特開 2024-151308 輪郭形状測定装置および該方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151308

(43)【公開日】2024-10-24

(54)【発明の名称】輪郭形状測定装置および該方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20241017BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20241017BHJP

【ＦＩ】

G01B11/24 K

H01L21/66 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024042104

(22)【出願日】2024-03-18

(31)【優先権主張番号】P 2023064267

(32)【優先日】2023-04-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000130259

【氏名又は名称】株式会社コベルコ科研

(74)【代理人】

【識別番号】110004303

【氏名又は名称】弁理士法人三協国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古田 洋平

(72)【発明者】

【氏名】米田 奈生

(72)【発明者】

【氏名】西田 洸人

(72)【発明者】

【氏名】森本 勉

(72)【発明者】

【氏名】眞保 英樹

【テーマコード（参考）】

2F065

4M106

【Ｆターム（参考）】

2F065AA06

2F065AA24

2F065AA51

2F065BB03

2F065DD04

2F065FF04

2F065FF09

2F065FF10

2F065HH05

2F065JJ19

2F065JJ26

4M106AA01

4M106BA04

4M106BA05

4M106CA38

4M106DB04

4M106DB07

4M106DB08

4M106DB12

4M106DJ06

4M106DJ19

4M106DJ20

(57)【要約】

【課題】本発明は、より精度良く輪郭形状を測定できる郭形状測定装置および輪郭形状測定方法を提供する。
【解決手段】本発明は、周縁部をベベル加工された円板状の測定対象における輪郭形状を測定する輪郭形状測定装置であって、前記周縁部に外周の接線方向から光を当てることによって生じる前記周縁部の影を撮像した影画像に基づいて前記輪郭形状を影輪郭形状として測定し、面方向から光を用いて前記測定対象までの距離を測定することによって前記周縁部の前記輪郭形状を光輪郭形状として測定し、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周縁部をベベル加工された円板状の測定対象における輪郭形状を測定する輪郭形状測定装置であって、
前記周縁部に外周の接線方向から光を当てることによって生じる前記周縁部の影を撮像した影画像に基づいて前記輪郭形状を影輪郭形状として測定する影輪郭形状測定部と、
面方向から光を用いて前記測定対象までの距離を測定することによって前記周縁部の前記輪郭形状を光輪郭形状として測定する光輪郭形状測定部と、
前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める輪郭形状演算部とを備える、
輪郭形状測定装置。

【請求項2】

前記光輪郭形状測定部は、前記面方向から光切断法によって前記光輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定部である、
請求項１に記載の輪郭形状測定装置。

【請求項3】

前記光輪郭形状測定部は、前記面方向から共焦点法によって前記光輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定部である、
請求項１に記載の輪郭形状測定装置。

【請求項4】

前記光輪郭形状測定部は、
前記測定対象における一方面および前記一方面に対向する他方面のうちの前記一方面の面方向から光切断法によって前記周縁部の前記輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定部と、
前記他方面の面方向から共焦点法によって前記周縁部の前記輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定部とを備え、
前記輪郭形状演算部は、
前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定部によって測定された光切断輪郭形状とに基づいて前記一方面での輪郭形状を求め、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定部によって測定された共焦点輪郭形状とに基づいて前記他方面での輪郭形状を求める、
請求項１に記載の輪郭形状測定装置。

【請求項5】

前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるノイズ除去処理部をさらに備え、
前記輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と、前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状から前記ノイズ除去処理部で求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める、
請求項１に記載の輪郭形状測定装置。

【請求項6】

前記ノイズ除去処理部は、前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状に基づき求めた高さのばらつきに応じた閾値を用いて前記ノイズを除去する、
請求項５に記載の輪郭形状測定装置。

【請求項7】

周縁部をベベル加工された円板状の測定対象における輪郭形状を測定する輪郭形状測定方法であって、
前記周縁部に外周の接線方向から光を当てることによって生じる前記周縁部の影を撮像した影画像に基づいて前記輪郭形状を影輪郭形状として測定する影輪郭形状測定工程と、
面方向から光を用いて前記測定対象までの距離を測定することによって前記周縁部の前記輪郭形状を光輪郭形状として測定する光輪郭形状測定工程と、
前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と前記光輪郭形状測定工程によって測定された光輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める輪郭形状演算工程とを備える、
輪郭形状測定方法。

【請求項8】

前記光輪郭形状測定工程は、前記面方向から光切断法によって前記光輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定工程である、
請求項７に記載の輪郭形状測定方法。

【請求項9】

前記光輪郭形状測定工程は、前記面方向から共焦点法によって前記光輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定工程である、
請求項７に記載の輪郭形状測定方法。

【請求項10】

前記光輪郭形状測定工程は、
前記測定対象における一方面および前記一方面に対向する他方面のうちの前記一方面の面方向から光切断法によって前記周縁部の前記輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定工程と、
前記他方面の面方向から共焦点法によって前記周縁部の前記輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定工程とを備え、
前記輪郭形状演算工程は、
前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定工程によって測定された光切断輪郭形状とに基づいて前記一方面での輪郭形状を求め、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定工程によって測定された共焦点輪郭形状とに基づいて前記他方面での輪郭形状を求める、
請求項７に記載の輪郭形状測定方法。

【請求項11】

前記光輪郭形状測定工程によって測定された光輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるノイズ除去処理工程をさらに備え、
前記輪郭形状演算工程は、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と、前記光輪郭形状測定工程によって測定された光輪郭形状から前記ノイズ除去処理工程で求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める、
請求項７に記載の輪郭形状測定方法。

【請求項12】

前記ノイズ除去処理工程は、前記光輪郭形状測定工程によって測定された光輪郭形状に基づき求めた高さのばらつきに応じた閾値を用いて前記ノイズを除去する、
請求項１１に記載の輪郭形状測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、周縁部をベベル加工された円板状の測定対象における輪郭形状を測定する輪郭形状測定装置および輪郭形状測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

円板状の測定対象における輪郭形状を測定する装置は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された形状測定装置は、円盤状の測定対象物における面取り加工された端部を含む測定部に対し前記測定対象物の表裏各面に平行な方向から光が投光する投光手段と，その投光方向に対向する方向から前記測定部を撮像する撮像手段と、を備え、前記撮像手段により得られた前記測定部の投影画像に対して画像処理を行うことにより前記測定部の輪郭形状を測定する形状測定装置であって、前記測定対象物の前記測定部における基準位置の厚みを計測する厚み計測手段と、前記測定部の投影像に対する画像処理によって前記測定部の第１の輪郭形状情報を導出する画像処理手段と、前記厚み計測手段により計測された厚みと前記測定部の前記投光方向における寸法とに基づいて、前記第１の輪郭形状情報から特定される厚み分布を補正することにより、前記第１の輪郭形状情報を補正して補正後の第２の輪郭形状情報を出力する輪郭形状補正手段と、を具備してなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１５６６８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、外周縁部をＲ面取りしたウェハを極薄化する際に、前記Ｒ面取りのＲ形状の影響でエッジピッチングが生じ、これを起点としてウェハが割れてしまうことがある。このウェハ割れを防止するために、前記Ｒ形状を研磨ブレードによって削ることによって高さ方向の段差を設けるトリム加工（エッジトリミング）が施されることがある。このようなトリム加工されたウェハの輪郭形状を、前記特許文献１に開示された形状測定装置のように、ウェハに光を当てることによって生じるウェハの影に基づき測定しようとすると、段差部分で生じる光の散乱等によって前記段差部分の形状がぼけて測定精度が低下してしまうことがある。

【0005】

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より精度良く輪郭形状を測定できる郭形状測定装置および輪郭形状測定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる輪郭形状測定装置は、周縁部をベベル加工された円板状の測定対象における輪郭形状を測定する装置であって、前記周縁部に外周の接線方向から光を当てることによって生じる前記周縁部の影を撮像した影画像に基づいて前記輪郭形状を影輪郭形状として測定する影輪郭形状測定部と、面方向から光を用いて前記測定対象までの距離を測定することによって前記周縁部の前記輪郭形状を光輪郭形状として測定する光輪郭形状測定部と、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める輪郭形状演算部とを備える。

【0007】

このような輪郭形状測定装置は、影輪郭形状測定部に加え、光輪郭形状測定部を備え、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状とに基づいて輪郭形状を求めるので、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0008】

他の一態様では、上述の輪郭形状測定装置において、前記光輪郭形状測定部は、前記面方向から光切断法によって前記光輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定部である。

【0009】

これによれば、光切断法によって光輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する輪郭形状測定装置が提供できる。

【0010】

他の一態様では、上述の輪郭形状測定装置において、前記光輪郭形状測定部は、共焦点法によって前記光輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定部である。

【0011】

これによれば、前記面方向から共焦点法によって光輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する輪郭形状測定装置が提供できる。

【0012】

他の一態様では、上述の輪郭形状測定装置において、前記光輪郭形状測定部は、前記測定対象における一方面および前記一方面に対向する他方面のうちの前記一方面の面方向から光切断法によって前記周縁部の前記輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定部と、前記他方面の面方向から共焦点法によって前記周縁部の前記輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定部とを備え、前記輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定部によって測定された光切断輪郭形状とに基づいて前記一方面での輪郭形状を求め、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定部によって測定された共焦点輪郭形状とに基づいて前記他方面での輪郭形状を求める。

【0013】

このような輪郭形状測定装置は、一方面に光切断輪郭形状測定部を備え、他方面に共焦点輪郭形状測定部を備えるので、周縁部における両面の輪郭形状を、より精度良く測定できる。

