| 【発明の名称】 |
平面形状計測装置、平面形状計測方法及び該方法を実行するプログラムを記憶した記憶媒体 |
| 【発明者】 |
【氏名】光谷 直樹
【氏名】半田 博久
【氏名】川▲崎▼ 和彦
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| 【要約】 |
【課題】専用のハードウェアを用いることなく位相シフト法における位相シフト量を高精度で取得して平面形状を正確に計測することができる平面形状計測装置、平面形状計測方法及び該方法を実行するプログラムを記憶した記憶媒体を提供する。
【解決手段】位相０°において干渉縞画像Ｉ1を撮像し、位相の半周期分（２π）の位相ａを計測する。次いで、位相シフトを微小量行った後、干渉縞画像Ｉ2を撮像し、干渉縞画像Ｉ1と干渉縞画像Ｉ2との相対的移動量ｂを計測する。さらに、位相シフトを微小量行った後、干渉縞画像Ｉ3を撮像し、干渉縞画像Ｉ1と干渉縞画像Ｉ3との相対的移動量ｃを計測する。計測されたａ値、ｂ値及びｃ値に基づいてα＝２πｂ／ａにより算出した位相シフト量αと、β＝２πｃ／ａにより算出した位相シフト量βとに基づいて３つの干渉縞画像情報Ｉ1(x,y)、Ｉ2(x,y)、Ｉ3(x,y)を算出する。また、これらの３つの干渉縞画像情報Ｉ1(x,y)、Ｉ2(x,y)、Ｉ3(x,y) を位相接続処理及び位相−平面変換処理等の公知の平面形状解析手法により平面形状を算出する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被計測物の観測面からの光学的反射像と参照面からの光学的反射像を干渉させる干渉光学系と、前記観測面と前記参照面との干渉により生じた光学的位相をシフトした複数の２次元干渉縞画像を取得する機構とを備え、複数の位相シフトした２次元干渉縞画像情報を捉え、これらの画像情報を加工して前記被検面の形状を再現する平面形状計測装置において、前記複数の２次元干渉縞画像の各々より干渉縞の位相差量を算出し、前記観測面の形状情報を求める位相シフト法の位相シフト量を前記位相差量を用いて補正することを特徴とする平面形状計測装置。
【請求項２】 前記位相差量を前記２次元干渉縞画像上の複数の観測位置より算出し、これらの算出結果を平均化し、前記形状情報を求める位相シフト法の位相シフト量を前記平均化した位相差量を用いて補正することを特徴とする請求項１記載の平面形状計測装置。
【請求項３】 被計測物の観測面からの第１の光学的反射像と参照面からの第２の光学的反射像とを干渉させる干渉光学系と、前記干渉により生じた光学的位相を所定の位相シフト量シフトした少なくとも３つの干渉縞画像を取得する干渉縞画像取得手段と、前記所定の位相シフト量を用いて少なくとも３つの干渉縞画像情報を算出し、当該少なくとも３つの干渉縞画像情報から前記観測面の形状を算出する算出手段とを備える平面形状計測装置において、前記算出手段は、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つと他の１つとの間の第１の位相差量と、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つとさらに他の１つとの間の第２の位相差量とを用いて前記所定の位相シフト量を算出することを特徴とする平面形状計測装置。
【請求項４】 前記第１の位相差量及び前記第２の位相差量の各々は、前記干渉縞画像における１つの干渉縞上の複数の観測位置において取得された位相差量の平均値から成ることを特徴とする請求項３記載の平面形状計測装置。
【請求項５】 被計測物の観測面からの第１の光学的反射像と参照面からの第２の光学的反射像とを干渉させる干渉工程と、前記干渉により生じた光学的位相を所定の位相シフト量シフトした少なくとも３つの干渉縞画像を取得する干渉縞画像取得工程と、前記所定の位相シフト量を用いて少なくとも３つの干渉縞画像情報を算出し、当該少なくとも３つの干渉縞画像情報から前記観測面の形状を算出する算出工程とを含む平面形状計測方法において、前記算出工程は、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つと他の１つとの間の第１の位相差量と、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つとさらに他の１つとの間の第２の位相差量とを用いて前記所定の位相シフト量を算出することを特徴とする平面形状計測方法。
