JP2003035529A - Systematic error measuring method in flatness measuring system on object surface to be inspected, flatness measuring method and apparatus using the same - Google Patents

Systematic error measuring method in flatness measuring system on object surface to be inspected, flatness measuring method and apparatus using the same

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JP2003035529A
JP2003035529A JP2001220026A JP2001220026A JP2003035529A JP 2003035529 A JP2003035529 A JP 2003035529A JP 2001220026 A JP2001220026 A JP 2001220026A JP 2001220026 A JP2001220026 A JP 2001220026A JP 2003035529 A JP2003035529 A JP 2003035529A
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Japan
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subject
error
shape
flatness
systematic error
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JP2001220026A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikumatsu Fujimoto
生松 藤本
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a systematic error and the flatness to be measured using only the measured value of the surface form of an object to be inspected including the systematic error in the flatness measuring system. SOLUTION: The form of an object 8 to be inspected in a first state being in a predetermined reference location is measured by an area sensor 2. The form of the object to be inspected in a second state acquired by giving a predetermined angle turning shift to the first state by a rolling mechanism 7 is then measured by the area sensor. The form of the object to be inspected in a third state acquired by giving only a predetermined amount linear shift to the first state in a predetermined direction by a positioning stage 6 is further measured by the area sensor. The form of the object to be inspected in a forth state acquired by giving a predetermined angle turning shift to the third state by the rolling mechanism is then measured by the area sensor. The systematic error of the flatness measuring system is determined using the obtained data.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、概略平面形状を有
する被検体表面の平坦度について、誤差を含む測定値よ
り測定系の系統誤差を差し引いて精度を高めた平坦度測
定値を得る分野に関する。詳しく言えば、被検体表面の
高さの上下を所定の領域にわたって測定するエリアセン
サを用いた、被検体表面の平坦度測定分野に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of obtaining a flatness measurement value with improved accuracy by subtracting a systematic error of a measurement system from a measurement value including an error with respect to the flatness of an object surface having a substantially flat shape. . More specifically, the present invention relates to the field of flatness measurement of the surface of a subject using an area sensor that measures the height above and below the surface of the subject over a predetermined region.

【0002】具体的な例としては、エリアセンサとし
て、CCDカメラを用いた光学干渉計による被検体の表
面形状測定分野に関する。
As a concrete example, it relates to the field of measuring the surface shape of an object by an optical interferometer using a CCD camera as an area sensor.

【0003】なお、通常の干渉計測定では、被検体表面
の形状は、被検体の姿勢に不変な部分、即ち、2次成分
以上を表しているが、本発明では、被検体の姿勢をも測
定の対象とする測定も考慮して、形状を厳密な意味での
傾きも含んだ概念と区別するために、2次以上の成分を
平坦度として扱う。
Incidentally, in the usual interferometer measurement, the shape of the surface of the subject represents a portion invariant to the posture of the subject, that is, a second-order component or more, but in the present invention, the posture of the subject is also changed. In consideration of the measurement to be measured, the second-order and higher-order components are treated as flatness in order to distinguish the shape from the concept including the inclination in the strict sense.

【0004】[0004]

【従来の技術】従来、被検体の表面形状並びに平坦度を
測定する測定系の参照面誤差や光学部品による波面歪み
等に起因する系統誤差を、該系統誤差を含む測定値を用
いて同定する手段は、非接触光学測定方式を中心に、い
くつか提示されているが、現在実用段階に至った方式は
見当たらない。
2. Description of the Related Art Conventionally, a systematic error caused by a reference surface error of a measuring system for measuring the surface shape and flatness of an object or a wavefront distortion by an optical component is identified by using a measurement value including the systematic error. Several means have been proposed centering around the non-contact optical measurement method, but no method has reached the stage of practical use at present.

【0005】従来技術としては、光学干渉計の中の参照
面のみを取り出し、参照面の形状を3面合わせ法に準じ
る方法で決定した後に、参照面を干渉計に取り付ける場
合がほとんどである。しかしながら、この方式は、他の
2つの面を用いて2つの面同士を向かい合わせて測定を
行うものであり、参照面の正確な取り付けの位置と姿勢
の設定に手間がかかり、非常に面倒である。また、参照
面以外の系統誤差、校正の終了後、参照面の取り付け位
置と姿勢の誤差、ならびに支持体の撓みの影響などは放
置されたままである。
As a conventional technique, in most cases, only the reference surface in the optical interferometer is taken out, the shape of the reference surface is determined by a method conforming to the three-face matching method, and then the reference surface is attached to the interferometer. However, this method uses two other surfaces to measure with the two surfaces facing each other, and it takes a lot of trouble to set the position and posture of the reference surface to be accurately attached, which is very troublesome. is there. In addition, systematic errors other than the reference plane, errors in the mounting position and orientation of the reference plane after the completion of calibration, and the influence of the bending of the support body are left untouched.

【0006】一方、光学干渉計に参照面が取り付けられ
たままで被検体表面を干渉計の光軸と直交する方向にシ
フトさせる方法(2面法と呼ばれている)は検討がされて
いるものの、被検体のシフトに伴う誤差の中で、特に、
形状に誤差を与えるピッチング項、ローリング項、上下
移動項を求めることができておらず、それらの影響を排
除する方法が確立されていない。
On the other hand, a method for shifting the surface of the object to be examined in a direction orthogonal to the optical axis of the interferometer (referred to as a two-sided method) with the reference surface attached to the optical interferometer has been studied. Among the errors that accompany the shift of the subject,
The pitching term, rolling term, and up-and-down movement term that give an error to the shape cannot be found, and a method for eliminating their influence has not been established.

【0007】2面法に関しては、下記に挙げる4つの方
法がある。
Regarding the two-sided method, there are the following four methods.

【0008】(1)伊藤俊治、日名地輝彦、堀内宰:2
方位法と半径方向シフト法を用いた平面度の高精度測定 精密工学、58(1992)883-886 本方法は、光軸を中心に被検体を回転させる回転ステー
ジとかつ、半径方向へのシフトするための移動ステージ
の併用している。しかし、本方法は半径方向のシフトに
伴うリニアシフト誤差が全く考慮されていないので、形
状の2次成分に誤差を生じる。オプチカルフラットのよ
うな形状は、2次成分の占める割合が一番大きいので、
測定形状に甚大な誤差を有すると考えられる。
(1) Shunji Ito, Teruhiko Hinachi, Satoru Horiuchi: 2
Precision measurement of flatness using the azimuth method and radial shift method Precision engineering, 58 (1992) 883-886 This method is a rotary stage that rotates the subject around the optical axis and shifts in the radial direction. It also uses a moving stage to do so. However, since the method does not consider the linear shift error associated with the radial shift at all, it causes an error in the secondary component of the shape. A shape like an optical flat has the largest proportion of secondary components, so
It is considered that the measurement shape has a large error.

【0009】(2)R.Mercier、M.Lamare、P Picart、
J.P.Marioge:Two-flat method for bi-dimensional
measurement of absolutedeparture from the b
est spherePure Appl Opt 6(1997)117-126頁 本方法は、被検体表面の形状が球面の特別な場合を仮定
して、被検体表面のシフトのみで、そのリニアシフト誤
差(ピッチング、ローリング、上下移動の3つのリニア
シフト誤差を取り扱っている)と形状の分離を最小2乗
法を用いて行っている。しかし、形状に含まれる2次成
分がリニアシフト誤差と分離できない(東北大清野によ
る指摘)。
(2) R. Mercier, M. Lamare, P Picart,
JPMarioge: Two-flat method for bi-dimensional
measurement of absolutedeparture from the b
est spherePure Appl Opt 6 (1997) pp. 117-126 This method assumes a special case where the shape of the subject surface is spherical, and only linear shift error (pitching, rolling, vertical It handles three linear shift errors of movement) and shape separation using the least squares method. However, the secondary component contained in the shape cannot be separated from the linear shift error (pointed out by Kiyono, Tohoku Univ.).

【0010】(3)清野慧、孫 ヘイ、高偉:干渉縞に
よる平面形状の絶対測定法の理論的研究 精密工学64-8(1998)、1137−1145 本方法は、3回のシフトで被検体表面の形状を決定可能
としている。しかし、本方法は、リニアシフト誤差をピ
ッチング項、ローリング項の2つのみと仮定しており、
その上、これを求めるアルゴリズムに致命的な間違いが
指摘されている。
(3) S. Seino, S. Hei, G. Wei: Theoretical study on absolute measurement method of plane shape by interference fringes Precision Engineering 64-8 (1998), 1137-1145 This method covers three shifts. The shape of the sample surface can be determined. However, this method assumes that there are only two linear shift errors, a pitching term and a rolling term,
Moreover, fatal mistakes have been pointed out in the algorithms that require this.

【0011】(4)清野慧、孫 ヘイ、強 学峰、高
偉:フィゾー干渉計による形状測定機の自律校正 1999度精密工学秋期大会学術講演会論文集、457(1999) 本方法は(1)の方法に属し、また、半径方向のシフト
については、リニアシフト誤差をピッチング項のみと仮
定して、この影響を除去しようと試みているが、(3)
と同様の問題を含み、これも正しく求められていない。
(4) Kei Kiyono, Sun Hei, Gakkou High, Taka
Wei: Autonomous calibration of shape measuring machine by Fizeau interferometer Proceedings of 1999 Annual Meeting of Precision Engineering Autumn Conference, 457 (1999) This method belongs to method (1), and radial shift is linear shift. We are trying to eliminate this effect by assuming that the error is only the pitching term, but (3)
It contains the same problem as, but this is not properly requested.

【0012】(5)園嵜昭八、岩田耕一、岩崎善久:基
準を必要としない形状測定法の研究(フーリエ展開によ
る平面形体の円周上での測定) 精密工学、63(1999)129-133頁
(5) Sonozaki Shohichi, Iwata Koichi, Iwasaki Yoshihisa: Research on shape measurement method that does not require a standard (measurement on the circumference of a plane object by Fourier expansion) Precision Engineering, 63 (1999) 129- 133 pages

【0013】(6)園嵜昭八、岩田耕一、岩崎善久:基
準を必要としない形状測定法の研究(平面形体の円周上
でのフィゾー干渉計による測定実験) 精密工学、65(1999)300-304頁 (5)(6)の方法は、各半径に対する円周部分での形
状(変位)を、回転シフトに伴う回転シフト誤差の影響
を排して求めている。しかし、求められる形状は、それ
ぞれ独立な平均平面からの偏差となり、これを平面形状
に拡張することができておらず、被検体の表面形状を求
めることができていない。
(6) Shohachi Sonoe, Koichi Iwata, Yoshihisa Iwasaki: Research on shape measurement method that does not require a standard (measurement experiment by Fizeau interferometer on the circumference of a plane shape) Precision Engineering, 65 (1999) In the method of pages 300-304 (5) and (6), the shape (displacement) at the circumferential portion with respect to each radius is determined by eliminating the influence of the rotational shift error due to the rotational shift. However, the obtained shape is a deviation from an independent average plane, and this cannot be expanded to a plane shape, and the surface shape of the subject cannot be obtained.

【0014】(7)園嵜昭八、岩田耕一、岩崎善久:2
つの円周上の形状を1つの平面上の形状に変換する方法 2001度精密工学春期大会学術講演会論文集569(200
1) (5)(6)の不備を補うために、直線基準を導入し
て、決定された各半径に対する円周部分での形状間の高
さ基準を与える努力が試みられている。しかし、未だ構
想の段階であり、かつ、直線基準を与えるセンサが必要
であり、自律的な測定となっていない。
(7) Shohachi Sonoe, Koichi Iwata, Yoshihisa Iwasaki: 2
Method of converting the shape on one circumference into the shape on one plane 2001 Proceedings of Precision Engineering Spring Conference Proceedings 569 (200
1) In order to make up for the deficiencies of (5) and (6), efforts are being made to introduce a straight line reference to provide a height reference between the shapes at the circumferential portion for each determined radius. However, it is still in the planning stage, and a sensor that gives a straight line reference is required, and the measurement is not autonomous.

【0015】以上のように、2面法では、2次元位置決
めステージを用いても、被検体のシフトに伴うリニアシ
フト誤差を正しく求める方法は示されておらず、更に、
参照面を干渉計に取り付けたままの状態で、被検体表面
の形状や平坦度を、系統誤差を影響を除去して容易に決
定する方式、ならびに、実用的な干渉計の校正法が見当
たらない。
As described above, in the two-plane method, even if a two-dimensional positioning stage is used, a method for correctly obtaining the linear shift error due to the shift of the subject is not shown.
A method for easily determining the shape and flatness of the object surface with the reference surface attached to the interferometer by removing the effects of systematic errors, and a practical interferometer calibration method are not found. .

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】これらに対して、出願
人は、特願2000-297802「表面形状測定系の系統誤差の
決定方式および表面形状測定装置」において、前記シフ
トに伴って発生するピッチング、ローリング、並びに、
上下移動を主要成分とするリニアシフト誤差のうち、ピ
ッチング項、ローリング項と前記多項式の係数を上下移
動項の関数として表し、かつ、前記上下移動項は別途検
出手段(ギャップセンサ)を利用して決定し、これより、
前記披検体表面の算出形状を求めて、前記形状測定系の
系統誤差を決定する方式を提案している。
On the other hand, the applicant of the present invention has found that in Japanese Patent Application No. 2000-297802 "Systematic error determination method for surface profile measuring system and surface profile measuring device", the pitching caused by the shift is , Rolling, and
Of the linear shift error whose main component is vertical movement, the pitching term, the rolling term and the coefficient of the polynomial are expressed as a function of the vertical movement term, and the vertical movement term is separately detected by using a detection means (gap sensor). Decided, from this,
A method has been proposed in which the systematic error of the shape measuring system is determined by obtaining the calculated shape of the surface of the specimen.

【0017】しかしながら、本方式では、別途検出手段
が必要であり、検出手段の専門的な準備、着脱のコスト
と手間がかかり、さらに、ユーザサイドで系統誤差の決
定を行い測定系の校正を行うのは困難である。
However, this method requires a separate detecting means, which requires specialized preparation of the detecting means, cost and labor for attachment / detachment, and the user side determines the systematic error to calibrate the measurement system. Is difficult.

【0018】又、特願2000-353660「校正用の被検体を
用いた表面形状測定系の系統誤差の自律的決定方法」で
は、前記特願2000-297802における前記上下移動の決定
を、別途検出手段(ギャップセンサ)を利用することな
く、自律的に行うものを提案している。
Further, in Japanese Patent Application No. 2000-353660 “Method for autonomously determining systematic error of surface profile measuring system using a subject for calibration”, the determination of the vertical movement in Japanese Patent Application No. 2000-297802 is separately detected. We propose a method that can be done autonomously without using any means (gap sensor).

【0019】しかしながら、被検体の表面形状の1次2
次成分が無い校正用の被検体を加工して作成する必要が
あり、その加工精度如何によっては、系統誤差を高精度
に求めることが困難である。また、被検体の表面形状の
1次成分が無くても、被検体の光軸に対する傾きによ
り、1次成分が生じるので、参照面の1次成分に関して
は誤差が残ることとなる。
However, the primary 2
It is necessary to process and create a test object for calibration that has no next component, and it is difficult to obtain a systematic error with high accuracy depending on the processing accuracy. Further, even if there is no first-order component of the surface shape of the subject, the first-order component is generated due to the inclination of the subject with respect to the optical axis, so that an error remains with respect to the first-order component of the reference surface.

