(57)【要約】【課題】低コヒーレント光を用いて測定対象物の表面形状を測定する装置において、参照光および測定光の光路差の調整時間を短縮させる。【解決手段】光を発する光源と、光のうち、参照面で反射した参照光と、測定対象物の表面で反射した測定光とを結像する光学系と、光学系に設けられている光学素子または測定対象物を移動させて、参照光および測定光の光路差を変化させる移動部と、光学系に設けられている光学素子または測定対象物を振動させて、参照光および測定光の光路差を変化させる振動部と、光学系によって結像された像を撮像する撮像部と、撮像部の撮像画像を解析する解析装置とを備える、形状測定装置を提供する。【選択図】図２
2020204528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の表面形状を測定する形状測定装置であって、
光を発する光源と、
前記光のうち、参照面で反射した参照光と、測定対象物の表面で反射した測定光とを結像する光学系と、
前記光学系に設けられている光学素子または前記測定対象物を移動させて、前記参照光および前記測定光の光路差を変化させる移動部と、
前記光学系に設けられている光学素子または前記測定対象物を振動させて、前記参照光および前記測定光の光路差を変化させる振動部と、
前記光学系によって結像された像を撮像する撮像部と、
前記移動部、前記振動部、および前記撮像部を制御して、前記光学素子または前記測定対象物を移動させつつ振動させている間に、予め定められた周期で複数の撮像画像を生成させる制御部と、
前記撮像部の撮像画像を解析する解析装置と
を備え、
前記解析装置は、
前記複数の撮像画像において対応する画素の輝度値に基づいて、前記測定光および前記参照光の干渉が発生しているか否かを判定する判定部と、
前記測定光および前記参照光の干渉を判定したことに基づき、前記光学素子または前記測定対象物の基準位置を特定する特定部と
を有する、
形状測定装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記振動部が振動する周期と同じ周期で前記撮像画像を生成させる、請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記光学素子または前記測定対象物を第１方向の第１向きに移動させつつ、前記光学素子または前記測定対象物を第１方向における第１向きおよび第２向きに振動させ、
前記振動部の振動の向きが第２向きである期間に、予め定められた周期で前記撮像画像を生成させる、
請求項１または２に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数の撮像画像において対応する画素の輝度値が前記移動部の移動に伴って変化する周期の１／２の整数倍と前記撮像部の撮像周期とが一致しないように、前記移動部および前記撮像部を制御する、請求項２または３に記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記判定部は、一の前記撮像部により撮像された前記複数の撮像画像において対応する一の画素を特定し、特定した一の画素の輝度値の差分に基づいて、前記測定光および前記参照光の干渉が発生しているか否かを判定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項６】
前記判定部は、一の前記撮像部により撮像された前記撮像画像のコントラストをそれぞれ算出し、コントラストの値に基づいて、前記測定光および前記参照光の干渉が発生しているか否かを判定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項７】
前記光学系が結像した前記参照光および前記測定光を分割する分割部と、
前記分割部の分割数に応じて設けられている複数の前記撮像部と
を更に備える、
請求項１から６のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項８】
前記測定対象物を移動させて、前記測定光が前記測定対象物に入射する方向に対する前記測定対象物の表面の傾きを変化させる、チルト角調整部と、
前記参照光および前記測定光が通過する光路上に設けられ、前記参照光および前記測定光の一部を反射して分岐させる分岐部と、
前記分岐部によって反射された前記参照光および前記測定光の一部を集光させた像をモニタするモニタ部と
を更に備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項９】
測定対象物の表面形状を測定する形状測定装置の調整方法であって、
光源から光を発するステップと、
前記光のうち、参照面で反射した参照光と、測定対象物の表面で反射した測定光とを結像するステップと、
光学素子または前記測定対象物を移動させて、前記参照光および前記測定光の光路差を変化させつつ、前記光学素子または前記測定対象物を振動させて、前記参照光および前記測定光の光路差を変化させるステップと、
前記参照光および前記測定光が結像された像を、予め定められた周期で撮像するステップと、
複数の撮像画像において対応する画素の輝度値に基づいて、前記測定光および前記参照光の干渉が発生しているか否かを判定するステップと、
前記測定光および前記参照光の干渉を判定したことに基づき、前記光学素子または前記測定対象物の基準位置を特定するステップと
を備える、
調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定装置および形状測定装置の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハおよび高精度ミラー等の表面形状の測定には、高い精度が要求されることがあり、フィゾー型およびトワイマン・グリーン型等のレーザ干渉計がこのような測定に用いられている。一般的な単色レーザはコヒーレンスが高いので、このようなレーザを用いた干渉計は、測定対象物の表面の凹凸の形状をナノメートル程度の精度で測定することができる。しかしながら、平行平板を測定すると、表面および裏面からの反射光を分離することができず、表面形状を測定できないことがあった。このような場合、低コヒーレント光源を用いた干渉計により、測定対象物の表面形状を測定できることが知られていた（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような干渉計は、参照面で反射した参照光と測定対象物の表面で反射した測定光とを合波して、参照光および測定光の光路差に基づく干渉縞を生成させる。高コヒーレント光源を用いると、参照光および測定光の光路差が大きくてもこのような干渉縞を発生させることができる。しかし、低コヒーレントの光源を用いると、干渉縞を発生できる光路差の範囲（以下、可干渉範囲という）が、高コヒーレント光源を用いた干渉計と比較して小さくなってしまう。したがって、低コヒーレント光源を用いて測定対象物の表面形状を測定する場合、参照光および測定光の光路差が可干渉範囲以内になるように調整する必要がある。