【0014】

他の一態様では、これら上述の輪郭形状測定装置において、前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるノイズ除去処理部をさらに備え、前記輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と、前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状から前記ノイズ除去処理部で求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。好ましくは、上述の輪郭形状測定装置において、前記光輪郭形状測定部は、前記面方向から光切断法によって前記光輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定部であり、前記ノイズ除去処理部は、前記光切断輪郭形状測定部によって測定された光切断輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求め、前記輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と、前記光切断輪郭形状測定部によって測定された光切断輪郭形状から前記ノイズ除去処理部で求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。好ましくは、上述の輪郭形状測定装置において、前記光輪郭形状測定部は、共焦点法によって前記光輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定部であり、前記ノイズ除去処理部は、前記共焦点輪郭形状測定部によって測定された共焦点輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求め、前記輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と、前記共焦点輪郭形状測定部によって測定された共焦点輪郭形状から前記ノイズ除去処理部で求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。好ましくは、上述の輪郭形状測定装置において、前記光輪郭形状測定部は、前記測定対象における一方面および前記一方面に対向する他方面のうちの前記一方面の面方向から光切断法によって前記周縁部の前記輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定部と、前記他方面の面方向から共焦点法によって前記周縁部の前記輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定部とを備え、前記ノイズ除去処理部は、前記光切断輪郭形状測定部によって測定された光切断輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去して第１ノイズ除去輪郭形状を求め、前記共焦点輪郭形状測定部によって測定された共焦点輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去して第２ノイズ除去輪郭形状を求め、前記輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と、前記光切断輪郭形状測定部によって測定された光切断輪郭形状から前記ノイズ除去処理部で求めた第１ノイズ除去輪郭形状と、前記共焦点輪郭形状測定部によって測定された共焦点輪郭形状から前記ノイズ除去処理部で求めた第２ノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。

【0015】

このような輪郭形状測定装置は、ノイズを除去したノイズ除去輪郭形状に基づいて輪郭形状を求めるので、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0016】

他の一態様では、上述の輪郭形状測定装置において、前記ノイズ除去処理部は、前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状に基づき求めた高さのばらつきに応じた閾値を用いて前記ノイズを除去する。

【0017】

トリム加工では、研磨ブレードで削るので、削り残しや削りくず（ごみ）等が生じることがあり、輪郭形状のノイズとなる。このような削り残しや削りくずは、測定対象ごとにまちまちであるので、予め設定した一定値の閾値でノイズであるか否かを判定してしまうと、適切にノイズを判定できない虞がある。上記輪郭形状測定装置は、高さのばらつきに応じた閾値を用いるので、より適切にノイズを除去でき、したがって、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0018】

本発明の他の一態様にかかる輪郭形状測定方法は、周縁部をベベル加工された円板状の測定対象における輪郭形状を測定する方法であって、前記周縁部に外周の接線方向から光を当てることによって生じる前記周縁部の影を撮像した影画像に基づいて前記輪郭形状を影輪郭形状として測定する影輪郭形状測定工程と、面方向から光を用いて前記測定対象までの距離を測定することによって前記周縁部の前記輪郭形状を光輪郭形状として測定する光輪郭形状測定工程と、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と前記光輪郭形状測定工程によって測定された光輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める輪郭形状演算工程とを備える。

【0019】

このような輪郭形状測定方法は、影輪郭形状測定工程に加え、光輪郭形状測定工程を備え、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と前記光輪郭形状測定工程によって測定された光輪郭形状とに基づいて輪郭形状を求めるので、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0020】

他の一態様では、これら上述の輪郭形状測定方法において、前記光輪郭形状測定工程は、前記面方向から光切断法によって前記光輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定工程である。

【0021】

これによれば、光切断法によって光輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する輪郭形状測定方法が提供できる。

【0022】

他の一態様では、これら上述の輪郭形状測定方法において、前記光輪郭形状測定工程は、前記面方向から共焦点法によって前記光輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定工程である。

【0023】

これによれば、共焦点法によって光輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する輪郭形状測定方法が提供できる。

【0024】

他の一態様では、これら上述の輪郭形状測定方法において、前記光輪郭形状測定工程は、前記測定対象における一方面および前記一方面に対向する他方面のうちの前記一方面の面方向から光切断法によって前記周縁部の前記輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定工程と、前記他方面の面方向から共焦点法によって前記周縁部の前記輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定工程とを備え、前記輪郭形状演算工程は、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定工程によって測定された光切断輪郭形状とに基づいて前記一方面での輪郭形状を求め、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定工程によって測定された共焦点輪郭形状とに基づいて前記他方面での輪郭形状を求める。

【0025】

このような輪郭形状測定方法は、一方面の測定に光切断輪郭形状測定工程を備え、他方面の測定に共焦点輪郭形状測定工程を備えるので、周縁部における両面の輪郭形状を、より精度良く測定できる。

【0026】

他の一態様では、これら上述の輪郭形状測定方法において、前記光輪郭形状測定工程によって測定された光輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるノイズ除去処理工程をさらに備え、前記輪郭形状演算工程は、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と、前記光輪郭形状測定工程によって測定された光輪郭形状から前記ノイズ除去処理工程で求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。好ましくは、上述の輪郭形状測定方法において、前記光輪郭形状測定工程は、前記面方向から光切断法によって前記光輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定工程であり、前記ノイズ除去処理工程は、前記光切断輪郭形状測定工程によって測定された光切断輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求め、前記輪郭形状演算工程は、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と、前記光切断輪郭形状測定工程によって測定された光切断輪郭形状から前記ノイズ除去処理工程で求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。好ましくは、上述の輪郭形状測定方法において、前記光輪郭形状測定工程は、共焦点法によって前記光輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定工程であり、前記ノイズ除去処理工程は、前記共焦点輪郭形状測定工程によって測定された共焦点輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求め、前記輪郭形状演算工程は、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と、前記共焦点輪郭形状測定工程によって測定された共焦点輪郭形状から前記ノイズ除去処理工程で求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。好ましくは、上述の輪郭形状測定方法において、前記光輪郭形状測定工程は、前記測定対象における一方面および前記一方面に対向する他方面のうちの前記一方面の面方向から光切断法によって前記周縁部の前記輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定工程と、前記他方面の面方向から共焦点法によって前記周縁部の前記輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する共焦点輪郭形状測定工程とを備え、前記ノイズ除去処理工程は、前記光切断輪郭形状測定工程によって測定された光切断輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去して第１ノイズ除去輪郭形状を求め、前記共焦点輪郭形状測定工程によって測定された共焦点輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去して第２ノイズ除去輪郭形状を求め、前記輪郭形状演算工程は、前記影輪郭形状測定工程によって測定された影輪郭形状と、前記光切断輪郭形状測定工程によって測定された光切断輪郭形状から前記ノイズ除去処理工程で求めた第１ノイズ除去輪郭形状と、前記共焦点輪郭形状測定工程によって測定された共焦点輪郭形状から前記ノイズ除去処理工程で求めた第２ノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。

【0027】

このような輪郭形状測定方法は、ノイズを除去したノイズ除去輪郭形状に基づいて輪郭形状を求めるので、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0028】

他の一態様では、上述の輪郭形状測定方法において、前記ノイズ除去処理工程は、前記光輪郭形状測定工程によって測定された光輪郭形状に基づき求めた高さのばらつきに応じた閾値を用いて前記ノイズを除去する。

【0029】

このような輪郭形状測定方法は、高さのばらつきに応じた閾値を用いるので、より適切にノイズを除去でき、したがって、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【発明の効果】

【0030】

本発明にかかる輪郭形状測定装置および輪郭形状測定方法は、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】第１実施形態における輪郭形状測定装置の構成を示すブロック図である。

【図2】第１実施形態の輪郭形状測定装置における測定系を説明するための模式図である。

【図3】実施形態の輪郭形状測定装置におけるステージを説明するための模式図である。

【図4】トリム加工した測定対象の形状を説明するための図である。

【図5】ノイズの原因を説明するための図である。

【図6】影輪郭形状と光切断輪郭形状との重ね合わせを説明するための図である。

【図7】第１実施形態における輪郭形状測定装置の動作を示すフローチャートである。

【図8】第２実施形態における輪郭形状測定装置の構成を示すブロック図である。

【図9】第２実施形態の輪郭形状測定装置における測定系を説明するための模式図である。

【図10】第２実施形態における輪郭形状測定装置の動作を示すフローチャートである。

【図11】第３実施形態における輪郭形状測定装置の構成を示すブロック図である。

【図12】第３実施形態の輪郭形状測定装置における測定系を説明するための模式図である。

【図13】第３実施形態における輪郭形状測定装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

【0033】

実施形態における輪郭形状測定装置は、周縁部をベベル加工された円板状の測定対象における輪郭形状を測定する装置である。この輪郭形状測定装置は、影輪郭形状測定部、光輪郭形状測定部および輪郭形状演算部を備える。前記影輪郭形状測定部は、前記周縁部に外周の接線方向から光を当てることによって生じる前記周縁部の影を撮像した影画像に基づいて前記輪郭形状を影輪郭形状として測定するものである。前記光輪郭形状測定部は、面方向から光を用いて前記測定対象までの距離を測定することによって前記周縁部の前記輪郭形状を光輪郭形状として測定するものである。前記輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求めるものである。以下、このような輪郭形状測定装置およびこれに実装された輪郭形状測定方法について、第１ないし第３実施形態によって、より具体的に説明する。

【0034】

（第１実施形態）
第１実施形態における輪郭形状測定装置では、前記光輪郭形状測定部に、前記面方向から光切断法によって前記光輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する光切断輪郭形状測定部が用いられる。すなわち、第１実施形態における輪郭形状測定装置は、上述と同様な影輪郭形状測定部と、光切断輪郭形状測定部と、輪郭形状演算部とを備える。前記光切断輪郭形状測定部は、面方向から光切断法によって前記周縁部の前記輪郭形状を光切断輪郭形状として測定するものである。前記輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定部によって測定された光切断輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求めるものである。以下、より具体的に説明する。