【0020】又、特願2000-299004「エリアセンサを用
いた表面形状測定系の自律的決定方法」では、被検体の
2次元領域での表面の高さの上下を測定するエリアセン
サを備えた前記表面形状測定装置において、上下軸と直
交する方向に稼動可能な2次元位置決めステージに、特
願2000-353660のような特定な形状を持つ必要が無い任
意の被検体を固定して、2回のシフトによる形状測定系
の測定値のみを用いて、代数的演算のみで各シフトに伴
い発生するピッチング、ローリング、上下移動のリニア
シフト誤差と被検体の表面形状を分離して、表面形状測
定系の系統誤差を被検体表面の前記エリアの各検出位置
毎に決定するアルゴリズムを提案している。
Further, in Japanese Patent Application No. 2000-299004 "A method for autonomously determining a surface shape measuring system using an area sensor", an area sensor for measuring the upper and lower sides of the surface height in a two-dimensional area of an object is provided. In the surface profile measuring apparatus, an arbitrary object that does not need to have a specific shape, such as Japanese Patent Application No. 2000-353660, is fixed to a two-dimensional positioning stage that can move in a direction orthogonal to the vertical axis, and the sample is moved twice. By using only the measurement values of the shape measurement system by the shift, the surface shape measurement system is separated by linear shift error of pitching, rolling, and vertical movement generated with each shift and the surface shape of the object by only algebraic calculation. Has proposed an algorithm for determining the systematic error for each detection position in the area on the surface of the subject.

【0021】これは近似的に各リニアシフト誤差と形状
の1、2次成分を分離して解く方法であり、被検体の形
状が緩やかで、1、2次成分が小さい場合は効果を発揮
すると考えれるが、一般の被検体を用いれば精度の点で
問題が残る。
This is a method of approximating and solving each linear shift error and the primary and secondary components of the shape, and it is effective when the shape of the subject is gentle and the primary and secondary components are small. Although conceivable, if a general subject is used, there remains a problem in terms of accuracy.

【0022】本発明は、前記従来の問題点を解決すべく
なされたもので、所定平面内で被検体の回転シフトを行
うための回転機構と、前記平面内で、前記回転シフトと
独立して被検体のリニアシフトを行うための位置決めス
テージと、被検体表面の高さの上下を所定の領域にわた
って測定するエリアセンサとを備えた平坦度測定系の系
続誤差測定方法を提供することを第1の課題とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and includes a rotation mechanism for performing a rotational shift of an object in a predetermined plane and an independent rotation shift mechanism in the plane. To provide a systematic error measuring method of a flatness measuring system including a positioning stage for performing a linear shift of an object and an area sensor for measuring the upper and lower sides of the surface of the object over a predetermined area. Let's take the first challenge.

【0023】本発明は又、2次元領域での表面の高さの
上下を測定するエリアセンサを備えた前記被検体表面の
平坦度測定系において、上下軸と直交する方向に稼動可
能な1次元位置決めステージと被検体を回転させる機構
を用いて、複数の被検体の回転前後とx軸の正方向に1
回のリニアシフト前後、かつ、回転シフトとリニアシフ
ト前後において得られる複数の形状測定系の系統誤差を
含む被検体の表面形状の測定値のみを用いて、前記統誤
差と被検体の回転シフトに伴う回転シフト誤差とリニア
シフトに伴い発生するピッチング、ローリングのリニア
シフト誤差の双方の誤差の影響を排除して、被検体表面
の平坦度測定系の1次以下の成分を除く系統誤差を被検
体表面の前記エリアの各検出位置毎に決定を行い、次
に、他の任意被検体の平坦度測定に関しては、前記リニ
アシフト用の1次元位置決めステージと被検体を回転さ
せる機構を用いず、即ち、前記被検体のシフトに頼るこ
と無く、系統誤差を含む被検体の表面形状の算出形状よ
り、前記1次以下の成分を除いて決定された系統誤差を
差し引くことにより、被検体表面の平坦度を高精度に求
める被検体表面の平坦度測定技術を提供することを第2
の課題とする。
According to the present invention, in the flatness measuring system for the surface of the object to be examined, which is equipped with an area sensor for measuring the upper and lower sides of the surface height in a two-dimensional area, it is possible to operate in a direction orthogonal to the vertical axis. By using the positioning stage and the mechanism that rotates the subject, 1
Before and after the linear shift, and using the measured values of the surface shape of the object including the systematic errors of the multiple shape measurement systems obtained before and after the rotational shift and the linear shift, the error and the rotational shift of the object are measured. By eliminating the effects of both the rotational shift error associated with it and the linear shift error of pitching and rolling caused by linear shift, systematic errors other than the first-order and lower-order components of the system for measuring the flatness of the surface of the sample are examined. A determination is made for each detection position in the area of the surface, and then, regarding the flatness measurement of another arbitrary subject, the one-dimensional positioning stage for linear shift and the mechanism for rotating the subject are not used, that is, By subtracting the systematic error determined by excluding the first-order and lower-order components from the calculated shape of the surface shape of the object including the systematic error without depending on the shift of the object. To provide a flatness measurement technique of the subject surface for obtaining the flatness of the surface of the object with high accuracy second
And the subject.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明は、所定平面内で
被検体の回転シフトを行うための回転機構と、前記平面
内で、前記回転シフトと独立して被検体のリニアシフト
を行うための位置決めステージと、検体表面の高さの上
下を所定の領域にわたって測定するエリアセンサとを備
えた平坦度測定系の系続誤差測定方法であって、所定の
基準位置にある第1の状態の被検体の形状を前記エリア
センサで測定し、前記第1の状態から前記回転機構によ
り所定角度回転シフトさせた第2の状態の被検体の形状
を前記エリアセンサで測定し、前記第1の状態から前記
位置決めステージにより所定方向に所定量だけリニアシ
フトさせた第3の状態の被検体の形状を前記エリアセン
サで測定し、前記第3の状態から前記回転機構により所
定角度回転シフトさせた第4の状態の被検体の形状を前
記エリアセンサで測定し、得られた測定データを用い
て、平坦度測定系の系続誤差を求めることにより、前記
第1の課題を解決したものである。
According to the present invention, a rotating mechanism for rotationally shifting a subject within a predetermined plane and a linear shift of the subject within the plane independently of the rotational shift are provided. Of the flatness measuring system including a positioning stage and an area sensor that measures the height of the sample surface above and below over a predetermined area. The area sensor measures the shape of the object, and the area sensor measures the shape of the object in the second state, which is rotationally shifted from the first state by a predetermined angle by the rotation mechanism. The area sensor measures the shape of the object in the third state linearly shifted in the predetermined direction by the positioning stage from the position measuring stage, and the rotation mechanism shifts the predetermined angle from the third state. The object of the first aspect is solved by measuring the shape of the subject in the fourth state with the area sensor and obtaining the systematic error of the flatness measurement system using the obtained measurement data. Is.

【0025】又、前記第2の状態の被検体を前記回転機
構により第1の状態に戻し、前記位置決めステージによ
りリニアシフトさせた時の被検体の形状を前記エリアセ
ンサで測定するようにして、測定精度を向上したもので
ある。
The object in the second state is returned to the first state by the rotating mechanism, and the shape of the object when linearly shifted by the positioning stage is measured by the area sensor. The measurement accuracy is improved.

【0026】又、前記第2の状態における回転シフト量
と、前記第4の状態における回転シフト量を同一とする
ことにより、計算を簡略化したものである。
The calculation is simplified by making the rotation shift amount in the second state and the rotation shift amount in the fourth state the same.

【0027】本発明は、又、前記の方法により求められ
た系続誤差を用いて、被検体の平坦度を測定することに
より、前記第2の課題を解決したものである。
The present invention also solves the second problem by measuring the flatness of the subject using the systematic error obtained by the above method.

【0028】本発明は、又、所定平面内で被検体の回転
シフトを行うための回転機構と、前記平面内で、前記回
転シフトと独立して被検体のリニアシフトを行うための
位置決めステージと、被検体表面の高さの上下を所定の
領域にわたって測定するエリアセンサとを備えた被検体
表面の平坦度測定装置において、所定の基準位置にある
第1の状態の被検体の形状を前記エリアセンサで測定
し、前記第1の状態から前記回転機構により所定角度回
転シフトさせた第2の状態の被検体の形状を前記エリア
センサで測定し、前記第1の状態から前記位置決めステ
ージにより所定方向に所定量だけリニアシフトさせた第
3の状態の被検体の形状を前記エリアセンサで測定し、
前記第3の状態から前記回転機構により所定角度回転シ
フトさせた第4の状態の被検体の形状を前記エリアセン
サで測定し、得られた測定データを用いて、平坦度測定
系の系続誤差を求める系続誤差算出手段と、該系続誤差
算出手段により求められた系続誤差を用いて、被検体の
平坦度を算出する平坦度算出手段とを備えることによ
り、前記第2の課題を解決したものである。
The present invention also includes a rotating mechanism for performing a rotational shift of the subject within a predetermined plane, and a positioning stage for performing a linear shift of the subject within the plane independently of the rotational shift. In a flatness measuring apparatus for a surface of a subject including an area sensor that measures the height above and below the surface of the subject over a predetermined region, the shape of the subject in a first state at a predetermined reference position is defined as the area. The area sensor measures the shape of the object in the second state, which is measured by the sensor and is rotationally shifted by a predetermined angle from the first state by the rotation mechanism, and is then measured by the positioning stage in the predetermined direction from the first state. The shape of the subject in the third state linearly shifted by a predetermined amount is measured by the area sensor,
The area sensor measures the shape of the object in the fourth state, which is rotationally shifted from the third state by a predetermined angle by the rotation mechanism, and uses the obtained measurement data to determine the systematic error of the flatness measurement system. The second problem is solved by including a systematic error calculating unit that obtains the flatness calculating unit and a flatness calculating unit that calculates the flatness of the subject by using the systematic error obtained by the systematic error calculating unit. It has been resolved.

【0029】本発明は、又、被検体の断面形状を、該被
検体の表面上に座標軸と共に投影される原点を持ち、エ
リアセンサの測定領域内に前記原点と共に固定された直
交x,y,z座標軸で決定される座標系において、形状の高
さzをx,yのn次多項式 で表し、前記x,y平面で前記被検体の回転シフトとリニ
アシフトをそれぞれ独立に実現する回転機構と位置決め
ステージにより、所定の回転シフトとリニアシフトを施
して前記エリアセンサを介して取得した測定データのみ
を用いて、所定の平坦度算出過程を経て、系統誤差ε
(x,y)と前記被検体の表面形状を、基準位置より角度φ
だけ回転シフトしたときの、x軸方向への傾き誤差成分
η(φ)、y軸方向への傾き誤差成分 上下移動の誤差成分τ(φ)の関数として表される回転シ
フト誤差I(φ,x,y)と、x軸方向にα、y軸方向にβリニ
アシフトさせたときの、ピッチング誤差p(α,β)、ロー
リング誤差r(α,β)、並びに、上下移動誤差g(α,β)の
関数として表されるシフト誤差ξ(α,β,x,y)の影響を
受けた形状算出データ から、前記被検体の平坦度を系統誤差ε(x,y)、回転シ
フト誤差I(φ,x,y)、シフト誤差ξ(α,β,x,y)の影響を
排除して求めるようにした被検体表面の平坦度測定装置
において、所定の基準位置と基準状態にある前記被検体
に対して、前記平坦度測定系の系統誤差を含む前記被検
体表面の形状を表す形状算出データz(0,0,x,y)=z(x,y)
+ε(x,y)と、前記被検体を原点に対してxy平面上にお
いて前記回転機構により原点を中心にπ/2回転シフトさ
せて、前記被検体の回転に伴う回転シフト誤差I(π/2,
x,y)を含む前記形状算出データ との、前記エリアセンサの測定領域のy軸上における差
形状算出データ を用いて、n個のyの値を指定して、k≧2の項に含まれる
n-1個の未知数ak(0)とbkの差ak(0)-bkを求める第1過程
と、前記回転機構により、前記被検体を前記基準状態に
再配置して、前記被検体の前記基準状態への再配置によ
る生じる前記基準状態からのずれ量である基準状態誤差
δ(x,y)を所定の方法で決定して、前記基準状態誤差の
影響を排除した、前記被検体を前記基準位置よりx軸方
向にリニアシフトαを施した差形状算出データ を用いて、n個のxの値を指定して、k≧3の項に含まれる
n-2個の未知数ak(y)と、k=2の項、k=1の項をξ(α,0,
x,y)と共にa2(y), a1(y)を整理したc(α,0,x,y)x+d(α,
0,x,y)の形式の1次式の2つの未知数 の計n個を未知数とした連立方程式を解くことにより、a
k(y);k≧3とc(α,0,x,y)、d(α,0,x,y)を求める第2過
程と、 前記第2過程のx軸方向にリニアシフトα後、更に、原
点を(α,0)に平行移動した新しい座標系における原点
を中心にπ/2回転シフトさせて得られる、前記リニアシ
フト誤差ξ(α,0,x,y)、前記回転シフト誤差 と前記系統誤差ε(x,y)を含む前記形状算出データ から、前記第1過程においてπ/2回転シフトさせて得ら
れた前記被検体の回転に伴う回転シフト誤差I(π/2,x,
y)を含む前記形状算出データ との差形状算出データ と、前記第2過程の前記x軸方向にリニアシフトαのみ
を施した前記差形状算出データM0(α,0,x,y)を用いて、
所定の方法で、前記x軸方向にリニアシフトαに伴う前
記リニアシフト誤差であるピッチング誤差p(α,0)、ロ
ーリング誤差r(α,0)を求める第3過程と、 前記第2過程で得られたc(α,0,x,y)がc(α,0,0,y)=-2
αa2(y)+p(α,0)と表され、かつ、前記第3過程でピッ
チング誤差P(α,0)が決定されていることからa2(y)を求
め、かつ、前記第2過程より得られているak(y);k≧3と
前記第1過程で得られているak(0)-bk;k≧2より、bk;k
≧2を求める第4過程を経て、 前記被検体の表面形状を表すz(x,y)の平坦度 の決定を行い、そして、前記平坦度測定系の前記系統誤
差を含む前記被検体表面の形状を表す形状算出データz
(0,0,x,y)より前記平坦度 を差し引いたデータの1次以下の成分を求め、これを除
くことによって、前記系統誤差ε(x,y)の1次以下の成
分を除いた系統誤差 を自律的に求めるようにして、前記第1の課題を解決し
たものである。
The present invention also has an origin for projecting the cross-sectional shape of the subject together with coordinate axes on the surface of the subject, and orthogonal x, y, fixed in the measurement area of the area sensor together with the origin. In the coordinate system determined by the z coordinate axis, the height z of the shape is the nth degree polynomial of x and y. In the x, y plane, the rotation mechanism and the positioning stage that independently realize the rotation shift and the linear shift of the subject, respectively, are subjected to the predetermined rotation shift and the linear shift, and the measurement obtained through the area sensor is performed. Systematic error ε
(x, y) and the surface shape of the subject, the angle φ from the reference position
Tilt error component η (φ) in the x-axis and tilt error component in the y-axis when rotated by The rotational shift error I (φ, x, y) expressed as a function of the vertical movement error component τ (φ) and the pitching error p (when linearly shifting α in the x-axis direction and β in the y-axis direction α, β), rolling error r (α, β), and shape calculation affected by shift error ξ (α, β, x, y) expressed as a function of vertical movement error g (α, β) data Therefore, the flatness of the subject is determined by eliminating the systematic error ε (x, y), the rotational shift error I (φ, x, y), and the shift error ξ (α, β, x, y). In the apparatus for measuring the flatness of the surface of the object, the shape calculation data z representing the shape of the surface of the object including the systematic error of the flatness measuring system with respect to the object in the predetermined reference position and the reference state. (0,0, x, y) = z (x, y)
+ Ε (x, y) and the subject is rotated by π / 2 rotation about the origin on the xy plane with respect to the origin by the rotation mechanism, and the rotation shift error I (π / 2,
The shape calculation data including x, y) And the difference shape calculation data on the y-axis of the measurement area of the area sensor Is included in the term k ≧ 2 by specifying n values of y using
The first step of obtaining the difference a k (0) -b k between the n−1 unknowns a k (0) and b k , and the rotation mechanism to rearrange the subject to the reference state, The reference state error δ (x, y), which is the amount of deviation from the reference state caused by relocation of the subject to the reference state, is determined by a predetermined method, and the influence of the reference state error is eliminated. Difference shape calculation data obtained by subjecting the subject to linear shift α in the x-axis direction from the reference position Is included in the term of k ≧ 3 by specifying n values of x using
n-2 unknowns a k (y), k = 2 terms, k = 1 terms ξ (α, 0,
x (y) and a 2 (y), a 1 (y) are arranged c (α, 0, x, y) x + d (α,
Two unknowns of linear expression of the form (0, x, y) By solving a system of equations with a total of n unknowns,
k (y); k ≧ 3 and a second step of obtaining c (α, 0, x, y) and d (α, 0, x, y), and a linear shift α in the x-axis direction of the second step , The linear shift error ξ (α, 0, x, y), which is obtained by shifting the origin by a π / 2 rotation around the origin in a new coordinate system in which the origin is translated to (α, 0), error And the shape calculation data including the systematic error ε (x, y) From the above, the rotation shift error I (π / 2, x, due to the rotation of the subject obtained by shifting by π / 2 rotations in the first step
Shape calculation data including y) Difference shape calculation data And using the difference shape calculation data M 0 (α, 0, x, y) obtained by performing only the linear shift α in the x-axis direction in the second step,
A third step of obtaining a pitching error p (α, 0) and a rolling error r (α, 0) that are the linear shift errors accompanying the linear shift α in the x-axis direction by a predetermined method, and a second step The obtained c (α, 0, x, y) is c (α, 0,0, y) =-2
α a 2 (y) + p (α, 0), and since a pitching error P (α, 0) is determined in the third step, a 2 (y) is obtained, and From a k (y); k ≧ 3 obtained in the two steps and a k (0) -b k ; k ≧ 2 obtained in the first step, b k ; k
Through the fourth step of obtaining ≧ 2, the flatness of z (x, y) representing the surface shape of the subject. The shape calculation data z representing the shape of the surface of the subject including the systematic error of the flatness measurement system.
From (0,0, x, y) the flatness The systematic error of the systematic error ε (x, y) excluding the first-order and lower order components is obtained by removing the first-order and lower-order components of the data Is solved autonomously to solve the first problem.