このような調整は、作業時間が短く、より簡便に実行できることが望ましい。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、低コヒーレント光を用いて測定対象物の表面形状を測定する装置において、参照光および測定光の光路差の調整時間を短縮させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様においては、測定対象物の表面形状を測定する形状測定装置であって、光を発する光源と、前記光のうち、参照面で反射した参照光と、測定対象物の表面で反射した測定光とを結像する光学系と、前記光学系に設けられている光学素子または前記測定対象物を移動させて、前記参照光および前記測定光の光路差を変化させる移動部と、前記光学系に設けられている光学素子または前記測定対象物を振動させて、前記参照光および前記測定光の光路差を変化させる振動部と、前記光学系によって結像された像を撮像する撮像部と、前記移動部、前記振動部、および前記撮像部を制御して、前記光学素子または前記測定対象物を移動させつつ振動させている間に、予め定められた周期で複数の撮像画像を生成させる制御部と、前記撮像部の撮像画像を解析する解析装置とを備え、前記解析装置は、前記複数の撮像画像において対応する画素の輝度値に基づいて、前記測定光および前記参照光の干渉が発生しているか否かを判定する判定部と、前記測定光および前記参照光の干渉を判定したことに基づき、前記光学素子または前記測定対象物の基準位置を特定する特定部とを有する、形状測定装置を提供する。
【０００７】
前記制御部は、前記振動部が振動する周期と同じ周期で前記撮像画像を生成させてもよい。
【０００８】
前記制御部は、前記光学素子または前記測定対象物を第１方向の第１向きに移動させつつ、前記光学素子または前記測定対象物を第１方向における第１向きおよび第２向きに振動させ、前記振動部の振動の向きが第２向きである期間に、予め定められた周期で前記撮像画像を生成させてもよい。
【０００９】
前記制御部は、前記複数の撮像画像において対応する画素の輝度値が前記移動部の移動に伴って変化する周期の１／２の整数倍と前記撮像部の撮像周期とが一致しないように、前記移動部および前記撮像部を制御してもよい。
【００１０】
前記判定部は、一の前記撮像部により撮像された前記複数の撮像画像において対応する一の画素を特定し、特定した一の画素の輝度値の差分に基づいて、前記測定光および前記参照光の干渉が発生しているか否かを判定してもよい。
【００１１】
前記判定部は、一の前記撮像部により撮像された前記撮像画像のコントラストをそれぞれ算出し、コントラストの値に基づいて、前記測定光および前記参照光の干渉が発生しているか否かを判定してもよい。
【００１２】
前記形状測定装置は、前記光学系が結像した前記参照光および前記測定光を分割する分割部と、前記分割部の分割数に応じて設けられている複数の前記撮像部とを更に備えてもよい。
【００１３】
前記形状測定装置は、前記測定対象物を移動させて、前記測定光が前記測定対象物に入射する方向に対する前記測定対象物の表面の傾きを変化させる、チルト角調整部と、前記参照光および前記測定光が通過する光路上に設けられ、前記参照光および前記測定光の一部を反射して分岐させる分岐部と、前記分岐部によって反射された前記参照光および前記測定光の一部を集光させた像をモニタするモニタ部とを更に備えてもよい。
【００１４】
本発明の第２の態様においては、測定対象物の表面形状を測定する形状測定装置の調整方法であって、光源から光を発するステップと、前記光のうち、参照面で反射した参照光と、測定対象物の表面で反射した測定光とを結像するステップと、光学素子または前記測定対象物を移動させて、前記参照光および前記測定光の光路差を変化させつつ、前記光学素子または前記測定対象物を振動させて、前記参照光および前記測定光の光路差を変化させるステップと、前記参照光および前記測定光が結像された像を、予め定められた周期で撮像するステップと、複数の撮像画像において対応する画素の輝度値に基づいて、前記測定光および前記参照光の干渉が発生しているか否かを判定するステップと、前記測定光および前記参照光の干渉を判定したことに基づき、前記光学素子または前記測定対象物の基準位置を特定するステップとを備える、調整方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、低コヒーレント光を用いて測定対象物の表面形状を測定する装置において、参照光および測定光の光路差の調整時間を短縮できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】形状測定装置１００の構成例を測定対象物１０と共に示す。
【図２】本実施形態に係る形状測定装置３００の構成例を測定対象物１０と共に示す。
【図３】本実施形態に係る解析装置２００の構成例を示す。
【図４】本実施形態に係る形状測定装置３００の動作フローの一例を示す。
【図５】本実施形態に係るモニタ部３３０がモニタした参照光および測定光の一例を示す。
【図６】本実施形態に係る撮像部１４０が受光する光の強度レベルの一例を示す。
【図７】本実施形態に係る判定部２３０が抽出した輝度値の時間変化の一例を示す。
【図８】本実施形態に係る振動部３４０の速度の時間変化の一例を示す。
【図９】本実施形態に係る形状測定装置３００の第１変形例を示す。
【図１０】本実施形態に係る形状測定装置３００の第２変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜形状測定装置１００の構成例＞
図１は、形状測定装置１００の構成例を測定対象物１０と共に示す。形状測定装置１００は、低コヒーレント光を用いて、測定対象物１０の表面形状を測定する。形状測定装置１００は、参照面で反射された参照光と、測定対象物１０の表面で反射された測定光とを干渉させて取得する干渉画像を解析することにより、測定対象物１０の表面形状を測定する。測定対象物１０は、例えば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等を含む半導体ウェハ、高精度ミラー、金属、ガラス基板等の固体である。形状測定装置１００は、光源１１０、光学系１２０と、撮像部１４０と、移動部１５０と、制御部１６０と、解析装置２００とを有する。
【００１８】
光源１１０は、光を発する。光源１１０は、例えば、白色光源、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）等の低コヒーレント光を発する光源である。光源１１０が発する光の一部は、測定対象物１０の表面に照射されて反射する測定光となる。また、光源１１０が発する光の残りの一部は、参照面で反射する参照光となる。
【００１９】