【0035】

図１は、第１実施形態における輪郭形状測定装置の構成を示すブロック図である。図２は、第１実施形態の輪郭形状測定装置における測定系を説明するための模式図である。図３は、実施形態の輪郭形状測定装置におけるステージを説明するための模式図である。なお、図３には、第１ないし第３実施形態の輪郭形状測定装置におけるステージが模式的に図示されている。図４は、トリム加工した測定対象の形状を説明するための図である。図５は、ノイズの原因を説明するための図である。図５Ａは、測定対象の一例である測定対象ＷＡの周縁部を模式的に示す断面図であり、図５Ｂは、グレースケールによって測定対象ＷＡの高さ（厚さ）を表した測定対象ＷＡの模式的な平面図である。なお、図５Ｂでは、測定対象ＷＡは、円板状であるが、周方向を直線に変換して測定対象ＷＡが図示されている。図６は、影輪郭形状と光切断輪郭形状との重ね合わせを説明するための図である。図６Ａは、重ね合わせ前を示し、図６Ｂは、重ね合わせ後を示す。

【0036】

第１実施形態における輪郭形状測定装置１０００Ａは、例えば、図１ないし図３に示すように、影輪郭形状測定部１と、光切断輪郭形状測定部２と、ステージ３と、制御処理部４Ａと、入力部５と、出力部６と、インターフェース部（ＩＦ部）７と、記憶部８Ａとを備える。

【0037】

ステージ３は、測定対象ＷＡが載置されて前記測定対象ＷＡを支持し、制御処理部４Ａに接続され、制御処理部４Ａの制御に従って、前記測定対象ＷＡを周方向θに回転し、そして、高さ方向（厚さ方向）に直交する水平方向に所定の移動範囲で前記測定対象ＷＡを移動する装置である。ステージ３は、本実施形態では、例えば、図３に示すように、測定対象ＷＡが載置されて前記測定対象ＷＡを支持し、回転軸となる円柱状の回転支持部材３１と、回転支持部材３１を回転駆動し、前記所定の移動範囲内で前記水平方向に直線移動する駆動部３２と、回転支持部材３１および駆動部３２を支持する台座３３とを備える。回転支持部材３１の一方端面は、水平な平面となっており、測定対象ＷＡが載置され、例えば、回転支持部材３１には、その中心軸に沿って図略の吸引ポンプに接続される貫通開口が形成され、測定対象ＷＡは、前記吸引ポンプの負圧により前記貫通開口から引かれて前記一方端面に固定される。駆動部３２は、回転支持部材３１にその他方端で回転可能に連結され、前記回転支持部材３１を回転駆動するための、例えばサーボモータ等のアクチュエータや減速ギヤ等の駆動機構を備えて構成される。そして、駆動部３２は、例えばラックアンドピニオンにより台座３３に対して直線移動するように構成され、台座３３は、ラックを備えて構成され、駆動部３２は、前記ラック上を直線移動するための、ピニオンおよび前記ピニオンを回転させるための例えばサーボモータ等のアクチュエータをさらに備える。このようなステージ３では、回転支持部材３１の一方端面に載置され固定された測定対象ＷＡは、駆動部３２により回転支持部材３１が回転することで周方向θに回転し、駆動部により台座３３上を移動することで前記水平方向に直線的に移動する。

【0038】

測定対象ＷＡは、周縁部をベベル加工された円板状であれば、任意であってよく、例えば半導体の製造に用いるウェハ（例えばシリコンウェハ等）やハードディスクに用いるアルミニウム製やガラス製の磁気ディスク用基板等である。前記ベベル加工は、例えば、高さ方向の段差を径方向Ｘに１または複数設けるトリム加工（エッジトリミング）である。前記トリム加工では、例えば、研磨ブレードによって測定対象ＷＡの周縁部の表面を略平坦に削ることによって、例えば、図４に示すように、高さ方向の段差が形成される。図４に示す例では、１個のトリム（枠）ＴＲが形成されている。元々のウェハ表面ＳＦとこのトリムＴＲと間は、略垂直な段差となっており、階段状に形成されている。

【0039】

影輪郭形状測定部１は、測定対象ＷＡの周縁部に外周の接線方向から光を当てることによって生じる前記周縁部の影を撮像した影画像に基づいて測定対象ＷＡの輪郭形状を影輪郭形状として測定する装置である。影輪郭形状測定部１は、ステージ３によって測定対象ＷＡを所定の角度間隔（サンプリング間隔）で順次に回転させ、周方向の各測定箇所（サンプリング点）で側面から見た各影輪郭形状（各測定箇所の各径方向に沿った断面の各外輪郭形状）を測定する。影輪郭形状測定部１は、例えば、第１測定部１１と、第１形状演算部１２（４２）とを備える。

【0040】

第１測定部１１は、制御処理部４Ａに接続され、制御処理部４Ａの制御に従って、測定対象ＷＡの周縁部に外周の接線方向から光を当てることによって前記周縁部の影を生成し、この生成した前記周縁部の影を撮像する装置である。このような第１測定部１１は、例えば、図２に示すように、照明部１１１と、照明光学系１１２と、受光光学系１１３と、撮像部１１４とを備える。照明部１１１は、制御処理部４Ａに接続され、制御処理部４Ａの制御に従って、照明光を発光するものであり、例えば白色発光ダイオード等の光源を備えて構成される。照明光学系１１２は、照明部１１１から放射（照射）された照明光を平行光にコリメートするものであり、例えば１または複数のレンズを備えて構成される。受光光学系１１３は、測定対象ＷＡの周縁部に前記平行光の照明光を当てることによって生じる前記周縁部の影の光学像を撮像部１１４の撮像面（受光面）に結像させるものであり、例えば１または複数のレンズを備えて構成される。撮像部１１４は、制御処理部４Ａに接続され、制御処理部４Ａの制御に従って、撮像面に結像した前記周縁部の影の光学像を電気的な信号に変換するものであり、例えばＣＣＤ型エリアイメージセンサやＣＭＯＳ型エリアイメージセンサを備えて構成される。撮像部１１４は、この撮像によって得られたデータ（影データ）を制御処理部４Ａに出力する。これら照明部１１１、照明光学系１１２、受光光学系１１３および撮像部１１４それぞれは、各光軸が互いに一致するように、この順に配置される。

【0041】

第１形状演算部１２（４２）は、本実施形態では後述するように制御処理部４Ａに機能的に構成され、撮像部１１４の出力（前記影データ）を画像処理（第１画像処理）することで前記周縁部の影の画像（影画像）を表すデータである影画像データを生成し、この生成した影画像データを画像処理（第２画像処理）することによって測定対象ＷＡの輪郭形状を影輪郭形状として生成するものである。前記第２画像処理は、例えばＳｏｂｅｌフィルタ等のエッジフィルタによりエッジを抽出する第２１画像処理、前記第２１画像処理で抽出したエッジから、予め設定された輝度閾値によりノイズを除去する第２２画像処理、および、前記第２２画像処理によるノイズ除去後のエッジにフィッティングする曲線を前記影輪郭形状としてサブピクセル単位で求める第２３画像処理等を備える。

【0042】

光切断輪郭形状測定部２は、面方向から光切断法によって測定対象ＷＡにおける周縁部の輪郭形状を光切断輪郭形状として測定する装置である。光切断輪郭形状測定部２は、ステージ３によって測定対象ＷＡを前記所定の角度間隔（前記サンプリング間隔）で順次に回転させ、周方向の前記各測定箇所（前記サンプリング点）で側面から見た各光切断輪郭形状（各測定箇所の各径方向に沿った断面の各外輪郭形状（照明光の照射側の外輪郭形状））を測定する。光切断輪郭形状測定部２は、例えば、第２測定部２１と、第２形状演算部２２（４３）とを備える。第２測定部２１は、制御処理部４Ａに接続され、制御処理部４Ａの制御に従って、照明光を直線のスリット状で照射し、測定対象ＷＡで反射した照明光の反射光を受光する装置である。第２測定部２１は、この受光によって得られたデータ（光切断データ）を制御処理部４Ａに出力する。第２測定部２１は、例えば、光源と、光源から照射された光をスリット状の照明光に形成するスリット部材と、前記照明光の反射光を受光して撮像するイメージセンサとを備え、前記イメージセンサは、この撮像によって得られた光切断データを制御処理部４Ａに出力する。第２形状演算部２２（４３）は、本実施形態では後述するように制御処理部４Ａに機能的に構成され、第２測定部２１の出力（前記光切断データ）を光切断法に従う処理により、測定対象ＷＡにおける周縁部の輪郭形状を光切断輪郭形状として求めるものである。前記光切断法では、前記反射光の受光方向（受光角）が第２測定部２１から測定対象ＷＡの表面までの距離に応じて変化し、前記照明光の進行方向（照射角）、前記反射光の受光方向（受光角）、および、前記照明光の照射位置と前記反射光の受光位置との間の距離（基線長）から三角測量の原理を用いることで、第２測定部２１から測定対象ＷＡの表面までの距離が求められる。この距離を求めることで面方向から測定対象ＷＡにおける周縁部の輪郭形状（光切断輪郭形状）が求められる。

【0043】

なお、第１実施形態では、上述したように、光切断輪郭形状測定部２は、面方向から光を用いて測定対象までの距離を測定することによって前記周縁部の前記輪郭形状を光輪郭形状として測定する前記光輪郭形状測定部の一例に相当する。

【0044】

第１測定部１１およびステージ３は、図２に示すように、ステージ３によって測定対象ＷＡが影輪郭形状の測定位置（測定対象ＷＡが影輪郭形状測定部１で影輪郭形状を測定するための位置）ＰＳ１に移動した場合に、測定対象ＷＡの周縁部が第１測定部１１における照明光学系１１２と受光光学系１１３との間に位置し、測定対象ＷＡにおける外周の接線方向と第１測定部１１の光軸とが互いに一致するように、または、互いに平行となるように、配設される。前記影輪郭形状の測定位置ＰＳ１は、影輪郭形状測定部１で影輪郭形状を測定する際の測定対象ＷＡの位置である。第２測定部２１およびステージ３は、図２に示すように、ステージ３によって測定対象ＷＡが光切断輪郭形状の測定位置ＰＳ２に移動した場合に、第２測定部２１におけるスリット状の照明光の延長方向（照明光がスリット状で延びる方向）が測定対象ＷＡの径方向Ｘと一致し、測定対象ＷＡの周縁部が第２測定部２１におけるスリット状の照明光で照明されるように、配設される。前記光切断輪郭形状の測定位置ＰＳ２は、光切断輪郭形状測定部２で光切断輪郭形状を測定する際の測定対象ＷＡの位置である。影輪郭形状測定部１の第１測定部１１、光切断輪郭形状測定部２の第２測定部２１およびステージ３は、上述のように配設され、固定される。

