durch Vibration des Werkstücks beeinträchtigt zu werden.
  • Die in Patentdruckschrift 2 offenbarte Messvorrichtung umfasst eine Halterungseinheit, die konfiguriert ist zum Halten eines Objekts, einen Fühler, der konfiguriert ist, sich mit Bezug auf das Objekt zu bewegen, um eine Form des Objekts zu messen; ein Interferometer, das konfiguriert ist zum Messen einer Position des Fühlers basierend auf reflektiertem Licht, das durch Bestrahlen eines Referenzspiegels mit Licht erhalten wird; und einen Rechner, der konfiguriert ist zum Berechnen einer Form des Objekts unter Verwendung eines Messwerts bezüglich der Form des Objekts, der durch Bewegen des Fühlers erhalten wird, und eines relativen Verlagerungsbetrags zwischen dem Objekt und dem Referenzspiegel, der basierend auf einem Signal von einem Sensor für das Objekt und den Referenzspiegel erhalten wird. Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor ein Weggeber, der die relative Verlagerung zwischen dem Objekt und dem Referenzspiegel detektiert, und korrigiert der Rechner den Messwert unter Verwendung des relativen Verlagerungsbetrags, der durch den Weggeber detektiert wird, um die Form des Objekts zu berechnen. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Sensor ein Beschleunigungssensor, der eine relative Beschleunigung zwischen dem Objekt und dem Referenzspiegel detektiert, und führt der Rechner eine Integration zweiter Ordnung der relativen Beschleunigung durch, um den relativen Verlagerungsbetrag zwischen dem Objekt und dem Referenzspiegel zu berechnen, und korrigiert er den Messwert unter Verwendung des relativen Verlagerungsbetrags, um die Form des Objekts zu berechnen. Gemäß dem Inhalt von Patentdruckschrift 2 ermöglicht eine Messvorrichtung, die eine solche Konfiguration aufweist, eine Messung einer Form eines Objekts mit hoher Genauigkeit, selbst wenn eine relative Verlagerung zwischen einem Referenzspiegel und dem Objekt hervorgerufen wird.
  • Bei einer Formmessvorrichtung vibriert jedoch nicht nur ein Messobjekt, sondern kann auch eine Messeinheit (Sensoreinheit) zum Messen einer Form des Messobjekts selbst vibrieren. Zum Beispiel können im Fall von Patentdruckschrift 1 zwei Heterodyn- bzw. Überlagerungsinterferometer selbst vibrieren. Außerdem kann im Fall von Patentdruckschrift 2 zum Beispiel der Fühler selbst vibrieren. Da eine solche Vibration der Messeinheit selbst eine Veränderung eines Abstands zwischen einer Messeinheit und einem Messobjekt verursachen kann, wird bei der vorstehend dargelegten Formmessung mit hoher Genauigkeit auch eine Gegenmaßnahme gegen Vibration einer Messeinheit selbst verlangt.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, da die in Patentdruckschrift 1 offenbarte Profilmessvorrichtung eine Komponente eines durch Vibration eines Werkstücks verursachten Verlagerungsbetrags sowohl auf der Vorderseite als auf der Rückseite des Werkstücks aufhebt bzw. auslöscht, ist die Vorrichtung imstande, Vibration des Werkstücks selbst zu bewältigen bzw. zu beherrschen, aber nicht eine Vibration der Messeinheit selbst. Außerdem ist die in Patentdruckschrift 2 offenbarte Messvorrichtung imstande, eine relative Verlagerung zwischen einem Referenzspiegel und einem Werkstück zu bewältigen bzw. zu beherrschen, aber nicht eine Vibration der Messeinheit selbst, wie es vorstehend beschrieben ist.
  • Patentdruckschriften 3 bis 7 offenbaren Formmessvorrichtungen, bei denen die Verlagerung von Abstandmesseinheiten durch einen Verlagerungsbetragssensor oder Weggeber gemessen wird, der einen Abstand (bzw. eine Veränderung desselben) der jeweiligen Abstandmesseinheit mit Bezug auf eine Referenz oder eine Referenzführung misst. Dabei basiert die Technik der Patentdruckschriften 3 und 6 auf einem mechanischen Messprinzip, während die Technik der Patentdruckschriften 4, 5 und 7 auf einem optischen Messprinzip basiert.
  • Literaturliste
  • Patentliteratur
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände gemacht und zielt darauf ab, eine Formmessvorrichtung und ein Formmessverfahren bereitzustellen, die jeweils imstande sind, eine Form eines Messobjekts mit höherer Genauigkeit zu messen, indem eine durch Vibration einer Messeinheit selbst verursachte Auswirkung reduziert wird.
  • Erfindungsgemäß werden hierzu eine Formmessvorrichtung und ein Formmessverfahren bereitgestellt, wie sie in den Patentansprüchen definiert sind.
  • Eine Formmessvorrichtung und ein Formmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung messen, für eine erste und eine zweite Abstandsmesseinheit, die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, wobei ein zu messendes Messobjekt zwischen ihnen eingefügt ist, und jeweils einen Abstand zu dem Messobjekt messen, eine erste und eine zweite Verlagerung der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit in einer Gegenüberliegungsrichtung anhand von Beschleunigungssensoren, und erhalten, als Form des Messobjekts, eine Dicke des Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung, wobei die Dicke mit der gemessenen ersten und zweiten Verlagerung basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit gemessenen werden, korrigiert wird. Dementsprechend ermöglichen eine solche Formmessvorrichtung und ein solches Formmessverfahren eine Messung einer Form bzw. Gestalt eines Messobjekts mit höherer Genauigkeit, indem eine durch Vibration der Messeinheit selbst verursachte Auswirkung reduziert wird.
  • Die vorhergehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen deutlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Formmessvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
    • 2 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens einer arithmetischen Operation bezüglich einer Form (Dicke) in der Formmessvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel.
    • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Formmessvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
    • 4 ist eine Darstellung, die ein Messergebnis zeigt, um eine Korrekturwirkung zu veranschaulichen.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen stellen durchgehend Komponenten, denen die gleichen Bezugszeichen gegeben sind, die gleichen Komponenten dar, und Beschreibungen von diesen gegebenenfalls ausgelassen. In der vorliegenden Spezifikation werden allgemein benannten Komponenten Bezugszeichen ohne Indizes gegeben, und werden individuell dargestellten Komponenten Bezugszeichen mit Indizes gegeben.
  • 1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Formmessvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt. 2 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens einer arithmetischen Operation bezüglich einer Form (Dicke) in der Formmessvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel.
  • Die Formmessvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst eine erste und eine zweite Abstandsmesseinheit, die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, wobei ein zu messendes Messobjekt zwischen diesen eingefügt ist, und die jeweils einen Abstand zu dem Messobjekt messen; eine erste und eine zweite Verlagerungsmesseinheit, die eine jeweilige Verlagerung bzw. Deplatzierung/Auslenkung/Versetzung der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit in einer Gegenüberliegungsrichtung messen; und eine Formarithmetikbetriebseinheit, die, als Form des Messobjekts, eine Dicke des Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung erhält, wobei die Dicke mit einem ersten und einem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen werden, basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit gemessen werden, korrigiert wird/ist. Bei einer solchen Formmessvorrichtung wird eine Verlagerung bzw. Deplatzierung/Auslenkung/Versetzung der ersten Abstandsmesseinheit durch die erste Verlagerungsmesseinheit gemessen, und wird eine Verlagerung bzw. Deplatzierung/Auslenkung/Versetzung der zweiten Abstandsmesseinheit durch die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen. Somit wird bei der Formmessvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Verlagerung bzw. Deplatzierung/Auslenkung/Versetzung von jeder der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit, die zum Beispiel durch Vibration verursacht wird, tatsächlich gemessen. Dann wird bei der Formmessvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Dicke eines Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung als Form des Messobjekts erhalten, wobei die Dicke mit dem ersten und dem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen werden, basierend auf dem ersten und dem zweiten Abstandmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit gemessen werden, korrigiert wird/ist. Somit wird bei der Formmessvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn eine Form eines Messobjekts erhalten wird, die Verlagerung bzw. Deplatzierung/Auslenkung/Versetzung in/von jeder der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit berücksichtigt. Dementsprechend ermöglicht die Formmessvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass eine durch Vibration der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit selbst verursachte Auswirkung reduziert wird, wodurch eine Form des Messobjekts mit höherer Genauigkeit gemessen wird.