光学系１２０は、光源１１０から出力された光を測定対象物１０および参照物１３０に照射させる。光学系１２０は、光源１１０から出力された光のうち、参照物１３０の参照面で反射した参照光と、測定対象物１０の表面で反射した測定光とを結像する。光学系１２０は、第１レンズ１２１、第１スプリッタ１２２、第１ミラー１２３、第２ミラー１２４、第２スプリッタ１２５、第３スプリッタ１２６、第２レンズ１２７、および参照物１３０を有する。
【００２０】
第１レンズ１２１は、光源１１０から出力された光を第１スプリッタ１２２に照射する。第１レンズ１２１は、例えば、光源１１０から出力された光を平行光にする。
【００２１】
第１スプリッタ１２２は、光源１１０から出力された光の一部を第１ミラー１２３へと反射して、残りの光の一部を第２スプリッタ１２５へと透過する。第１スプリッタ１２２は、入力する光の偏光方向に応じた方向に当該光を分岐する偏光ビームスプリッタである。第１スプリッタ１２２は、例えば、Ｘ方向に出力される光のうち、Ｚ方向に偏光しているＳ偏光の光を第１ミラー１２３へと反射し、Ｙ方向に偏光しているＰ偏光の光を第２スプリッタ１２５へと透過する。
【００２２】
第１ミラー１２３は、第１スプリッタ１２２で反射された光を第２ミラー１２４へと反射する。第２ミラー１２４は、第１ミラー１２３で反射された光を第２スプリッタ１２５へと反射する。第１スプリッタ１２２および第１ミラー１２３の間の距離は、第２ミラー１２４および第２スプリッタ１２５の間の距離と略等しく配置されている。ここで、第１スプリッタ１２２および第１ミラー１２３の間の距離をＬＲとする。
【００２３】
第２スプリッタ１２５は、第２ミラー１２４から反射された光を第３スプリッタ１２６へと反射し、第１スプリッタ１２２から透過された光を第３スプリッタ１２６へと透過する。第２スプリッタ１２５は、第１スプリッタ１２２と同様の偏光ビームスプリッタである。第２スプリッタ１２５は、Ｓ偏光の光とＰ偏光の光とを合波して第３スプリッタ１２６へと出力する。ここで、Ｓ偏光の光およびＰ偏光の光の光路差は、略２ＬＲとなる。
【００２４】
第３スプリッタ１２６は、第２スプリッタ１２５から出力される光の一部を透過する。第３スプリッタ１２６は、無偏光ビームスプリッタであり、例えば、ハーフミラーである。第３スプリッタ１２６から透過した光の一部は、参照物１３０の参照面１３２で反射され、再び第３スプリッタ１２６に入射する。また、第３スプリッタ１２６から透過した光の残りの一部は、測定対象物１０の表面で反射され、再び第３スプリッタ１２６に入射する。
【００２５】
ここで、参照面１３２で反射された光を参照光とし、測定対象物１０の表面で反射された光を測定光とする。第３スプリッタ１２６は、参照光の一部および測定光の一部を第２レンズ１２７へと反射する。第２レンズ１２７は、第３スプリッタ１２６から反射された測定光および参照光を撮像部１４０に結像する。
【００２６】
参照物１３０は、上述のとおり、参照面１３２を有する。参照物１３０は、例えば、参照面１３２を鏡面としたハーフミラーである。また、参照物１３０は、ガラス基板でもよく、この場合、参照面１３２はガラス基板の表面となる。参照面１３２は、例えば、光源１１０から出力される光の光軸に対して略垂直に設けられている。ここで、参照面１３２と測定対象物１０の表面との間の距離をＬＴとする。この場合、第３スプリッタ１２６から出力されてから第３スプリッタ１２６に戻るまでの参照光および測定光の光路差は、略２ＬＴとなる。
【００２７】
撮像部１４０は、光学系１２０によって結像された像を撮像する。撮像部１４０は、例えば、波長板および偏光子を有し、波長板および偏光子を通過した像を撮像する。波長板は、１／４波長板であり、直線偏光を円偏光に変換する。偏光子は、予め定められた一の方向に偏光されている光を透過する。例えば、第３スプリッタ１２６から反射されたＰ偏光およびＳ偏光の光は、波長板を通過すると、円偏光にそれぞれ変換されて偏光方向が回転する。そして、円偏光となった２つの光は、偏光子が透過させる偏光方向まで回転することにより、当該偏光子を通過する。したがって、偏光子を通過した２つの光は、偏光方向が一致するので、２つの光の光路差が可干渉範囲内であれば干渉縞を発生させることになる。なお、撮像部１４０は、波長板および偏光子の代わりに、Ｐ偏光およびＳ偏光の偏光方向に対してそれぞれ４５度傾けた偏光子を有してもよい。
【００２８】
撮像部１４０は、参照光および測定光の光路差が可干渉範囲内の場合、参照光および測定光の干渉画像を撮像する。例えば、第１スプリッタ１２２および第１ミラー１２３の間の距離ＬＲと、参照面１３２と測定対象物１０の表面との間の距離ＬＴが略一致している場合を考える。この場合、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４を経由したＳ偏光の光が参照面１３２で反射された参照光と、第１スプリッタ１２２を透過したＰ偏光の光が測定対象物１０の表面で反射された測定光との光路差は、略一致する。
【００２９】
このように、本実施形態の形状測定装置１００は、光源１１０から出力された光のうち、Ｓ偏光の光が参照面１３２で反射された参照光と、Ｐ偏光の光が測定対象物１０の表面で反射された測定光とに基づいて、干渉画像を生成する。撮像部１４０は、複数の受光素子を含むＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を有する。撮像部１４０は、例えば、カメラ等を有し、入力する制御信号に応じて、このように光学系１２０が結像した干渉画像を撮像する。
【００３０】
なお、例えば、Ｓ偏光の光のうち、測定対象物１０の表面で反射された光は、参照光および測定光と比較して光路差がＬＴの２倍だけ長くなるので、参照光および測定光とは可干渉範囲外となって干渉縞を発生させない。また、Ｐ偏光の光のうち、参照面１３２で反射された光は、参照光および測定光と比較して光路差がＬＲの２倍だけ短くなるので、参照光および測定光とは可干渉範囲外となって干渉縞を発生させない。
【００３１】
移動部１５０は、光学系１２０に設けられている光学素子または測定対象物１０を移動させて、参照光および測定光の光路差を変化させる。移動部１５０は、例えば、一方向に略一定の速度で移動して、参照光および測定光の光路差を変化させる。移動部１５０は、例えば、モータ等を有し、入力する制御信号に応じて移動する。
【００３２】
第１ミラー１２３および第２ミラー１２４を経由するＳ偏光の光は、上述のとおり、測定光にはならず、一部が参照光となって撮像部１４０に到達する。したがって、距離ＬＲが変化するように、移動部１５０が第１ミラー１２３および第２ミラー１２４を移動させると、参照光および測定光の光路差が変化する。
【００３３】
また、測定対象物１０の表面を反射する光は、参照光にはならず、一部が測定光になって撮像部１４０に到達する。したがって、距離ＬＴが変化するように、移動部１５０が測定対象物１０を移動させると、参照光および測定光の光路差が変化する。図１は、移動部１５０が第１ミラー１２３および第２ミラー１２４をＹ方向に移動させる例を示す。この場合、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４は、移動部１５０に設けられており、移動部１５０の移動に伴って移動する。