【0045】

そして、ステージ３における駆動部３２を水平方向に移動する際の前記所定の移動範囲は、例えば、一方端まで駆動部３２が移動した場合に、図２に示すように、測定対象ＷＡが影輪郭形状の測定位置ＰＳ１に位置し、他方端まで駆動部３２が移動した場合に、測定対象ＷＡが光切断輪郭形状の測定位置ＰＳ２に位置するように規定される。

【0046】

入力部５は、制御処理部４Ａに接続され、例えば、測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、測定対象名等の、輪郭形状測定装置１０００Ａを動作させる上で必要な各種データを前記輪郭形状測定装置１０００Ａに入力する機器であり、例えば、キーボード、マウス、および、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ等である。出力部６は、制御処理部４Ａに接続され、制御処理部４Ａの制御に従って、入力部５から入力されたコマンドやデータおよび輪郭形状等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。

【0047】

なお、入力部５および出力部６は、タッチパネルより構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部５は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部６は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置に触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として輪郭形状測定装置１０００Ａに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い輪郭形状測定装置１０００Ａが提供される。

【0048】

ＩＦ部７は、制御処理部４Ａに接続され、制御処理部４Ａの制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、および、ＵＳＢ規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部７は、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であってもよい。

【0049】

記憶部８Ａは、制御処理部４Ａに接続され、制御処理部４Ａの制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、第１制御処理プログラムが含まれ、前記第１制御処理プログラムには、例えば、第１制御プログラム、第１形状演算プログラム、第２形状演算プログラム、ノイズ除去プログラムおよび第１輪郭形状演算プログラム等が含まれる。前記第１制御プログラムは、輪郭形状測定装置１０００Ａの各部１～３、５～７、８Ａを当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するプログラムである。前記第１形状演算プログラムは、撮像部１１４の出力を前記第１画像処理することで前記影画像データを生成し、この生成した影画像データを第２画像処理することによって前記影輪郭形状を求めるプログラムである。前記第２形状演算プログラムは、第２測定部２１の出力を光切断法に従う処理により前記光切断輪郭形状を求めるプログラムである。前記ノイズ除去プログラムは、光切断輪郭形状測定プログラムによって測定された光切断輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるプログラムである。前記第１輪郭形状演算プログラムは、前記影輪郭形状測定プログラムによって求められた影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定プログラムの第２形状演算プログラムによって求められた光切断輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求めるプログラムである。

【0050】

前記各種の所定のデータには、例えば、測定対象名、位置関係情報、情報処理中の各データおよび輪郭形状等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。前記位置関係情報は、影輪郭形状測定部１における第１測定部１１の測定位置（第１測定位置）と光切断輪郭形状測定部２における第２測定部２１の測定位置（第２測定位置）との位置関係を表す情報である。影輪郭形状測定部１、光切断輪郭形状測定部２およびステージ３は、上述のように固定的に配設されるので、前記第１測定位置と前記第２測定位置との位置関係は、予め規定でき、この位置関係情報から、各測定箇所それぞれについて、当該測定箇所での影輪郭形状と光切断輪郭形状とが互いに対応させるとこができる。

【0051】

このような記憶部８Ａは、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部８Ａは、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部４ＡのワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。また、記憶部８Ａは、比較的記憶容量の大きいハードディスク装置を備えて構成されてもよい。

【0052】

制御処理部４Ａは、輪郭形状測定装置１０００Ａの各部１～３、５～７、８Ａを当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、測定対象ＷＡの輪郭形状を求めるための回路である。制御処理部４Ａは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部４Ａには、前記第１制御処理プログラムが実行されることによって、制御部４１Ａ、第１形状演算部４２（１２）、第２形状演算部４３（２２）、ノイズ除去処理部４４Ａおよび輪郭形状演算部４５Ａが機能的に構成される。

【0053】

制御部４１Ａは、輪郭形状測定装置１０００Ａの各部１～３、５～７、８Ａを当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、輪郭形状測定装置１０００Ａの全体の制御を司るものである。

【0054】

第１形状演算部４２（１２）は、上述したように、撮像部１１４の出力（影データ）を前記第１画像処理することで前記影画像データを生成し、この生成した影画像データを第２画像処理することによって前記影輪郭形状を求めるものである。前記各測定箇所それぞれについて、当該測定箇所の影輪郭形状が生成される。

【0055】

第２形状演算部４３（２２）は、上述したように、第２測定部２１の出力（光切断データ）を光切断法に従う処理により前記光切断輪郭形状を求めるものである。前記各測定箇所それぞれについて、当該測定箇所の光切断輪郭形状が生成される。

【0056】

ノイズ除去処理部４４Ａは、光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるものである。前記各光切断輪郭形状それぞれについて、当該光切断輪郭形状のノイズ除去輪郭形状が生成される（前記各測定箇所それぞれについて、当該測定箇所のノイズ除去輪郭形状が生成される）。トリム加工では、上述したように、研磨ブレードで削るので、例えば、図５に示すように、削り残しＤＷや削りくず（ごみ）ＰＴ等が生じることがあり、削り残しＤＷや削りくず（ごみ）ＰＴ等が輪郭形状のノイズとなる。ノイズ除去処理部４４Ａは、このノイズを、光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状から除去するものである。より具体的には、ノイズ除去処理部４４Ａは、光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状に基づき求めた高さのばらつきに応じた閾値（ノイズ判定閾値）を用いて前記ノイズを除去する。より詳しくは、ノイズ除去処理部４４Ａは、まず、トリムＴＲに対応する光切断輪郭形状から高さの標準偏差σを求め、ノイズ判定閾値Ｔｈｎを、高さの標準偏差σの所定値ｍ倍に設定する（Ｔｈｎ＝ｍ×σ）。高さの標準偏差σは、前記高さのばらつきの一例に相当する。ここで、想定されるごみの大きさＤｄをとし、トリムＴＲの深さ（段差の長さ）をＳｔとした場合、ノイズ判定閾値ＴｈｎがＤｄ／５以上Ｓｔ／２以内の範囲内となるように、所定値ｍを設定することが好ましい（Ｄｄ／５≦Ｔｈｎ≦Ｓｔ／２）。より好ましくは、ノイズ判定閾値ＴｈｎがＤｄ／３以上Ｓｔ／４以内の範囲内となるように、ｍが設定される（Ｄｄ／３≦Ｔｈｎ≦Ｓｔ／４）。このノイズ判定閾値Ｔｈｎの範囲は、複数のサンプルから規定したものである。一実施例では、Ｄｄ＝１０［μｍ］とし、Ｓｔ＝２０［μｍ］とした場合、σ＝０．６５であり、Ｔｈｎ＝６×σ（ｍ＝６）に設定される。前記高さは、例えば、影輪郭形状から、測定対象ＷＡの厚さが半分となる水平面を高さの基準面として求め、影輪郭形状と光切断輪郭形状とを後述と同様に重ねて前記基準面から光切断輪郭形状までの長さとして求められる。なお、後述では、影輪郭形状とノイズ除去輪郭形状とが重ねられるが、ここでは、高さを求めるために重ねるので、影輪郭形状とノイズ除去前の光切断輪郭形状とが重ねられる。続いて、ノイズ除去処理部４４Ａは、トリムＴＲに対応する、光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状から、トリムＴＲのノイズ判定閾値Ｔｈｎを超える箇所をノイズとして除去する。そして、ノイズ除去処理部４４Ａは、前記除去した箇所を例えば直線補間で補間し、ノイズ除去輪郭形状を生成する。

【0057】

輪郭形状演算部４５Ａは、前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求めるものである。本実施形態では、ノイズ除去処理部４４Ａを備えるので、輪郭形状演算部４５Ａは、前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状と、前記光切断輪郭形状測定部２よって測定された光切断輪郭形状から前記ノイズ除去処理部４４Ａで求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。

【0058】

より詳しくは、輪郭形状演算部４５Ａは、まず、例えば、図６Ａに示すように、前記位置関係情報に基づいて同じ測定箇所における影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状αおよび光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状（本実施形態ではノイズ除去輪郭形状）β（β１、β２）を記憶部８Ａから取り出し（読み込み）、図６Ｂに示すように、位置合わせを実施することによって、これら影輪郭形状αと光切断輪郭形状βとを重ね合わせる。前記位置合わせは、例えば、図６Ａに示すように、影輪郭形状αから、段差位置ｘαが検知され、光切断輪郭形状βから、段差位置ｘβが検知され、これら段差位置ｘαと段差位置ｘβとを一致させることによって実施される。前記段差位置ｘαは、内側から径方向に沿って走査され、影輪郭形状αで表される高さが、最初に、予め設定された判定閾値以上低くなった箇所として検知される。前記段差位置ｘβは、内側から径方向に沿って走査され、光切断輪郭形状βで表される高さが、最初に、低くなった箇所として検知される。

【0059】

そして、輪郭形状演算部４５Ａは、段差を含む所定の範囲において、影輪郭形状測定部１による測定に含まれるボケ量と、光切断輪郭形状測定部２によって測定される段差の高さとを比較し、この比較結果に応じて前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状および前記光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状のいずれか一方を選択して前記輪郭形状を求める。段差を含む所定の範囲は、例えば、段差から、径方向外側へ予め設定された所定の距離（例えば当該段差の高さの１倍や２倍等）までの範囲である。