【請求項６】 前記第１の位相差量及び前記第２の位相差量の各々は、前記干渉縞画像における１つの干渉縞上の複数の観測位置において取得された位相差量の平均値から成ることを特徴とする請求項５記載の平面形状計測方法。
【請求項７】 平面形状計測方法を実行するプログラムを記憶した機械的に読み出し可能な記憶媒体であって、前記平面形状計測方法は、被計測物の観測面からの第１の光学的反射像と参照面からの第２の光学的反射像とを干渉させる干渉ステップと、前記干渉により生じた光学的位相を所定の位相シフト量シフトした少なくとも３つの干渉縞画像を取得する干渉縞画像取得ステップと、前記所定の位相シフト量を用いて少なくとも３つの干渉縞画像情報を算出し、当該少なくとも３つの干渉縞画像情報から前記観測面の形状を算出する算出ステップとを含み、前記算出ステップは、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つと他の１つとの間の第１の位相差量と、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つとさらに他の１つとの間の第２の位相差量とを用いて前記所定の位相シフト量を算出することを特徴とする記憶媒体。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平面形状計測装置、平面形状計測方法及び該方法を実行するプログラムを記憶した記憶媒体、特に、位相シフト法を用いて被計測物の平面形状を計測する平面形状計測装置、平面形状計測方法及び該方法を実行するプログラムを記憶した記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、被計測物の平面形状の計測方法には、被計測物の平面形状を位相シフト法を用いて非接触方式で計測する方法がある。この位相シフト法は、光源から出射した光の一部を参照面で反射させると共に、当該光の他の部分を被計測物の被検面で反射させ、参照面からの反射像と被計測物の被検面からの反射像とを干渉させることにより干渉縞を生起させ、次いで、所定の位相シフト量で位相シフトを行いながら撮像装置により被計測物の被検面から少なくとも３つの干渉縞画像情報を取得するものである。
【０００３】これらの干渉縞画像情報は干渉縞の光強度 I(x,y) で表すことができ、具体的には、x, y を被検面のｘ−ｙ座標、φ(x,y) を位相、δi を位相シフト量として、一般式、Ii(x,y) = IB(x,y) ＋ IA(x,y)cos[φ(x,y) + δi]で表され、干渉縞画像情報は、位相シフト量 δi に対して正弦関数的に変化する。ここで、位相シフトが初期位置（δ1 = 0）に対して、α、βだけ行われたとして、上式の δi に δ1 = 0，δ2 = α，δ3 = β を代入すると、I1(x,y) = IB(x,y) ＋ IA(x,y)cos[φ(x,y)]I2(x,y) = IB(x,y) ＋ IA(x,y)cos[φ(x,y) + α]I3(x,y) = IB(x,y) ＋ IA(x,y)cos[φ(x,y) + β]が得られる。このとき、位相 φ(x,y) は、【０００４】
【数１】
【０００５】で表される。
【０００６】被計測物の平面形状は、上記のように位相シフト法によって取得された少なくとも３つの干渉縞画像情報I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)を公知の平面形状解析手法を用いて解析することにより算出される。
【０００７】上記位相シフトを行う方法としては、１）参照面を移動させることにより物理的に光路長を微小量変化させる光路長可変方式、２）光路長一定のまま光源の波長を微小量変化させる波長可変方式、３）複数の撮像装置による撮像系の光路中に位相シフト手段を設ける複数分光方式等があり、光路長可変方式では参照面の移動誤差、波長可変方式では光源波長の設定誤差、複数分光方式では波長板の製造又は配置誤差のような物理的要因によって位相シフト量 δi に対して位相シフト誤差 Δφ が発生しがちである。いずれの場合もこれらの位相シフト誤差Δφによって平面形状計測時に所望の精度を得ることができない。