【0030】又、前記ピッチング項p(α,β)、ローリン
グ項r(α,β)、並びに、上下移動項g(α,β)の関数で表
されるリニアシフト誤差ξ(α,β,x,y)を、前記シフト
α,βによって発生する前記リニアシフト誤差は、観測
位置(α,β)においては、前記上下移動項による誤差g
(α,β)のみであり、かつ、その点を中心として、任意
の観測位置(x,y)に対しては、前記ピッチング項による
誤差p(α,β)(x-α)、前記ローリング項による誤差r
(α,β)(y-β)が発生するモデルとして、 で与えるようにしたものである。
Further, a linear shift error ξ (α, β, expressed by a function of the pitching term p (α, β), the rolling term r (α, β), and the vertical movement term g (α, β). x, y), the linear shift error generated by the shift α, β is the error g due to the vertical movement term at the observation position (α, β).
(α, β) only, and about that point, for any observation position (x, y), the error p (α, β) (x-α) due to the pitching term, the rolling Error due to term r
As a model that (α, β) (y-β) occurs, It was given in.

【0031】又、前記被検体のφ回転に伴う回転シフト
誤差Ik(φ,x,y)(k=0,α)を、ある観測位置(x0,y0)にお
いては上下移動誤差τk(φ)のみであり、かつ、その点
を中心として、任意の観測位置(x,y)に対しては、前記
ピッチング項による誤差ηk(φ)(x-x0)、前記ローリン
グ項による誤差 が発生するモデルとして、 で与えるようにしたものである。
Further, the rotation shift error I k (φ, x, y) (k = 0, α) due to the φ rotation of the subject is converted into a vertical movement error τ at a certain observation position (x 0 , y 0 ). k (φ) only, and about that point, for any observation position (x, y), the error due to the pitching term η k (φ) (xx 0 ), the error due to the rolling term As a model where It was given in.

【0032】又、前記被検体をリニアシフトと回転シフ
トさせる方法は、1次元移動ステージの上に回転機構で
ある回転テーブルを置いて固定し、前記被検体を1次元
移動ステージにより、リニアシフトさせて、また、前記
回転テーブルを用いて、前記被検体を回転シフトさせる
ようにしたものである。
Further, in the method of linearly and rotationally shifting the subject, a rotary table as a rotating mechanism is placed and fixed on the one-dimensional moving stage, and the subject is linearly shifted by the one-dimensional moving stage. Also, the subject is rotationally shifted using the rotary table.

【0033】又、前記第2過程における前記基準状態誤
差δ(x,y)は、前記基準状態にある前記基準位置の前記
形状算出データ と、前記基準状態誤差を含む前記基準位置の各前記形状
算出データ の差が、形状に依存しない前記基準状態誤差のみの方程
となることから、最小二乗法により、前記基準状態誤差
δ(x,y)=px+ry+gを算出するようにしたものである。
The reference state error δ (x, y) in the second step is the shape calculation data of the reference position in the reference state. And each shape calculation data of the reference position including the reference state error The equation of the reference state error only in which the difference of Therefore, the standard state error Δ (x, y) = px + ry + g is calculated by the least squares method.

【0034】又、4つの前記被検体表面の形状を表す形
状算出データ は、x軸の正方向を角度ゼロと取り、座標を原点からの
距離lとx軸方向からの角度θ(左周りを正方向)で表す
極座標系(l,θ)を考えて、前記第1過程の前記形状算出
データである をz(φ,l,θ)(φ=0,π/2)とおくことにより、これらの
前記形状算出データは、前記系統誤差差ε(x,y)、前記
回転シフト誤差I(φ,x,y)が加わった として表現し、また、前記x軸方向にリニアシフト後の
回転前の前記形状算出データz0(α,0,x,y)、前記π/2回
転後の前記形状算出データ においては、原点を(α,0)に平行移動した新しい極座標
系を考えて、被検体を軸の正方向へαリニアシフト後
は、前記被検体の表面形状、系統誤差をそれぞれ と表すと同様に、 と表し、回転前の前記形状算出データ は、 と表し、かつ、被検体を軸の正方向へリニアシフト後の
被検体を角度φだけ回転シフトさせた場合の前記形状算
出データ は、前記回転シフト誤差 を付加した、 と表現するようにしたものである。
Shape calculation data representing the shapes of the four surfaces of the subject. Is the polar coordinate system (l, θ), where the positive direction of the x-axis is taken as an angle of zero, and the coordinates are represented by the distance l from the origin and the angle θ from the x-axis direction (clockwise is the positive direction). It is the shape calculation data in one process By setting z (φ, l, θ) (φ = 0, π / 2), these shape calculation data have the systematic error difference ε (x, y) and the rotational shift error I (φ, x, y) has been added The shape calculation data before rotation after the linear shift in the x-axis direction z 0 (α, 0, x, y), the shape calculation data after the π / 2 rotation. In, in consideration of a new polar coordinate system in which the origin is translated to (α, 0), after the α linear shift of the subject in the positive direction of the axis, the surface shape of the subject and the systematic error are respectively Similarly, To Represents the shape calculation data before rotation Is And the shape calculation data when the subject is linearly shifted in the positive direction of the axis and the subject is rotationally shifted by an angle φ. Is the rotational shift error Added, It is meant to be expressed as.

【0035】又、前記第3過程において、前記x軸方向
にリニアシフトαに伴う前記リニアシフト誤差であるピ
ッチング誤差p(α,0)、ローリング誤差r(α,0)を求める
方法は、回転シフト誤差はリニアシフトα前後で等し
い、即ち、 という現実的な仮定の元に、前記x軸方向にリニアシフ
トα前後の被検体を角度φだけ回転させた場合の回転前
後の観測方程式の差が となることにより、前記x軸方向にリニアシフトα前後
の半径lの円周上の被検体表面の形状が同じである、即
ち、 であることと、前記x軸方向にリニアシフトα前後の系
統誤差 の半径lの円周上における余弦の1次係数に関する をそれぞれ、c(0,l),c(α,l)と置いて、前記x軸方向に
リニアシフトα前後 の被検体を角度φだけ回転させた
場合の回転後の観測方程式の差に対して余弦 の1次係
数を求めるフーリエ余弦変換を施すことにより、 なる関係式と、かつ、同様に、 の半径lの円周上における正弦の1次係数に関する をそれぞれ、s(0,l),s(α,l)と置いて、前記x軸方向に
リニアシフトα前後の被検体を角度φだけ回転させた場
合の回転後の観測方程式の差に対して、同様に、正弦の
1次係数を求めるフーリエ正弦変換を施して、 なる関係式が得られ、ここで、 とおいて、2つの前記関係式を整理して得られる方程式
に対して、先ず、φ=0として、 なる2つの関係式が得られ、かつ、次に、φ=π/2とし
て、同様に なる2つの関係式が得られることによって、これらを合
わせた4つの未知変数p(α,0)、r(α,0)、c(α,l)-c(0,
l)、s(α,l)-s(0,l)に関する4つの関係式を連立させて
解くことにより、前記x軸方向にリニアシフトαに伴う
前記リニアシフト誤差のピッチング誤差p(α,0)、ロー
リング誤差r(α,0)を次式 によって、決定するようにしたものである。
Further, in the third step, the method of obtaining the pitching error p (α, 0) and the rolling error r (α, 0) which are the linear shift errors associated with the linear shift α in the x-axis direction is the rotation. The shift error is equal before and after the linear shift α, that is, Based on the realistic assumption that the difference between the observation equations before and after the rotation when the subject before and after the linear shift α is rotated by the angle φ in the x-axis direction is Therefore, the shape of the subject surface on the circumference of the radius l before and after the linear shift α in the x-axis direction is the same, that is, And the systematic error before and after the linear shift α in the x-axis direction. The first-order coefficient of cosine on the circumference of radius l of Where c (0, l) and c (α, l) respectively, and the difference of the observation equation after rotation when the subject before and after the linear shift α in the x-axis direction is rotated by the angle φ. By performing the Fourier cosine transform to obtain the first-order coefficient of cosine, And the same as The first-order coefficient of sine on the circumference of radius l of Respectively, s (0, l), s (α, l), for the difference in the observation equation after rotation when the subject before and after the linear shift α in the x-axis direction is rotated by an angle φ. Then, similarly, the Fourier sine transform for obtaining the primary coefficient of sine is performed, We have the relation For the equation obtained by rearranging the above two relational expressions, first, φ = 0, Then, two relations are obtained, and next, with φ = π / 2, By obtaining these two relational expressions, four unknown variables p (α, 0), r (α, 0), c (α, l) -c (0,
l) and s (α, l) -s (0, l) are simultaneously solved to solve the pitching error p (α, p) of the linear shift error accompanying the linear shift α in the x-axis direction. 0), rolling error r (α, 0) It is decided by the.

【0036】又、前記エリアセンサとして、CCDを用
い、光学的位相の異なる干渉縞より被検体表面形状のC
CDの検出位置に対応した上下量を算出する機構を用い
たものである。
Further, a CCD is used as the area sensor, and C of the surface shape of the subject is determined by the interference fringes having different optical phases.
A mechanism for calculating the vertical amount corresponding to the CD detection position is used.

【0037】又、前記被検体の表面形状を表すz(x,y)の
平坦度 の決定は、前記第1過程から第4過程まで求められた前
記前記被検体の表面形状z(x,y)の2次以上の係数ak(y),
bk;k≧2によって決定される2次関数 に、前記被検体の表面形状z(x,y)の各位置yに対する断
面形状群の1次成分a1(y)が、前記第2過程において得
られるd(α,0,0,y)=α2a2(y)-αa1(y)-αp(α,0)+r(α,
0)y+g(α,0)によって、 と表されることを用いて、前記前記被検体の表面形状z
(x,y)を断面形状群で表した1次成分の形状へ与える影
響分a1(y)x+b1yが、 と表せることから、第1項 が、f(y)×xyの形であり、被検体表面の形状z(x,y)にお
ける2次以上の成分を含んでいるので、これを前記2次
関数z2(x,y)に加えることによって得られる によって、被検体表面の形状z(x,y)の平坦度 を決定するようにしたものである。
The flatness of z (x, y) representing the surface shape of the subject Is determined by determining the coefficient a k (y) of the second or higher order of the surface shape z (x, y) of the subject obtained from the first process to the fourth process.
quadratic function determined by b k ; k ≧ 2 , The first-order component a 1 (y) of the cross-sectional shape group for each position y of the surface shape z (x, y) of the subject is obtained in the second step d (α, 0,0, y) = α 2 a 2 (y) -α a 1 (y) -αp (α, 0) + r (α,
0) y + g (α, 0) Is expressed by using the surface shape z of the subject.
The influence a 1 (y) x + b 1 y exerts on the shape of the first-order component expressed by (x, y) in the cross-sectional shape group is Therefore, the first term There is f (y) × xy form, shape z (x, y) of the object surface because it contains secondary or more components in which the quadratic function z 2 (x, y) to Obtained by adding Is the flatness of the shape z (x, y) of the surface of the subject. Is decided.

【0038】又、前記被検体の表面形状を表すz(x,y)の
前記被検体表面の決定された平坦度 と、前記平坦度測定系の系統誤差を含む前記被検体表面
の形状を表す形状算出データz(0,0,x,y)より前記平坦度 を差し引いたデータの1次以下の成分を求めて、前記系
統誤差ε(x,y)の1次以下の成分を除いた系統誤差 を算出する方法は、前記平坦度測定系の系統誤差ε(x,
y)を含む前記被検体表面の形状z(x,y)を表す形状算出デ
ータz(0,0,x,y)=z(x,y)+ε(x,y)が、前記平坦度 、前記1次以下の成分を除いた系統誤差 と前記系統誤差ε(x,y)と前記被検体表面形状z(x,y)の
1次以下の成分の和νx+ωyによって、 として表されることより、 なる方程式に対して、xに関する一階微分を施して、x=y
=0とすることにより、 として、xの1次係数νを求め、また、同様に、yに関す
る一階微分を施して、x=y=0とすることにより、 として、yの1次係数ωを求めることより、 として、前記系統誤差ε(x,y)の1次以下の成分を除い
た系統誤差 を求めるようにしたものである。
Further, the determined flatness of the surface of the object of z (x, y) representing the surface shape of the object is determined. And, the flatness from the shape calculation data z (0,0, x, y) representing the shape of the subject surface including the systematic error of the flatness measurement system. The systematic error of the systematic error ε (x, y) excluding the first-order and lower-order components of the data obtained by subtracting The method of calculating is the systematic error ε (x,
The shape calculation data z (0,0, x, y) = z (x, y) + ε (x, y) representing the shape z (x, y) of the subject surface including y) is the flatness. , Systematic error excluding the components below the first order And the systematic error ε (x, y) and the sum νx + ωy of the first-order or lower components of the object surface shape z (x, y), Is expressed as The first derivative with respect to x is applied to the equation
By setting = 0, As a result, a first-order coefficient ν of x is obtained, and similarly, a first derivative with respect to y is applied to set x = y = 0, By calculating the first-order coefficient ω of y, As the systematic error ε (x, y) excluding the first-order and below components Is to be asked.