【0060】

ベベル加工された測定対象ＷＡの輪郭形状で測定精度が低下する箇所は、主に、例えば光の散乱等が生じる段差部分であるので、処理時間を低減するために、輪郭形状を求める際に用いる測定結果が選択される。ここで、測定対象ＷＡが円板状である一方、影輪郭形状測定部１は、周縁部に外周の接線方向から光を当てることによって生じる前記周縁部の影を撮像した影画像に基づいて影輪郭形状を測定するので、被写界深度を深くしたとしても測定対象ＷＡの先端部分に焦点を合わせた場合、測定対象ＷＡの先端部分では、はっきりした形状の影画像が得られる一方、前記先端部分から径方向に沿って離れるに従って形状にボケが生じた影画像が得られることになる。このため、予め複数のサンプルから、先端位置あるいはベベル加工の開始位置からの距離ｘに応じて単調に増加するボケ量ｙを表す関数ｆ（ｘ）＝ｙが求められ（推定され）、段差の前後における平均高さの差が前記段差の高さｈとして求められ、輪郭形状演算部４５Ａは、例えば段差位置ｘｓのボケ量ｙ＝ｆ（ｘｓ）が光切断輪郭形状測定部２によって測定される前記段差位置ｘｓでの段差の高さｈより大きい場合（ｙ＞ｈ）には、段差位置ｘｓを含む所定の範囲における光切断輪郭形状を前記所定の範囲における輪郭形状として用い、前記ボケ量ｙ＝ｆ（ｘｓ）が前記段差の高さｈより大きくない場合（前記ボケ量ｙ＝ｆ（ｘｓ）が前記段差の高さｈ以下の場合、ｙ≦ｈ）には、前記所定の範囲における影輪郭形状を前記所定の範囲における輪郭形状として用い、段差ごとの前記所定の範囲を除く範囲では、影輪郭形状を輪郭形状として用いる。これによって最終的な輪郭形状が求められる。

【0061】

輪郭形状演算部４５Ａは、周方向の各測定箇所それぞれについて、このような処理を実行することによって最終的な各輪郭形状を求める。

【0062】

なお、上述では、ボケ量ｙは、距離ｘの関数として求めたが、複数のサンプルから予め設定した所定の定数ｙｃとし、ボケ量ｙｃと段差の高さｈとが比較されてもよい。あるいは、例えば、前記比較を実施せずに、段差を含む所定の範囲における光切断輪郭形状が前記所定の範囲における輪郭形状として用いられてもよい。

【0063】

なお、第１実施形態では、ノイズ除去処理部４４Ａは、前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるノイズ除去処理部の一例に相当する。

【0064】

これら制御処理部４Ａ、入力部５、出力部６、ＩＦ部７および記憶部８Ａは、例えば、デスクトップ型やノート型等のコンピュータによって構成可能である。

【0065】

次に、本実施形態の動作について説明する。図７は、第１実施形態における輪郭形状測定装置の動作を示すフローチャートである。

【0066】

このような構成の輪郭形状測定装置１０００Ａは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部４Ａには、その第１制御処理プログラムの実行によって、制御部４１Ａ、第１形状演算部４２（１２）、第２形状演算部４３（２２）、ノイズ除去処理部４４および輪郭形状演算部４５Ａが機能的に構成される。

【0067】

測定対象ＷＡがステージ３にセットされ、測定が開始されると、図７において、まず、輪郭形状測定装置１０００Ａは、制御処理部４Ａの制御部４１Ａによって、影輪郭形状の測定位置ＰＳ１で影輪郭形状測定部１によって測定した影データをその第１測定部１１から取得し、記憶部８Ａに記憶する（Ｓ１）。ステージ３によって測定対象ＷＡが所定の角度間隔（サンプリング間隔）で順次に回転され、周方向の各測定箇所（サンプリング点）で各影データが取得され、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0068】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ａは、制御処理部４Ａの制御部４１Ａによって、光切断輪郭形状の測定位置ＰＳ２で光切断輪郭形状測定部２によって測定した光切断データをその第２測定部２１から取得し、記憶部８Ａに記憶する（Ｓ２）。ステージ３によって測定対象ＷＡが前記所定の角度間隔（前記サンプリング間隔）で順次に回転され、周方向の各測定箇所（前記サンプリング点）で各光切断データが取得され、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0069】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ａは、制御処理部４Ａの第１形状演算部４２によって、撮像部１１４の出力（影データ）を前記第１画像処理することで前記影画像データを生成し、この生成した影画像データを第２画像処理することによって前記影輪郭形状を求め、記憶部８Ａに記憶する（Ｓ３）。前記各測定箇所それぞれについて、各影輪郭形状が求められ、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0070】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ａは、制御処理部４Ａの第２形状演算部４３によって、第２測定部２１の出力（光切断データ）を光切断法に従う処理により前記光切断輪郭形状を求め、記憶部８Ａに記憶する（Ｓ４）。前記各測定箇所それぞれについて、各光切断輪郭形状が求められ、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0071】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ａは、制御処理部４Ａのノイズ除去処理部４４Ａによって、前記光切断輪郭形状からノイズを除去し、ノイズ除去輪郭形状を求め、記憶部８Ａに記憶する（Ｓ５）。前記各測定箇所それぞれについて、各ノイズ除去輪郭形状が求められ、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0072】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ａは、制御処理部４Ａの輪郭形状演算部４５Ａによって、最終的な輪郭形状を求め、記憶部８Ａに記憶する（Ｓ６）。前記各測定箇所それぞれについて、最終的な各輪郭形状が求められ、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0073】

そして、輪郭形状測定装置１０００Ａは、制御処理部４Ａの制御部４１Ａによって、各測定箇所の各輪郭形状を出力部６に出力し（Ｓ７）、本処理を終了する。なお、必要に応じて、前記各輪郭形状は、ＩＦ部７を介して外部の機器へ出力されてもよい。

【0074】

以上説明したように、第１実施形態における輪郭形状測定装置１０００Ａおよびこれに実装された輪郭形状測定方法は、影輪郭形状の測定に加え、光輪郭形状の測定、第１実施形態では光切断輪郭形状の測定を行い、前記影輪郭形状の測定による影輪郭形状と前記光切断輪郭形状の測定による光切断輪郭形状とに基づいて輪郭形状を求めるので、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0075】

上記輪郭形状測定装置１０００Ａおよび輪郭形状測定方法は、ノイズを除去したノイズ除去輪郭形状に基づいて輪郭形状を求めるので、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0076】

トリム加工では、研磨ブレードで削るので、削り残しや削りくず（ごみ）等が生じることがあり、輪郭形状のノイズとなる。このような削り残しや削りくずは、測定対象ごとにまちまちであるので、予め設定した一定値の閾値でノイズであるか否かを判定してしまうと、適切にノイズを判定できない虞がある。上記輪郭形状測定装置１０００Ａおよび輪郭形状測定方法は、高さのばらつきに応じたノイズ判定閾値Ｔｈｎを用いるので、より適切にノイズを除去でき、したがって、より精度良く輪郭形状を測定できる。ノイズ判定閾値Ｔｈｎは、トリムＴＲごとに求めるので、上記輪郭形状測定装置１０００Ａおよび輪郭形状測定方法は、より適切にノイズを除去でき、したがって、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0077】

上記輪郭形状測定装置１０００Ａおよび輪郭形状測定方法は、高さのばらつきに応じたノイズ判定閾値Ｔｈｎを用いるので、より適切にノイズを除去でき、したがって、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0078】

次に、別の実施形態について説明する。
（第２実施形態）
第１実施形態では、光輪郭形状測定部として光切断輪郭形状測定部２が用いられたが、第２実施形態では、光輪郭形状測定部として共焦点輪郭形状測定部９が用いられる。すなわち、第２実施形態における輪郭形状測定装置は、上述と同様な影輪郭形状測定部と、共焦点輪郭形状測定部と、輪郭形状演算部とを備える。前記共焦点輪郭形状測定部は、面方向から共焦点法によって前記周縁部の前記輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定するものである。第２実施形態の輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定部によって測定された共焦点輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求めるものである。以下、より具体的に説明する。

【0079】

図８は、第２実施形態における輪郭形状測定装置の構成を示すブロック図である。図９は、第２実施形態の輪郭形状測定装置における測定系を説明するための模式図である。

【0080】

第２実施形態における輪郭形状測定装置１０００Ｂは、例えば、図８および図９に示すように、影輪郭形状測定部１と、共焦点輪郭形状測定部９と、ステージ３と、制御処理部４Ｂと、入力部５と、出力部６と、インターフェース部（ＩＦ部）７と、記憶部８Ｂとを備える。これら第２実施形態の輪郭形状測定装置１０００Ｂにおける影輪郭形状測定部１、ステージ３、入力部５、出力部６およびＩＦ部７は、それぞれ、第１実施形態の輪郭形状測定装置１０００Ａにおける影輪郭形状測定部１、ステージ３、入力部５、出力部６およびＩＦ部７と同様であるので、その説明を省略する。