【００３４】
制御部１６０は、形状測定装置１００の干渉計の光路差を調整する場合、撮像部１４０および移動部１５０を制御する。制御部１６０は、光学素子または測定対象物１０を移動させている間に、予め定められた周期で複数の撮像画像を生成させる。制御部１６０は、例えば、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４をＹ方向に移動させつつ、予め定められた周期で撮像画像を生成させる。また、制御部１６０は、測定対象物１０をＸ方向に移動させつつ、予め定められた周期で撮像画像を生成させてもよい。制御部１６０は、光路差を調整した後に、撮像部１４０を制御して、干渉画像を撮像させる。
【００３５】
解析装置２００は、形状測定装置１００の干渉計の光路差を調整する場合、干渉画像を撮像するための光学素子または測定対象物１０の基準位置を特定する。解析装置２００は、例えば、撮像部１４０が生成した複数の撮像画像に基づき、距離ＬＲおよび距離ＬＴが略一致する第１ミラー１２３および第２ミラー１２４の位置を特定する。また、解析装置２００は、撮像部１４０が生成した複数の撮像画像に基づき、距離ＬＲおよび距離ＬＴが略一致する測定対象物１０の位置を特定してもよい。
【００３６】
解析装置２００は、光路差を調整した後に、撮像部１４０が撮像した干渉画像を解析して、測定対象物１０の表面形状を測定する。なお、解析装置２００による測定対象物１０の表面形状を測定は、既知の測定装置と同様なので、ここでは説明を省略する。
【００３７】
上述の形状測定装置１００を調整する場合、撮像部１４０が生成した複数の撮像画像に干渉縞が観測できるまで、第１ミラー１２３と第２ミラー１２４、または測定対象物１０を移動させて、光路差を変化させる。撮像画像に干渉縞が発生した場合、距離ＬＲおよび距離ＬＴが略一致しているので、この場合の第１ミラー１２３と第２ミラー１２４、または測定対象物１０の位置を測定に適した基準位置として特定できる。
【００３８】
このように光路差を調整する場合、撮像画像において、光路差が可干渉距離の範囲内となって干渉縞が観測できる程度に測定光および参照光が平行になっていることが望ましい。また、撮像部１４０の露光中に変化する光路差の変化量が、干渉縞の明暗を観測できる程度に小さいことが望ましい。ここで、光路差の変化に伴う干渉縞の変化は、当該干渉縞の１周期よりも小さいことがより望ましい。また、撮像部１４０の露光時間が、干渉縞を確認できるコントラストが得られる程度に長いことが望ましい。更に、撮像画像を生成する時間間隔は、可干渉範囲内で解析に必要な複数の撮像画像を取得できる程度の時間間隔であることが望ましい。
【００３９】
このような制約において、形状測定装置１００の作業者は、例えば、第１ミラー１２３と第２ミラー１２４、または測定対象物１０をゆっくりと移動させて光路差を調整することがあった。また、測定対象物１０の設置位置等を調整することもあった。
【００４０】
＜移動部１５０の移動速度の試算＞
ここで例えば、試算条件として、撮像部１４０のフレームレートｒを２００Ｈｚ（即ち、測定間隔δｔ＝５ｍｓ）、露光時間Ｔを１ｍｓとする。光源１１０の波長λを６６０ｎｍとし、これによる干渉縞の周期をλ／２＝３３０ｎｍとする。可干渉距離を６０μｍとする。また、露光時間Ｔにおいて、移動部１５０が移動することにより干渉縞が変化する変化量をδΛとする。そして、この場合の干渉縞の周期λ／２を変化量δΛで分割した数ｎを５以上とする。また、可干渉距離内を移動部１５０が移動する間に撮像部１４０が生成する撮像画像の数ｍを５以上とする。
【００４１】
以上の場合、干渉縞の周期から算出される移動部１５０の移動速度Ｖの上限Ｖ１は、次式のように示される。
【数１】
2020204528.tif 000003
【００４２】
一方、可干渉距離から算出される移動部１５０の移動速度Ｖの上限Ｖ２は、次式のように示される。
【数２】
2020204528.tif 000004
【００４３】
以上のように、（数１）式における露光時間Ｔの制限の影響が大きいので、制御部１６０は、移動部１５０を６６μｍ／ｓ程度以下で移動させることになる。即ち、撮像部１４０が高価な高速度カメラ等を用いない場合、形状測定装置１００の調整は、光源１１０の波長λの値で制限されることになる。このような形状測定装置１００の調整においては、高価な高速度カメラ等を用いずに、作業時間をより短縮できることが望ましい。そこで、本実施形態に係る形状測定装置は、このような光路差の調整にかかる作業時間をより短縮させる。このような形状測定装置について、次に説明する。
【００４４】
＜形状測定装置３００の構成例＞
図２は、本実施形態に係る形状測定装置３００の構成例を測定対象物１０と共に示す。本実施形態に係る形状測定装置３００において、図１に示された形状測定装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。形状測定装置３００は、チルト角調整部３１０と、分岐部３２０と、第３レンズ３２２と、モニタ部３３０と、振動部３４０とを更に備える。
【００４５】
チルト角調整部３１０、分岐部３２０、第３レンズ３２２、およびモニタ部３３０は、測定対象物１０のチルト角を調整可能とし、光路差が可干渉距離の範囲内となった場合に生成された撮像画像において、干渉縞が観測できる程度に測定光および参照光を平行にする。チルト角調整部３１０は、測定対象物１０を移動させて、測定光が測定対象物１０に入射する方向に対する測定対象物１０の表面の傾きを変化させる。
【００４６】
チルト角調整部３１０は、例えば、Ｙ方向に略平行な回転軸を有し、当該回転軸を中心に測定対象物１０を回転させることでＺＸ面と略平行な面における傾きを変化させる。また、チルト角調整部３１０は、Ｚ方向に略平行な回転軸を有し、当該回転軸を中心に測定対象物１０を回転させることでＸＹ面と略平行な面における傾きを変化させてもよい。チルト角調整部３１０は、例えば、作業者等の手動動作によって測定対象物１０の傾きを変化させる。これに代えて、チルト角調整部３１０は、入力する制御信号に応じて、測定対象物１０の傾きを変化させてもよい。
【００４７】
分岐部３２０は、参照光および測定光が通過する光路上に設けられ、参照光および測定光の一部を反射して分岐させる。分岐部３２０は、例えば、無偏光ビームスプリッタである。図２は、分岐部３２０が第３スプリッタ１２６および第２レンズ１２７の間に設けられている例を示す。第３レンズ３２２は、分岐部３２０が分岐した光をモニタ部３３０に集光する。
【００４８】
モニタ部３３０は、分岐部３２０によって反射された参照光および測定光の一部を集光させた像をモニタする。モニタ部３３０は、カメラ等を有し、参照光が集光されているスポットおよび測定光が集光されているスポットを撮像する。
【００４９】