  • Eine solche Formmessvorrichtung M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst im Speziellen zum Beispiel, wie es in 1 gezeigt ist, einen ersten und einen zweiten Abstandssensor 1-1, 1-2, einen ersten und einen zweiten Beschleunigungssensor 2-1, 2-2, eine erste Analog/Digital-Wandlungseinheit (die hierin nachstehend als „erste AD-Wandlungseinheit“ abgekürzt wird) 3, eine Vorverarbeitungseinheit 4, eine zweite Analog/Digital-Wandlungseinheit (die hierin nachstehend als „zweite AD-Wandlungseinheit“ abgekürzt wird) 5, eine Abtastzeiterzeugungseinheit (die hierin nachstehend als „ST-Erzeugungseinheit“ abgekürzt wird) 6, eine Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7, eine Eingabeeinheit 8, eine Ausgabeeinheit 9, eine bewegliche Gestell- bzw. Bühneneinheit 10 und eine Trägereinheit 11.
  • Der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 sind Vorrichtungen, die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, wobei ein zu messendes Messobjekt SP zwischen diesen eingefügt ist, und die jeweils einen Abstand zu dem Messobjekt SP messen. Der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 sind mit der ersten AD-Wandlungseinheit 3 verbunden. Der erste Abstandssensor 1-1 gibt seine Ausgabe an die erste AD-Wandlungseinheit 3 aus, und der zweite Abstandssensor 1-2 gibt ebenfalls seine Ausgabe an die erste AD-Wandlungseinheit 3 aus. Zum Beispiel ist der erste Abstandssensor 1-1, indem er durch die Trägereinheit 11 getragen wird, auf einer Oberseite mit Bezug auf eine Auflagefläche, auf der das Messobjekt SP platziert wird, von einem Auflagetisch der beweglichen Gestelleinheit 10 und an einer von der Auflagefläche um einen vorbestimmten Abstand entfernten Position (einer erste Abstandssensoranordnungsposition) angeordnet. Der zweiter Abstandssensor 1-2 ist, indem er durch die Trägereinheit 11 getragen wird, auf einer Unterseite mit Bezug auf die Auflagefläche und an einer von der Auflagefläche um einen vorbestimmten Abstand entfernten Position (einer zweite Abstandssensoranordnungsposition) angeordnet.
  • Obgleich Anordnungspositionen von dem ersten Abstandssensor 1-1, dem zweiten Abstandssensor 1-2 und der beweglichen Gestelleinheit 10 so abgestimmt sein können, dass die Auflagefläche näher zu der Seite des ersten Abstandssensors 1-1 oder der Seite des zweiten Abstandssensors 1-2 liegt, sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anordnungspositionen von dem ersten Abstandssensor 1-1, dem zweiten Abstandssensor 1-2 und der beweglichen Gestelleinheit 10 so abgestimmt, dass die Auflagefläche an einer mittigen Position zwischen dem ersten Abstandssensor 1-1 und dem zweiten Abstandssensor 1-2 liegt. Mit anderen Worten sind der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 an Positionen angeordnet, die zu der Auflagefläche symmetrisch sind. Dadurch, dass der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 auf diese Art und Weise an Positionen mit einem gleichen Abstand von der Auflagefläche angeordnet sind, wird, wenn der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 selbst vibrieren, sodass sie verlagert werden, ein Verhältnis von jedem durch die Vibration verursachten Verlagerungsbetrag zu jedem Messwert (jedem Abstand), der durch jeden des ersten und des zweiten Abstandssensors 1-1, 1-2 gemessen wird, generell gleich, sodass jede durch die Vibration verursachte Verlagerung jeden Messwert (jeden Abstand), der durch jeden des ersten und des zweiten Abstandssensors 1-1, 1-2 gemessen wird, generell gleich beeinflusst. Dementsprechend ist der Formmessvorrichtung M ermöglicht, jeden Messwert, der durch jeden des ersten und des zweiten Abstandssensors 1-1, 1-2 gemessen wird, mit jedem durch die Vibration verursachen Verlagerungsbetrag zu korrigieren, um so generell die gleiche Genauigkeit zu erzeugen, wodurch eine Form eines Messobjekts mit höherer Genauigkeit erhalten wird.
  • Obgleich der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 einen Abstand zu dem Messobjekt SP tatsächlich messen können, wird in Anbetracht einer Messung eines Abstands in der Größenordnung von Nanometern bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem zum Beispiel jede relative Abstandsänderung (ein Verlagerungsbetrag einer Verlagerung mit Bezug auf die Referenz) des Messobjekts SP mit Bezug auf eine im Voraus eingestellte Referenz gemessen wird, jeder Abstand (ein relativer Abstand mit Bezug auf die Referenz) zu dem Messobjekt SP gemessen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird/ist, wie es nachstehend beschrieben wird, da eine Länge des Messobjekts SP entlang einer Gegenüberliegungsrichtung, d.h. eine Dicke und eine Verteilung von dieser (Dickenverteilung), als Form des Messobjekts SP erhalten wird, die Referenz auf eine Mitteldicke des Messobjekts SP eingestellt, die durch eine andere geeignete Messvorrichtung im Voraus gemessen wird. Die Mitteldicke ist ein Durchschnittswert oder ein Median von einer Vielzahl von Dicken, die an einer Vielzahl von Messpositionen des Messobjekts SP gemessen werden. Die Gegenüberliegungsrichtung ist eine Richtung, in der der erste Abstandssensor 1-1 (der zweite Abstandssensor 1-2) dem zweiten Abstandssensor 1-2 (dem ersten Abstandssensor 1-1) gegenüberliegt (Zugewandtheitsrichtung), d.h. eine Richtung entlang eines Liniensegments, das die Anordnungsposition des ersten Abstandssensors 1-1 und die Anordnungsposition des zweiten Abstandssensors 1-2 verbindet. Zum Messen eines Verlagerungsbetrags (Veränderungsbetrags) der Verlagerung sind ein solcher erster und zweiter Abstandssensor 1-1, 1-2 mit einem Verlagerungs- bzw. Weggeber von einem Beliebigen von zum Beispiel einem Optikinterferenztyp, einem Konfokaltyp, einem Elektrostatikkapazitätstyp und einem Lasertriangulationstyp konfiguriert.
  • Der Optikinterferenztyp-Verlagerungs-/Weggeber umfasst ein optisches Interferometer, das Messlicht in Signallicht und Referenzlicht aufteilt, ein Messobjekt SP mit dem Signallicht bestrahlt, und bewirkt, dass das durch das Messobjekt SP reflektierte Signallicht und das Referenzlicht miteinander interferieren, um Interferenzlicht zu erzeugen. Der Optikinterferenztyp-Verlagerungs-/Weggeber misst das durch das optische Interferometer erzeugte Interferenzlicht, um einen Verlagerungsbetrag zu messen. Im Speziellen verändert sich, wenn das Messobjekt SP gegenüber einer Referenz verlagert wird, eine Lichtweglänge des Signallichts von einem der Referenz entsprechenden Lichtweg, sodass sich das Interferenzlicht ändert, und kann ein Verlagerungsbetrag aus dieser Veränderung erhalten werden.
  • Ein Konfokaltyp-Verlagerungs-/Weggeber misst einen Verlagerungsbetrag durch Bestrahlung eines Messobjekts SP mit Teilen von verzweigtem weißem Licht, die als mehrfarbiges Licht dienen, über eine Multilinse, und Messung einer fokussierten Farbe. Im Speziellen verändert sich, da eine Brennweite mit einer Wellenlänge variiert, wenn das Messobjekt SP gegenüber einer Referenz verlagert wird, eine auf dem Messobjekt SP fokussierte Farbe (Wellenlänge) gegenüber einer der Referenz entsprechenden Farbe (Wellenlänge), sodass ein Verlagerungsbetrag aus der Farbveränderung erhalten werden kann.
  • Ein Elektrostatikkapazitätstyp-Verlagerungs-/Weggeber misst einen Verlagerungsbetrag durch Messung einer elektrostatischen Kapazität zwischen dem Verlagerungs-/Weggeber (Fühler) und einem Messobjekt SP. Im Speziellen kann, da, wenn das Messobjekt SP gegenüber einer Referenz verlagert wird, eine elektrostatische Kapazität gegenüber einer der Referenz entsprechenden elektrostatischen Referenzkapazität verändert wird, ein Verlagerungsbetrag aus einem Veränderungsbetrag von dieser erhalten werden.