【0081】

共焦点輪郭形状測定部９は、面方向から共焦点法によって測定対象ＷＡにおける周縁部の輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定する装置である。共焦点輪郭形状測定部９は、ステージ３によって測定対象ＷＡを前記所定の角度間隔（前記サンプリング間隔）で順次に回転させ、周方向の前記各測定箇所（前記サンプリング点）で側面から見た各共焦点輪郭形状（各測定箇所の各径方向に沿った断面の各外輪郭形状（照明光の照射側の外輪郭形状））を測定する。共焦点輪郭形状測定部９は、例えば、第３測定部９１と、第３形状演算部９２（４６）とを備える。第３測定部９１は、制御処理部４Ｂに接続され、制御処理部４Ｂの制御に従って、照明光を１点で集光して照射し、測定対象ＷＡで反射した照明光の反射光を受光する装置であり、測定対象ＷＡの高さ方向（厚さ方向）に沿って移動可能に構成される。例えば、第３測定部９１は、照明光を１点で集光して照射し、測定対象ＷＡで反射した照明光の反射光を受光する共焦点測定部と、測定対象ＷＡの高さ方向に沿って立設され、例えばラックを備えたロッド状（棒状）の支持部材と、ピニオンおよび前記ピニオンを回転させるための例えばサーボモータ等のアクチュエータを備え、前記共焦点測定部をラックアンドピニオンにより前記支持部材に沿って移動可能に支持する走査駆動部とを備える。前記走査駆動部は、制御処理部４Ｂに接続され、制御処理部４Ｂによって制御される。前記共焦点法は、焦点が合ったときに反射光量が最大となるという共焦点原理を使用し、測定対象ＷＡまでの距離を求めるものである。より具体的には、前記共焦点測定部は、単色光を発光する単色光源（例えばレーザ光源等）と、前記単色光源からの単色光を固定焦点で結像して測定対象ＷＡに照射する結像光学系と、ピンホール（微小開口）を形成したピンホール部材と、測定対象ＷＡで反射した前記単色光を、前記ピンホール部材のピンホールを介して受光する受光部とを備える。第３形状演算部９２（４６）は、本実施形態では後述するように制御処理部４Ｂに機能的に構成され、第３測定部９１の出力を共焦点法に従う処理により、測定対象ＷＡにおける周縁部の輪郭形状を共焦点輪郭形状として求めるものである。より詳しくは、第３形状演算部９２（４６）は、前記走査駆動部を制御することで前記共焦点測定部を測定対象ＷＡの高さ方向に沿って走査し、前記受光部の出力に基づいて、前記受光部で受光される反射光の光量が最大となる前記共焦点測定部の位置を求めることで、前記共焦点測定部から測定対象ＷＡの表面までの距離を求める。前記共焦点測定部が固定焦点であるので、測定対象ＷＡの表面に合焦していないとき（焦点が合っていないとき）、ぼけが生じ、前記ピンホールによって反射光が略遮断され、合焦の近傍で反射光が前記受光部で受光され、測定対象ＷＡの表面に合焦しているとき（焦点が合っているとき）、最大光量で反射光が前記受光部で受光される。これにより前記距離が求められる。第３形状演算部９２（４６）は、このような距離の測定を、測定対象ＷＡの径方向に沿って所定の間隔で繰り返すことで、前記共焦点輪郭形状を求める。測定対象ＷＡの径方向に沿った移動は、ステージ３における駆動部３２を水平方向に移動することで実施される。

【0082】

なお、上述において、前記共焦点測定部は、前記ピンホールに代え、スリットを備えて構成されてもよい。これにより、前記共焦点輪郭形状を求めるための、測定対象ＷＡの径方向の移動が省略でき、測定時間が短縮できる。また、上述において、前記共焦点測定部は、前記単色光源に代え、多色光（互いに異なる複数の波長を含む各光）を発光する多色光源を備え、前記結像光学系に代え、前記複数の波長ごとに異なる焦点距離となるように、色収差を持つ結像光学系を備え、前記受光部を前記複数の波長ごとに備え、反射光を前記複数の波長に分光する分光部をさらに備え、前記分光部から射出される前記複数の波長の各光それぞれを前記複数の受光部それぞれで受光するように構成されてもよい。これにより測定対象ＷＡの高さ方向に沿って前記共焦点測定部の走査が省略でき、測定時間が短縮できる。

【0083】

なお、第２実施形態では、上述したように、共焦点輪郭形状測定部９は、面方向から光を用いて測定対象までの距離を測定することによって前記周縁部の前記輪郭形状を光輪郭形状として測定する前記光輪郭形状測定部の他の一例に相当する。前記所定の基準面は、上述と同様に、例えば、影輪郭形状から、測定対象ＷＡの厚さが半分となる水平面であり、前記高さは、影輪郭形状と共焦点輪郭形状とを後述と同様に重ねて前記基準面から共焦点輪郭形状までの長さとして求められる。

【0084】

第３測定部９１およびステージ３は、図９に示すように、ステージ３によって測定対象ＷＡが共焦点輪郭形状の測定位置ＰＳ３に移動した場合に、測定対象ＷＡの周縁部が第３測定部９１における照明光で照明されその反射光を受光するように、配設される。前記共焦点輪郭形状の測定位置ＰＳ３は、共焦点輪郭形状測定部９で共焦点輪郭形状を測定する際の測定対象ＷＡの位置であり、本実施形態では、光切断輪郭形状の測定位置ＰＳ２である（ＰＳ３＝ＰＳ２）。影輪郭形状測定部１の第１測定部１１、共焦点輪郭形状測定部９の第３測定部９１およびステージ３は、上述のように配設され、固定される。

【0085】

そして、ステージ３における駆動部３２を水平方向に移動する際の前記所定の移動範囲は、例えば、一方端まで駆動部３２が移動した場合に、図９に示すように、測定対象ＷＡが影輪郭形状の測定位置ＰＳ１に位置し、他方端まで駆動部３２が移動した場合に、測定対象ＷＡが共焦点輪郭形状の測定位置ＰＳ３に位置するように規定される。

【0086】

記憶部８Ｂは、制御処理部４Ｂに接続され、制御処理部４Ｂの制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、第２制御処理プログラムが含まれ、前記第２制御処理プログラムには、例えば、第２制御プログラム、第１実施形態と同様な第１形状演算プログラム、第３形状演算プログラム、ノイズ除去処理プログラムおよび第２輪郭形状演算プログラム等が含まれる。前記第２制御プログラムは、輪郭形状測定装置１０００Ｂの各部１～３、５～７、８Ｂを当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するプログラムである。前記第３形状演算プログラムは、第３測定部９１の出力を共焦点法に従う処理により、測定対象ＷＡにおける周縁部の輪郭形状を共焦点輪郭形状として求めるプログラムである。前記ノイズ除去プログラムは、共焦点輪郭形状測定プログラムによって測定された共焦点輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるプログラムである。前記第２輪郭形状演算プログラムは、前記影輪郭形状測定プログラムによって求められた影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定プログラムの第３形状演算プログラムによって求められた共焦点輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求めるプログラムである。

【0087】

前記各種の所定のデータには、例えば、測定対象名、位置関係情報、情報処理中の各データおよび輪郭形状等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。前記位置関係情報は、影輪郭形状測定部１における第１測定部１１の測定位置（第１測定位置）と共焦点輪郭形状測定部９における第３測定部９１の測定位置（第３測定位置）との位置関係を表す情報である。影輪郭形状測定部１、共焦点輪郭形状測定部９およびステージ３は、上述のように固定的に配設されるので、前記第１測定位置と前記第３測定位置との位置関係は、予め規定でき、この位置関係情報から、各測定箇所それぞれについて、当該測定箇所での影輪郭形状と共焦点輪郭形状とが互いに対応させるとこができる。

【0088】

このような記憶部８Ｂは、例えばＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、必要に応じてハードディスク装置を備えて構成されてもよい。

【0089】

制御処理部４Ｂは、輪郭形状測定装置１０００Ｂの各部１～３、５～７、８Ｂを当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、測定対象ＷＡの輪郭形状を求めるための回路である。制御処理部４Ｂは、例えば、ＣＰＵおよびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部４Ｂには、前記第２制御処理プログラムが実行されることによって、制御部４１Ｂ、第１形状演算部４２（１２）、第３形状演算部４６（９２）、ノイズ除去処理部４４Ｂおよび輪郭形状演算部４５Ｂが機能的に構成される。この第２実施形態における第１形状演算部４２（１２）は、第１実施形態における第１形状演算部４２（１２）と同様であるので、その説明を省略する。

【0090】

制御部４１Ｂは、輪郭形状測定装置１０００Ｂの各部１～３、５～７、８Ｂを当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、輪郭形状測定装置１０００Ｂの全体の制御を司るものである。

【0091】

第３形状演算部４６（９２）は、上述したように、第３測定部９１の出力を共焦点法に従う処理により、測定対象ＷＡにおける周縁部の輪郭形状を共焦点輪郭形状として求めるものである。前記各測定箇所それぞれについて、当該測定箇所の共焦点輪郭形状が生成される。

【0092】

ノイズ除去処理部４４Ｂは、共焦点輪郭形状測定部９によって測定された共焦点輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるものである。より具体的には、ノイズ除去処理部４４Ｂは、上述のノイズ除去処理部４４Ａにおいて、光切断輪郭形状測定部２を共焦点輪郭形状測定部９に読み替え、光切断輪郭形状を共焦点輪郭形状に読み替えることで、構成できる。

【0093】

輪郭形状演算部４５Ｂは、前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定部９によって測定された共焦点輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求めるものである。本実施形態では、ノイズ除去処理部４４Ｂを備えるので、輪郭形状演算部４５Ｂは、前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状と、前記共焦点輪郭形状測定部９よって測定された共焦点断輪郭形状から前記ノイズ除去処理部４４Ｂで求めたノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。

【0094】

より詳しくは、輪郭形状演算部４５Ｂは、前記位置関係情報に基づいて同じ測定箇所における影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状および共焦点輪郭形状測定部９によって測定された共焦点輪郭形状（本実施形態ではノイズ除去輪郭形状）を記憶部８Ｂから取り出し（読み込み）、位置合わせを実施することによって、これら影輪郭形状と共焦点輪郭形状とを重ね合わせる。前記位置合わせは、第１実施形態と類似し、例えば、前記影輪郭形状から段差位置が検知され、前記共焦点輪郭形状から段差位置が検知され、これら各段差位置を互いに一致させることによって実施される。そして、輪郭形状演算部４５Ｂは、前記段差を含み周縁部の輪郭形状を求める所定の測定範囲を複数の区分に分け、前記複数の区分ごとに、これら影輪郭形状および共焦点輪郭形状（本実施形態ではノイズ除去輪郭形状）のうちのいずれか一方を選択することによって前記周縁部の輪郭形状を求める。前記選択では、例えば、当該区分において、影輪郭形状および共焦点輪郭形状の両方が存在する場合には、共焦点輪郭形状が選択され、影輪郭形状が存在し、共焦点輪郭形状が存在しない場合には、影輪郭形状が選択される。なお、当該区分における一部で共焦点輪郭形状が存在する場合は、当該区分において、共焦点輪郭形状が存在しない場合とみなされる。前記区分の長さを短くすることで、このような、みなすケースは、低減される。