【０００８】具体的には、位相シフト量 δi に対する位相シフト誤差Δφは、ａ，ｂをアルゴリズムと位相シフト誤差の量に応じた定数として、近似的に、Δφ = a + b・cos(2φ)になることが知られている ("Linear approximation for measurement errorsin phase shifting interferometry" Johannes van Wingerden et al.,Applied Optics, 30, 2728-2729(1991))。このように、１／２の周期と振幅ｂで変動する位相シフト誤差 Δφ が位相シフト量 δi に解析誤差として加算される。
【０００９】上記位相シフト誤差 Δφ は、図６に示すように、 Ii(x,y) 式で位相シフト量δi が解析に必要な量だけあるとした場合、位相シフト量 δi がα，２α，３αと増えるにつれて位相シフト誤差ε，２ε，３εのように比例して増加する。
【００１０】このように、位相シフト法における干渉縞画像情報 Ii(x,y) の式中に代入する位相シフト量 δi は、上記０、α、βのように予め設定された固定値であるため、その値は、光源の波長が不安定な場合や温度ドリフトの発生等により、実際の位相シフト量との間に誤差を生じ、これが結果的に位相シフト誤差 Δφ が発生する原因となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は、上記位相シフト量 δi を取得するのに専用のハードウェアを用いており、また、該ハードウェアにより測定された位相シフト量 δiは望ましい精度を有するものではなかった。ここに云う専用のハードウェアは、例えば、１）光路長可変方式位相シフト法では、参照ミラー（参照面）の変位機構制御装置が参照ミラー微小変位機構に印加する電圧を測定する電圧測定装置、２）波長可変方式位相シフト法では、波長制御装置が光源に印加する電圧を測定する電圧装置、３）複数分光方式位相シフト法では、光源からの光が複数の分光光学系により夫々個別の光路に分光され、各光路中で相対的な位相差を取得する位相差検出装置である。
【００１２】発明の目的は、専用のハードウェアを用いることなく位相シフト法における位相シフト量を高精度で取得して平面形状を正確に計測することができる平面形状計測装置、平面形状計測方法及び該方法のプログラムを記憶した記憶媒体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１記載の平面形状計測装置は、被計測物の観測面からの光学的反射像と参照面からの光学的反射像を干渉させる干渉光学系と、前記観測面と前記参照面との干渉により生じた光学的位相をシフトした複数の２次元干渉縞画像を取得する機構とを備え、複数の位相シフトした２次元干渉縞画像情報を捉え、これらの画像情報を加工して前記被検面の形状を再現する平面形状計測装置において、前記複数の２次元干渉縞画像の各々より干渉縞の位相差量を算出し、前記観測面の形状情報を求める位相シフト法の位相シフト量を前記位相差量を用いて補正することを特徴とする。
【００１４】請求項１記載の平面形状計測装置によれば、複数の２次元干渉縞画像の各々より観測した干渉縞の位相差量を用いて、観測面の形状情報を求める位相シフト法の位相シフト量を補正するので、専用のハードウェアを用いることなく形状情報に重畳されるシフト誤差を低減して観測面の正確な形状を再現することができる。
【００１５】請求項２記載の平面形状計測装置は、請求項１記載の平面形状計測装置において、前記位相差量を前記２次元干渉縞画像上の複数の観測位置より算出し、これらの算出結果を平均化し、前記形状情報を求める位相シフト法の位相シフト量を前記平均化した位相差量を用いて補正することを特徴とする。
【００１６】請求項２記載の平面形状計測装置によれば、２次元干渉縞画像上の複数の観測位置の位相差量を平均化した値を用いて位相シフト量を補正するので、精度良く位相シフト量を取得することができる。