  • Ein Lasertriangulationstyp-Verlagerungs-/Weggeber misst einen Verlagerungsbetrag basierend auf dem Prinzip der sogenannten Triangulation. Mit dem Lasertriangulationstyp-Verlagerungs-/Weggeber wird ein Messobjekt SP mit einem Laserstrahl bestrahlt, und wird reflektiertes Licht von diesem durch einen Flächensensor empfangen, wodurch eine Verlagerung des Messobjekts SP basierend auf einer Lichtempfangsposition gemessen wird. Im Speziellen kann, da, wenn das Messobjekt SP gegenüber einer Referenz verlagert wird, sich die Lichtempfangsposition gegenüber einer der Referenz entsprechenden Lichtempfangsreferenzposition verschiebt, ein Verlagerungsbetrag aus einem Verschiebungsbetrag von diesem basierend auf dem Prinzip der Triangulation erhalten werden.
  • Hier sind in Anbetracht einer geeigneten Messung einer Form eines Messobjekts SP im Sub-Nanometer-Bereich der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 jeweils vorzugsweise mit einem Optikinterferenztyp-Verlagerungs-/Weggeber oder einem Elektrostatikkapazitätstyp-Verlagerungs-/Weggeber konfiguriert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 jeweils vorzugsweise mit einem optischen Interferenzweggeber des Heterodyn- bzw. Überlagerungstyps (einem Verlagerungs-/Weggeber eines optischen Heterodyn- bzw. Überlagerungsinterferometers) konfiguriert. Der optische Interferenzweggeber des Heterodyn- bzw. Überlagerungstyps ist eine Vorrichtung, die bewirkt, dass Signallicht und Referenzlicht mit geringfügig unterschiedlichen Frequenzen miteinander interferieren, während sie überlagert werden, und eine Phasendifferenz aus einem Schwebungssignal, das durch erhaltenes Interferenzlicht hervorgerufen wird, um einen Verlagerungsbetrag zu messen. Der optische Interferenzweggeber des optischen Heterodyn- bzw. Überlagerungstyps ist zum Beispiel in vorstehend beschriebener Patentdruckschrift 1 offenbart.
  • Die erste AD-Wandlungseinheit 3 ist eine Vorrichtung, die mit der ST-Erzeugungseinheit 6 und der Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 verbunden ist; jede Ausgabe (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeden Verlagerungsbetrag) des ersten und des zweiten Abstandssensors 1-1, 1-2 zu einer von der ST-Erzeugungseinheit 6 eingegebene Abtastzeit abtastet; diese von einem Analogsignal in ein Digitalsignal wandelt; und jede Ausgabe (jeden der Verlagerungsbeträge) des ersten und des zweiten Abstandssensors 1-1, 1-2, als jedes gewandelte Digitalsignal, an die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 ausgibt.
  • Der erste Beschleunigungssensor 2-1 ist eine Vorrichtung, die eine Beschleunigung (eine erste Beschleunigung) des ersten Abstandssensors 1-1 in der Gegenüberliegungsrichtung misst, um eine Verlagerung des ersten Abstandssensors 1-1 in der Gegenüberliegungsrichtung zu messen. Der zweite Beschleunigungssensor 2-2 ist gleichermaßen eine Vorrichtung, die eine Beschleunigung (eine zweite Beschleunigung) des zweiten Abstandssensors 1-2 in der Gegenüberliegungsrichtung misst, um eine Verlagerung des zweiten Abstandssensors 1-2 in der Gegenüberliegungsrichtung zu messen. Der erste und der zweite Beschleunigungssensor 2-1, 2-2 sind mit der Vorverarbeitungseinheit 4 verbunden. Der erste Beschleunigungssensor 2-1 gibt seine Ausgabe (die erste Beschleunigung) an die Vorverarbeitungseinheit 4 aus, und der zweite Beschleunigungssensor 2-2 gibt ebenfalls seine Ausgabe (die zweite Beschleunigung) an die Vorverarbeitungseinheit 4 aus. Der erste Beschleunigungssensor 2-1 ist an einer Position angeordnet, an der eine Beschleunigung des ersten Abstandssensors 1-1 in der Gegenüberliegungsrichtung gemessen werden kann, und der zweite Beschleunigungssensor 2-2 ist an einer Position angeordnet, an der eine Beschleunigung des zweiten Abstandssensors 1-2 in der Gegenüberliegungsrichtung gemessen werden kann. Zum Beispiel sind der erste und der zweite Beschleunigungssensor 2-1, 2-2 jeweils auf einer von einer Vorderfläche, einer Rückfläche und einer Seitenfläche eines Gehäuses des ersten und des zweiten Abstandssensors 1-1, 1-2 angeordnet. Außerdem kann zum Beispiel der erste Beschleunigungssensor 2-1 an einem aus einem Starrkörper gebildeten Trageelement angeordnet sein, das den ersten Abstandssensor 1-1 trägt, und kann zum Beispiel der zweite Beschleunigungssensor 2-2 an einem aus einem Starrkörper gebildeten Trageelement angeordnet sein, der den zweiten Abstandssensor 1-2 trägt. Es kann daher erachtet werden, dass jedes der aus einem Starrkörper gebildeten Trageelemente in der gleichen Art und Weise wie der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 verlagert wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Beschleunigungssensor 2-1 an der Vorderfläche des ersten Abstandssensors 1-1 angeordnet, und ist der zweite Beschleunigungssensor 2-2 an der Rückfläche des zweiten Abstandssensors 1-2 angeordnet.
  • Die Vorverarbeitungseinheit 4 ist eine Vorrichtung, die mit der zweiten AD-Wandlungseinheit 5 verbunden ist, und die eine vorbestimmte Vorverarbeitung mit Bezug auf jede Ausgabe des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors 2-1, 2-2 vornimmt, um jeden Verlagerungsbetrag von jeder vorbestimmten Verlagerung in dem ersten und dem zweiten Abstandssensor 1-1, 1-2 zu erhalten, und jede Ausgabe des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors 2-1, 2-2, die der Vorverarbeitung unterzogen wurde, an die zweite AD-Wandlungseinheit 5 ausgibt. Die Vorverarbeitungseinheit 4 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst zum Beispiel eine Integrationseinheit, die jede Ausgabe (jede Beschleunigung) des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors 2-1, 2-2 zweimal integriert, um eine Beschleunigung im einen Verlagerungsbetrag zu wandeln, und ein Bandpassfilter, das nur Daten eines vorbestimmten Frequenzbands (eine vorbestimmte Frequenzkomponente) von jeder Ausgabe (jedem Verlagerungsbetrag) des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors 2-1, 2-2, die durch die Integrationseinheit integriert wurde, extrahiert.
  • Die zweite AD-Wandlungseinheit 5 ist eine Vorrichtung, die mit der ST-Erzeugungseinheit 6 und der Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 verbunden ist; jede Ausgabe (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeden aus jeder Beschleunigung erhaltenen Verlagerungsbetrag) des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors 2-1, 2-2, die einer Vorverarbeitung durch die Vorverarbeitungseinheit 4 unterzogen wurde, zu einer von der ST-Erzeugungseinheit 6 eingegebenen Abtastzeit abtastet; diese von einem Analogsignal in ein Digitalsignal wandelt; und jede Ausgabe (jeden der Verlagerungsbeträge) des ersten und des zweiten Beschleunigungssensors 2-1, 2-2, als jedes gewandelte Digitalsignal, an die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 ausgibt.
  • Die ST-Erzeugungseinheit 6 ist eine Vorrichtung, die eine Abtastzeit (jede AD-Wandlungszeit) von jeder der ersten und der zweiten AD-Wandlungseinheit 3, 5 erzeugt, und umfasst zum Beispiel eine Oszillationsschaltung unter Verwendung eines Kristalloszillators. Die ST-Erzeugungseinheit 6 gibt die gleiche Abtastzeit sowohl an die erste AD-Wandlungseinheit 3 als auch die zweite AD-Wandlungseinheit 5 aus. Dies bewirkt, dass die erste AD-Wandlungseinheit 3 und die zweite AD-Wandlungseinheit 5 eine Abtastung zu der gleichen Zeit vornehmen, um ein Analogsignal in ein Digitalsignal zu wandeln. Dementsprechend sind eine Ausgabe des ersten Abstandssensors 1-1 in Form eines von der ersten AD-Wandlungseinheit 3 ausgegebenen Digitalsignals, eine Ausgabe des zweiten Abstandssensors 1-2 in Form eines von der ersten AD-Wandlungseinheit 3 ausgegebenen Digitalsignals, eine Ausgabe des ersten Beschleunigungssensors 2-1 in Form eines von der zweiten AD-Wandlungseinheit 5 ausgegebenen Digitalsignals und eine Ausgabe des zweiten Beschleunigungssensors 2-2 in Form eines von der zweiten AD-Wandlungseinheit 5 ausgegebenen Digitalsignals Daten, die in Synchronisation zueinander stehen, d.h. Daten, die durch Messung zu der gleichen Zeit (mit der gleichen Zeitsteuerung) erhalten werden.