【0095】

なお、第２実施形態では、ノイズ除去処理部４４Ｂは、前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるノイズ除去処理部の他の一例に相当する。

【0096】

これら制御処理部４Ｂ、入力部５、出力部６、ＩＦ部７および記憶部８Ｂは、例えば、デスクトップ型やノート型等のコンピュータによって構成可能である。

【0097】

次に、本実施形態の動作について説明する。図１０は、第２実施形態における輪郭形状測定装置の動作を示すフローチャートである。

【0098】

このような構成の輪郭形状測定装置１０００Ｂは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部４Ｂには、その第２制御処理プログラムの実行によって、制御部４１Ｂ、第１形状演算部４２（１２）、第３形状演算部４６（９２）および輪郭形状演算部４５Ｂが機能的に構成される。

【0099】

測定対象ＷＡがステージ３にセットされ、測定が開始されると、図１０において、まず、輪郭形状測定装置１０００Ｂは、制御処理部４Ｂの制御部４１Ｂによって、第１実施形態の処理Ｓ１と同様な処理Ｓ１１を実行し、続いて、制御処理部４Ｂの第１形状演算部４２（１２）によって、第１実施形態の処理Ｓ３と同様な処理Ｓ１２を実行する。

【0100】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ｂは、共焦点輪郭形状測定部９によって、共焦点輪郭形状の測定位置ＰＳ３（＝ＰＳ２）で、第３測定部９１の出力を共焦点法に従う処理により、測定対象ＷＡにおける周縁部の輪郭形状を共焦点輪郭形状として求め、記憶部８Ｂに記憶する（Ｓ１３）。ステージ３によって測定対象ＷＡが前記所定の角度間隔（前記サンプリング間隔）で順次に回転され、周方向の各測定箇所（前記サンプリング点）で各共焦点輪郭形状が測定され、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0101】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ｂは、制御処理部４Ｂのノイズ除去処理部４４Ｂによって、前記光切断輪郭形状からノイズを除去し、ノイズ除去輪郭形状を求め、記憶部８Ｂに記憶する（Ｓ１４）。前記各測定箇所それぞれについて、各ノイズ除去輪郭形状が求められ、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0102】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ｂは、制御処理部４Ｂの輪郭形状演算部４５Ｂによって、最終的な輪郭形状を求め、記憶部８Ｂに記憶する（Ｓ１５）。前記各測定箇所それぞれについて、最終的な各輪郭形状が求められ、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0103】

そして、輪郭形状測定装置１０００Ｂは、制御処理部４Ｂの制御部４１Ｂによって、各測定箇所の各輪郭形状を出力部６に出力し（Ｓ１６）、本処理を終了する。なお、必要に応じて、前記各輪郭形状は、ＩＦ部７を介して外部の機器へ出力されてもよい。

【0104】

以上説明したように、第２実施形態における輪郭形状測定装置１０００Ｂおよびこれに実装された輪郭形状測定方法は、影輪郭形状の測定に加え、光輪郭形状の測定、第２実施形態では共焦点輪郭形状の測定を行い、前記影輪郭形状の測定による影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状の測定による共焦点輪郭形状とに基づいて輪郭形状を求めるので、より精度良く輪郭形状を測定できる。

【0105】

次に、別の実施形態について説明する。
（第３実施形態）
第１実施形態では、光輪郭形状測定部として光切断輪郭形状測定部２が用いられ、第２実施形態では、光輪郭形状測定部として共焦点輪郭形状測定部９が用いられたが、第３実施形態では、光輪郭形状測定部として光切断輪郭形状測定部２および共焦点輪郭形状測定部９が用いられる。すなわち、第３実施形態における輪郭形状測定装置は、上述と同様な影輪郭形状測定部と、光切断輪郭形状測定部と、共焦点輪郭形状測定部と、輪郭形状演算部とを備える。第３実施形態の光切断輪郭形状測定部は、測定対象における一方面および前記一方面に対向する他方面のうちの前記一方面の面方向から光切断法によって前記周縁部の前記輪郭形状を光切断輪郭形状として測定するものである。第３実施形態の共焦点輪郭形状測定部は、前記他方面の面方向から共焦点法によって前記周縁部の前記輪郭形状を共焦点輪郭形状として測定するものである。第３実施形態の輪郭形状演算部は、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定部によって測定された光切断輪郭形状とに基づいて前記一方面での輪郭形状を求め、前記影輪郭形状測定部によって測定された影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定部によって測定された共焦点輪郭形状とに基づいて前記他方面での輪郭形状を求めるものである。以下、より具体的に説明する。

【0106】

図１１は、第３実施形態における輪郭形状測定装置の構成を示すブロック図である。図１２は、第３実施形態の輪郭形状測定装置における測定系を説明するための模式図である。

【0107】

第３実施形態における輪郭形状測定装置１０００Ｃは、例えば、図１１および図１２に示すように、影輪郭形状測定部１と、光切断輪郭形状測定部２と、共焦点輪郭形状測定部９と、ステージ３と、制御処理部４Ｃと、入力部５と、出力部６と、インターフェース部（ＩＦ部）７と、記憶部８Ｃとを備える。これら第３実施形態の輪郭形状測定装置１０００Ｃにおける影輪郭形状測定部１、光切断輪郭形状測定部２、ステージ３、入力部５、出力部６およびＩＦ部７は、それぞれ、第１実施形態の輪郭形状測定装置１０００Ａにおける影輪郭形状測定部１、光切断輪郭形状測定部２、ステージ３、入力部５、出力部６およびＩＦ部７と同様であるので、その説明を省略する。第３実施形態の輪郭形状測定装置１０００Ｃにおける共焦点輪郭形状測定部９は、第２実施形態の輪郭形状測定装置１０００Ｂにおける共焦点輪郭形状測定部９と同様であるので、その説明を省略する。

【0108】

なお、第３実施形態では、上述したように、光切断輪郭形状測定部２および共焦点輪郭形状測定部９は、面方向から光を用いて測定対象までの距離を測定することによって前記周縁部の前記輪郭形状を光輪郭形状として測定する前記光輪郭形状測定部の他の一例に相当する。

【0109】

第２測定部２１およびステージ３は、図１２に示すように、ステージ３によって測定対象ＷＡが光切断輪郭形状の測定位置ＰＳ２（＝ＰＳ３）に移動した場合に、測定対象ＷＡにおける一方面（一方主面）および前記一方面に対向する他方面（他方主面）のうちの前記一方面、例えば図１２に示す例では測定対象ＷＡの裏面において、第２測定部２１におけるスリット状の照明光の延長方向（照明光がスリット状で延びる方向）が測定対象ＷＡの径方向Ｘと一致し、測定対象ＷＡの周縁部が第２測定部２１におけるスリット状の照明光で照明されるように、配設される。第３測定部９１およびステージ３は、図１２に示すように、ステージ３によって測定対象ＷＡが共焦点輪郭形状の測定位置ＰＳ３（＝ＰＳ２）に移動した場合に、測定対象ＷＡにおける前記他方面、例えば図１２に示す例では測定対象ＷＡの表面において、測定対象ＷＡの周縁部が第３測定部９１における照明光で照明されその反射光を受光するように、配設される。影輪郭形状測定部１の第１測定部１１、光切断輪郭形状測定部２の第２測定部２１、共焦点輪郭形状測定部９の第３測定部９１およびステージ３は、上述のように配設され、固定される。

【0110】

そして、ステージ３における駆動部３２を水平方向に移動する際の前記所定の移動範囲は、例えば、一方端まで駆動部３２が移動した場合に、図１２に示すように、測定対象ＷＡが影輪郭形状の測定位置ＰＳ１に位置し、他方端まで駆動部３２が移動した場合に、測定対象ＷＡが共焦点輪郭形状の測定位置ＰＳ３（＝ＰＳ２）に位置するように規定される。

【0111】

記憶部８Ｃは、制御処理部４Ｃに接続され、制御処理部４Ｃの制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、第３制御処理プログラムが含まれ、前記第３制御処理プログラムには、例えば、第３制御プログラム、第１実施形態と同様な第１および第２形状演算プログラム、第２実施形態と同様な第３形状演算プログラム、ノイズ除去処理プログラムおよび第３輪郭形状演算プログラム等が含まれる。前記第３制御プログラムは、輪郭形状測定装置１０００Ｃの各部１～３、５～７、８Ｃを当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するプログラムである。前記ノイズ除去処理プログラムは、光切断輪郭形状測定プログラムによって測定された光切断輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去して第１ノイズ除去輪郭形状を求め、共焦点輪郭形状測定プログラムによって測定された共焦点輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去して第２ノイズ除去輪郭形状を求めるプログラムである。前記第３輪郭形状演算プログラムは、影輪郭形状測定プログラムの前記第１形状演算プログラムによって求められた影輪郭形状と光切断輪郭形状測定プログラムの前記第２形状演算プログラムによって求められた光切断輪郭形状とに基づいて前記一方面での輪郭形状を求め、前記影輪郭形状と共焦点輪郭形状測定プログラムの第３形状演算プログラムによって求められた共焦点輪郭形状とに基づいて前記他方面での輪郭形状を求めるプログラムである。

