(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定面より小さい測定開口を持つ部分面形状測定機と、
前記測定開口が前記被測定面に沿って移動するように前記部分面形状測定機を移動させる直動ステージと、
前記部分面形状測定機に固定され、前記測定開口を前記被測定面に沿って移動させる際の前記部分面形状測定機の傾きに応じて傾く角度参照ミラーと、
前記角度参照ミラーの傾き角を測定する角度測定器と
を有することを特徴とする面形状測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の面形状測定装置において、
前記角度参照ミラーは、その法線方向が前記直動ステージの走査方向にほぼ沿うように配置され、
前記角度測定器は、その測定軸が前記直動ステージの走査方向にほぼ沿うように配置されていること
を特徴とする面形状測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の面形状測定装置において、
前記直動ステージの走査方向に直交する第２の走査方向を有し、前記部分面測定機を前記第２の走査方向に移動可能な第２の直動ステージと、
前記部分面形状測定機に固定され、法線方向が前記第２の直動ステージの走査方向にほぼ沿うように配置された第２の角度参照ミラーと、
測定軸が前記第２の直動ステージの走査方向にほぼ沿うように配置されている第２の角度測定器と
を更に備えたことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の面形状測定装置において、
前記部分面形状測定機の移動に伴って移動する第２の角度参照ミラーに追従して前記第２の角度測定器を移動させる移動機構を更に有していることを特徴とする面形状測定装置。
【請求項５】
請求項３記載の面形状測定装置において、
前記２つの角度参照ミラーは、それぞれの法線方向にほぼ直交する方向に前記各直動ステージのストローク以上の幅を有していることを特徴とする面形状測定装置。
【請求項６】
被測定面を互いに重複領域を有する複数の部分面に分割し、
分割した前記部分面を部分面形状測定機で順次走査してその形状を測定して部分面データを取得し、
隣り合う部分面間の相対位置角度を用いて全ての前記部分面データを合成し、前記被測定面全体の形状を求める面形状測定方法において、
前記相対位置角度を得るために、前記部分面形状測定機の走査方向にほぼ沿う方向から前記部分面形状測定機の傾きを測定することを特徴とする面形状測定方法。
【請求項７】
請求項６記載の面形状測定方法において、
前記相対位置角度は、２次元移動する前記部分面形状測定機の傾きを直交する２方向から測定することを特徴とする面形状測定方法。
【請求項８】
請求項７記載の面形状測定方法において、
２次元移動する前記部分面形状測定機の直交する２方向の傾きをそれぞれ角度測定手段で測定する際、
一方の角度測定手段は位置を固定されて前記部分面形状測定機の一走査方向に沿って前記部分面形状測定機の傾きを測定し、
他方の角度測定手段は、前記一走査方向に沿って移動しつつ前記一走査方向に直交する他走査方向に関する前記部分面形状測定機の傾きを測定することを特徴とする面形状測定方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに記載の面形状測定方法において、
前記部分面データを合成する際の合成精度が同等となる複数の合成経路を用いて複数の全面合成結果を求め、それら全面合成結果を平均して被測定面全体の形状を求めることを特徴とする面形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟Ｘ線反射ミラーあるいは液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造に用いられる多面取りガラス基板のような、大面積を有する平面あるいは平面に近い非球面の形状を干渉計等を用いて測定する面形状測定方法及び装置に関し、特に、面形状測定装置の干渉計の測定開口より著しく大きな面積を有する平面あるいは平面に近い非球面に対して測定開口を走査させて分割測定する面形状測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平面ミラーもしくは平面に近い非球面ミラーの表面形状を測定する技術として、特開平０４−２９０９０７号公報や特開平０５−９９６３７号公報等に記載された技術が知られている。これら公報には、被測定面を互いに重複領域を持つ複数の部分面に分割し、それぞれの部分面に対して干渉計を順次移動させて部分面データを測定する測定方法が開示されている。そして、測定終了後に、重複領域を共有する２つの部分面の測定データが重複領域で最も滑らかに重なり合うようにフィッティングさせて２つの部分面の相対位置角度を求めることが開示されている。さらに、求められた部分面の相対位置角度を用いて全ての部分面を繋ぎ合わせることにより被測定面全体の形状が得られることが開示されている。