また、形状測定装置３００は、振動部３４０を備えることにより、光路差の調整にかかる作業時間を短縮させる。振動部３４０は、光学系１２０に設けられている光学素子または測定対象物１０を振動させて、参照光および測定光の光路差を変化させる。振動部３４０は、例えば、光学素子または測定対象物１０を搭載して、予め定められた移動範囲を往復する。振動部３４０は、移動部１５０が移動させる光学素子または測定対象物１０と同一の物体を振動させてよく、これに代えて、移動部１５０が移動させる物体とは異なる物体を振動させてもよい。
【００５０】
移動部１５０および／または振動部３４０が光学素子を移動させる場合、当該光学素子は、例えば、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４である。これに代えて、移動部１５０および／または振動部３４０が移動させる光学素子は、参照物１３０であってもよい。このように、移動部１５０および振動部３４０は、参照光および測定光の光路差を変化できる光学素子を移動させる。
【００５１】
図２は、本実施形態に係る振動部３４０が移動部１５０の上に設けられ、移動部１５０の移動方向と略同一方向に、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４を振動させる例を示す。なお、移動部１５０が移動させる物体とは異なる物体を振動部３４０が振動させる場合、振動部３４０の振動方向は、移動部１５０の移動方向とは異なる方向であってもよい。例えば、移動部１５０が第１ミラー１２３および第２ミラー１２４をＹ方向に移動させる場合において、振動部３４０は、測定対象物１０をＸ方向に振動させる。
【００５２】
振動部３４０が第１ミラー１２３および第２ミラー１２４をＹ方向に移動させる場合、参照光の光路長が変わるので、参照光および測定光の光路差が変化する。また、振動部３４０が測定対象物１０をＸ方向に移動させる場合、測定光の光路長が変わるので、参照光および測定光の光路差が変化する。このように、移動部１５０および振動部３４０は、参照光および測定光の光路差をそれぞれ変化させる。振動部３４０は、例えば、圧電素子等を有し、入力する制御信号に応じて振動する。これに代えて、振動部３４０は、モータ等を有してもよい。
【００５３】
このような振動部３４０が設けられている形状測定装置３００において、制御部１６０は、参照光および測定光の光路差を調整する場合、移動部１５０、振動部３４０、および撮像部１４０を制御する。制御部１６０は、光学素子または測定対象物１０を移動させつつ振動させている間に、予め定められた周期で複数の撮像画像を生成させる。制御部１６０は、例えば、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４をＹ方向に移動させつつ振動させ、予め定められた周期で撮像画像を生成させる。
【００５４】
解析装置２００は、このように撮像部１４０が生成した撮像画像を解析する。解析装置２００は、光源１１０、光学系１２０、撮像部１４０等の他の部位と一体となって形状測定装置３００を構成してもよく、これに代えて、他の部位とは別個に設けられていてもよい。解析装置２００は、一例として、サーバ等のコンピュータである。また、解析装置２００と制御部１６０とは、一体になったコンピュータであってもよい。このような解析装置２００について次に説明する。
【００５５】
図３は、本実施形態に係る解析装置２００の構成例を示す。解析装置２００は、取得部２１０と、記憶部２２０と、判定部２３０と、特定部２４０と、形状算出部２５０と、出力部２６０とを有する。
【００５６】
取得部２１０は、撮像部１４０が生成した撮像画像を取得する。取得部２１０は、形状測定装置３００の撮像部１４０に接続されて撮像画像を取得してよく、これに代えて、ネットワーク等を介して撮像画像を取得してもよい。また、取得部２１０は、外部のデータベース等から複数の撮像画像を取得してもよい。この場合、取得部２１０は、例えば、形状測定装置３００が過去に生成した撮像画像を取得する。
【００５７】
記憶部２２０は、取得部２１０が取得した撮像画像の画像データを記憶する。記憶部２２０は、移動部１５０の移動距離、干渉測定の順序等に対応付けて、複数の撮像画像の画像データを記憶することが望ましい。また、記憶部２２０は、解析装置２００が動作の過程で生成する（または利用する）中間データ、算出結果、閾値、およびパラメータ等をそれぞれ記憶してもよい。また、記憶部２２０は、解析装置２００内の各部の要求に応じて、記憶したデータを要求元に供給してもよい。
【００５８】
記憶部２２０は、サーバ等が解析装置２００として機能するＯＳ（Operating System）、アプリケーション、およびプログラムの情報を格納してもよい。また、記憶部２２０は、当該プログラムの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。例えば、サーバ等のコンピュータは、記憶部２２０に記憶されたプログラムを実行することによって、取得部２１０、記憶部２２０、判定部２３０、特定部２４０、形状算出部２５０、および出力部２６０の少なくとも一部として機能する。
【００５９】
記憶部２２０は、例えば、コンピュータ等のＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、および作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、記憶部２２０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）および／またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置を含んでもよい。また、コンピュータは、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を更に備えてもよい。
【００６０】
判定部２３０は、複数の撮像画像において対応する画素の輝度値に基づいて、測定光および参照光の干渉が発生しているか否かを判定する。判定部２３０は、複数の撮像画像における同一座標の１または複数の画素の輝度値に基づき、干渉の発生を判定する。判定部２３０は、記憶部２２０に複数の撮像画像が記憶されたことに応じて干渉の発生を判定してよく、これに代えて、制御部１６０の指示に応じて干渉の発生を判定してもよい。判定部２３０は、例えば、一の撮像部１４０により撮像された複数の撮像画像において対応する一の画素を特定し、特定した一の画素の輝度値の差分に基づいて、測定光および参照光の干渉が発生しているか否かを判定する。
【００６１】
特定部２４０は、測定光および参照光の干渉を判定したことに基づき、光学素子または測定対象物の基準位置を特定する。特定部２４０は、例えば、判定部２３０が干渉の発生を判定した時点に対応する移動部１５０の位置を、基準位置として特定する。特定部２４０は、特定した位置を記憶部２２０に記憶してもよい。
【００６２】