【0112】

前記各種の所定のデータには、例えば、測定対象名、位置関係情報、情報処理中の各データおよび輪郭形状等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。前記位置関係情報は、影輪郭形状測定部１における第１測定部１１の測定位置（第１測定位置）と光切断輪郭形状測定部２における第２測定部２１の測定位置（第２測定位置）と共焦点輪郭形状測定部９における第３測定部９１の測定位置（第３測定位置）との位置関係を表す情報である。影輪郭形状測定部１、光切断輪郭形状測定部２、共焦点輪郭形状測定部９およびステージ３は、上述のように固定的に配設されるので、前記第１測定位置と前記第２測定位置と前記第３測定位置との位置関係は、予め規定でき、この位置関係情報から、各測定箇所それぞれについて、当該測定箇所での影輪郭形状と光切断輪郭形状と共焦点輪郭形状とが互いに対応させるとこができる。

【0113】

このような記憶部８Ｃは、例えばＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、必要に応じてハードディスク装置を備えて構成されてもよい。

【0114】

制御処理部４Ｃは、輪郭形状測定装置１０００Ｃの各部１～３、５～７、８Ｃを当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、測定対象ＷＡの輪郭形状を求めるための回路である。制御処理部４Ｃは、例えば、ＣＰＵおよびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部４Ｃには、前記第３制御処理プログラムが実行されることによって、制御部４１Ｃ、第１形状演算部４２（１２）、第２形状演算部４３（２２）、第３形状演算部４６（９２）、ノイズ除去処理部４４Ｃおよび輪郭形状演算部４５Ｃが機能的に構成される。第３実施形態における第１形状演算部４２（１２）は、第１実施形態における第１形状演算部４２（１２）と同様であるので、その説明を省略する。第３実施形態における第２形状演算部４３（２２）は、測定対象ＷＡの一方面（図１２に示す例では裏面）における周縁部の輪郭形状を求める点を除き、第１実施形態における第２形状演算部４３（２２）と同様であるので、その説明を省略する。第３実施形態における第３形状演算部４６（９２）は、測定対象ＷＡの他方面（図１２に示す例では表面）における周縁部の輪郭形状を求める点を除き、第２実施形態における第３形状演算部４６（９２）と同様であるので、その説明を省略する。

【0115】

制御部４１Ｃは、輪郭形状測定装置１０００Ｃの各部１～３、５～７、８Ｃを当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、輪郭形状測定装置１０００Ｃの全体の制御を司るものである。

【0116】

ノイズ除去処理部４４Ｃは、前記光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去して前記一方面での第１ノイズ除去輪郭形状を求め、前記共焦点輪郭形状測定部９によって測定された共焦点輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去して前記他方面での第２ノイズ除去輪郭形状を求めるものである。ノイズ除去処理部４４Ｃは、第１実施形態におけるノイズ除去処理部４４Ａと同様な処理によって、前記一方面での第１ノイズ除去輪郭形状を求めるので、その説明を省略する。ノイズ除去処理部４４Ｃは、第２実施形態におけるノイズ除去処理部４４Ｂと同様な処理によって、前記他方面での第２ノイズ除去輪郭形状を求めるので、その説明を省略する。

【0117】

輪郭形状演算部４５Ｃは、前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状とに基づいて前記一方面での輪郭形状を求め、前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定部９によって測定された共焦点輪郭形状とに基づいて前記他方面での輪郭形状を求めるものである。より具体的には、輪郭形状演算部４５Ｃは、前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状と、前記光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状から前記ノイズ除去処理部で求めた第１ノイズ除去輪郭形状と、前記共焦点輪郭形状測定部９によって測定された共焦点輪郭形状から前記ノイズ除去処理部で求めた第２ノイズ除去輪郭形状とに基づいて前記輪郭形状を求める。輪郭形状演算部４５Ｃは、第１実施形態における輪郭形状演算部４５Ａと同様な処理によって、前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状と前記光切断輪郭形状測定部２によって測定された光切断輪郭形状とに基づいて前記一方面での輪郭形状を求めるので、その説明を省略する。輪郭形状演算部４５Ｃは、第２実施形態における輪郭形状演算部４５Ｂと同様な処理によって、前記影輪郭形状測定部１によって測定された影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状測定部９によって測定された共焦点輪郭形状とに基づいて前記他方面での輪郭形状を求めるので、その説明を省略する。なお、輪郭形状演算部４５Ｃは、測定対象ＷＡにおける先端部分の輪郭形状を用いることにより、前記求めた前記一方面での輪郭形状と前記求めた前記他方面での輪郭形状を統合することによって、測定対象ＷＡにおける前記周縁部の輪郭形状を求めてよい。

【0118】

なお、第３実施形態では、ノイズ除去処理部４４Ｃは、前記光輪郭形状測定部によって測定された光輪郭形状から高さ方向に生じたノイズを除去してノイズ除去輪郭形状を求めるノイズ除去処理部の一例に相当する。

【0119】

これら制御処理部４Ｃ、入力部５、出力部６、ＩＦ部７および記憶部８Ｃは、例えば、デスクトップ型やノート型等のコンピュータによって構成可能である。

【0120】

次に、本実施形態の動作について説明する。図１３は、第３実施形態における輪郭形状測定装置の動作を示すフローチャートである。

【0121】

このような構成の輪郭形状測定装置１０００Ｃは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部４Ｃには、その第３制御処理プログラムの実行によって、制御部４１Ｃ、第１形状演算部４２（１２）、第２形状演算部４３（２２）、第３形状演算部４６（９２）、ノイズ除去処理部４４Ｃおよび輪郭形状演算部４５Ｃが機能的に構成される。

【0122】

測定対象ＷＡがステージ３にセットされ、測定が開始されると、図１３において、まず、輪郭形状測定装置１０００Ｃは、制御処理部４Ｃの制御部４１Ｃによって、第１実施形態の処理Ｓ１と同様な処理Ｓ２１を実行し、続いて、制御処理部４Ｃの制御部４１Ｃによって、測定対象ＷＡの一方面に対し、第１実施形態の処理Ｓ２と同様な処理Ｓ２２を実行し、続いて、制御処理部４Ｃの第１形状演算部４２（１２）によって、第１実施形態の処理Ｓ３と同様な処理Ｓ２３を実行し、続いて、制御処理部４Ｃの第２形状演算部４３（２２）によって、測定対象ＷＡの一方面において、第１実施形態の処理Ｓ４と同様な処理Ｓ２４を実行し、続いて、制御処理部４Ｃの第３形状演算部４６（９２）によって、測定対象ＷＡの他方面において、第２実施形態の処理Ｓ１３と同様な処理Ｓ２５を実行する。

【0123】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ｃは、制御処理部４Ｃのノイズ除去処理部４４Ｃによって、測定対象ＷＡの一方面において、第１実施形態の処理Ｓ５と同様な処理Ｓ２６を実行し、測定対象ＷＡの他方面において、第２実施形態の処理Ｓ１４と同様な処理Ｓ２６を実行する。

【0124】

続いて、輪郭形状測定装置１０００Ｃは、制御処理部４Ｃの輪郭形状演算部４５Ｃによって、最終的な輪郭形状を求め、記憶部８Ｃに記憶する（Ｓ２７）。前記各測定箇所それぞれについて、最終的な各輪郭形状が求められ、各測定箇所と対応付けて記憶される。

【0125】

そして、輪郭形状測定装置１０００Ｃは、制御処理部４Ｃの制御部４１Ｃによって、各測定箇所の各輪郭形状を出力部６に出力し（Ｓ２８）、本処理を終了する。なお、必要に応じて、前記各輪郭形状は、ＩＦ部７を介して外部の機器へ出力されてもよい。

【0126】

なお、図１２に示す例では、輪郭形状測定装置１０００Ｃは、測定対象ＷＡの表面における周縁部の輪郭形状を共焦点輪郭形状測定部９で測定し、測定対象ＷＡの裏面における周縁部の輪郭形状を光切断輪郭形状測定部２で測定するように構成されたが、輪郭形状測定装置１０００Ｃは、測定対象ＷＡの裏面における周縁部の輪郭形状を共焦点輪郭形状測定部９で測定し、測定対象ＷＡの表面における周縁部の輪郭形状を光切断輪郭形状測定部２で測定するように構成されてもよい。このような輪郭形状測定装置は、ステージ３に裏面で当接して載置されていた測定対象ＷＡをひっくり返してステージ３に載置することで、図１２に示す輪郭形状測定装置１０００Ｃの構成で実質的に実現できる。

【0127】

以上説明したように、第３実施形態における輪郭形状測定装置１０００Ｃおよびこれに実装された輪郭形状測定方法は、影輪郭形状の測定に加え、光輪郭形状の測定として測定対象ＷＡの一方面に対する光切断輪郭形状の測定を行い、前記影輪郭形状の測定による影輪郭形状と前記光切断輪郭形状の測定による光切断輪郭形状とに基づいて前記一方面での輪郭形状を求める。そして、上記輪郭形状測定装置１０００Ｃおよび輪郭形状測定方法は、影輪郭形状の測定に加え、光輪郭形状の測定として測定対象ＷＡの他方面に対する共焦点輪郭形状の測定を行い、前記影輪郭形状の測定による影輪郭形状と前記共焦点輪郭形状の測定による共焦点輪郭形状とに基づいて前記他方面での輪郭形状を求める。このため、上記輪郭形状測定装置１０００Ｃおよび輪郭形状測定方法は、周縁部における両面の輪郭形状を、より精度良く測定できる。

【0128】

なお、測定対象ＷＡの両面における各輪郭形状の測定において、前記両面共に光切断法が用いられてよく、あるいは、前記両面共に共焦点法が用いられてよい。

【0129】

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

【符号の説明】

【0130】

１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ 輪郭形状測定装置
１ 影輪郭形状測定部
２ 光切断輪郭形状測定部
３ ステージ
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 制御処理部
５ 入力部
６ 出力部
７ インターフェース部（ＩＦ部）
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ 記憶部
９ 共焦点輪郭形状測定部
１１ 第１測定部
１２（４２） 第１形状演算部
２１ 第２測定部
２２（４３） 第２形状演算部
４１ 制御部
４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ ノイズ除去処理部
４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ 輪郭形状演算部
９１ 第３測定部
９２（４６） 第３形状演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】