【０００３】
特に特開平０４−２９０９０７号公報に開示された技術では、被測定面の法線方向をＺ軸とするＸＹＺ座標系において、重複領域のフィッティングにより隣り合う部分面のＸ軸およびＹ軸を回転中心とした角度、およびＺ方向の位置を算出している。
ところで、特開平０４−２９０９０７号公報あるいは特開平０５−９９６３７号公報に開示された技術を用いた場合には、多数の部分面を測定して精度よく繋ぎ合わせるために繋ぎ合わせの際に生じるフィッティング誤差を小さくさせる必要が生じる。このためには、重複領域を大きく取って繋ぎ合わせる方向の重複長さをある程度長めに取る必要がある。従って、部分面の数および合成回数は、被測定面の面積を測定開口の大きさで割った数値よりもかなり多くなってしまっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
また上述の従来の技術では、合成回数が多くなると繋ぎ合わせの誤差が著しく大きくなる欠点がある。この欠点を図７を用いて説明する。図７は、複数の部分面を繋ぎ合わせる方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）から被測定物表面を見た部分断面図である。図７に示すように、Ｙ軸を回転中心とした角度の誤差が多数の部分面に存在することによって生じる合成誤差Ｅを考える。各部分面のＸ方向長さを一定値ｌとしたとき、ｎ回合成したときに累積する合成誤差Ｅは以下のようになる。
【０００５】
【数１】
0003562338.tif 000002
【０００６】
誤差の伝播法則よりＥの標準偏差σＥは以下のように近似できる。
【０００７】
【数２】
0003562338.tif 000003
【０００８】
全ての部分面について順番にＹ軸回りの回転角度をフィッティングで求める場合、繋ぎ合わせの基準となる部分面に対するその他の部分面の角度誤差Δθｉは独立ではなく、前回までのフィッティング結果が影響するので、
【０００９】
【数３】
0003562338.tif 000004
【００１０】
と表される。よって、Δθｉの標準偏差が一定値σθｆをとるとしたとき、式（１）、式（３）を式（２）に代入して計算すると、誤差Ｅの標準偏差すなわちばらつきσＥｎは以下のようになる。
【００１１】
【数４】
0003562338.tif 000005
【００１２】
このように全ての部分面について順番にＹ軸回りの回転角度をフィッティングで求める場合、合成回数の３／２乗に比例して合成誤差Ｅのばらつきが増大するため、合成回数が多い場合に合成誤差Ｅが著しく増大する。
さらに合成回数が多い場合には部分面の数も多くなるため、必然的に測定時間が増加する。よって測定系の設置環境を均一に保つことが困難になるため被測定物の変形などを招き、結果的に測定精度の低下を招いてしまうという問題が生じる。
【００１３】
また、以上説明した問題を解決するために、重複領域を小さくして繋ぎ合わせる方向の重複長さを短くして、部分面の数及び合成回数を少なくすることが考えられる。この場合Ｘ軸を回転中心とした角度およびＺ方向の位置のフィッティング誤差はさほど増加しない。しかしＸ方向重複領域長さを短くすることによって、Ｙ軸を回転中心とした角度のフィッティング誤差が増加する問題が生じる。
【００１４】
本発明の目的は、合成回数を多くしても繋ぎ合わせの誤差が増大しない面形状測定方法及び装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、高い測定精度を維持しつつ短時間で測定を終了することができる面形状測定方法及び装置を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、重複領域長さを短くしても、Ｙ軸を回転中心とした角度のフィッティング誤差が増加しない面形状測定方法及び装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、被測定面より小さい測定開口を持つ部分面形状測定機と、測定開口が被測定面に沿って移動するように部分面形状測定機を移動させる直動ステージと、部分面形状測定機に固定され、測定開口を被測定面に沿って移動させる際の部分面形状測定機の傾きに応じて傾く角度参照ミラーと、角度参照ミラーの傾き角を測定する角度測定器とを有することを特徴とする面形状測定装置によって達成される。