  • Die Eingabeeinheit 8 ist eine Vorrichtung, die mit der Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 verbunden ist und an die Formmessvorrichtung M verschiedene Arten von Befehlen, zum Beispiel einen Befehl zum Anweisen eines Starts einer Formmessung des Messobjekts SP oder dergleichen, und verschiedene Arten von Daten, die zum Messen einer Form erforderlich sind, zum Beispiel eine Eingabe eines Identifikators in dem Messobjekts SP oder dergleichen, eingibt. Beispiele der Eingabeeinheit 8 umfassen eine Vielzahl von Eingabeschaltern, denen vorbestimmte Funktionen zugeordnet sind, eine Tastatur, eine Maus und dergleichen. Die Ausgabeeinheit 9 ist eine Vorrichtung, die mit der Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 verbunden ist und einen Befehl oder Daten, die von der Eingabeeinheit 8 eingegeben werden, und eine Form des Messobjekts SP, die durch die Formmessvorrichtung M gemessen wird, gemäß einer Steuerung durch die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 ausgibt. Beispiele der Ausgabeeinheit 9 umfassen eine Anzeigevorrichtung wie etwa eine CRT-Anzeige, ein LCD und eine organische EL-Anzeige, eine Druckvorrichtung, wie etwa einen Drucker, und dergleichen.
  • Die Eingabeeinheit 8 und die Ausgabeeinheit 9 können jeweils ein Berührungsfeld konfigurieren. In einem Fall, in dem ein Berührungsfeld mit diesen Einheiten konfiguriert ist, ist die Eingabeeinheit 8 zum Beispiel eine Positionseingabevorrichtung eines Widerstandsfilmtyps, eines Elektrostatikkapazitätstyps oder eines anderen Typs, die eine Bedienposition detektiert und eingibt, und ist die Ausgabeeinheit 9 eine Anzeigevorrichtung. Bei dem Berührungsfeld ist die Positionseingabevorrichtung auf einer Anzeigefläche der Anzeigevorrichtung vorgesehen, und, wenn ein Kandidat für einen oder eine Vielzahl von Eingabeinhalten, die eingegeben werden können, auf der Anzeigevorrichtung angezeigt wird und ein Benutzer eine Anzeigeposition berührt, an der ein erforderlicher Eingabeinhalt angezeigt wird, detektiert die Positionseingabevorrichtung die berührte Position, und wird ein an der detektierten Position angezeigter Anzeigeinhalt als ein durch eine Benutzerbedienung eingegebener Inhalt an die Formmessvorrichtung M eingegeben. Da ein solches Berührungsfeld für einen Benutzer einfach ist, um eine Eingabebedienung intuitiv zu verstehen, wird eine Formmessvorrichtung M bereitgestellt, die durch einen Benutzer einfach zu handhaben ist.
  • Die bewegliche Gestelleinheit 10 ist eine Vorrichtung, die das Messobjekt SP und den ersten und den zweiten Abstandssensor 1-1, 1-2 in einer Ebene, die zu der Gegenüberliegungsrichtung orthogonal ist, gemäß einer Steuerung durch die Steuerungsarihtmetikbetriebseinheit 7 relativ verschiebt. Die bewegliche Gestelleinheit 10 entspricht einem Beispiel einer Verschiebungsmechanismuseinheit. Obgleich die Verschiebungsmechanismuseinheit eine Vorrichtung sein kann, die den ersten und den zweiten Abstandssensor 1-1, 1-2 in der Ebene relativ zu dem Messobjekt SP verschiebt, setzt das vorliegende Ausführungsbeispiel die bewegliche Gestelleinheit 10 ein, die ein relativ leichtgewichtiges Messobjekt SP in der Ebene relativ zu dem ersten und dem zweiten Abstandssensor 1-1, 1-2 verschiebt. Die bewegliche Gestelleinheit 10 kann ein sogenannter XY-Tisch sein, der imstande ist, das Messobjekt SP in einer X-Achse-Richtung und einer Y-Achse-Richtung zu verschieben, oder die bewegliche Gestelleinheit 10 kann alternativ ein Drehtisch, der imstande ist, das Messobjekt SP drehend zu verschieben, ebenso wie dieses in einer Radialrichtung der Drehung zu verschieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die bewegliche Gestelleinheit 10 ein Drehtisch, der zum Beispiel in Patendruckschrift 1 offenbart ist. Im Speziellen umfasst die bewegliche Gestelleinheit 10 eine Auflageeinheit, auf der ein Messobjekt platziert wird, eine Dreheinheit, die die Auflageeinheit drehend antreibt, und eine Linearbewegungseinheit, die die Dreheinheit linear verschiebt. Die Auflageeinheit umfasst eine Drehwelle und erste bis dritte Auflagearme. Die ersten bis dritten Auflagearme umfassen jeweils eine Horizontalarmeinheit, die sich in einer Radialrichtung einer Drehung der Dreheinheit erstreckt, und eine Vertikalarmeinheit, die an einem Ende der Horizontalarmeinheit verbunden ist und sich in der Gegenüberliegungsrichtung (Vertikalrichtung, Achsrichtung) erstreckt. Dementsprechend sind die ersten bis dritten Auflagearme jeweils säulenförmige Elemente, die in Seitenansicht generell in L-Form ausgebildet sind. Die Drehwelle ist ein säulenförmiges Element, das sich in der Gegenüberliegungsrichtung erstreckt, und hat das andere Ende mit der Dreheinheit im Eingriff, sodass sie durch die Dreheinheit gedreht wird. Die ersten bis dritten Auflagearme sind in einem generell gleichen Abstand von ungefähr 120° an dem anderen Ende der Horizontalarmeinheit an einem Ende der Drehwelle verbunden. Jede vordere Endfläche von jeder der Vertikalarmeinheiten der ersten bis dritten Auflagearme ist eine Auflagefläche, auf der das Messobjekt SP platziert wird. Daher wird das Messobjekt SP durch jede vordere Endfläche (jede Auflagefläche) von jeder der Vertikalarmeinheiten der ersten bis dritten Auflagearme an drei Punkten von unten getragen.
  • Wenn das Messobjekts SP zum Beispiel ein kreisförmiger platten- bzw. scheibenförmiger Halbleiterwafer ist, wird der Halbleiterwafer durch die jeweiligen vorderen Endflächen (die jeweiligen Auflageflächen) der Vertikalarmeinheiten der ersten bis dritten Auflagearme an drei Punkten an einem Umfangsrand (Rand- bzw. Kantenabschnitt) von diesem von unten getragen. Die Dreheinheit und die Linearbewegungseinheit umfassen jeweils zum Beispiel einen Stellantrieb, wie etwa einen Servomotor oder dergleichen, oder einen Antriebsmechanismus, wie etwa ein Untersetzungsgetriebe oder dergleichen. Wenn das Messobjekt SP auf einem Drehteller, der ein Beispiel der beweglichen Gestelleinheit 10 darstellt, platziert wird, wird/ist dann der Drehteller relativ zu Anordnungspositionen des ersten Abstandssensors 1-1 und des zweiten Abstandssensors 1-2 derart angeordnet, dass die Vorderfläche und die Rückfläche des Messobjekts SP durch den ersten und den zweiten Abstandssensor 1-1, 1-2 gemessen werden können, d.h., sodass der Drehteller keine Messung des ersten und des zweiten Abstandssensors 1-1, 1-2 stört. Mit einem solchen Drehteller ermöglicht ein drehendes Antreiben der Auflageeinheit durch die Dreheinheit, dass eine Messposition des Messobjekts SP in einer Umfangsrichtung verändert wird, und ermöglicht ein Verschieben der Dreheinheit durch die Linearbewegungseinheit, das eine Messposition des Messobjekts SP in der Radialrichtung verändert wird. Dementsprechend ermöglicht ein solcher Drehteller, dass eine beliebige Position auf dem Messobjekt SP als eine Messposition ausgewählt wird.