形状算出部２５０は、干渉画像に基づき、測定対象物１０の表面形状を算出する。形状算出部２５０は、形状測定装置３００の調整が終了してから、撮像部１４０が撮像する１または複数の干渉画像を用いて、測定対象物１０の表面形状を算出する。形状算出部２５０による表面形状の算出動作は、既知のアルゴリズム等を用いるので、ここでは説明を省略する。
【００６３】
出力部２６０は、形状算出部２５０が算出した表面形状の結果を表示装置等に出力する。出力部２６０は、数値データを表示させてよく、これに代えて、またはこれに加えて、測定対象物１０の表面形状を模式的に表示させてもよい。また、出力部２６０は、外部のデータベース等に測定対象物１０の表面形状の算出結果を記憶させてもよい。
【００６４】
また、出力部２６０は、判定部２３０および特定部２４０の動作の過程で処理するデータ等を表示させてもよい。なお、出力部２６０の出力先となる表示装置は、モニタ部３３０であってもよい。
【００６５】
以上の本実施形態に係る形状測定装置３００は、撮像部１４０が干渉画像を撮像できるように調整してから、測定対象物１０の表面形状を測定する。このような形状測定装置３００のより具体的な動作について、次に説明する。
【００６６】
＜形状測定装置３００の動作フロー＞
図４は、本実施形態に係る形状測定装置３００の動作フローの一例を示す。形状測定装置３００は、図５のＳ５１０からＳ５８０の動作を実行することにより、測定対象物１０の表面形状を算出して出力する。なお、本実施形態において、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４を搭載した振動部３４０が移動部１５０の上に設けられている例について説明する。即ち、振動部３４０が振動させる光学素子が第１ミラー１２３および第２ミラー１２４である例を説明する。
【００６７】
まず、測定対象物１０をチルト角調整部３１０に固定し、測定対象物１０の位置を調整する（Ｓ５１０）。測定対象物１０の位置は、光学系１２０における参照光の光路と測定光の光路とがほぼ平行になるように調整される。
【００６８】
図５は、本実施形態に係るモニタ部３３０がモニタした参照光および測定光の一例を示す。図５に示す矩形の枠は、モニタ部３３０の画面の一例である。モニタ部３３０の画面には、参照光のスポットおよび測定光のスポットが表示されている。理想的には、参照光のスポットおよび測定光のスポットが画面上で一致していることが望ましい。ここで、チルト角調整部３１０により測定対象物１０のチルト角を調整すると、参照光の光路を固定したまま測定光の光路を変化させることになるので、測定光のスポットの位置だけが移動する。
【００６９】
したがって、モニタ部３３０の画面を確認しつつ、チルト角調整部３１０を調整することで、測定光のスポットを参照光のスポットに近づけることができる。例えば、作業者が、モニタ部３３０の画面を確認しつつ、チルト角調整部３１０を操作することにより、測定光の光路と参照光の光路とを略平行にすることができる。
【００７０】
これに代えて、制御部１６０は、モニタ部３３０がモニタした画像に基づき、チルト角調整部３１０を制御して測定対象物１０を移動させてもよい。制御部１６０は、例えば、モニタ部３３０の撮像画像における測定光のスポットの座標を、参照光のスポットの座標に近づけるように、測定対象物１０を移動させる。これにより、測定対象物１０の位置を自動で調整することができる。
【００７１】
次に、制御部１６０は、振動部３４０を振動させながら移動部１５０を移動させる（Ｓ５２０）。制御部１６０は、例えば、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４を第１方向の第１向きに移動させつつ、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４を第１方向における第１向きおよび第２向きに振動させる。ここで、第１方向は図２におけるＹ方向であり、第１向きはＹ方向の＋Ｙ向き、第２向きはＹ方向の−Ｙ向きである。
【００７２】
次に、制御部１６０は、撮像部１４０に撮像画像を生成させる（Ｓ５３０）。制御部１６０は、例えば、振動部３４０が振動する周期と同じ周期で撮像画像を生成させる。制御部１６０は、振動部３４０の振動の向きが第２向きである期間に、予め定められた周期で撮像画像を生成させる。このように、制御部１６０は、移動部１５０が移動する向きとは逆向きに振動部３４０が振動させている期間に、参照光および測定光の撮像画像を生成させる。
【００７３】
例えば、移動部１５０が＋Ｙ向きに０．２ｍｍ／ｓの速度で第１ミラー１２３および第２ミラー１２４を移動させ、振動部３４０がＹ方向において最大速度±０．１ｍｍ／ｓで振動する場合を考える。この場合、振動部３４０が−Ｙ向きに第１ミラー１２３および第２ミラー１２４を振動させた期間に撮像画像を生成すると、移動部１５０の＋Ｙ向きの速度を低減させて撮像した撮像画像と同様の撮像画像を取得できる。例えば、移動部１５０の＋Ｙ向きの速度を０．２ｍｍ／ｓ未満、０．１ｍｍ／ｓ以上の速度として撮像画像を生成できる。
【００７４】
このように、制御部１６０は、移動部１５０および振動部３４０の合成速度が移動部１５０の移動速度よりも小さくなるタイミングで、撮像画像を生成する。これにより、移動部１５０を略等速に移動させつつ、撮像画像を生成するタイミングにおける第１ミラー１２３および第２ミラー１２４の移動速度を低減させ、次の撮像タイミングまでの第１ミラー１２３および第２ミラー１２４の移動速度を増加させることができる。したがって、図１で説明した振動部３４０のない形状測定装置１００と比較して、移動部１５０の移動速度を増加させて、複数の撮像画像を生成する速度を向上させることができる。
【００７５】
図６は、本実施形態に係る撮像部１４０が受光する光の強度レベルの一例を示す。図６は、移動部１５０が移動しつつ振動部３４０が振動している期間に、撮像部１４０に設けられている１つの受光素子が受光する光の強度レベルの時間変化を示す。横軸は時間を示し、縦軸は受光素子が受光する光の強度レベルを示す。なお、横軸は、移動部１５０の位置に対応する。
【００７６】
参照光および測定光の光路差が可干渉範囲外の場合、撮像部１４０が受光する光は干渉縞を発生させないので、受光素子が受光する光の強度レベルは略一定の値となる。参照光および測定光の光路差が可干渉範囲内の場合、撮像部１４０が受光する光は干渉縞を発生させるので、受光素子が受光する光の強度レベルは振動する。図６は、このように干渉縞が発生して、受光素子が受光する光の強度レベルが振動している例を示す。
【００７７】
また、移動部１５０が移動する向きと振動部３４０が振動する向きが一致している期間は、振動の周期が短くなり、移動部１５０が移動する向きと振動部３４０が振動する向きが逆向きとなっている場合は、振動の周期が長くなる。制御部１６０は、このような振動の周期が長くなっている期間において、撮像画像を生成させる。図６において、撮像部１４０の撮像タイミングの時刻の例を点線で示す。点線の間の期間は、測定間隔δｔとなる。