【００１７】請求項３記載の平面形状計測装置は、被計測物の観測面からの第１の光学的反射像と参照面からの第２の光学的反射像とを干渉させる干渉光学系と、前記干渉により生じた光学的位相を所定の位相シフト量シフトした少なくとも３つの干渉縞画像を取得する干渉縞画像取得手段と、前記所定の位相シフト量を用いて少なくとも３つの干渉縞画像情報を算出し、当該少なくとも３つの干渉縞画像情報から前記観測面の形状を算出する算出手段とを備える平面形状計測装置において、前記算出手段は、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つと他の１つとの間の第１の位相差量と、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つとさらに他の１つとの間の第２の位相差量とを用いて前記所定の位相シフト量を算出することを特徴とする。
【００１８】請求項３記載の平面形状計測装置によれば、取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つと他の１つとの間の第１の位相差量と、取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つとさらに他の１つとの間の第２の位相差量とを用いて所定の位相シフト量を算出するので、専用のハードウェアを用いることなく位相シフト法における位相シフト量を高精度で取得して平面形状を正確に計測することができる。
【００１９】請求項４記載の平面形状計測装置は、請求項３記載の平面形状計測装置において、前記第１の位相差量及び前記第２の位相差量の各々は、前記干渉縞画像における１つの干渉縞上の複数の観測位置において取得された位相差量の平均値から成ることを特徴とする。
【００２０】請求項４記載の平面形状計測装置によれば、第１の位相差量及び第２の位相差量の各々は、干渉縞画像における１つの干渉縞上の複数の観測位置において取得された位相差量の平均値から成るので、精度良く所定の位相シフト量を取得することができる。
【００２１】請求項５記載の平面形状計測方法は、被計測物の観測面からの第１の光学的反射像と参照面からの第２の光学的反射像とを干渉させる干渉工程と、前記干渉により生じた光学的位相を所定の位相シフト量シフトした少なくとも３つの干渉縞画像を取得する干渉縞画像取得工程と、前記所定の位相シフト量を用いて少なくとも３つの干渉縞画像情報を算出し、当該少なくとも３つの干渉縞画像情報から前記観測面の形状を算出する算出工程とを含む平面形状計測方法において、前記算出工程は、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つと他の１つの間の第１の位相差量と、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つとさらに他の１つとの間の第２の位相差量とを用いて前記所定の位相シフト量を算出することを特徴とする。
【００２２】請求項５記載の平面形状計測方法によれば、請求項３記載の平面形状計測装置と同様の効果を奏することができる。
【００２３】請求項６記載の平面形状計測方法は、請求項５記載の平面形状計測方法において、前記第１の位相差量及び前記第２の位相差量の各々は、前記干渉縞画像における１つの干渉縞上の複数の観測位置において取得された位相差量の平均値から成ることを特徴とする。
【００２４】請求項６記載の平面形状計測方法によれば、請求項４記載の平面形状計測装置と同様の効果を奏することができる。
【００２５】請求項７記載の記憶媒体は、平面形状計測方法を実行するプログラムを記憶した機械的に読み出し可能な記憶媒体であって、前記平面形状計測方法は、被計測物の観測面からの第１の光学的反射像と参照面からの第２の光学的反射像とを干渉させる干渉ステップと、前記干渉により生じた光学的位相を所定の位相シフト量シフトした少なくとも３つの干渉縞画像を取得する干渉縞画像取得ステップと、前記所定の位相シフト量を用いて少なくとも３つの干渉縞画像情報を算出し、当該少なくとも３つの干渉縞画像情報から前記観測面の形状を算出する算出ステップとを含み、前記算出ステップは、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つと他の１つとの間の第１の位相差量と、前記取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つとさらに他の１つとの間の第２の位相差量とを用いて前記所定の位相シフト量を算出することを特徴とする。