  • Die bewegliche Gestelleinheit 10 wird durch eine Aufhängung bzw. Lagerung oder Federung unter Kontrolle gehalten und umfasst vorzugsweise weiterhin eine Luftfederung bzw. -lagerung, die die Auflageeinheit trägt. Eine Luftfederung bzw. -lagerung ist ein Vibrationsentkopplungsmechanismus unter Verwendung einer Luftfeder.
  • Die Trägereinheit 11 ist ein Element zum Tragen von jeder Einheit, für die es erforderlich ist, an einer geeigneten Anordnungsposition in der Formmessvorrichtung M gehalten zu werden, wie etwa der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2, die bewegliche Gestelleinheit 10 oder dergleichen.
  • Die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 steuert jede Einheit der Formmessvorrichtung M gemäß einer Funktion der Einheit zum Erhalten einer Form eines Messobjekts. Die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 ist zum Beispiel mit einem Mikrocomputer konfiguriert, der umfasst: eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit); ein nichtflüchtiges Speicherelement wie etwa einen ROM (Festwertspeicher) oder einen EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher), der verschiedene Programme, die durch die CPU auszuführen sind, für die Ausführung von diesen erforderliche Daten und dergleichen vorab speichert; ein flüchtiges Speicherelement wie etwa einen RAM (Direktzugriffsspeicher) als einen sogenannten Arbeitsspeicher der CPU; und eine Peripherieschaltung. Dann werden in der Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 eine Steuereinheit 71 und eine Formarithmetikbetriebseinheit 72 durch Ausführung eines Programms funktional konfiguriert.
  • Die Steuereinheit 71 steuert jede Einheit der Formmessvorrichtung M gemäß einer Funktion der Einheit, um eine Form eines Messobjekts zu erhalten.
  • Die Formarithmetikbetriebseinheit 72 erhält, als Form des Messobjekts SP, eine Dicke des Messobjekts SP entlang der Gegenüberliegungsrichtung, wobei die Dicke durch ein erstes und ein zweites Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen werden, basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit gemessen werden, korrigiert wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der erste Abstandssensor 1-1 einem Beispiel der ersten Abstandsmesseinheit, und entspricht der zweite Abstandssensor 1-2 einem Beispiel der zweiten Abstandsmesseinheit. Dann entsprechen der erste Beschleunigungssensor 1-1 und die Vorverarbeitungseinheit 4 einem Beispiel der ersten Verlagerungsmesseinheit, und entsprechen der zweiten Beschleunigungssensor 2-2 und die Vorverarbeitungseinheit 4 einem Beispiel der zweiten Verlagerungsmesseinheit.
  • Hier wird als ein Beispiel eine Dicke des Messobjekts SP unter Berücksichtigung jeder Verlagerung des ersten und des zweiten Abstandssensors 1-1, 1-2 wie folgt erhalten. Wenn in 2 eine Dicke (Dicke) des Messobjekts SP als T dargestellt ist, eine Verlagerung (Verlagerung) des Messobjekts SP als ΔW dargestellt ist, ein Abstand (Abstand) zwischen dem ersten Abstandssensor 1-1 und dem zweiten Abstandssensor 1-2 entlang der Gegenüberliegungsrichtung als G dargestellt ist, ein Abstand (Messung von Abstand) von dem ersten Abstandssensor 1-1 zu einer Vorderfläche (Vorderfläche) des Messobjekts SP, der durch den ersten Abstandssensor 1-1 gemessen wird, als f dargestellt ist, ein tatsächlicher Abstand (Abstand) von dem ersten Abstandssensor 1-1 zu der Vorderfläche des Messobjekts SP als F dargestellt ist, eine Verlagerung (Verlagerung) des ersten Abstandssensors 1-1, die durch den ersten Beschleunigungssensor 2-1 gemessen wird, als ΔU dargestellt ist, ein Abstand (Messung von Abstand) von dem zweiten Abstandssensor 1-2 zu einer Rückfläche (Rückfläche, einer der Vorderfläche gegenüberliegenden Fläche) des Messobjekts SP, die durch den zweiten Abstandssensor 1-2 gemessen wird, als b dargestellt ist, ein tatsächlicher Abstand (Abstand) von dem zweiten Abstandssensor 1-2 zu der Rückfläche des Messobjekts SP als B dargestellt ist, und eine Verlagerung (Verlagerung) des zweiten Abstandssensors 1-2, die durch den zweiten Beschleunigungssensors 2-2 gemessen wird, als ΔL dargestellt ist, hält bzw. gilt der folgende Ausdruck (1) zwischen f, F, ΔW und ΔU, und hält bzw. gilt der folgende Ausdruck (2) zwischen b, B, ΔW und ΔL. f = F + Δ W + Δ U
    Figure DE112015004409B4_0001
     b = B − Δ W + Δ L
    Figure DE112015004409B4_0002
  • Dann hält bzw. gilt zwischen T, G, F und B der folgende Ausdruck (3), wobei eine Berücksichtigung einer Verlagerung des Messobjekts SP indiesem zu dem folgenden Ausdruck (4) führt. T = G − ( F + B )
    Figure DE112015004409B4_0003
     T = G − ( F + Δ W + B − Δ W )
    Figure DE112015004409B4_0004
  • Wenn der vorstehende Ausdruck (1) und der vorstehende Ausdruck (2) berücksichtigt werden, führt der vorstehende Ausdruck (4) zu dem folgenden Ausdruck (5). T = G − ( f − Δ U + b − Δ L )
    Figure DE112015004409B4_0005
  • Hier entspricht das vorgenannte f dem ersten Abstandsmessergebnis, entspricht das vorgenannte ΔU dem ersten Verlagerungsmessergebnis, entspricht das vorgenannte b dem zweiten Abstandsmessergebnis, entspricht das vorgenannte ΔL dem zweiten Verlagerungsmessergebnis, und entspricht das vorgenannte G einem Zwischenraum bzw. lichten Maß zwischen der ersten Abstandsmesseinheit (dem ersten Abstandssensor 1-1) und der zweite Abstandsmesseinheit (dem zweiten Abstandssensor 1-2) entlang der Gegenüberliegungsrichtung. Dementsprechend erhält die Formarithmetikbetriebseinheit 72 genauer gesagt einen ersten korrigierten Abstand (f-ΔU) durch Korrektur des ersten Abstandsmessergebnisses f mit dem ersten Verlagerungsmessergebnis ΔU, einen zweiten korrigierten Abstand (b-ΔL) durch Korrektur des zweiten Abstandsmessergebnisses b mit dem zweiten Verlagerungsmessergebnis ΔL, und die Dicke T (= G - (f - ΔU + b - ΔL)) durch Subtraktion des ersten korrigierten Abstands (f-ΔU) und des zweiten korrigierten Abstands (b-ΔL) von dem Zwischenraum bzw. lichten Maß G zwischen der ersten Abstandsmesseinheit und der zweiten Abstandsmesseinheit entlang der Gegenüberliegungsrichtung.
  • Dann werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Erhalten einer Dickenverteilung des Messobjekts SP, indem das Messobjekt SP und die erste und die zweite Abstandsmesseinheit (der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2) in einer zu der Gegenüberliegungsrichtung orthogonalen Ebene durch die bewegliche Gestelleinheit 10 relativ verschoben werden, die erste und die zweite Abstandsmesseinheit an jeder von einer Vielzahl von Messpositionen des Messobjekts SP einen Abstand zu dem Messobjekt SP messen; die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit (der erste Beschleunigungssensor 1-1 und die Vorverarbeitungseinheit 4, sowie der zweite Beschleunigungssensor 2-2 und die Vorverarbeitungseinheit 4) jeweils eine Verlagerung in der Gegenüberliegungsrichtung in Synchronisation mit einer Zeit messen, zu der die erste und die zweite Abstandsmesseinheit einen Abstand zu dem Messobjekt SP an jeder der Vielzahl von Messpositionen messen; und die Formarithmetikbetriebseinheit 72 eine Dicke des Messobjekts SP entlang der Gegenüberliegungsrichtung erhalten, wobei die Dicke mit dem ersten und dem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen werden, basierend auf dem ersten und dem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit an jeder der Vielzahl von Messpositionen gemessen werden, korrigiert wird, wodurch eine Dickenverteilung des Messobjekts SP als Form des Messobjekts SP erhalten wird.