【００７８】
なお、干渉縞の半周期と、撮像画像を生成する周期とが一致してしまうと、干渉縞が発生しているにもかかわらず、受光素子が受光する光の強度レベルがほとんど変化しない結果となることがある。そこで、制御部１６０は、干渉縞の半周期の整数倍とは一致しない周期で、撮像画像を生成させる。この場合、制御部１６０は、複数の撮像画像において対応する画素の輝度値が移動部１５０の移動に伴って変化する周期の１／２の整数倍と撮像部１４０の撮像周期とが一致しないように、移動部１５０および撮像部１４０を制御する。
【００７９】
取得部２１０は、このように撮像部１４０が生成した撮像画像を取得する。取得部２１０は、撮像部１４０が撮像画像を生成する毎に、当該撮像画像を取得してよく、これに代えて、複数の撮像画像をまとめて取得してもよい。
【００８０】
次に、判定部２３０は、測定光および前記参照光の干渉が発生しているか否かを判定する（Ｓ５４０）。判定部２３０は、複数の撮像画像において対応する画素の輝度値を抽出する。判定部２３０は、例えば、複数の撮像画像において同一の座標位置となる対応する一の画素の輝度値をそれぞれ抽出する。
【００８１】
図７は、本実施形態に係る判定部２３０が抽出した輝度値の時間変化の一例を示す。図６は、横軸が時間を示し、縦軸が画素の輝度値を示す。なお、横軸は、移動部１５０の位置に対応する。参照光および測定光の光路差が可干渉範囲外の場合、判定部２３０が抽出した輝度値は、受光素子のノイズレベルの範囲で略一定の値となる。参照光および測定光の光路差が可干渉範囲内の場合、判定部２３０が抽出した輝度値は変動する。そこで、判定部２３０は、例えば、時系列に並ぶ輝度値の差分が閾値を超えたことに応じて、測定光および参照光の干渉が発生していることを判定する。
【００８２】
次に、特定部２４０は、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４の基準位置を特定する（Ｓ５５０）。特定部２４０は、例えば、輝度値の時間変化において、輝度値が最も大きく変動した時刻に対応する移動部１５０の位置を、干渉測定に用いる基準位置として特定する。これに代えて、特定部２４０は、輝度値の差分が閾値を超えた時刻に対応する移動部１５０の位置を、基準位置として特定してもよい。
【００８３】
次に、制御部１６０は、移動部１５０を特定した基準位置に移動させる（Ｓ５６０）。これにより、第１ミラー１２３および第２ミラー１２４は、参照光および測定光の光路差が略一致する位置に配置されることになる。なお、制御部１６０が移動部１５０を基準位置に移動させた後に、移動部１５０の位置を微調整してもよい。この場合、移動部１５０の速度を低減させ、移動範囲を狭くしてから、Ｓ５２０からＳ５５０の動作を繰り返してもよく、これに代えて、干渉画像等を確認しつつ、移動部１５０を低速で移動させて微調整してもよい。
【００８４】
次に、制御部１６０は、撮像部１４０に干渉画像を撮像させる（Ｓ５７０）。参照光および測定光の光路差が略一致するように調整済みなので、撮像部１４０は、参照光および測定光の干渉画像を撮像できる。撮像部１４０は、１または複数の干渉画像を撮像する。次に、形状算出部２５０は、干渉画像に基づき、測定対象物１０の表面形状を算出する（Ｓ５８０）。
【００８５】
以上のように、本実施形態に係る形状測定装置３００は、干渉画像を撮像できるように干渉計の光路を調整してから、測定対象物１０の表面形状を算出することができる。また、光学素子または測定対象物１０を移動部１５０および振動部３４０で移動させることで、参照光および測定光の光路差をより高速に調整することができる。即ち、低コヒーレント光を用いた形状測定装置３００において、参照光および測定光の光路差の調整時間を短縮させることができる。
【００８６】
＜移動部１５０の速度を向上させた例の試算＞
例えば、図１に示す形状測定装置１００において、制御部１６０は、移動部１５０を６６μｍ／ｓ程度以下で移動させる例を説明した。ここで、図２に示す本実施形態に係る形状測定装置３００において、移動部１５０の速度を略２倍の１３２μｍ／ｓ程度にする例を説明する。干渉縞の周期から算出される移動部１５０の移動速度Ｖの上限Ｖ１が６６μｍ／ｓなので、移動部１５０および振動部３４０による合成速度の最小値を６６μｍ／ｓとする。この場合、振動部３４０は、±６６μｍ／ｓの速度範囲で振動するものとする。
【００８７】
振動部３４０の振動周波数をｆ［Ｈｚ］、振動の振幅値をＡ［μｍ］とし、正弦波振動するものとする。このような振動部３４０の変位Ｚは、時刻をｔとすると次式で示される。
【数３】
2020204528.tif 000005
【００８８】
（数３）式より、振動部３４０の速度ｄＺ／ｄｔは、次式で示される。
【数４】
2020204528.tif 000006
【００８９】
振動部３４０の速度の最小値を−６６μｍ／ｓとし、周波数ｆを撮像部１４０のフレームレートｒと一致させると、次式を得る。
【数５】
2020204528.tif 000007
【００９０】
なお、（数５）式は、振動部３４０の速度ｄＺ／ｄｔが略一定と近似した結果である。実際には、撮像部１４０の露光時間Ｔ（１ｍｓ）において、振動部３４０は振動するので、速度ｄＺ／ｄｔは変化することになる。
【００９１】
図８は、本実施形態に係る振動部３４０の速度の時間変化の一例を示す。図８の横軸は時間ｔを示し、縦軸は速度ｄＺ／ｄｔを示す。速度ｄＺ／ｄｔの周期を５ｍｓ（周波数ｆ＝２００Ｈｚ）とすると、露光時間Ｔにおける速度の変化は、振動部３４０の速度の最小値Ｖｍｉｎの０．８倍程度となることがわかる。したがって、振動部３４０の振動振幅Ａを、略１．２５倍の６５．６ｎｍとすることで、撮像画像を取得するタイミングにおいて、移動部１５０および振動部３４０の合成速度を上限Ｖ１以下とすることができる。
【００９２】
なお、上述の例において、干渉縞の半周期は、３３０／２=１６５ｎｍである。また、撮像画像の撮像間隔は、１３２［μｍ／ｓ］／２００［Ｈｚ］＝６６０ｎｍであるから、干渉縞の半周期の４倍である。この場合、干渉縞が発生しているにもかかわらず、判定部２３０が抽出する輝度値の時間変化が、略一定となってしまうことがある。
【００９３】
このような場合、移動部１５０の移動速度を低減させてもよい。例えば、移動部１５０の移動速度を１２５μｍ／ｓとする。これにより、撮像画像の撮像間隔が６２５ｎｍとなり、干渉縞の半周期の整数倍となることを防止できる。以上の例において、移動部１５０の速度を略１．８９倍（＝１２５／６６倍）に向上できることがわかる。
【００９４】
以上の本実施形態に係る形状測定装置３００において、移動部１５０の速度を決めてから、振動部３４０の振動条件を算出する例を説明したが、これに限定されることはない。例えば、振動部３４０の振動条件を決定してから、移動部１５０の速度を決めてもよい。また、本実施形態において、振動部３４０の振動周波数と撮像部１４０のフレームレートとを一致させる例を説明したが、これに限定されることはない。撮像部１４０は、振動部３４０の位置に応じたタイミングで撮像してもよい。この場合、形状測定装置３００は、例えば、振動部３４０の位置に応じてトリガ信号等を発生させるトリガ信号発生部を更に備え、撮像部１４０は、当該トリガ信号に応じて撮像画像を生成してよい。