【００２６】請求項７記載の記憶装置によれば、請求項３記載の平面形状計測装置と同様の効果を奏することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る平面形状計測装置であって、位相シフト方法として波長可変方式を用いた平面形状計測装置の概略構成を示す構成図である。
【００２９】図１において、本実施の形態に係る平面形状計測装置１０は、主として、赤色半導体レーザより成る光源１１と、ビームスプリッタ１２と、参照ミラー１３と、参照ミラー１３を支持し、ピエゾ素子から成る参照ミラー微小変位機構１４と、該変位機構１４に接続された変位機構制御装置１５と、撮像装置１６とから成る。
【００３０】光源１１から出射したレーザ光は、対物レンズ１７を介してビームスプリッタ１２に入射される。このビームスプリッタ１２を透過した光は、コリメートレンズ１８により平行光とされて参照ミラー１３を照射し、参照ミラー１３の表面で一部の光が反射されると共に、参照ミラー１３を透過した光は、被計測物１９の被検面（観測面）で反射される。
【００３１】この結果、参照ミラー１３の表面で反射された光と被計測物１９の被検面で反射された光は、参照ミラー１３により再び重ね合わされて干渉光を形成する。そして、再度コリメータレンズ１８を介してビームスプリッタ１２で図中下方に導かれる。この光は、結像レンズ２０により撮像装置１６の受光面に結像される。
【００３２】撮像装置１６による撮像結果は、制御コンピュータ２１に設けられた画像処理装置２２に送られ、モニタ２３により目視観察することができる。
【００３３】また、変位機構制御装置１５は、参照ミラー微小変位機構１４に所望の電圧を印加し、この参照ミラー微小変位機構１４は、ピエゾ素子に印加される電圧に応じて参照ミラー１３を変位させることにより位相シフトを行う。
【００３４】以下、上述した構成の本発明の第１の実施の形態に係る平面形状計測装置による平面形状計測処理を説明する。
【００３５】被計測物の平面形状は、少なくとも３つの干渉縞画像情報 Ii(x,y) を公知の平面形状解析手法を用いて解析することにより算出される。
【００３６】これらの干渉縞画像情報は干渉縞の光強度 I(x,y) で表すことができ、具体的には、x, y を被検面のｘ−ｙ座標、φ(x,y) を位相、δi を位相シフト量として、一般式、 Ii(x,y) = IB(x,y) ＋ IA(x,y)cos[φ(x,y) + δi] …（１）
で表され、干渉縞画像情報は、位相シフト量 δi に対して正弦関数的に変化する。
【００３７】（１）式に位相シフト量として、δ1 = 0，δ2 = α，δ3 = βを代入すると、 I1(x,y) = IB(x,y) ＋ IA(x,y)cos[φ(x,y)] I2(x,y) = IB(x,y) ＋ IA(x,y)cos[φ(x,y) + α] …（２）
I3(x,y) = IB(x,y) ＋ IA(x,y)cos[φ(x,y) + β]が得られる。このとき、位相 φ(x,y) は、【００３８】
【数２】
【００３９】で表される。
【００４０】図２は、本発明の実施の形態に係る平面形状計測装置による平面形状計測処理のフローチャートである。
【００４１】図２において、まず、位相０°において干渉縞画像Ｉ1を撮像し（ステップＳ１）、位相の半周期分（２π）の位相ａを計測する（図３（ａ））（ステップＳ２）。
【００４２】次いで、位相シフトを微小量行った（ステップＳ３）後、干渉縞画像Ｉ2を撮像し（ステップＳ４）、干渉縞画像Ｉ1と干渉縞画像Ｉ2との相対的移動量ｂを計測する（図３（ｂ））（ステップＳ５）。本ステップにおいて、干渉縞画像Ｉ1と干渉縞画像Ｉ2とが互いに平行でない場合等は、干渉縞上の複数の観測位置において前記相対的移動量ｂを計測し、それらの平均値をとるのが好ましい。
【００４３】続くステップＳ６では、位相シフトを微小量行う。その後、干渉縞画像Ｉ3を撮像し（ステップＳ７）、干渉縞画像Ｉ1と干渉縞画像Ｉ3との相対的移動量ｃを計測する（図３（ｃ））（ステップＳ８）。本ステップにおいて、干渉縞画像Ｉ1と干渉縞画像Ｉ3とが互いに平行でない場合等は、干渉縞上の複数の観測位置において前記相対的移動量ｃを計測し、それらの平均値をとるのが好ましい。
【００４４】ステップＳ９では、α＝２πｂ／ａにより、位相シフト量αを算出し、次いで、ステップＳ１０で、β＝２πｃ／ａにより、位相シフト量βを算出し、これらのα値及びβ値を（２）式に代入して、３つの干渉縞画像情報I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)を算出する（ステップＳ１１）。