  • Die Formmessvorrichtung M kann weiterhin eine Schnittstelleneinheit umfassen, die eine Schaltung ist, die mit der Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 verbunden ist und eine Dateneingabe/-ausgabe zu/von einer externen Vorrichtung gemäß einer Steuerung durch die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 vornimmt. Beispiele der Schnittstelleneinheit umfassen eine Schnittstelleneinheit eines seriellen Kommunikationstyps gemäß RS-232C, eine Schnittstelleneinheit unter Verwendung des Bluetooth-(eingetragene Marke)Standards, eine Schnittstelleneinheit des IrDA-(Infrared Data Association)Standards oder dergleichen, die eine Infrarotkommunikation durchführt, eine Schnittstelleneinheit unter Verwendung des USB-(Universal Serial Bus)Standards, und dergleichen.
  • Als Nächstes wird ein Betrieb der Formmessvorrichtung M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Formmessvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Zunächst, wenn ein nicht gezeigter Stromquellenschalter eingeschaltet wird, wird die Formmessvorrichtung M gestartet, und initialisiert die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 jede erforderliche Einheit, sodass in der Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 die Steuereinheit 70 und die Formarithmetikbetriebseinheit 72 durch Ausführung eines Programms funktional konfiguriert werden. Dann wird das Messobjekt SP wie etwa ein Halbleiterwafer auf der beweglichen Gestelleinheit 10 platziert, und startet die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 bei Empfang eines Befehls, der einen Start einer Messung anweist, von der Eingabeeinheit 8 eine Messung eine Form des Messobjekts SP.
  • Wenn die Messung gestartet wird, starten der erste und der zweite Abstandssensor 1-1, 1-2 und der erste und der zweite Beschleunigungssensor 2-1, 2-2 eine Messung, und geben sie erhaltene Messergebnisse aus (S1).
  • Im Speziellen misst der erste Beschleunigungssensor 2-1 eine erste Beschleunigung des ersten Abstandssensors 1-1 in der Gegenüberliegungsrichtung, und gibt er die gemessene erste Beschleunigung an die Vorverarbeitungseinheit 4 aus (S11-1). Die erste Beschleunigung stellt eine Vibration des ersten Abstandssensors 1-1 dar. Der erste Abstandssensor 1-1 misst einen Abstand zu der Vorderfläche des Messobjekts SP und gibt den gemessenen Abstand an die erste AD-Wandlungseinheit 3 aus (S11-2). Dann misst der zweite Beschleunigungssensor 2-2 eine zweite Beschleunigung des zweiten Abstandssensors 1-2 in der Gegenüberliegungsrichtung, und gibt er die gemessene zweite Beschleunigung an die Vorverarbeitungseinheit 4 aus (S11-3). Die zweite Beschleunigung stellt eine Vibration des zweiten Abstandssensors 1-2 dar. Der zweite Abstandssensor 1-2 misst einen Abstand zu der Rückfläche des Messobjekts SP und gibt den gemessenen Abstand an die erste AD-Wandlungseinheit 3 aus (S11-4).
  • Als Nächstes führt die Vorverarbeitungseinheit 4 eine Vorverarbeitung der ersten Beschleunigung von dem ersten Beschleunigungssensor 2-1 und eine Vorverarbeitung der zweiten Beschleunigung von dem zweiten Beschleunigungssensor 2-2 aus (S2).
  • Im Speziellen integriert die Vorverarbeitung 4 die erste Beschleunigung von dem ersten Beschleunigungssensor 2-1 durch die Integrationseinheit zweimal, um einen Verlagerungsbetrag (einen ersten Verlagerungsbetrag) des ersten Abstandssensors 1-1 zu erhalten (S21-1), filtert sie den erhaltenen ersten Verlagerungsbetrag des ersten Abstandssensors 1-1 durch die Bandpassfiltereinheit, um den ersten Verlagerungsbetrag einer vorbestimmten Frequenzkomponente zu erhalten, und gibt sie den erhaltenen ersten Verlagerungsbetrag der vorbestimmten Frequenzkomponente an die zweite AD-Wandlungseinheit 5 aus (S22-1). Die Vorverarbeitungseinheit 4 integriert die zweite Beschleunigung von dem zweiten Beschleunigungssensor 2-2 durch die Integrationseinheit zweimal, um einen Verlagerungsbetrag (einen zweiten Verlagerungsbetrag) des zweiten Abstandssensors 1-2 zu erhalten (S21-2), filtert den erhaltenen zweiten Verlagerungsbetrag des zweiten Abstandssensors 1-2 durch die Bandpassfiltereinheit, um den zweiten Verlagerungsbetrag einer vorbestimmten Frequenzkomponente zu erhalten, und gibt den erhaltenen zweiten Verlagerungsbetrag der vorbestimmten Frequenzkomponente an die zweite AD-Wandlungseinheit 5 aus (S22-2).
  • Als Nächstes arbeiten die erste und die zweite AD-Wandlungseinheit 3, 5 in Synchronisation miteinander zu einer Abtastzeitsteuerung von der ST-Erzeugungseinheit 6. Im Speziellen tastet die erste AD-Wandlungseinheit 3 eine Ausgabe des ersten Abstandssensors 1-1 zu der Abtastzeit ab, um ein Analogsignal in ein Digitalsignal zu wandeln, und gibt sie die gewandelte Ausgabe des ersten Abstandssensors 1-1 als das erste Abstandsmessergebnis f an die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 aus. Gleichermaßen tastet die erste AD-Wandlungseinheit 3 eine Ausgabe des zweiten Abstandssensors 1-2 zu der Abtastzeit ab, um ein Analogsignal in ein Digitalsignal zu wandeln, und gibt sie die gewandelte Ausgabe des zweiten Abstandssensors 1-2 als das zweite Abstandsmessergebnis b an die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 aus. Dann tastet die zweite AD-Wandlungseinheit 5 eine Ausgabe (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den ersten Verlagerungsbetrag der vorbestimmten Frequenzkomponente, der durch die Vorverarbeitungseinheit 4 erhalten wird) des ersten Beschleunigungssensors 2-1 zu der Abtastzeit ab, um ein Analogsignal in ein Digitalsignal zu wandeln, und gibt die gewandelte Ausgabe des ersten Beschleunigungssensors 2-1 als das erste Verlagerungsmessergebnis ΔU an die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 aus. Die zweite AD-Wandlungseinheit 5 tastet eine Ausgabe (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den zweiten Verlagerungsbetrag der vorbestimmten Frequenzkomponente, der durch die Vorverarbeitungseinheit 4 erhalten wird) des zweiten Beschleunigungssensors 2-2 zu der Abtastzeit ab, um ein Analogsignal in ein Digitalsignal zu wandeln, und gibt die gewandelte Ausgabe des zweiten Beschleunigungssensors 2-2 als das zweite Verlagerungsmessergebnis ΔL an die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 aus.
  • Dann erhält die Formarithmetikbetriebseinheit 72 der Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7, als Form des Messobjekts SP, die Dicke T des Messobjekts SP entlang der Gegenüberliegungsrichtung, wobei die Dicke mit dem ersten und dem zweiten Verlagerungsmessergebnis ΔU, ΔL basierend auf dem ersten und dem zweiten Abstandsmessergebnis f, b korrigiert wird/ist, und gibt sie das erhaltene Ergebnis an die Ausgabeeinheit 9 aus, um die Verarbeitung zu beenden (S3).
  • Im Speziellen korrigiert die Formarithmetikbetriebseinheit 72 das erste Abstandsmessergebnis f mit dem ersten Verlagerungsmessergebnis ΔU, indem sie das erste Verlagerungsmessergebnis ΔU von dem ersten Abstandsmessergebnis f subtrahiert, wodurch der erste korrigierte Abstand (f-ΔU) erhalten wird (S31-1). Die Formarithmetikbetriebseinheit 72 korrigiert das zweite Abstandsmessergebnis b mit dem zweiten Verlagerungsmessergebnis ΔL, indem sie das zweite Verlagerungsmessergebnis ΔL von dem zweiten Abstandsmessergebnis b subtrahiert, wodurch der zweite korrigierte Abstand (b-ΔL) erhalten wir (S31-2). Dann erhält die Formarithmetikbetriebseinheit 72 die Dicke T (= G - (f - ΔU + b - ΔL)), indem sie den ersten korrigierten Abstand (f-ΔU) und den zweiten korrigierten Abstand (b-ΔL) von dem Zwischenraum bzw. lichten Maß G zwischen dem ersten Abstandssensor 1-1 und dem zweiten Abstandssensor 1-2 entlang der Gegenüberliegungsrichtung subtrahiert, und gibt sie das erhaltene Ergebnis an die Ausgabeeinheit 9 aus, um die Verarbeitung zu beenden (S32).