【0039】又、前記被検体の回転シフトとリニアシフ
トを行うことなく、前記エリアセンサの測定値から得ら
れた系統誤差を含む前記任意被検体表面の形状算出値と
前記1次以下の成分を除いて決定された系統誤差 を用いて、前記任意被検体表面の平坦度 を算出する方法は、前記任意被検体表面の形状算出値か
ら前記1次以下の成分を除いて決定された系統誤差 を差し引いて得られるデータ が前記任意被検体表面の平坦度 に前記任意被検体表面形状と系統誤差の差の和の1次以
下の成分χx+γyを加えた として表されることから、これに対して、請求項15と
同様に、xに関する一階微分を施して、x=y=0とすること
により、 として、xの1次係数χを求め、また、同様に、yに関す
る一階微分を施して、x=y=0とすることにより、 として、yの1次係数γを求めることより、 として、前記任意被検体表面の平坦度 を求めるようにしたものである。
Further, without performing the rotational shift and the linear shift of the subject, the calculated value of the shape of the arbitrary subject surface including the systematic error obtained from the measurement value of the area sensor and the first-order and lower-order components are obtained. Systematic error determined by excluding Using, the flatness of the arbitrary subject surface Is a systematic error determined by excluding the first-order and lower-order components from the shape calculation value of the arbitrary subject surface. Data obtained by subtracting Is the flatness of the subject surface To the sum of the difference between the arbitrary object surface shape and systematic error Therefore, by performing the first-order differentiation with respect to x and setting x = y = 0, As a result, the first-order coefficient χ of x is obtained, and similarly, the first-order differentiation with respect to y is performed to set x = y = 0, By calculating the first-order coefficient γ of y, As the flatness of the arbitrary subject surface Is to be asked.

【0040】又、前記被検体の所定の基準位置と基準状
態は、前記被検体を前記平坦度測定系のz軸に、その中
心をほぼ一致させるように任意に配置した初期位置と初
期状態を指すようにしたものである。
Further, the predetermined reference position and reference state of the subject are the initial position and the initial state in which the subject is arbitrarily arranged so that its center is substantially aligned with the z axis of the flatness measuring system. It is the one pointed to.

【0041】本発明は、又、前記の方法により、系統誤
差の1次以下の成分を除いた系統誤差 を自律的に求め、任意被検体表面の平坦度測定に関して
は、前記任意被検体の回転シフトとリニアシフトを行う
ことなく、前記エリアセンサの測定値から得られた系統
誤差を含む任意被検体表面の形状算出値と前記1次以下
の成分を除いた前記系統誤差 を用いて、所定の方法で前記任意被検体表面の平坦度を
求めるようにして、前記第2の課題を解決したものであ
る。
The present invention also provides a systematic error obtained by removing the first-order and lower-order components of the systematic error by the above method. Autonomously obtain, for the flatness measurement of the arbitrary subject surface, without performing the rotational shift and the linear shift of the arbitrary subject, the arbitrary subject surface including the systematic error obtained from the measurement value of the area sensor Shape error and the systematic error excluding the first-order and lower components The second problem is solved by determining the flatness of the surface of the arbitrary subject by a predetermined method using.

【0042】又、前記被検体の回転シフトとリニアシフ
トを行うことなく、前記エリアセンサの測定値から得ら
れた系統誤差を含む前記任意被検体表面の形状算出値と
前記1次以下の成分を除いて決定された系統誤差 を用いて、前記任意被検体表面の平坦度を算出する方法
は、前記任意被検体表面の形状算出値z(0,0,x,y)=z(x,
y)+ε(x,y)から前記1次以下の成分を除いて決定され
た系統誤差 を差し引いて得られるデータに対して、最小二乗法を施
して、系統誤差と前記任意被検面の和の平均平面a´x+b
´y+c´を求めて、前記任意被検体表面の平坦度 は、前記平均平面z=a´x+b´y+c´からの偏差が最小と
いう意味で によって、求めるようにしたものである。
Further, without performing the rotational shift and the linear shift of the object, the calculated shape value of the surface of the arbitrary object including the systematic error obtained from the measurement value of the area sensor and the first-order and lower-order components are obtained. Systematic error determined by excluding The method of calculating the flatness of the surface of an arbitrary object by using the above is a shape calculation value z (0,0, x, y) = z (x,
y) + ε (x, y) systematic error determined by excluding the first-order and lower components The least squares method is applied to the data obtained by subtracting, and the average plane a′x + b of the sum of the systematic error and the arbitrary test surface
Finding'y + c ', the flatness of the surface of the subject Means that the deviation from the mean plane z = a'x + b'y + c 'is minimum. It is something that is made to seek by.

【0043】又、前記被検体の回転シフトとリニアシフ
トを行うことなく、前記エリアセンサの測定値から得ら
れた系統誤差を含む前記任意被検体表面の形状算出値と
前記1次以下の成分を除いて決定された系統誤差 を用いて、前記任意被検体表面の平坦度を算出する方法
は、前記任意被検体表面の形状算出値から前記1次以下
の成分を除いて決定された系統誤差 を差し引いて得られるデータに対して、最小二乗法を施
して1次以下の成分を確定し除去することによって、前
記任意被検体表面の平坦度を求めるようにしたものであ
る。
Further, without performing the rotational shift and the linear shift of the subject, the calculated shape of the surface of the arbitrary subject including the systematic error obtained from the measurement value of the area sensor and the first or lower order components are obtained. Systematic error determined by excluding The method of calculating the flatness of the surface of an arbitrary object by using a systematic error determined by excluding the first-order or lower component from the calculated shape of the surface of the arbitrary object. The least squares method is applied to the data obtained by subtracting to determine and remove the components of the first or lower order, thereby obtaining the flatness of the surface of the arbitrary subject.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下、参照面を含む干渉光学系に
よる表面形状測定系を例に取り、本発明の実施形態を詳
細に説明するが、本発明におけるエリアセンサは、前記
CCDの他に、被検体表面の測定エリアを走査する機構
を持ち、表面の高さの上下を測定し、被検体表面の平坦
度を測定する測定器であれば、本発明はすべて適用可能
である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail below by taking a surface shape measuring system using an interference optical system including a reference surface as an example. The present invention can be applied to any measuring instrument that has a mechanism for scanning a measurement area on the surface of a subject, measures the height of the surface, and measures the flatness of the surface of the subject.

【0045】先ず、(0)節で本平坦度測定装置のシステ
ム構成とシステム動作について述べ、(1)節から(10)
節において、被検体の回転シフトとリニアシフトによる
被検体表面の平坦度測定を自律的に決定するアルゴリズ
ムを説明する。 (0)被検体表面の平坦度測定装置のシステム構成なら
び本システムの動作 (0.1)被検体表面の平坦度測定装置のシステム構成 参照面誤差を含む系統誤差を有する干渉計による被検体
表面の平坦度測定を行うシステムの全体構成を図1に、
位置決めステージ部分を図2に示す。
First, section (0) describes the system configuration and system operation of this flatness measuring apparatus, and sections (1) to (10).
In the section, an algorithm for autonomously determining the flatness measurement of the surface of the subject by the rotational shift and the linear shift of the subject will be described. (0) System configuration of flatness measuring apparatus for subject surface and operation of this system (0.1) System configuration for flatness measuring apparatus for subject surface Interferometer subject surface having systematic error including reference surface error Fig. 1 shows the overall configuration of the system for measuring the flatness of
The positioning stage portion is shown in FIG.

【0046】本システムは、レーザ光源1、干渉縞の2
次元画像を撮像するCCDカメラ2、参照面3などを有
する干渉縞測定の干渉計システム5と、本発明での被検
体のシフトのために設けられた1次元位置決めステージ
6と、回転のための回転テーブル7の上に置かれた被検
体8などから構成される。
This system has a laser light source 1 and an interference fringe 2
An interferometer system 5 for measuring an interference fringe having a CCD camera 2 for taking a three-dimensional image, a reference surface 3, etc., a one-dimensional positioning stage 6 provided for shifting the subject in the present invention, and a rotation stage for rotation. It is composed of a subject 8 placed on a turntable 7.

【0047】また、本システムの動作ならびアルゴリズ
ムとの説明のための座標系については、図2で示すよう
に、干渉計5の光軸4に平行な方向をz軸とし、前記1
次元位置決めステージ6の上に固定された回転テーブル
7の1次元移動方向をx軸、x軸に直交する他の1次元
移動方向をy軸とする。
Regarding the coordinate system for explaining the operation and algorithm of the present system, as shown in FIG. 2, the direction parallel to the optical axis 4 of the interferometer 5 is the z-axis, and the above-mentioned 1
The one-dimensional moving direction of the rotary table 7 fixed on the three-dimensional positioning stage 6 is defined as the x-axis, and the other one-dimensional moving direction orthogonal to the x-axis is defined as the y-axis.

【0048】干渉計システム5において、レーザ光源1
から発せられたレーザ光は、各光学系を透過して、参照
面3を一部は透過し、一部は反射する。透過部分は、被
検体表面8で反射して参照面3で反射した部分と干渉さ
せて、被検体表面8と参照面3の相対形状が測定された
光学的干渉に基づく干渉縞の解析から算出される。
In the interferometer system 5, the laser light source 1
The laser light emitted from passes through each optical system, partially passes through the reference surface 3, and partially reflects. The transmissive portion is calculated by analyzing interference fringes based on optical interference in which the relative shapes of the object surface 8 and the reference surface 3 are measured by interfering with the part reflected by the object surface 8 and reflected by the reference surface 3. To be done.

【0049】(0.2)参照面誤差を含む干渉計の系統
誤差を1次以下の成分以外の決定を行い、高精度に被検
体表面の平坦度測定を行うための前記システムの動作と
方式の概要被検体8は1次元位置決めステージ6と回転
テーブル7の上に固定されており、基準位置において、
被検体表面8の各位置で各々干渉縞の測定を行い、公知
の干渉縞解析により系統誤差を含む被検体表面の形状デ
ータを算出し、被検体を回転テーブル7を用いて、φ=
π/2程度回転シフトさせて、同様に、系統誤差を含む被
検体表面の形状データを算出する(第1過程)。次に、
φ=3π/2(またはφ=-π/2)程度回転シフトさせて基準位
置に戻し、被検体をx軸の正方向にαシフトさせて、前
記形状データの算出を行い、そして、φ=π/2程回転シ
フトさせて、前記形状データの算出を行なう(第2過
程)。
(0.2) Operation and method of the system for determining the systematic error of the interferometer including the reference surface error other than the first-order and lower-order components and measuring the flatness of the object surface with high accuracy. Outline of the subject 8 is fixed on the one-dimensional positioning stage 6 and the rotary table 7, and at the reference position,
Interference fringes are measured at each position on the surface 8 of the subject, shape data of the surface of the subject including systematic errors is calculated by a known interference fringe analysis, and the subject is rotated by a rotary table 7 to obtain φ =
By rotationally shifting about π / 2, shape data of the surface of the subject including a systematic error is similarly calculated (first step). next,
φ = 3π / 2 (or φ = −π / 2) is rotated and returned to the reference position, the object is α-shifted in the positive direction of the x-axis, the shape data is calculated, and φ = The shape data is calculated by rotationally shifting by π / 2 (second step).

【0050】この2つの過程を経て得られた被検体のリ
ニアシフト前の回転前後の形状算出データとリニアシフ
ト後の回転前後の形状算出データを用いて、(1)節から
(10)節のアルゴリズムを施すことによって、被検体表
面を近似する多項式の2次以上の係数とリニアシフト誤
差であるピッチング項、ローリング項が決定される。最
後に、(10)節より、参照面誤差を含む系統誤差が、
1次以下の成分以外を除いて決定された後の、実際の被
検体表面の平坦度測定においては、被検体をシフトさせ
る必要もなく、従って、前記1次元位置決めステージと
回転テーブルも不要となり、被検体を固定したままで被
検体表面の系統誤差を含む形状測定値を求めて 「干渉計による測定値から導出される系統誤差を含む形
状測定値」−「1次以下の成分が除かれた系統誤差」 により、被検体表面の平坦度の高精度測定が実現され
る。
Using the shape calculation data before and after the rotation of the subject before and after the linear shift and the shape calculation data before and after the rotation after the linear shift, which are obtained through these two processes, from the section (1).
By applying the algorithm in section (10), the second-order or higher-order coefficient of the polynomial that approximates the surface of the subject and the pitching term and rolling term that are linear shift errors are determined. Finally, from section (10), the systematic error including the reference surface error is
In the actual measurement of the flatness of the surface of the object after the determination is made excluding the components other than the first-order components, it is not necessary to shift the object, and thus the one-dimensional positioning stage and the rotary table are not necessary, The shape measurement value including the systematic error of the surface of the object is obtained with the object fixed, and “the shape measurement value including the systematic error derived from the measurement value by the interferometer”-“the first-order or lower components are removed The systematic error "enables a highly accurate measurement of the flatness of the surface of the subject.

【0051】(1)被検体の回転シフトとリニアシフトに
関する実用的な仮定数式セクション 1 利用する回転テーブルと1次元位置決めステージの性能
に関する下記の仮定を設けるが、この仮定は、現実的で
ある。
(1) Practical Assumptions Regarding Rotational and Linear Shifts of the Object Mathematical Section 1 The following assumptions regarding the performance of the rotating table and the one-dimensional positioning stage used are provided, but these assumptions are realistic.

【0052】(a)被検体の回転に関する仮定1 被検体の回転中心は、xy平面内でのずれは小さく、測定
値に影響を与えず無視できると仮定する(平面の測定で
はその分解能はそれほど高くない)。また、被検体の回
転に伴って生じる、被検体表面の測定方向(CCDセン
サ面に対して垂直方向)からのずれも、そのずれの角度
は十分小さく、測定値の精度に影響がないと仮定する。
(A) Assumption 1 regarding the rotation of the subject It is assumed that the center of rotation of the subject has a small deviation in the xy plane and can be ignored without affecting the measured value (the resolution is not so great in the measurement of the plane. not high). Further, it is assumed that the deviation of the surface of the object from the measurement direction (direction perpendicular to the CCD sensor surface) caused by the rotation of the object is sufficiently small and does not affect the accuracy of the measurement value. To do.

【0053】(b)被検体の回転に関する仮定2(回転シ
フト誤差の評価) 被検体の表面形状を基準位置より、角度φだけ回転した
時の、回転シフト誤差を次式 (ここで、η(φ)はx軸方向への傾き成分、 はy軸方向への傾き成分、τ(φ)は上下移動成分) で表現するものと仮定する。また、回転の正方向は、極
座標系の定義に従い、左回りの方向とする。
(B) Assumption 2 regarding rotation of the subject (evaluation of rotation shift error) The rotation shift error when the surface shape of the subject is rotated by an angle φ from the reference position is given by the following equation. (Where η (φ) is the tilt component in the x-axis direction, Is a tilt component in the y-axis direction, and τ (φ) is a vertical movement component). The positive direction of rotation is the counterclockwise direction according to the definition of the polar coordinate system.