【００４５】ステップＳ１２では、上記３つの干渉縞画像情報I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)を位相接続処理及び位相−平面変換処理等の公知の平面形状解析手法により平面形状を算出する。
【００４６】図２の処理によれば、位相０°における干渉縞画像Ｉ1から位相の半周期分（２π）の位相ａを計測し（ステップＳ２）、次いで、位相シフトを微小量行った（ステップＳ３）際の干渉縞画像Ｉ2に基づいて干渉縞画像Ｉ1と干渉縞画像Ｉ2との相対的移動量ｂを計測し（ステップＳ５）、さらに位相シフトを微小量行った（ステップＳ６）際の干渉縞画像Ｉ3に基づいて干渉縞画像Ｉ1と干渉縞画像Ｉ3との相対的移動量ｃを計測し（ステップＳ８）、α＝２πｂ／ａにより位相シフト量αを算出し（ステップＳ９）、次いで、β＝２πｃ／ａにより位相シフト量βを算出する（ステップＳ１０）ので、専用のハードウェアを用いることなく位相シフト法における位相シフト量を高精度で取得して平面形状を正確に計測することができる。
【００４７】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る平面形状計測装置であって、位相シフト方法として波長可変方式を用いた装置の概略構成を示す構成図である。
【００４８】本装置は、図１の装置における参照ミラー微小変位機構１４及び変位機構制御装置１５に代えて、波長可変式の光源３１及び波長可変装置３２を設け、これ以外の構成は、図１の装置と同じである。
【００４９】図４において、本実施の形態に係る平面形状計測装置３０は、主として、波長可変式赤色半導体レーザよりなる光源３１と、光源３１に接続された波長制御装置３２と、ビームスプリッタ１２と、参照ミラー１３と、撮像装置１６とから成る。
【００５０】図４の装置では、図１の装置と同様にして、参照ミラー１３の表面で反射された光と被計測物１９の被検面（観測面）で反射された光とが参照ミラー１３により再び重ね合わされて形成された干渉光は、結像レンズ２０により撮像装置１６の受光面に結像され、撮像装置１６による撮像結果は画像処理装置２２に送られ、モニタ２３により目視観察することができる。
【００５１】図４の装置では、波長可変制御装置３２により、光源３１に所望の電圧を印加して光源３１の波長を変えることにより位相シフトを行う。
【００５２】図４の装置による平面形状計測処理は、上述した本発明の第１の実施の形態における図２の処理と同様に実行されるので、説明を省略する。
【００５３】図５は、本発明の第３の実施の形態に係る平面形状計測装置であって、位相シフト方法として三分光方式を用いた装置の概略構成を示す構成図である。
【００５４】図５において、本実施の形態に係る平面形状計測装置４０は、主として、赤色半導体レーザより成る光源４１と、ビームスプリッタ４２と、参照ミラー４３と、λ／４波長板４４と、第１の分光光学系４５と、第２の分光光学系４６と、第３の分光光学系４７とから成る。
【００５５】第１の分光光学系４５は、無偏光ビームスプリッタ４５ａと、λ／４波長板４５ｂと、偏光板４５ｃと、減衰板４５ｄと、撮像装置４５ｅとから成り、第２の分光光学系４６は、無偏光ビームスプリッタ４６ａと、無偏光ビームスプリッタ４６ａと、λ／２波長板４６ｂと、偏光板４６ｃと、減衰板４６ｄと、撮像装置４６ｅとから成り、第３の分光光学系４７は、無偏光ビームスプリッタ４７ａと、偏光板４７ｂと、撮像装置４７ｃとから成る。
【００５６】光源４１から出射したレーザ光は、対物レンズ４８を介してビームスプリッタ４２に入射される。このビームスプリッタ４２を透過した光は、コリメートレンズ４９により平行光とされて参照ミラー４３を照射し、参照ミラー４３の表面で一部の光が反射されると共に、参照ミラー４３を透過した光は、λ／４波長板４４を介して被計測物１９の表面で反射される。
【００５７】この結果、参照ミラー４３の表面で反射された光と被計測物１９の被検面で反射されてλ／４波長板４４を経た光は、参照ミラー４３により再び重ね合わされて干渉光を形成する。そして、再度コリメータレンズ４９を介してビームスプリッタ４２で図中下方に導かれる。この光は、第１の分光光学系４５を介して撮像装置４５ｅの受光面、第２の分光光学系４６を介して撮像装置４６ｅの受光面、第３の分光光学系４７を介して撮像装置４７ｃの受光面に夫々結像される。