  • Hierbei ist es so, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da der erste Abstandssensor 1-1 ein Verlagerungs-/Weggeber ist, der erste Abstandssensor 1-1 einen Verlagerungsbetrag der Vorderfläche des Messobjekts SP misst und den gemessenen Verlagerungsbetrag an die erste AD-Wandlungseinheit 3 ausgibt, und, da der zweite Abstandssensor 1-2 ein Verlagerungs-/Weggeber ist, der zweite Abstandssensor 1-2 einen Verlagerungsbetrag der Rückfläche des Messobjekts SP misst und den gemessenen Verlagerungsbetrag an die erste AD-Wandlungseinheit 3 ausgibt. Die Formarithmetikbetriebseinheit 72 subtrahiert das erste Verlagerungsmessergebnis ΔU von einem Verlagerungsbetrag Δf der Vorderfläche (Vorderfläche-Verlagerungsbetrag) des Messobjekts SP, der durch die erste AD-Wandlungseinheit 3 abgetastet und durch den ersten Abstandssensor 1-1 gemessen wird, um den Vorderfläche-Verlagerungsbetrag Δf mit dem ersten Verlagerungsmessergebnis ΔU zu korrigieren, wodurch ein erster korrigierter Vorderfläche-Verlagerungsbetrag (Δf-ΔU) erhalten wird, und subtrahiert das zweite Verlagerungsmessergebnis ΔL von einem Verlagerungsbetrag Δb der Rückfläche (Rückfläche-Verlagerungsbetrag) des Messobjekts SP, der durch die erste AD-Wandlungseinheit 3 abgetastet und durch den zweiten Abstandssensor 1-2 gemessen wird, um den Rückfläche-Verlagerungsbetrag Δb mit dem zweiten Verlagerungsmessergebnis ΔL zu korrigieren, wodurch ein zweiter korrigierter Rückfläche-Verlagerungsbetrag (Δb-ΔL) erhalten wird. Dann erhält die Formarithmetikbetriebseinheit 72 die Dicke T (= Tc - (Δf - ΔU + Δb - ΔL)) durch Subtraktion des ersten korrigierten Vorderfläche-Verlagerungsbetrags (Δf-ΔU) und des zweiten korrigierten Rückfläche-Verlagerungsbetrags (Δb-ΔL) von der vorstehend beschriebenen Referenz (der Mitteldicke) Tc.
  • Um eine Dickenverteilung zu erhalten, verschiebt dann die bewegliche Gestelleinheit 10 gemäß einer Steuerung durch die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 sequentiell das Messobjekt SP an eine Vielzahl an Messpositionen, die im Voraus eingestellt sind, und gibt sie nach Verschiebung an jede Messposition ein Signal, das ein Verschiebungsende meldet (ein Verschiebungsendebenachrichtigungssignal, ein Positionsrückmeldungssignal) an die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 aus. Mit dem Verschiebungsendebenachrichtigungssignal als Trigger führt die Steuerungsarithmetikbetriebseinheit 7 jede Verarbeitung von der vorgenannten Verarbeitung von S1 bis zu der vorgenannten Verarbeitung von S3 an jeder Messposition aus, um jede Dicke an jeder Messposition zu messen. Wenn jede Dicke an jeder Messposition gemessen ist, wird die bewegliche Gestelleinheit 10 angehalten, um die Messung zu beenden. Zu der Zeit einer Beendigung einer Messung kann die bewegliche Gestelleinheit 10 an eine Anfangsposition gesteuert werden. Die Vielzahl von Messpositionen werden/sind auf dem Messobjekt SP zum Beispiel derart eingestellt, dass die Vielzahl von Messpositionen, wenn sie fortlaufend verbunden werden, ein spiralförmiges Liniensegment bilden. Dies realisiert eine Messung einer Dickenverteilung des Messobjekts SP, bei der jede Dicke einer jeweiligen Messposition zugeordnet ist.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, wird bei der Formmessvorrichtung M und dem darin implementierten Formmessverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Verlagerung des ersten Abstandssensors (eines Beispiels der ersten Abstandsmesseinheit) 1-1 durch den ersten Beschleunigungssensor 2-1 und die Vorverarbeitungseinheit 4 (ein Beispiel der ersten Verlagerungsmesseinheit) gemessen, und wird eine Verlagerung des zweiten Abstandssensors (eines Beispiels der zweiten Abstandsmesseinheit) 1-2 durch den zweiten Beschleunigungssensor 2-2 und die Vorverarbeitungseinheit 4 (ein Beispiel der zweiten Verlagerungsmesseinheit) gemessen, um dann, als eine Form des Messobjekts SP, die Dicke T des Messobjekts SP entlang der Gegenüberliegungsrichtung zu erhalten, wobei die Dicke mit dem ersten und dem zweiten Verlagerungsmessergebnis ΔU, ΔL basierend auf dem ersten und dem zweiten Abstandsmessergebnis f, b korrigiert wird/ist. Dementsprechend ermöglichen die Formmessvorrichtung M und das darin implementierte Formmessverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dass eine durch Vibration des ersten und des zweiten Abstandssensors 1-1, 1-2 selbst verursachte Auswirkung reduziert wird, um eine Form des Messobjekts SP mit höherer Genauigkeit zu messen.
  • Als ein Beispiel ist eine Wirkung einer Korrektur in 4 gezeigt. 4 ist eine Darstellung, die ein Messergebnis zeigt, um die Korrekturwirkung zu veranschaulichen. 4A zeigt korrigierte Daten, und 4B zeigt Daten, die noch zu korrigieren sind. Bei dieser Messung ist, um eine Auswirkung einer Verlagerung des zweiten Abstandssensors 1-2 selbst zu untersuchen, das Messobjekt SP fixiert, sodass es nicht verlagert wird, und wird ein Verlagerungs-/Weggeber eines optischen Interferenztyps als der zweite Abstandssensor 1-2 verwendet. Als Ergebnis der Messung variiert der Rückfläche-Verlagerungsbetrag Δb des zweiten Abstandssensors 1-2, bevor er korrigiert wird, mit einer relativ großen Amplitude, wie es in 4B gezeigt ist, während nach einer Korrektur eine Amplitude des zweiten korrigierten Rückfläche-Verlagerungsbetrags (Δb-ΔL) gering ist, wie es in 4A gezeigt ist, woraus eine durch die Korrektur erhaltene Wirkung ersichtlich ist.
  • Die Formmessvorrichtung M und das darin implementierte Formmessverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen ferner die bewegliche Gestelleinheit (ein Beispiel der Verschiebungsmechanismuseinheit) 10, die das Messobjekt SP und den ersten und den zweiten Abstandssensor 1-1, 1-2 in einer Ebene relativ verschiebt, die orthogonal zu der Gegenüberliegungsrichtung ist, in der eine Dicke des Messobjekts SP an einer Vielzahl von Messpunkten von diesem gemessen wird, sodass eine Dickenverteilung in der Ebene des Messobjekts SP gemessen werden kann.
  • Obgleich vorstehend die Beschreibung von einer Vorrichtung mit einem Halbleiterwafer als ein Beispiel eines Messobjekts SP vorgenommen wurde, das seitlich bzw. lateral (in Horizontalrichtung) gehalten wird, ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Vorrichtung mit einem Halbleiterwafer als ein Beispiel eines Messobjekts SP anwendbar, das vertikal (in Senkrechtrichtung) gehalten wird.
  • Die vorliegende Spezifikation offenbart die Techniken in verschiedenen Ausführungsformen, wie sie vorstehend beschrieben sind, wobei die Haupttechnik im Folgenden zusammengefasst wird.
  • Die Formmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform umfasst eine erste und eine zweite Abstandsmesseinheit, die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, wobei ein zu messendes Messobjekt zwischen diesen eingefügt ist, und messen jeweils einen Abstand zu dem Messobjekt, eine erste und eine zweite Verlagerungsmesseinheit, die eine Verlagerung der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit in der Gegenüberliegungsrichtung messen, und eine Formarithmetikbetriebseinheit, die, als Form des Messobjekts, eine Dicke des Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung erhält, wobei die Dicke mit einem ersten und einem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen werden, basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit gemessen werden, korrigiert wird/ist.