【0054】(c)被検体のリニアシフトに関する仮定 リニアシフトに伴うリニアシフト誤差は、リニアシフト
量(α,β)に対して、ピッチング誤差p(α,β)、ローリ
ング誤差r(α,β)、上下移動誤差g(α,β)により、 と表す。
(C) Assumption regarding linear shift of the object The linear shift error associated with the linear shift is the pitching error p (α, β) and the rolling error r (α, β) with respect to the linear shift amount (α, β). ), The vertical movement error g (α, β) Express.

【0055】(d)被検体の回転に関する仮定2(リニアシ
フト前後の回転シフト誤差の再現性) リニアシフト前後において、回転を行なった際、それぞ
れの回転シフト誤差で、同じ角度φだけ回転したときの
回転シフト誤差 が、リニアシフト前後で同じである(図3参照)。
(D) Assumption 2 regarding the rotation of the subject (reproducibility of the rotation shift error before and after the linear shift) When the rotation is performed before and after the linear shift, each rotation shift error causes the same angle φ to rotate. Rotation shift error Is the same before and after the linear shift (see FIG. 3).

【0056】(2)被検体表面の形状を多項式で近似 図4において、被検体表面9の形状を断面形状の集合1
0として、x軸方向に関する断面形状をn次多項式で、下
記のように表す。 但し、式(2.1)のα0(y)は図4における定数項11であ
り、 のように定義することができる。
(2) Approximating the shape of the subject surface by a polynomial equation In FIG. 4, the shape of the subject surface 9 is a set of cross-sectional shapes 1
Assuming 0, the cross-sectional shape in the x-axis direction is expressed by the polynomial of degree n as follows. However, α 0 (y) in the equation (2.1) is the constant term 11 in FIG. Can be defined as

【0057】(3)被検体のリニアシフトに伴う関係式 各y座標y=yk(k=1,2,…,m)に対する、xのn次多項式の係
数決定を行うため、先ず、被検体のシフト前に得られる
系統誤差を含む被検体表面の形状z(0,0,x,y)を、次式で
表す。
(3) Relational expression associated with linear shift of the subject To determine the coefficient of the n-th degree polynomial of x for each y coordinate y = y k (k = 1,2, ..., m), first, The shape z (0,0, x, y) of the surface of the subject including the systematic error obtained before the shift of the subject is represented by the following equation.

【0058】ここで、z(x,y)は被検体表面の形状の真
値、ε(x,y)は参照面誤差を含む系統誤差、z(α,β,x,
y)は干渉縞データより解析されて得られたリニアシフト
量α,βに対応して発生するリニアシフト誤差ξ(α,β,
x,y)と系統誤差ε(x,y)を含む被検体表面の形状の測定
値と定義する。
Here, z (x, y) is the true value of the shape of the surface of the object, ε (x, y) is a systematic error including the reference surface error, and z (α, β, x,
y) is the linear shift error ξ (α, β, which occurs corresponding to the linear shift amounts α, β obtained by analysis from the interference fringe data.
x, y) and systematic error ε (x, y) are defined as the measurement value of the shape of the surface of the subject.

【0059】同様に、被検体をx軸方向にαだけリニア
シフトして得られる関係式は、リニアシフト誤差ξ(α,
0,x,y)が含まれおり、 である。
Similarly, the relational expression obtained by linearly shifting the subject in the x-axis direction by α is the linear shift error ξ (α,
0, x, y) is included, Is.

【0060】ここで、p(α,0)はピッチング項、r(α,0)
はローリング項、g(α,0)は上下移動項であり、リニア
シフト誤差はξ(α,0,x,y,)=p(α,0)(x-β)+r(α,0)y+g
(α,0)で表される。
Where p (α, 0) is the pitching term and r (α, 0)
Is the rolling term, g (α, 0) is the vertical movement term, and the linear shift error is ξ (α, 0, x, y,) = p (α, 0) (x-β) + r (α, 0 ) y + g
It is represented by (α, 0).

【0061】本式(3.2)で、リニアシフト誤差は第3項
から第5項のように表される。
In the equation (3.2), the linear shift error is expressed as in the third term to the fifth term.

【0062】ここで、式(3.2)−式(3.1)より、 となる。左辺は測定値であり、右辺は被検体表面の断面
形状を表す多項式(z(x-α,y)-z(x,y))と、被検体表面の
姿勢の変化を表す項(p(α,0)(x-α)+r(α+0)y+g(α,
0))から成り立つ。
Here, from equation (3.2) -equation (3.1), Becomes The left side is the measured value, the right side is a polynomial (z (x-α, y) -z (x, y)) that represents the cross-sectional shape of the surface of the subject, and a term (p ( α, 0) (x-α) + r (α + 0) y + g (α,
0)).

【0063】式(2.1)、(3.3)より、 が成立する。From equations (2.1) and (3.3), Is established.

【0064】本アルゴリズムでは、1次元位置決めステ
ージ上に固定された被検体を軸の正方向に適切なるαの
1回のリニアシフトを図3に示す如くに施す。すなわ
ち、リニアシフト前の位置を合わせて被検体表面の各位
置で干渉縞データの測定を行い、リニアシフト誤差と系
統誤差を含む被検体表面の形状を求めことにより、系統
誤差と被検体表面の断面形状を表す多項式の定数成分を
除いた関係式(式(3.4))が成立する。
In the present algorithm, the object fixed on the one-dimensional positioning stage is subjected to one linear shift of appropriate α in the positive direction of the axis as shown in FIG. That is, by measuring the interference fringe data at each position on the subject surface by aligning the positions before the linear shift, and by determining the shape of the subject surface that includes the linear shift error and the systematic error, the systematic error and the subject surface The relational expression (Equation (3.4)) excluding the constant component of the polynomial expressing the cross-sectional shape is established.

【0065】(4)被検体の回転シフトに伴う関係式 被検体の回転を行なうために被検体の表面形状z(x,y)を
極座標で表す。即ち、x軸の正方向を角度ゼロと取り、
座標を原点からの距離lとx軸方向からの角度θ(左周り
を正方向)で(l,θ)と表す。そして、被検体の回転に伴
うアルゴリズムの構築に当たっては、被検体表面形状z
(x,y)をz(l,θ)、系統誤差ε(x,y)をε(l,θ)と表し、
また、角度φだけ回転させた場合の(l,θ)における測定
データをz(φ,l,θ)と表すと仮定する。このとき、回転
前の観測方程式は となる。
(4) Relational expression associated with rotation shift of the subject The surface shape z (x, y) of the subject is expressed by polar coordinates in order to rotate the subject. That is, the positive direction of the x-axis is taken as an angle of zero,
The coordinates are expressed as (l, θ) by the distance l from the origin and the angle θ from the x-axis direction (the positive direction is the counterclockwise direction). Then, in constructing the algorithm associated with the rotation of the subject, the surface shape of the subject z
(x, y) is represented by z (l, θ), systematic error ε (x, y) is represented by ε (l, θ),
It is also assumed that the measured data at (l, θ) when rotated by an angle φ is represented as z (φ, l, θ). At this time, the observation equation before rotation is Becomes

【0066】このとき、επ/2(1,θ)を次式のようにフ
ーリエ級数展開する。
At this time, επ / 2 (1, θ) is subjected to Fourier series expansion as in the following equation.

【0067】次に、被検体を角度φだけ回転させた場合
の回転シフト誤差 も極形式で表すと、回転後の観測方程式は となる。ここで、z(l,θ)は、被検体表面形状の半径lに
おける円周上に沿った形状を表す値であり、角度θの2
πの周期関数である(図5参照)。
Next, a rotation shift error when the subject is rotated by an angle φ If is also expressed in polar form, the observation equation after rotation is Becomes Here, z (l, θ) is a value representing the shape along the circumference at the radius l of the surface shape of the subject, and is 2 of the angle θ.
It is a periodic function of π (see FIG. 5).

【0068】(5)係数群I(被検体表面の形状を近似
する多項式の3次以上の係数 ak(y)(k≧3)、bj(j≧3)の決定 式(3.4)より、 となる。但し、 とおく。
(5) Coefficient group I (from the equation (3.4) for determining coefficients a k (y) (k ≧ 3) and b j (j ≧ 3) of the third or higher degree of the polynomial approximating the shape of the surface of the object to be examined) , Becomes However, far.

【0069】ここで、求める変数αn(y),……,α2(y),
α1(y),p(α,0),r(α,0),g(β,0)のn+3個の未知数をαn
(y),……,α3(y),c(α,0,0,y),d(α,0,0,y)のn個の未知
数に変数変換しておき、x=x1,x2,x3,……,xmのそれぞれ
に対して、式(5.1)に代入して、行列とベクトルを用い
れば、 と表される。但し、 である。
Here, the desired variables α n (y), ..., α 2 (y),
α 1 (y), p ( α, 0), r (α, 0), g (β, 0) and n + 3 unknowns of α n
(y), ..., α 3 (y), c (α, 0,0, y), d (α, 0,0, y) are transformed into n unknown variables, and x = x 1 , x 2 , x 3 , ..., x m , substituting in equation (5.1) and using matrix and vector, Is expressed as However, Is.

【0070】よって、次式 のように、n個の未知数、即ち、αn(y),……,α3(y),c
(α,0,0,y),d(α,0,0,y)が定まる。
Therefore, the following equation , N unknowns, that is, α n (y), ……, α 3 (y), c
(α, 0,0, y), d (α, 0,0, y) is determined.

【0071】(6)2次以上の各係数の差αk(0)−b
k(k=2,3…,n)の決定 (1.2)の第1過程でπ/2回転した前後の形状算出デー
タを利用する。φ=π/2程回転すると、y軸上の(0,y)の
位置では、形状はz(y,0)で表され、これに、回転シフト
誤差I(π/2,x,y)=η(π/2)x+τ(π/2)が加わる。
(6) Difference α k (0) -b between coefficients of second or higher order
The shape calculation data before and after the π / 2 rotation is used in the first step of the determination (1.2) of k (k = 2,3 ..., n). When rotated by φ = π / 2, the shape is represented by z (y, 0) at the position (0, y) on the y-axis, and the rotation shift error I (π / 2, x, y) = η (π / 2) x + τ (π / 2) is added.

【0072】よって、回転前後の形状算出データの差
は、 となるので、 を得ることができる。即ち、2次以上の各係数αk(0)−
bkの差を決定できる。また、本式より、上下移動誤差τ
(π/2)が求められるのは明らかである。
Therefore, the difference between the shape calculation data before and after the rotation is Therefore, Can be obtained. That is, each coefficient α k (0) − of the second or higher order
The difference in b k can be determined. From this equation, the vertical movement error τ
Clearly, (π / 2) is required.

【0073】(7)x軸の正方向へαリニアシフトした
場合のピッチング誤差p(α,0)、ローリング誤差r(α,0)
の決定 (4)項で示したように、xy座標系を極座標で表し、被
検体表面形状z(x,y)をz(l,θ)、系統誤差ε(x,y)をε
(l,θ)と表し、また、角度φだけ回転させた場合の(l,
θ)における測定データをz(φ,l,θ)と表すと仮定す
る。このとき、回転前の観測方程式は、 であった。また、ε(l,θ)を下記のようにフーリエ級数
展開して、 余弦正弦に関する1次成分εc 1, εs 1をπlc(0,1), πls
(0,1)とおくと、 である。
(7) Pitching error p (α, 0) and rolling error r (α, 0) when α linearly shifted in the positive direction of the x-axis
As shown in item (4), the xy coordinate system is expressed in polar coordinates, the surface shape z (x, y) of the object is z (l, θ), and the systematic error ε (x, y) is ε.
(l, θ), and (l, θ when rotated by an angle φ
It is assumed that the measurement data in θ) is represented as z (φ, l, θ). At this time, the observation equation before rotation is Met. In addition, ε (l, θ) is Fourier series expanded as follows, The first-order components ε c 1 and ε s 1 related to the cosine sine are π lc (0,1), π ls
If you put (0,1), Is.

【0074】次に、x軸の正方向へαだけリニアシフト
する前に、被検体を角度φだけ回転シフトさせた場合の
回転後の観測方程式は、式(4.4)より、 であり、被検体をx軸の正方向へαリニアシフトさせる
と、式(3.2)より であった。
Next, before the linear shift by α in the positive direction of the x-axis, the observation equation after rotation when the subject is rotationally shifted by the angle φ is as follows from equation (4.4): Then, if the subject is α-linearly shifted in the positive direction of the x-axis, from equation (3.2) Met.

【0075】そこで、原点を(α,0)に平行移動した新し
い座標系 を考える。被検体をx軸の正方向へαリニアシフト後
は、被検体の表面形状は新座標 を用いて、 である。
Therefore, a new coordinate system in which the origin is translated to (α, 0) think of. After the α linear shift of the object in the positive direction of the x-axis, the surface shape of the object is a new coordinate Using, Is.

【0076】ここで、新座標系の原点(旧座標系では
(α,0))を中心に、φだけ回転シフトさせて、回転前後
の形状データを考えるので、形状 を新座標系でかつ極座標で表して とおき、また、系統誤差も同様に、 と表すと、式(7.5)は、 となる。
Here, the origin of the new coordinate system (in the old coordinate system,
Rotation shift by φ around (α, 0)) and consider shape data before and after rotation. In the new coordinate system and polar coordinates And systematic error as well, Then, the formula (7.5) becomes Becomes

【0077】また、被検体をx軸の正方向へαリニアシ
フト後、被検体を角度φだけ回転シフトさせた場合の観
測方程式は、回転シフト誤差 が付加されて となる。
Further, the observation equation when the object is rotationally shifted by the angle φ after α linear shift of the object in the positive direction of the x-axis is as follows. Is added Becomes

【0078】 もε(l,θ)の場合と同様に、次式のようにフーリエ級数
展開する。
[0078] Similarly to the case of ε (l, θ), the Fourier series expansion is performed as in the following equation.

【0079】このとき、 をπlc(α,l), πls(α,l)とおいて、 とする。ここで、仮定(1)(d)より、回転シフト誤差はラ
テラルシフト前後で等しい、即ち、 を用いて、リニアシフト前後の被検体を角度φだけ回転
させた場合の回転後の観測方程式の差は となる。式(7.13)に余弦に関する1次のフーリエ変換を
施すと、 となる。同様に、 となる。
At this time, Let πlc (α, l), πls (α, l) be And Here, from the assumption (1) (d), the rotational shift error is equal before and after the lateral shift, that is, Using Becomes Applying the first-order Fourier transform of cosine to equation (7.13), Becomes Similarly, Becomes

【0080】よって、これを整理して となる。Therefore, arrange this Becomes

【0081】式(7.16)(7.17)の右辺を、φを与えると決
定される関数として、次式の如く、 と表す。
The right side of equations (7.16) and (7.17) is defined as a function determined by giving φ as follows: Express.

【0082】 [0082]

【0083】 [0083]

【0084】このとき、φ=0として、 At this time, with φ = 0,

【0085】 [0085]

【0086】次に、φ=π/2として、 となる。よって、これより、 となる。Next, with φ = π / 2, Becomes Therefore, from this, Becomes

【0087】(8)2次係数α2(y),b2の決定次の数式セ
クション (7)項より、ピッチング誤差p(α,0)、ローリング誤
差r(α,0)を求めることができた。よって、式(5.2)より
2次係数α2(y)は、 として、求めることができる。
(8) Determining quadratic coefficient α 2 (y), b 2 From the following equation section (7), the pitching error p (α, 0) and rolling error r (α, 0) can be obtained. did it. Therefore, from equation (5.2), the quadratic coefficient α 2 (y) is You can ask as

【0088】また、式(6.2)よりh22(0)-b2は求めら
れているので、 として、2次係数b2を求めることができる。
Since h 2 = α 2 (0) -b 2 is obtained from the equation (6.2), As a result, the quadratic coefficient b 2 can be obtained.