【００９５】
以上の本実施形態に係る形状測定装置３００は、１つの撮像部１４０を備える例を説明したが、これに限定されることはない。形状測定装置３００は、複数の撮像部１４０を備えてもよい。複数の撮像部１４０を備える形状測定装置３００の例を次に説明する。
【００９６】
＜形状測定装置３００の第１変形例＞
図９は、本実施形態に係る形状測定装置３００の第１変形例を示す。第１変形例に係る形状測定装置３００において、図２に示された形状測定装置３００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。なお、図９においては、図２で説明した分岐部３２０、第３レンズ３２２、およびモニタ部３３０を省略している。形状測定装置３００は、波長板３５０と、分割部３６０と、第１偏光子３６１と、第２偏光子３６２と、第３偏光子３６３と、複数の撮像部１４０とを更に備える。
【００９７】
波長板３５０は、測定光および参照光の直線偏光を円偏光に変換する。波長板３５０は、λ／４波長板である。測定光および参照光の偏光方向は異なっているので、回転方向が逆向きの円偏光となる。分割部３６０は、光学系が結像した参照光および測定光を分割する。分割部３６０は、プリズム等を組み合わせて、参照光および測定光を分割する。図９は、分割部３６０が参照光および測定光を３分割する例を示す。ここで、３分割された光を第１の光、第２の光、第３の光とする。
【００９８】
第１の光は、第１偏光子３６１を介して撮像部１４０ａに入射し、第２の光は、第２偏光子３６２を介して撮像部１４０ｂに入射し、第３の光は、第３偏光子３６３を介して撮像部１４０ｃに入射する。第１偏光子３６１、第２偏光子３６２、および第３偏光子３６３は、通過させる偏光方向が異なっている。ここで、参照光および測定光の回転方向が逆向きなので、偏光子の偏光方向に応じて、参照光および測定光の位相が異なることになる。これにより、分割部３６０の分割数に応じて設けられている複数の撮像部１４０には、参照光および測定光の光路差が偏光方向に応じてそれぞれ異なる光が結像されることになる。
【００９９】
このように、第１変形例に係る形状測定装置３００は、複数の撮像部１４０によって、異なる光路差の撮像画像をまとめて生成することができる。これにより、解析装置２００は、撮像画像の処理等を効率的に実行することができる。なお、第１変形例の撮像部１４０は、図１で説明した撮像部１４０のように、波長板および偏光子等を有さなくてもよい。
【０１００】
以上の本実施形態に係る解析装置２００は、複数の撮像画像から対応する１つの画素を特定し、当該１つの画素の輝度値に応じて干渉が発生しているか否かを判定する例を説明したが、これに限定されることはない。解析装置２００は、例えば、撮像画像のコントラストに基づいて、干渉が発生しているか否かを判定してもよい。この場合、判定部２３０は、例えば、撮像画像のコントラストをそれぞれ算出し、コントラストの値が閾値を超えたことに応じて、干渉が発生していることを判定する。
【０１０１】
なお、判定部２３０が算出するコントラストは、例えば、画像中の輝度の最大値をＬｍａｘ、最小値をＬｍｉｎとした場合の、（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／（Ｌｍａｘ＋Ｌｍｉｎ）で定義されているＭｉｃｈｅｌｓｏｎコントラストである。これに代えて、判定部２３０が算出するコントラストは、Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎで定義されているコントラスト比であってもよい。
【０１０２】
以上の本実施形態に係る形状測定装置３００は、光学系１２０において参照光の偏光方向および測定光の偏光方向が直交する干渉計を有する例を説明したが、これに限定されることはない。参照光および測定光の光路差に基づいて測定対象物１０の表面形状を測定する形状測定装置であり、低コヒーレント光を用いるものであれば、同様に適用することができる。
【０１０３】
図１０は、本実施形態に係る形状測定装置３００の第２変形例を示す。第２変形例に係る形状測定装置３００において、図２に示された形状測定装置３００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第２変形例の形状測定装置３００は、無偏光の参照光および測定光を用いる干渉計を有する。このような場合であっても例えば、測定対象物１０または参照物１３０を移動させながら振動させることで、参照光および測定光の光路差を容易に調整でき、作業時間を短縮することができる。
【０１０４】
以上の本実施形態に係る形状測定装置３００において、移動部１５０が光学系に設けられている光学素子または測定対象物１０を移動させる例を説明したが、これに限定されることはない。移動部１５０は、参照光および測定光の光路差を変化できればよく、例えば、光学素子および測定対象物１０をそれぞれ移動させてもよい。この場合、移動部１５０は、光学素子の移動速度と測定対象物１０の移動速度を異ならせてもよい。また、同様に、振動部３４０は、光学素子および測定対象物１０をそれぞれ振動させてもよい。
【０１０５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
【符号の説明】
【０１０６】
１０  測定対象物
１００  形状測定装置
１１０  光源
１２０  光学系
１２１  第１レンズ
１２２  第１スプリッタ
１２３  第１ミラー
１２４  第２ミラー
１２５  第２スプリッタ
１２６  第３スプリッタ
１２７  第２レンズ
１３０  参照物
１４０  撮像部
１５０  移動部
１６０  制御部
２００  解析装置
２１０  取得部
２２０  記憶部
２３０  判定部
２４０  特定部
２５０  形状算出部
２６０  出力部
３００  形状測定装置
３１０  チルト角調整部
３２０  分岐部
３２２  第３レンズ
３３０  モニタ部
３４０  振動部
３５０  波長板
３６０  分割部
３６１  第１偏光子
３６２  第２偏光子
３６３  第３偏光子
【図１】
2020204528.tif 000008
【図２】
2020204528.tif 000009
【図３】
2020204528.tif 000010
【図４】
2020204528.tif 000011
【図５】
2020204528.tif 000012
【図６】
2020204528.tif 000013
【図７】
2020204528.tif 000014
【図８】
2020204528.tif 000015
【図９】
2020204528.tif 000016
【図１０】
2020204528.tif 000017