【００５８】撮像装置４５ｅ，４６ｅ，４７ｃによる撮像結果は、制御コンピュータ５１に設けられた画像処理装置５２に送られ、モニタ５３により目視観察することができる。
【００５９】図５の装置による平面形状計測処理は、三分光方式位相シフト法により互いに位相シフトされた干渉縞画像Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3を同時に取得した後、図２のステップＳ２，Ｓ５，Ｓ８と同様に、位相ａ、相対的移動量ｂ，ｃを計測し、次いで図２のステップＳ９〜Ｓ１２の処理を実行する。この場合、干渉縞画像Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3を同時にではなく順に取得してもよい。
【００６０】上記実施の形態では、位相シフト法を用いた平面形状計測処理を説明したが、この処理をプログラムして記憶媒体に書き込み、公知の装置で該記憶媒体から上記プログラムを読み出して実行しても、上述した処理を実行することができる。また、記憶媒体は、フロッピーディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の様々なものが考えられるが、特定のものに限定する必要はなく、上記プログラムを記憶できるものであればよい。
【００６１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記載の平面形状計測装置によれば、複数の２次元干渉縞画像の各々より観測した干渉縞の位相差量を用いて、観測面の形状情報を求める位相シフト法の位相シフト量を補正するので、専用のハードウェアを用いることなく形状情報に重畳されるシフト誤差を低減して観測面の正確な形状を再現することができる。
【００６２】請求項２記載の平面形状計測装置によれば、２次元干渉縞画像上の複数の観測位置の位相差量を平均化した値を用いて位相シフト量を補正するので、精度良く位相シフト量を取得することができる。
【００６３】請求項３記載の平面形状計測装置によれば、取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つと他の１つとの間の第１の位相差量と、取得された少なくとも３つの干渉縞画像の１つとさらに他の１つとの間の第２の位相差量とを用いて所定の位相シフト量を算出するので、専用のハードウェアを用いることなく位相シフト法における位相シフト量を高精度で取得して平面形状を正確に計測することができる。
【００６４】請求項４記載の平面形状計測装置によれば、第１の位相差量及び第２の位相差量の各々は、干渉縞画像における１つの干渉縞上の複数の観測位置において取得された位相差量の平均値から成るので、精度良く所定の位相シフト量を取得することができる。
【００６５】請求項５記載の平面形状計測方法によれば、請求項３記載の平面形状計測装置と同様の効果を奏することができる。
【００６６】請求項６記載の平面形状計測方法によれば、請求項４記載の平面形状計測装置と同様の効果を奏することができる。
【００６７】請求項７記載の記憶装置によれば、請求項３記載の平面形状計測装置と同様の効果を奏することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３７６９４
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月２０日（１９９９．１２．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８１８８０
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 敏彦
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７４２３２（Ｐ２００１−１７４２３２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３６０１６９ |
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