【0089】(9)被検体表面の平坦度 の決定(8)項までのアルゴリズムより、被検体表面の
形状z(x,y)の2次以上の成分の決定を行った。また、1
次係数に関しては、式(5.3)より であるので、 と表されることを用いて、前記被検体の表面形状z(x,y)
を断面形状群で表した1次成分の形状へ与える影響分α
1(y)x+b1yが と表せることから、第1項 が、f(y)×yxの形であり、被検体表面の形状z(x,y)にお
ける2次以上の成分を含んでいる。
(9) Flatness of subject surface The second-order or higher-order component of the shape z (x, y) of the surface of the subject was determined by the algorithm up to the item (8). Also, 1
Regarding the next coefficient, from equation (5.3) Therefore, By using that represented by the surface shape z (x, y) of the subject
Of the influence on the shape of the primary component expressed by the cross-sectional shape group α
1 (y) x + b 1 y is Therefore, the first term Has a shape of f (y) × yx, and includes a second-order or higher-order component in the shape z (x, y) of the surface of the subject.

【0090】右辺第2項、3項は、被検体表面の形状z
(x,y)の1次成分であり、傾きを示す項であり、平坦度
を扱うときは無視できる項である。
The second and third terms on the right side are the shape z of the surface of the subject.
It is a first-order component of (x, y), is a term indicating a slope, and can be ignored when dealing with flatness.

【0091】よって、被検体表面の形状z(x,y)の平坦度 は、次式で決定できる。 Therefore, the flatness of the shape z (x, y) of the surface of the subject is Can be determined by the following equation.

【0092】よって、被検体表面の形状z(x,y)は (ここでν'、ω'は(x,y)に依存しない定数)と表すこ
とができる。
Therefore, the shape z (x, y) of the surface of the subject is (Here, ν'and ω'are constants that do not depend on (x, y)).

【0093】(10)点(x,y)に対する系統誤差ε(x,y)
の1次以下の成分を除いた部分 の決定被検体のシフト前の測定値z(0,0,x,y)の関係式
(3.1)と式(9.5)より、 であるから、 (ここで は、1次以下の成分を除いた系統誤差)となるので、本
式(10.2)に対して、xに関する一階微分を施して、x=y=
0とすることにより、 として、xの1次係数νを求め、また、同様に、yに関
する一階微分を施して、x=y=0とすることにより、 として、yの1次係数ωを求めることより、 として、前記系統誤差ε(x,y)の1次以下の成分を除い
た系統誤差 を決定可能である。
(10) Systematic error ε (x, y) for point (x, y)
The part excluding the first-order and lower components of The relationship between the measured values z (0,0, x, y) of the subject before shifting
From (3.1) and equation (9.5), Therefore, (here Is a systematic error excluding the components of the first order and below).
By setting it to 0, As a result, the first-order coefficient ν of x is obtained, and similarly, the first-order differentiation with respect to y is performed to set x = y = 0. Then, by obtaining the first-order coefficient ω of y, As the systematic error ε (x, y) excluding the first-order and below components Can be determined.

【0094】また、最小二乗法を使って、 に対して、1次成分を とおいて、 となるように、1次成分z=αx+by+c(x,y∈s)を次式で決
定する。
Also, using the least squares method, To the first order component Anyway, The first-order component z = αx + by + c (x, yεs) is determined by the following equation so that

【0095】 [0095]

【0096】よって、これを引くことにより として、系統誤差ε(x,y)は、系統誤差と被検体表面の
形状の和の平均平面z=αx+by+cからの偏差が、最小とい
う意味で、系統誤差の形状 が決定される。
Therefore, by subtracting this , The systematic error ε (x, y) is the shape of the systematic error in the sense that the deviation from the average plane z = αx + by + c of the sum of the systematic error and the shape of the surface of the subject is the minimum. Is determined.

【0097】(11)任意被検体表面の平坦度測定 (10)項までのアルゴリズムより、系統誤差ε(x,y)
の1次以下の成分を除いた部分 を決定することができた。
(11) Measurement of flatness of arbitrary subject surface From the algorithms up to (10), the systematic error ε (x, y)
The part excluding the first-order and lower components of Was able to decide.

【0098】任意被検体表面の平坦度 を算出する際は、被検体を回転シフトやリニアシフトを
する必要が無く、回転テーブルと1次元位置決めステー
ジは不要である。
Flatness of arbitrary subject surface In calculating, it is not necessary to rotationally or linearly shift the subject, and the rotary table and the one-dimensional positioning stage are unnecessary.

【0099】センサの測定値から得られた系統誤差を含
む任意被検体表面の形状算出値z(0,0,x,y)と1次以下の
成分を除いて決定された系統誤差 を用いて、任意被検体表面形状に系統誤差の1次成分以
下を含む に対して、式(10.3)(10.4)のように、任意被検体表面形
状と系統誤差の和の1次式χx+γyの各係数を として求めて、任意被検体表面形状の平坦度 として求めることができる。
Systematic error determined from the shape calculation value z (0,0, x, y) of the arbitrary surface of the object including the systematic error obtained from the measured values of the sensor and the components of the first or lower order Includes the first-order component of systematic error or less in the arbitrary object surface shape using On the other hand, as in equations (10.3) and (10.4), each coefficient of the linear equation χx + γy of the sum of the arbitrary object surface shape and systematic error is As the flatness of the arbitrary surface shape of the object To Can be asked as

【0100】また、(10)項と同様に、最小自乗法を用
いて、1次成分a´x + b´y + c´を求めて、平坦度 は、平均平面z = a´x + b´y + c´からの偏差が最小
という意味で として求めることができる。
Similarly to the item (10), the least squares method is used to obtain the first-order component a'x + b'y + c ', and the flatness is calculated. Means that the deviation from the mean plane z = a´x + b´y + c´ is minimal. Can be asked as

【0101】図6に被検体表面の平坦度決定の流れを示
す。
FIG. 6 shows a flow for determining the flatness of the surface of the subject.

【0102】本発明の適用対象は、特に干渉計に限定す
れば、被検体の表面形状は2次以上の成分を一般に指し
ており、本アルゴリズムで形状が求められる。即ち、干
渉計に限れば、系統誤差がその傾き成分が未決定であっ
ても、2次以上の成分が決定されているので、一般の意
味で被検体の形状を系統誤差の影響を取り除いて求める
ことができるので、有用性は高い。
If the object of application of the present invention is particularly limited to an interferometer, the surface shape of the subject generally indicates a second-order or higher-order component, and the shape can be obtained by this algorithm. In other words, if it is limited to the interferometer, even if the slope component of the systematic error is undecided, the second-order and higher-order components are determined. Since it can be sought, it is highly useful.

【0103】なお、前記実施形態では、エリアセンサと
してCCDカメラを用いた参照面を含む干渉光学系によ
る例に取り述べたが、本発明は参照面を含む干渉光学系
だけに限られたものではなく、測定によって「系統誤差
を含む形状の測定値」が得られれば、前記エリアセンサ
と同機能のエリア内の高さ検出センサを用いることによ
り、これらのエリアセンサを用いた被検体表面の平坦度
測定を行なうことができる。回転シフトの角度や方向
も、前記実施形態に限定されない。
In the above embodiment, an example of an interference optical system including a reference surface using a CCD camera as an area sensor has been described, but the present invention is not limited to the interference optical system including the reference surface. If the "measurement value of the shape including systematic error" is obtained by the measurement, the height detection sensor in the area having the same function as the area sensor is used to flatten the surface of the object using these area sensors. Degree measurement can be performed. The angle and direction of the rotation shift are not limited to those in the above embodiment.

【0104】[0104]

【発明の効果】本発明によれば、干渉計の系統誤差が、
特別に、高精度基準面を有する校正用被検体ではない、
通常の被検体を移動可能なx方向に1次元位置決めステ
ージと被検体を回転させる機構に固定して、複数の被検
体の回転シフトと、x軸の正方向に1回のリニアシフト
による形状測定系の系統誤差を含む被検体の表面形状の
測定値のみを用いて、他のセンサを用いることなく、被
検体表面の平坦度を求めることができて、しかも、系統
誤差も1次以下の成分を除いて、参照面の各点で決定で
きる。
According to the present invention, the systematic error of the interferometer is
Specially, it is not a calibration subject with a high precision reference plane,
A normal object is fixed to a movable one-dimensional positioning stage in the x direction and a mechanism for rotating the object, and rotational measurement of a plurality of objects and shape measurement by linear shift once in the positive direction of the x axis are performed. It is possible to obtain the flatness of the surface of the object without using any other sensor by using only the measured value of the surface shape of the object including the systematic error of the system. , Can be determined at each point on the reference plane.

【0105】上述のような1次以下の成分を除く系統誤
差の決定には、リニアシフト動作のための1次元位置決
めステージと回転シフトさせる回転機構が必要であり、
また、前記エリアセンサの測定領域を超えた広い領域の
被検体表面の平坦度測定のためには、かかる位置決めス
テージと回転機構は必要であるが、一度1次以下の成分
を除いて系統誤差の決定後では、前記エリアセンサが被
検体表面の測定領域をカバーする場合は前記ステージと
回転機構は用いる必要はない。被検体表面の平坦度の真
値は、形状の測定値から1次以下の成分を除いた系統誤
差を差し引くことによって、容易に得ることができる。
In order to determine the systematic error excluding the first-order and lower-order components as described above, a one-dimensional positioning stage for a linear shift operation and a rotation mechanism for rotationally shifting are necessary.
Further, in order to measure the flatness of the surface of the object to be measured in a wide area beyond the measurement area of the area sensor, such a positioning stage and a rotating mechanism are necessary, but once the first or lower order components are excluded, systematic error After the determination, it is not necessary to use the stage and the rotation mechanism when the area sensor covers the measurement area on the surface of the subject. The true value of the flatness of the subject surface can be easily obtained by subtracting the systematic error obtained by removing the first-order and lower-order components from the measured value of the shape.

【0106】尚、本発明で述べた1次元位置決めステー
ジによるリニアシフトと回転ステージなどの回転機構に
よる回転シフトは、それぞれ、通常の数値制御によりシ
フトの指令値を与えるだけで高精度に自動的に行うこと
ができるので、ユーザ自身で被検体表面の平坦度測定系
の系統誤差の決定を行い、高精度な測定を常時行うこと
ができる。
The linear shift by the one-dimensional positioning stage and the rotary shift by the rotary mechanism such as the rotary stage described in the present invention can be automatically performed with high accuracy by simply giving a shift command value by ordinary numerical control. Since the measurement can be performed, the user himself / herself can determine the systematic error of the flatness measurement system for the surface of the subject, and can always perform high-precision measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】同じく位置決めステージの拡大斜視図FIG. 2 is an enlarged perspective view of the positioning stage.

【図3】本発明の前提を示す平面図FIG. 3 is a plan view showing the premise of the present invention.

【図4】本発明における、被検体表面を近似する断面形
状を示す斜視図
FIG. 4 is a perspective view showing a cross-sectional shape approximating the surface of a subject according to the present invention.

【図5】同じく、参照面の平均の高さ、被検体表面の平
均の高さと回転シフト誤差の関係を示す線図
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the average height of the reference surface, the average height of the subject surface, and the rotation shift error.

【図6】本発明の実施形態における平坦度決定の手順を
模式的に示す流れ図
FIG. 6 is a flowchart schematically showing a procedure for determining flatness according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ光源 2…CCDカメラ 3…参照面 5…干渉計システム 6…2次元位置決めステージ 7…回転テーブル 8…被検体 1 ... Laser light source 2 ... CCD camera 3 ... Reference plane 5 ... Interferometer system 6 ... Two-dimensional positioning stage 7 ... Rotary table 8 ... Subject