本発明の面形状測定装置において、前記角度参照ミラーは、その法線方向が直動ステージの走査方向にほぼ沿うように配置され、前記角度測定器は、その測定軸が直動ステージの走査方向にほぼ沿うように配置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の面形状測定装置において、直動ステージの走査方向に直交する第２の走査方向を有し、部分面測定機を第２の走査方向に移動可能な第２の直動ステージと、部分面形状測定機に固定され、法線方向が第２の直動ステージの走査方向にほぼ沿うように配置された第２の角度参照ミラーと、測定軸が第２の直動ステージの走査方向にほぼ沿うように配置されている第２の角度測定器とを更に備えたことを特徴とする。また本発明の面形状測定装置において、部分面形状測定機の移動に伴って移動する第２の角度参照ミラーに追従して第２の角度測定器を移動させる移動機構を更に有していることを特徴とする。また、本発明の面形状測定装置において、前記２つの角度参照ミラーは、それぞれの法線方向にほぼ直交する方向に各直動ステージのストローク以上の幅を有していることを特徴とする。
【００１７】
また上記目的は、被測定面を互いに重複領域を有する複数の部分面に分割し、分割した部分面を部分面形状測定機で順次走査してその形状を測定して部分面データを取得し、隣り合う部分面間の相対位置角度を用いて全ての部分面データを合成し、被測定面全体の形状を求める面形状測定方法において、相対位置角度を得るために、部分面形状測定機の走査方向にほぼ沿う方向から部分面形状測定機の傾きを測定することを特徴とする面形状測定方法によって達成される。
【００１８】
本発明の面形状測定方法において、前記相対位置角度は、２次元移動する部分面形状測定機の傾きを直交する２方向から測定することを特徴とする。また、本発明の面形状測定方法において、２次元移動する部分面形状測定機の直交する２方向の傾きをそれぞれ角度測定手段で測定する際、一方の角度測定手段は位置を固定されて部分面形状測定機の一走査方向に沿って分面形状測定機の傾きを測定し、他方の角度測定手段は、一走査方向に沿って移動しつつ一走査方向に直交する他走査方向に関する部分面形状測定機の傾きを測定することを特徴とする。また本発明の面形状測定方法において、部分面データを合成する際の合成精度が同等となる複数の合成経路を用いて複数の全面合成結果を求め、それら全面合成結果を平均して被測定面全体の形状を求めることを特徴とする。
【００１９】
以上の構成を有する本発明においては、繋ぎ合わせの基準となる部分面に対するその他の部分面のＹ軸回りの回転角度誤差Δθｉは角度測定器によってそれぞれ独立に測定することができる。よって式（３）で示されるような誤差の累積は発生しない。角度測定値の測定誤差Δθｉの標準偏差をσθｓとして、式（２）に式（１）を代入すると、誤差Ｅのばらつきは以下のようになる。
【００２０】
【数５】
0003562338.tif 000006
【００２１】
このように本発明を用いた場合、誤差Ｅのばらつきが合成回数の１／２乗に比例するため、特に合成回数が多くなったときの誤差Ｅが従来の合成方法より小さくなり、大面積の被測定面形状を高精度で測定できる。さらに重複領域の大きさが測定精度にほとんど影響を与えないため、Ｘ軸まわりの回転角度およびＺ方向位置のフィッティング誤差に大きな影響を与えない範囲でＸ方向重複領域長さを最小にすることができ、結果として分割回数を減らすことになるため短時間で測定できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による面形状測定方法及び装置を図１及び図２を用いて説明する。まず、本実施の形態による面形状測定装置の概略の構成を図１を用いて説明する。図１（ａ）は本実施の形態による面形状測定装置の斜視図であり、図１（ｂ）は、被測定面の隣り合う部分面の状態を示す図である。本実施の形態では、Ｘ方向に１０３０ｍｍ、Ｙ方向に５０ｍｍの幅を有し、軟Ｘ線反射を目的にした長尺ミラー（被測定物）１１の表面を被測定面１１ａとして用いている。
【００２３】