  • Bei einer solchen Formmessvorrichtung wird eine Verlagerung der ersten Abstandsmesseinheit durch die erste Verlagerungsmesseinheit gemessen, und wird eine Verlagerung der zweiten Abstandsmesseinheit durch die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen, und wird eine Dicke eines Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung als eine Form des Messobjekts basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis erhalten, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit gemessen werden, wobei die Dicke mit einem ersten und einem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen werden, korrigiert wird/ist. Dementsprechend ermöglicht eine solche Formmessvorrichtung, dass eine durch Vibration der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit selbst verursachte Auswirkung reduziert wird, um eine Form des Messobjekts mit höherer Genauigkeit zu messen.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die vorstehend beschriebene Formmessvorrichtung zusätzlich eine Verschiebungsmechanismuseinheit, die das Messobjekt und die erste und die zweite Abstandsmesseinheit in einer zu der Gegenüberliegungsrichtung orthogonalen Ebene relativ verschiebt, wobei durch relatives Verschieben des Messobjekts und der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit in der Ebene durch die Verschiebungsmechanismuseinheit die erste und die zweite Abstandsmesseinheit an jeder von einer Vielzahl von Messpositionen des Messobjekts einen Abstand zu dem Messobjekt messen, die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit jeweils eine Verlagerung in der Gegenüberliegungsrichtung in Synchronisation mit einer Zeit messen, zu der die erste und die zweite Abstandsmesseinheit einen Abstand zu dem Messobjekt an jeder von der Vielzahl von Messpositionen messen, und die Formarithmetikbetriebseinheit eine Dicke des Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung erhält, wobei die Dicke mit einem ersten und einem zweiten Verlagerungsmessergebnis, das durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen werden, basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit an jeder von der Vielzahl von Messpositionen gemessen werden, korrigiert wird/ist, wodurch eine Dickenverteilung des Messobjekts als Form des Messobjekts erhalten wird.
  • Eine solche Formmessvorrichtung umfasst ferner eine Verschiebungsmechanismuseinheit, die das Messobjekt und die erste und die zweite Abstandsmesseinheit in einer Ebene relativ verschiebt, die orthogonal zu der Gegenüberliegungsrichtung ist, in der eine Dicke des Messobjekts an einer Vielzahl von Positionen gemessen wird, sodass eine Dickenverteilung innerhalb der Ebene des Messobjekts gemessen werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfassen bei den vorstehend beschriebenen Formmessvorrichtungen die erste und die zweite Abstandsmesseinheit jeweils einen Verlagerungs-/Weggeber eines Optikinterferenztyps oder einen Verlagerungs-/Weggeber eines Elektrostatikkapazitätstyps, der einen Abstand zu dem Messobjekt basierend auf einer Verlagerung des Messobjekts relativ zu einer im Voraus eingestellten Referenz misst und einen Verlagerungsbetrag der Verlagerung misst. Dann umfasst bei der vorgenannten Formmessvorrichtung der Verlagerungs-/Weggeber des Optikinterferenztyps vorzugsweise ein optisches Heterodyn- bzw. Überlagerungsinterferometer.
  • Da bei einer solchen Formmessvorrichtung die erste und die zweite Abstandsmesseinheit jeweils einen Verlagerungs-/Weggeber eines Optikinterferenztyps oder einen Verlagerungs-/Weggeber eines Elektrostatikkapazitätstyps umfassen, kann eine Form eines Messobjekts in dem Sub-Nanometer-Bereich auf geeignete Weise gemessen werden.
  • Dann umfasst ein Formmessverfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Abstandsmessschritt des Messens eines Abstands zu einem zu messenden Messobjekt durch eine erste und eine zweite Abstandsmesseinheit, die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, wobei das Messobjekt zwischen diesen eingefügt ist, einen Verlagerungsmessschritt des Messens jeder Verlagerung von der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit in einer Gegenüberliegungsrichtung durch eine erste und eine zweite Verlagerungsmesseinheit, und einen Formarithmetikbetriebsschritt des Erhaltens, als Form des Messobjekts, einer Dicke des Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung, wobei die Dicke mit einem ersten und einem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit in dem Verlagerungsmessschritt gemessen werden, basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit in dem Abstandsmessschritt gemessen werden, korrigiert wird/ist.
  • Bei einem solchen Formmessverfahren wird eine Verlagerung der ersten Abstandsmesseinheit durch die erste Verlagerungsmesseinheit gemessen, und wird eine Verlagerung der zweiten Abstandsmesseinheit durch die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen, und wird eine Dicke eines Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung als eine Form des Messobjekts basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis erhalten, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit gemessen werden, wobei die Dicke mit einem ersten und einem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit gemessen werden, korrigiert wird/ist. Dementsprechend ermöglicht ein solches Formmessverfahren, dass eine durch Vibration der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit selbst verursachte Auswirkung reduziert wird, um eine Form des Messobjekts mit höherer Genauigkeit zu messen.

Claims (4)

  1. Formmessvorrichtung (M) mit: einer ersten und einer zweiten Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2), die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, wobei ein zu messendes Messobjekt zwischen diesen liegt, und die jeweils konfiguriert sind, einen Abstand zu dem Messobjekt zu messen; einer ersten und einer zweiten Verlagerungsmesseinheit (2-1, 2-2), die an der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) angeordnet sind und durch einen ersten und einen zweiten Beschleunigungssensor zum Messen einer Verlagerung der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) in einer Gegenüberliegungsrichtung gebildet sind; und einer Formarithmetikbetriebseinheit (72), die konfiguriert ist, als Form des Messobjekts, eine Dicke des Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung zu erhalten, wobei die Dicke mit einem ersten und einem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit (2-1, 2-2) gemessen werden, basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) gemessen werden, korrigiert wird.
  2. Formmessvorrichtung gemäß Anspruch 1, zusätzlich mit einer Verschiebungsmechanismuseinheit (10), die konfiguriert ist, das Messobjekt und die erste und die zweite Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) in einer zu der Gegenüberliegungsrichtung orthogonalen Ebene relativ zu verschieben, wobei durch relatives Verschieben des Messobjekts und der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) in der Ebene durch die Verschiebungsmechanismuseinheit (10) die erste und die zweite Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) an jeder von einer Vielzahl von Messpositionen des Messobjekts einen Abstand zu dem Messobjekt messen, die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit (2-1, 2-2) jeweils eine Verlagerung in der Gegenüberliegungsrichtung in Synchronisation mit einer Zeit messen, zu der die erste und die zweite Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) einen Abstand zu dem Messobjekt an jeder der Vielzahl von Messpositionen messen, und die Formarithmetikbetriebseinheit (72) eine Dicke des Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung erhält, wobei die Dicke mit dem ersten und dem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit (2-1, 2-2) gemessen werden, basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) an jeder von der Vielzahl von Messpositionen gemessen werden, korrigiert wird, sodass eine Dickenverteilung des Messobjekts als Form des Messobjekts erhalten wird.
  3. Formmessvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und die zweite Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) jeweils einen Weggeber eines Optikinterferenztyps oder einen Weggeber eines Elektrostatikkapazitätstyps umfassen, der konfiguriert ist, einen Abstand zu dem Messobjekt basierend auf einer Verlagerung des Messobjekts relativ zu einer im Voraus eingestellten Referenz misst und einen Verlagerungsbetrag der Verlagerung zu messen.
  4. Formmessverfahren mit: einem Abstandsmessschritt (S11-2, S11-4) des Messens eines Abstands zu einem zu messenden Messobjekt durch eine erste und eine zweite Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2), die so angeordnet sind, das sie einander gegenüberliegen, wobei das Messobjekt zwischen diesen liegt; einem Verlagerungsmessschritt (S11-1/S21-1, S11-3/S21-2) des Messens einer Verlagerung der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) in einer Gegenüberliegungsrichtung durch eine erste und eine zweite Verlagerungsmesseinheit (2-1, 2-2), die an der ersten und der zweiten Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) angeordnet sind und durch einen ersten und einen zweiten Beschleunigungssensor gebildet sind; und einem Formarithmetikbetriebsschritt (S3) des Erhaltens, als Form des Messobjekts, einer Dicke des Messobjekts entlang der Gegenüberliegungsrichtung, wobei die Dicke mit einem ersten und einem zweiten Verlagerungsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Verlagerungsmesseinheit (2-1, 2-2) in dem Verlagerungsmessschritt gemessen werden, basierend auf einem ersten und einem zweiten Abstandsmessergebnis, die durch die erste und die zweite Abstandsmesseinheit (1-1, 1-2) in dem Abstandsmessschritt gemessen werden, korrigiert wird.
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