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定平面内で被検体の回転シフトを行うた
めの回転機構と、 前記平面内で、前記回転シフトと独立して被検体のリニ
アシフトを行うための位置決めステージと、 被検体表面の高さの上下を所定の領域にわたって測定す
るエリアセンサとを備えた平坦度測定系の系続誤差測定
方法であって、 所定の基準位置にある第1の状態の被検体の形状を前記
エリアセンサで測定し、 前記第1の状態から前記回転機構により所定角度回転シ
フトさせた第2の状態の被検体の形状を前記エリアセン
サで測定し、 前記第1の状態から前記位置決めステージにより所定方
向に所定量だけリニアシフトさせた第3の状態の被検体
の形状を前記エリアセンサで測定し、 前記第3の状態から前記回転機構により所定角度回転シ
フトさせた第4の状態の被検体の形状を前記エリアセン
サで測定し、 得られた測定データを用いて、平坦度測定系の系続誤差
を求めることを特徴とする被検体表面の平坦度測定系の
系続誤差測定方法。
1. A rotating mechanism for performing a rotational shift of a subject within a predetermined plane, a positioning stage for performing a linear shift of the subject independently of the rotational shift within the plane, and a subject surface. A method for measuring a continuity error of a flatness measuring system including an area sensor that measures the height above and below a predetermined area over a predetermined area, wherein the shape of a subject in a first state at a predetermined reference position is defined as the area. The area sensor measures the shape of the object in the second state, which is measured by the sensor and is rotationally shifted by the predetermined angle from the first state by the rotating mechanism, and is measured in the predetermined direction by the positioning stage from the first state. The shape of the object in the third state linearly shifted by a predetermined amount is measured by the area sensor, and the object in the fourth state is rotated from the third state by a predetermined angle by the rotation mechanism. The body shape is measured by the area sensor, by using the measurement data obtained, flatness flatness system connection error measuring method of measuring system of the measuring system of the system subject surface and obtains the connection error.
【請求項2】前記第2の状態の被検体を前記回転機構に
より第1の状態に戻し、前記位置決めステージによりリ
ニアシフトさせた時の被検体の形状を前記エリアセンサ
で測定することを特徴とする請求項1に記載の被検体表
面の平坦度測定系の系続誤差測定方法。
2. The area sensor measures the shape of the subject when the subject in the second state is returned to the first state by the rotation mechanism and linearly shifted by the positioning stage. The method for measuring a systematic error of a flatness measuring system for a surface of a subject according to claim 1.
【請求項3】前記第2の状態における回転シフト量と、
前記第4の状態における回転シフト量を同一とすること
を特徴とする請求項1又は2に記載の平坦度測定系の系
続誤差測定方法。
3. A rotation shift amount in the second state,
The systematic error measuring method for a flatness measuring system according to claim 1 or 2, wherein the rotation shift amounts in the fourth state are the same.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれかに記載の方法に
より求められた系続誤差を用いて、被検体の平坦度を測
定することを特徴とする被検体表面の平坦度測定方法。
4. A method for measuring the flatness of a subject surface, which comprises measuring the flatness of the subject using the systematic error obtained by the method according to claim 1.
【請求項5】所定平面内で被検体の回転シフトを行うた
めの回転機構と、 前記平面内で、前記回転シフトと独立して被検体のリニ
アシフトを行うための位置決めステージと、 被検体表面の高さの上下を所定の領域にわたって測定す
るエリアセンサとを備えた被検体表面の平坦度測定装置
において、 所定の基準位置にある第1の状態の被検体の形状を前記
エリアセンサで測定し、前記第1の状態から前記回転機
構により所定角度回転シフトさせた第2の状態の被検体
の形状を前記エリアセンサで測定し、前記第1の状態か
ら前記位置決めステージにより所定方向に所定量だけリ
ニアシフトさせた第3の状態の被検体の形状を前記エリ
アセンサで測定し、前記第3の状態から前記回転機構に
より所定角度回転シフトさせた第4の状態の被検体の形
状を前記エリアセンサで測定し、得られた測定データを
用いて、平坦度測定系の系続誤差を求める系続誤差算出
手段と、 該系続誤差算出手段により求められた系続誤差を用い
て、被検体の平坦度を算出する平坦度算出手段と、 を備えたことを特徴とする被検体表面の平坦度測定装
置。
5. A rotating mechanism for performing a rotational shift of a subject within a predetermined plane, a positioning stage for performing a linear shift of the subject within the plane independently of the rotational shift, and a surface of the subject. In a flatness measuring device for a surface of a subject equipped with an area sensor for measuring a height above and below a predetermined area, a shape of the subject in a first state at a predetermined reference position is measured by the area sensor. The area sensor measures the shape of the object in the second state that has been rotationally shifted from the first state by a predetermined angle by the rotation mechanism, and measures a predetermined amount in the predetermined direction from the first state by the positioning stage. The shape of the subject in the third state that has been linearly shifted is measured by the area sensor, and the shape of the subject in the fourth state that has been rotationally shifted from the third state by a predetermined angle by the rotation mechanism is measured. And the systematic error calculated by the systematic error calculating unit, by using the measured data obtained by measuring the shape with the area sensor, and obtaining the systematic error of the flatness measuring system. And a flatness calculating means for calculating the flatness of the subject, and a flatness measuring device for measuring the surface of the subject.
【請求項6】被検体の断面形状を、該被検体の表面上に
座標軸と共に投影される原点を持ち、エリアセンサの測
定領域内に前記原点と共に固定された直交x,y,z座標軸
で決定される座標系において、形状の高さzをx,yのn次
多項式 で表し、 前記x,y平面で前記被検体の回転シフトとリニアシフト
をそれぞれ独立に実現する回転機構と位置決めステージ
により、所定の回転シフトとリニアシフトを施して前記
エリアセンサを介して取得した測定データのみを用い
て、所定の平坦度算出過程を経て、系統誤差ε(x,y)と
前記被検体の表面形状を、基準位置より角度φだけ回転
シフトしたときの、x軸方向への傾き誤差成分η
(φ)、y軸方向への傾き誤差成分 上下移動の誤差成分τ(φ)の関数として表される回転シ
フト誤差Ι(φ,x,y)と、x軸方向にα、y軸方向にβリニ
アシフトさせたときの、ピッチング誤差p(α,β)、ロー
リング誤差r(α,β)、並びに、上下移動誤差g(α,β)の
関数として表されるシフト誤差ξ(α,β,x,y)の影響を
受けた形状算出データ から、前記被検体の平坦度を系統誤差ε(x,y)、回転シ
フト誤差I(φ,x,y)、シフト誤差ξ(α,β,x,y)の影響を
排除して求めるようにした被検体表面の平坦度測定装置
において、 所定の基準位置と基準状態にある前記被検体に対して、
前記平坦度測定系の系統誤差を含む前記被検体表面の形
状を表す形状算出データz(0,0,x,y)=z(x,y)+ε(x,y)
と、前記被検体を原点に対してxy平面上において前記回
転機構により原点を中心にπ/2回転シフトさせて、前記
被検体の回転に伴う回転シフト誤差I(π/2,x,y)を含む
前記形状算出データ との、前記エリアセンサの測定領域の軸上における差形
状算出データ を用いて、n個のyの値を指定して、k≧2の項に含まれる
n−1個の未知数αk(0)とbkの差αk(0)-bkを求める第1
過程と、 前記回転機構により、前記被検体を前記基準状態に再配
置して、前記被検体の前記基準状態への再配置による生
じる前記基準状態からのずれ量である基準状態誤差δ
(x,y)を所定の方法で決定して、前記基準状態誤差の影
響を排除した、前記被検体を前記基準位置よりx軸方向
にリニアシフトαを施した差形状算出データ を用いて、n個のxの値を指定して、k≧3の項に含まれる
n−2個の未知数αk(y)と、k=2の項、k=1の項をξ
(α,0,x,y)と共にα2(y),α1(y)を整理したc(α,0,x,y)
x+d(α,0,x,y)の形式の1次式の2つの未知数 c(α,0,0,y)=-2αa2(y)+p(α,0)、 d(α,0,0,y)=α2a2(y)-αa1(y)-αp(α,0)+r(α,0)y+g
(α,0) の計n個を未知数とした連立方程式を解くことにより、
ak(y);k≧3と c(α,0,x,y),d(α,0,x,y)を求める第2過
程と、 前記第2過程のx軸方向にリニアシフトα後、更に、原
点を(α,0)に平行移動した新しい座標系における原点
を中心に回転シフトさせて得られる、前記リニアシフト
誤差ξ(α,0,x,y)、前記回転シフト誤差 と前記系統誤差ε(x,y)を含む前記形状算出データ から、前記第1過程においてπ/2回転シフトさせて得
られた前記被検体の回転に伴う回転シフト誤差I(π/2,
x,y)を含む前記形状算出データ との差形状算出データ と、前記第2過程の前記軸方向にリニアシフトαのみを
施した前記差形状算出データM0(α,0,x,y)を用いて、
所定の方法で、前記x軸方向にリニアシフトαに伴う前
記リニアシフト誤差であるピッチング誤差p(α,0)、ロ
ーリング誤差r(α,0)を求める第3過程と、 前記第2過程で得られたc(α,0,x,y)がc(α,0,0,y)=-2
αa2(y)+p(α,0)と表され、かつ、前記第3過程でピッ
チング誤差p(α,0)が決定されていることからα2(y)を
求め、かつ、前記第2過程より得られているak(y);k≧3
と前記第1過程で得られているak(0)-bk;k≧2より、bk;
k≧2を求める第4過程を経て、 前記被検体の表面形状を表すz(x,y)の平坦度 の決定を行い、そして、前記平坦度測定系の前記系統誤
差を含む前記被検体表面の形状を表す形状算出データz
(0,0,x,y)より前記平坦度 を差し引いたデータの1次以下の成分を求め、これを除
くことによって、前記系統誤差ε(x,y)の1次以下の成
分を除いた系統誤差 を自律的に求めることを特徴とする、被検体表面の平坦
度測定系の系統誤差測定方法。
6. A cross-sectional shape of a subject is determined by orthogonal x, y, z coordinate axes which have an origin projected on the surface of the subject together with coordinate axes and are fixed together with the origin in a measurement area of an area sensor. The height z of the shape in the coordinate system described by In the x, y plane, the rotation mechanism and the positioning stage that independently realize the rotation shift and the linear shift of the subject, respectively, are subjected to the predetermined rotation shift and the linear shift, and the measurement obtained through the area sensor is performed. Using only the data, through a predetermined flatness calculation process, the systematic error ε (x, y) and the surface shape of the subject are tilted in the x-axis direction when rotationally shifted from the reference position by an angle φ. Error component η
(Φ), inclination error component in the y-axis direction The rotational shift error Ι (φ, x, y) expressed as a function of the vertical movement error component τ (φ) and the pitching error p (when linearly shifting α in the x-axis direction and β in the y-axis direction α, β), rolling error r (α, β), and shape calculation affected by shift error ξ (α, β, x, y) expressed as a function of vertical movement error g (α, β) data Therefore, the flatness of the subject is determined by eliminating the systematic error ε (x, y), the rotational shift error I (φ, x, y), and the shift error ξ (α, β, x, y). In the apparatus for measuring the flatness of the surface of the subject, the predetermined reference position and the subject in the reference state,
Shape calculation data z (0,0, x, y) = z (x, y) + ε (x, y) representing the shape of the subject surface including the systematic error of the flatness measurement system.
And, by rotating the subject on the xy plane on the xy plane about the origin by the rotation of π / 2, a rotation shift error I (π / 2, x, y) associated with the rotation of the subject. The shape calculation data including And the difference shape calculation data on the axis of the measurement area of the area sensor Is included in the term k ≧ 2 by specifying n values of y using
First of all to find the difference α k (0) -b k between n−1 unknowns α k (0) and b k
And a step of relocating the subject to the reference state by the rotating mechanism, and a reference state error δ that is a deviation amount from the reference state caused by relocation of the subject to the reference state.
(x, y) is determined by a predetermined method, the influence of the reference state error is eliminated, and the difference shape calculation data obtained by subjecting the subject to a linear shift α in the x-axis direction from the reference position. Is included in the term of k ≧ 3 by specifying n values of x using
The n−2 unknowns α k (y), k = 2 terms, and k = 1 terms are ξ
c (α, 0, x, y) where α 2 (y) and α 1 (y) are arranged together with (α, 0, x, y)
Two unknowns of linear equation of the form x + d (α, 0, x, y) c (α, 0,0, y) =-2α a 2 (y) + p (α, 0), d (α , 0,0, y) = α 2 a 2 (y) -α a 1 (y) -αp (α, 0) + r (α, 0) y + g
By solving the simultaneous equations in which a total of n of (α, 0) are unknowns,
a k (y); k ≧ 3 and a second step of obtaining c (α, 0, x, y), d (α, 0, x, y), and a linear shift α in the x-axis direction of the second step. After that, further, the linear shift error ξ (α, 0, x, y), the rotational shift error, which is obtained by rotationally shifting the origin in a new coordinate system in which the origin is translated to (α, 0), is obtained. And the shape calculation data including the systematic error ε (x, y) Therefore, in the first step, the rotation shift error I (π / 2,
The shape calculation data including x, y) Difference shape calculation data And using the difference shape calculation data M 0 (α, 0, x, y) obtained by performing only the linear shift α in the axial direction in the second step,
A third step of obtaining a pitching error p (α, 0) and a rolling error r (α, 0) which are the linear shift errors associated with the linear shift α in the x-axis direction by a predetermined method, and a second step The obtained c (α, 0, x, y) is c (α, 0,0, y) =-2
α a 2 (y) + p (α, 0), and since the pitching error p (α, 0) is determined in the third step, α 2 (y) is obtained, and A k (y); k ≧ 3 obtained from two processes
And a k (0) -b k ; k ≧ 2 obtained in the first step, b k ;
After the fourth step of obtaining k ≧ 2, the flatness of z (x, y) representing the surface shape of the object is measured. The shape calculation data z representing the shape of the surface of the subject including the systematic error of the flatness measurement system.
From (0,0, x, y) the flatness The systematic error of the systematic error ε (x, y) excluding the first-order and lower order components is obtained by removing the first-order and lower-order components of the data A method for measuring the systematic error of a flatness measuring system for the surface of a subject, which is characterized by autonomously obtaining
【請求項7】前記ピッチング項p(α,β)、ローリング項
r(α,β)、並びに、上下移動項g(α,β)の関数で表され
るリニアシフト誤差ξ(α,β,x,y)を、 前記シフトα,βによって発生する前記リニアシフト誤
差は、観測位置(α,β)においては、前記上下移動項に
よる誤差g(α,β)のみであり、かつ、その点を中心とし
て、任意の観測位置(x,y)に対しては、前記ピッチング
項による誤差p(α,β)(x-α)、前記ローリング項による
誤差r(α,β)(y-β)が発生するモデルとして、 で与えることを特徴とする請求項6に記載の被検体表面
の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
7. The pitching term p (α, β) and rolling term
r (α, β), and the linear shift error ξ (α, β, x, y) represented by the function of the vertical movement term g (α, β), the linear shift generated by the shift α, β The error is only the error g (α, β) due to the vertical movement term at the observation position (α, β), and with respect to that point, for any observation position (x, y) As a model in which the error p (α, β) (x-α) due to the pitching term and the error r (α, β) (y-β) due to the rolling term occur, The method for measuring the systematic error of the flatness measuring system for the surface of the object according to claim 6, wherein
【請求項8】前記被検体のφ回転に伴う回転シフト誤差
Ιk(φ,x,y)(k=0,α)を、ある観測位置(x0,y0)において
は上下移動誤差τk(φ)のみであり、かつ、その点を中
心として、任意の観測位置(x,y)に対しては、前記ピッ
チング項による誤差ηk(φ)(x-x0)、前記ローリング項
による誤差 が発生するモデルとして、 で与えることを特徴とする請求項6に記載の被検体表面
の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
8. A rotation shift error Ι k (φ, x, y) (k = 0, α) due to φ rotation of the subject is converted into a vertical movement error τ at a certain observation position (x 0 , y 0 ). k (φ) only, and about that point, for any observation position (x, y), the error due to the pitching term η k (φ) (xx 0 ), the error due to the rolling term As a model where The method for measuring the systematic error of the flatness measuring system for the surface of the object according to claim 6, wherein
【請求項9】前記被検体をリニアシフトと回転シフトさ
せる方法は、1次元移動ステージの上に回転機構である
回転テーブルを置いて固定し、 前記被検体を1次元移動ステージにより、リニアシフト
させて、また、前記回転テーブルを用いて、前記被検体
を回転シフトさせることを特徴とする請求項1又は6に
記載の被検体表面の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
9. A method for linearly and rotationally shifting the subject is to fix a rotary table, which is a rotation mechanism, on a one-dimensional moving stage, and to linearly shift the subject by the one-dimensional moving stage. The systematic error measuring method for the flatness measuring system for measuring the surface of a subject according to claim 1 or 6, wherein the subject is rotationally shifted using the rotary table.
【請求項10】前記第2過程における前記基準状態誤差
δ(x,y)は、前記基準状態にある前記基準位置の前記形
状算出データz(0,0,x,y)=z(x,y)+ε(x,y)と、前記基準
状態誤差を含む前記基準位置の各前記形状算出データ の差が、形状に依存しない前記基準状態誤差のみの方程
となることから、最小二乗法により、前記基準状態誤差
δ(x,y)=px+ry+gを算出することを特徴とする請求項6
に記載の被検体表面の平坦度測定系の系統誤差測定方
法。
10. The reference state error δ (x, y) in the second step is the shape calculation data z (0,0, x, y) = z (x, x) of the reference position in the reference state. y) + ε (x, y), and the shape calculation data of each of the reference positions including the reference state error The equation of the reference state error only in which the difference of Therefore, the standard state error δ (x, y) = px + ry + g is calculated by the least squares method.
A method for measuring a systematic error in a system for measuring the flatness of a subject surface according to 1.
【請求項11】4つの前記被検体表面の形状を表す形状
算出データ は、x軸の正方向を角度ゼロと取り、座標を原点からの
距離lとx軸方向からの角度θ(左周りを正方向)で表す
極座標系(l,θ)を考えて、前記第1過程の前記形状算出
データである をz(φ,l,θ)(φ=0,π/2)とおくことにより、これらの
前記形状算出データは、前記系統誤差差ε(x,y)、前記
回転シフト誤差I(φ,x,y)が加わった として表現し、 また、前記x軸方向にリニアシフトα後の回転前の前記
形状算出データz(α,0,x,y)、前記π/2回転後の前記形
状算出データ においては、原点を(α,0)に平行移動した新しい極座標
系を考えて、被検体をx軸の正方向へαリニアシフト後
は、前記被検体の表面形状、系統誤差を、それぞれ と表すと同様に、 と表し、回転前の前記形状算出データ は、 と表し、かつ、被検体をx軸の正方向へαリニアシフト
後の被検体を角度φだけ回転シフトさせた場合の前記形
状算出データ は、前記回転シフト誤差 を付加した、 と表現することを特徴とする請求項6に記載の被検体表
面の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
11. Shape calculation data representing four shapes of the surface of the subject. Is the polar coordinate system (l, θ), where the positive direction of the x-axis is taken as an angle of zero, and the coordinates are represented by the distance l from the origin and the angle θ from the x-axis direction (clockwise is the positive direction). It is the shape calculation data in one process By setting z (φ, l, θ) (φ = 0, π / 2), these shape calculation data have the systematic error difference ε (x, y) and the rotational shift error I (φ, x, y) has been added The shape calculation data z (α, 0, x, y) before the rotation after the linear shift α in the x-axis direction and the shape calculation data after the rotation π / 2 are expressed as In, considering a new polar coordinate system in which the origin is translated to (α, 0), after the α linear shift of the subject in the positive direction of the x-axis, the surface shape of the subject and the systematic error are respectively Similarly, To Represents the shape calculation data before rotation Is And the shape calculation data when the subject is α-shifted in the positive direction of the x-axis and the subject is rotationally shifted by an angle φ. Is the rotational shift error Added, The systematic error measuring method of the flatness measuring system for measuring the surface of a subject according to claim 6, wherein
【請求項12】前記第3過程において、前記x軸方向に
リニアシフトαに伴う前記リニアシフト誤差であるピッ
チング誤差p(α,0)、ローリング誤差r(α,0)を求める方
法は、回転シフト誤差はリニアシフトα前後で等しい、
即ち、 という現実的な仮定の元に、前記x軸方向にリニアシフ
トα前後の被検体を角度φだけ回転させた場合の回転前
後の観測方程式の差が となることにより、 前記x軸方向にリニアシフトα前後の半径lの円周上の被
検体表面の形状が同じである、即ち、 であることと、前記x軸方向にリニアシフトα前後の系
統誤差 の半径lの円周上におけるフーリエ余弦変換の1次係数
に関する をそれぞれ、c(0,l),c(α,l)と置いて、前記x軸方向に
リニアシフトα前後の被検体を角度φだけ回転させた場
合の回転後の観測方程式の差に対して余弦のフーリエ1
次係数を求めるフーリエ余弦変換を施すことにより、 なる関係式と、かつ、同様に、 の半径lの円周上におけるフーリエ正弦変換の1次係数
に関する をそれぞれ、s(0,l),s(α,l)と置いて、前記x軸方向に
リニアシフトα前後の被検体を角度φだけ回転させた場
合の回転後の観測方程式の差に対して、同様に、正弦の
フーリエ1次係数を求めるフーリエ正弦変換を施して、 なる関係式が得られ、ここで、 とおいて、2つの前記関係式を整理して得られる方程式
に対して、先ず、φ=0として、 なる2つの関係式が得られ、かつ、次に、φ=π/2とし
て、同様に なる2つの関係式が得られることによって、これらを合
わせた4つの未知変数p(α,0),r(α,0),c(α,l)-c(0,
l),s(α,l)-s(0,l)に関する4つの関係式を連立させて
解くことにより、前記x軸方向のリニアシフトαに伴う
前記リニアシフト誤差のピッチング誤差p(α,0)、ロー
リング誤差r(α,0)を次式、 によって、決定することを特徴とする請求項6に記載の
被検体表面の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
12. A method of obtaining a pitching error p (α, 0) and a rolling error r (α, 0), which are the linear shift errors accompanying the linear shift α in the x-axis direction in the third step, is a rotation method. The shift error is equal before and after the linear shift α,
That is, Based on the realistic assumption that the difference between the observation equations before and after the rotation when the subject before and after the linear shift α is rotated by the angle φ in the x-axis direction is Therefore, the shape of the subject surface on the circumference of the radius l before and after the linear shift α in the x-axis direction is the same, that is, And the systematic error before and after the linear shift α in the x-axis direction. The first-order coefficient of Fourier cosine transform on the circumference of radius l of , Respectively, c (0, l), c (α, l), with respect to the difference in the observation equation after rotation when the subject before and after the linear shift α in the x-axis direction is rotated by an angle φ. Cosine Fourier 1
By applying the Fourier cosine transform to find the next coefficient, And the same as The first-order coefficient of Fourier sine transform on the circumference of radius l of Respectively, s (0, l), s (α, l), for the difference of the observation equation after rotation when the subject before and after the linear shift α in the x-axis direction is rotated by the angle φ. Then, similarly, the Fourier sine transform for obtaining the Fourier first-order coefficient of sine is performed, We have the relation For the equation obtained by rearranging the above two relational expressions, first, φ = 0, Then, two relations are obtained, and next, with φ = π / 2, By obtaining the following two relational expressions, four unknown variables p (α, 0), r (α, 0), c (α, l) -c (0,
l), s (α, l) -s (0, l) are simultaneously solved to solve the pitching error p (α, p) of the linear shift error associated with the linear shift α in the x-axis direction. 0), rolling error r (α, 0) 7. The systematic error measuring method of the flatness measuring system for measuring the surface of a subject according to claim 6, wherein
【請求項13】前記エリアセンサは、CCDを用い、光
学的位相の異なる干渉縞より被検体表面形状のCCDの
検出位置に対応した上下量を算出する機構であることを
特徴とする請求項1又は6に記載の被検体表面の平坦度
測定系の系統誤差測定方法。
13. The area sensor is a mechanism that uses a CCD and calculates a vertical amount corresponding to the detection position of the CCD of the surface shape of the subject based on interference fringes having different optical phases. Or the systematic error measuring method of the flatness measuring system for the surface of the object described in 6 above.
【請求項14】前記被検体の表面形状を表すz(x,y)の平
坦度 の決定は、前記第1過程から第4過程まで求められた前
記前記被検体の表面形状z(x,y)の2次以上の係数ak(y),
bk;k≧2によって決定される2次関数 に、前記被検体の表面形状z(x,y)の各位置yに対する断
面形状群の1次成分a1(y)が、前記第2過程において得
られるd(α,0,0,y)=α2a2(y)-αa1(y)-αp(α,0)+r(α,
0)+g(α,0)によって、 と表されることを用いて、前記前記被検体の表面形状z
(x,y)を断面形状群で表した1次成分の形状へ与える影
響分a1(y)x+b1yが、 と表せることから、第1項 が、f(y)×xyの形であり、被検体表面の形状z(x,y)にお
ける2次以上の成分を含んでいるので、これを前記2次
関数z2(x,y)に加えることによって得られる によって、被検体表面の形状z(x,y)の平坦度 を決定することを特徴とする請求項6に記載の被検体表
面の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
14. The flatness of z (x, y) representing the surface shape of the subject. Is determined by determining the coefficient a k (y) of the second or higher order of the surface shape z (x, y) of the subject obtained from the first process to the fourth process.
quadratic function determined by b k ; k ≧ 2 , The first-order component a 1 (y) of the cross-sectional shape group for each position y of the surface shape z (x, y) of the subject is obtained in the second step d (α, 0,0, y) = α 2 a 2 (y) -α a 1 (y) -αp (α, 0) + r (α,
0) + g (α, 0) Is expressed by using the surface shape z of the subject.
The influence a 1 (y) x + b 1 y has on the shape of the first-order component that represents (x, y) in the cross-sectional shape group is Therefore, the first term There is f (y) × xy form, shape z (x, y) of the object surface because it contains secondary or more components in which the quadratic function z 2 (x, y) to Obtained by adding Is the flatness of the shape z (x, y) of the surface of the subject. The systematic error measuring method for the flatness measuring system for measuring the surface of a subject according to claim 6, wherein
【請求項15】前記被検体の表面形状を表すz(x,y)の前
記被検体表面の決定された平坦度 と、前記平坦度測定系の系統誤差を含む前記被検体表面
の形状を表す形状算出データz(0,0,x,y)より前記平坦度 を差し引いたデータの1次以下成分を求めて、前記系統
誤差ε(x,y)の1次以下の成分を除いた系統誤差 を算出する方法は、前記平坦度測定系の系統誤差ε(x,
y)を含む前記被検体表面の形状z(x,y)を表す形状算出デ
ータz(0,0,x,y)=z(x,y)+ε(x,y)が、前記平坦度 、前記1次以下の成分を除いた系統誤差 と前記系統誤差ε(x,y)と前記被検体表面形状z(x,y)の
1次以下の成分の和νx+ωyによって、 として表されることより、 なる方程式に対して、xに関する一階微分を施して、x=
y=0とすることにより、 として、xの1次係数νを求め、また、同様に、yに関す
る一階微分を施して、x=y=0とすることにより、 として、yの1次係数ωを求めることより、 として、前記系統誤差ε(x,y)の1次以下の成分を除い
た系統誤差 を求めることを特徴とする請求項6に記載の被検体表面
の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
15. The determined flatness of the surface of the object of z (x, y) representing the surface shape of the object. And, the flatness from the shape calculation data z (0,0, x, y) representing the shape of the subject surface including the systematic error of the flatness measurement system. The systematic error of the systematic error ε (x, y) excluding the first-order and lower order components of the data obtained by subtracting The method of calculating is the systematic error ε (x,
The shape calculation data z (0,0, x, y) = z (x, y) + ε (x, y) representing the shape z (x, y) of the subject surface including y) is the flatness. , Systematic error excluding the components below the first order And the systematic error ε (x, y) and the sum νx + ωy of the first-order or lower components of the object surface shape z (x, y), Is expressed as The first differential with respect to x is applied to the equation
By setting y = 0, As a result, the first-order coefficient ν of x is obtained, and similarly, the first-order differentiation with respect to y is performed to set x = y = 0, By calculating the first-order coefficient ω of y, As the systematic error ε (x, y) excluding the first-order and below components The method for measuring a systematic error of a flatness measuring system for a surface of a subject according to claim 6, wherein
【請求項16】前記被検体の回転シフトとリニアシフト
を行うことなく、前記エリアセンサの測定値から得られ
た系統誤差を含む前記任意被検体表面の形状算出値と前
記1次以下の成分を除いて決定された系統誤差 を用いて、前記任意被検体表面の平坦度 を算出する方法は、 前記任意被検体表面の形状算出値から前記1次以下の成
分を除いて決定された系統誤差 を差し引いて得られるデータ が前記任意被検体表面の平坦度 に前記任意被検体表面形状と系統誤差の差の和の1次以
下の成分χx+γyを加えた として表されることから、これに対して、xに関する一
階微分を施して、x=y=0とすることにより、 として、xの1次係数χを求め、また、同様に、yに関す
る一階微分を施して、x=y=0とすることにより、 として、yの1次係数γを求めることより、 として、前記任意被検体表面の平坦度 を求めることを特徴とする請求項6に記載の被検体表面
の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
16. A shape calculation value of the surface of an arbitrary object including a systematic error obtained from a measurement value of the area sensor and the first-order and lower-order components without performing rotational shift and linear shift of the object. Systematic error determined by excluding Using, the flatness of the arbitrary subject surface The method of calculating the systematic error is a systematic error determined by excluding the first-order and lower-order components from the shape calculation value of the arbitrary subject surface. Data obtained by subtracting Is the flatness of the subject surface To the sum of the difference between the arbitrary object surface shape and systematic error Therefore, by applying a first derivative with respect to x and setting x = y = 0, As a result, the first-order coefficient χ of x is obtained, and similarly, the first-order differentiation with respect to y is performed to set x = y = 0, By calculating the first-order coefficient γ of y, As the flatness of the arbitrary subject surface The method for measuring a systematic error of a flatness measuring system for a surface of a subject according to claim 6, wherein
【請求項17】前記被検体の所定の基準位置と基準状態
は、前記被検体を前記平坦度測定系のz軸に、その中心
をほぼ一致させるように任意に配置した初期位置と初期
状態を指すことを特徴とする請求項6に記載の被検体表
面の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
17. The predetermined reference position and reference state of the subject are an initial position and an initial state in which the subject is arbitrarily arranged so that its center is substantially aligned with the z axis of the flatness measuring system. 7. The method for measuring a systematic error of a flatness measuring system for a surface of a subject according to claim 6, wherein
【請求項18】請求区尾6乃至15のいずれかに記載の
方法により、系統誤差の1次以下の成分を除いた系統誤
を自律的に求め、 任意被検体表面の平坦度測定に関しては、前記任意被検
体の回転シフトとリニアシフトを行うことなく、前記エ
リアセンサの測定値から得られた系統誤差を含む任意被
検体表面の形状算出値と前記1次以下の成分を除いた前
記系統誤差 を用いて、所定の方法で前記任意被検体表面の平坦度を
求めることを特徴とする被検体表面の平坦度測定方法。
18. The systematic error obtained by the method according to any one of claims 6 to 15 excluding the first-order and lower-order components of the systematic error. For autonomously measuring the flatness of an arbitrary object surface, without performing rotational shift and linear shift of the arbitrary object, an arbitrary object surface including a systematic error obtained from the measurement value of the area sensor. Shape error and the systematic error excluding the first-order and lower components Is used to determine the flatness of the arbitrary subject surface by a predetermined method.
【請求項19】前記被検体の回転シフトとリニアシフト
を行うことなく、前記エリアセンサの測定値から得られ
た系統誤差を含む前記任意被検体表面の形状算出値と前
記1次以下の成分を除いて決定された系統誤差 を用いて、前記任意被検体表面の平坦度を算出する方法
は、前記任意被検体表面の形状算出値z(0,0,x,y)=z(x,
y)+ε(x,y)から前記1次以下の成分を除いて決定され
た系統誤差 を差し引いて得られるデータに対して、最小二乗法を施
して、系統誤差と前記任意被検面の和の平均平面a´x+b
´y+c´を求めて、前記任意被検体表面の平坦度 は、前記平均平面z= a´x+b´y+c´からの偏差が最小と
いう意味で によって、求めることを特徴とする請求項18に記載の
被検体表面の平坦度測定系の系統誤差測定方法。
19. The shape-calculated value of the surface of the arbitrary object including the systematic error obtained from the measurement value of the area sensor and the first-order and lower-order components without performing rotational shift and linear shift of the object. Systematic error determined by excluding The method of calculating the flatness of the surface of an arbitrary object by using the above is a shape calculation value z (0,0, x, y) = z (x,
y) + ε (x, y) systematic error determined by excluding the first-order and lower components The least squares method is applied to the data obtained by subtracting, and the average plane a′x + b of the sum of the systematic error and the arbitrary test surface
Finding'y + c ', the flatness of the surface of the subject Means that the deviation from the mean plane z = a'x + b'y + c 'is minimal. 19. The systematic error measuring method for a flatness measuring system for a surface of a subject according to claim 18, wherein
【請求項20】前記被検体の回転シフトとリニアシフト
を行うことなく、前記エリアセンサの測定値から得られ
た系統誤差を含む前記任意被検体表面の形状算出値と前
記1次以下の成分を除いて決定された系統誤差 を用いて、前記任意被検体表面の平坦度を算出する方法
は、前記任意被検体表面の形状算出値から前記1次以下
の成分を除いて決定された系統誤差 を差し引いて得られるデータに対して、最小二乗法を施
して1次以下の成分を確定し除去することによって、前
記任意被検体表面の平坦度を求めることを特徴とする請
求項18に記載の被検体表面の平坦度方法。
20. The shape calculation value of the surface of the arbitrary object including the systematic error obtained from the measurement value of the area sensor and the first-order or lower-order component without performing the rotational shift and the linear shift of the object. Systematic error determined by excluding The method of calculating the flatness of the surface of an arbitrary object by using a systematic error determined by excluding the first-order or lower component from the calculated shape of the surface of the arbitrary object. 19. The flatness of the arbitrary subject surface is obtained by applying a least squares method to data obtained by subtracting to determine and remove components of a first order or less. Method of flatness of surface of object.
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