図１において、干渉計１０は、縦横の幅が５０ｍｍ×５０ｍｍで被測定面１１ａ側に開口した測定開口を有している。また干渉計１０は、測定開口内を５００×５００点のサンプリング密度で１点当たり０．０４μｍの精度で測定できるようになっている。干渉計１０は直動ステージ１２に移動可能に取り付けられている。直動ステージ１２を駆動させることにより干渉計１０は図中のＸ方向に走査されるようになっている。干渉計１０のＸ方向に面する側面には、干渉計１０のＹ軸回りの回転を測定するための角度参照ミラー１３が張り付けられている。また、干渉計１０のＹ軸回りの回転角度を測定するためのオートコリメーター１４が角度参照ミラー１３をＸ方向から臨む位置に配置されている。干渉計１０、直動ステージ１２、及びオートコリメーター１４は計算制御部１５に接続されており、計算制御部１５により制御され、あるいは計算制御部１５に測定データを出力するようになっている。
【００２４】
次に、図１（ａ）、（ｂ）及び図２を用いて本実施の形態による面形状測定方法について説明する。図２は、本実施の形態による面形状測定装置の動作手順を示したフローチャートである。図２において、まずステップＳ１で重複領域の大きさ（割合）を決定した後、被測定面１１ａを重複部分を有する複数の部分面１１ａ１〜１１ａ２１に分割する（ステップＳ２）。このときの重複領域の大きさは図１（ｂ）に示すように、Ｘ方向１ｍｍ、Ｙ方向５０ｍｍの長方形である。次に干渉計１０を直動ステージ１２によって部分面１１ａ１〜１１ａ２１のいずれかの真上に移動させる（ステップＳ３）。
【００２５】
次に干渉計１０により当該部分面の面形状を測定し、そのときの干渉計１０の姿勢を干渉計１０のＸ方向側面に張り付けられた角度参照ミラー１３をオートコリメーター１４で測定することにより得る（ステップＳ５）。ステップＳ６において、全ての部分面１１ａ１〜１１ａ２１について、干渉計１０による形状測定、およびオートコリメーター１４による干渉計１０の姿勢の測定を完了させ、次いで計算制御部１５において全ての部分面１１ａ１〜１１ａ２１の干渉計１０による測定データを繋ぎ合わせる（ステップＳ７〜Ｓ１０）。
【００２６】
測定データを繋ぎ合わせるためには隣り合う部分面の相対位置姿勢、すなわちＸＹＺ方向変位、およびＸ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りの回転角度を求める必要がある。本実施の形態では、Ｘ方向変位はエンコーダーなどで読み取った直動ステージ１２の移動量を用いる。Ｙ軸回りの回転角度は、オートコリメーター１４の測定値を用いる。Ｙ方向変位およびＺ軸回りの回転角度は０とし、Ｘ軸回りの回転角度、およびＺ方向の相対位置のみを重複部分が最もよく重なるように最小自乗法などを用いたフィッティングにより求める（ステップＳ７、Ｓ８）。ステップＳ９において、全ての部分面について以上の計算を行ない繋ぎ合わせを行なうことによって（ステップＳ９）、被測定面全体の形状を算出して合成結果を表示する（ステップＳ１１）。
【００２７】
ここで、本実施の形態における繋ぎ合わせ１ヵ所当たりのＹ軸回りの回転角度の誤差を評価してみる。まず比較例として、従来の技術の例えば特開平０４−２９０９０７号公報に開示されるような最小自乗法を用いたフィッティングによってＹ軸回りの回転角度を求めた場合における、求められた値の不確かさ、すなわち誤差を、誤差の伝播公式（２）から求めてみる。式（２）に基づいて計算すると、従来技術におけるフィッティングによって求められるＹ軸回りの回転角度の誤差は２．３×１０−６ｒａｄとなる。これに対して、市販のオートコリメーターでは１×１０−６ｒａｄ程度のものもあり、繋ぎ合わせ１ヵ所当たりで比較しても従来の技術の方が誤差が大きいことが分かる。さらに部分面１１ａ１を繋ぎ合わせの基準として用いた場合、部分面１１ａ２１における合成誤差Ｅは、従来技術では５．３μｍにもなるのに対して本実施の形態では０．２２μｍと小さい。
【００２８】
次に、本実施の形態の変形例として、被測定物である長尺ミラー１１の被測定面１１ａのＸ方向長さを倍にして２０６０ｍｍの長さを有する被測定面１１ａについて本実施の形態による面形状測定方法及び装置を適用した場合について説明する。この場合には、比較例としての先述の従来技術により生じる誤差Ｅは１４．７μｍにもなるのに対して本実施の形態では０．３２μｍとなり、Ｘ方向の長さが半分の上述の被測定面の場合に比べてほとんど増加しない。このように本実施の形態による面形状測定方法及び装置によれば、合成回数を多くしても繋ぎ合わせの誤差が増大せず高精度の測定ができるようになる。
【００２９】
次に、本実施の形態の他の変形例として、上述の繋ぎ合わせ１ヵ所当たりのフィッティング誤差を減らすために、分割回数を４２回から５１回に増やして、Ｘ方向の重複領域長さを１０ｍｍまで伸ばした場合について説明する。繋ぎ合わせ１ヵ所あたりのＹ軸回りの回転角度の誤差を評価すると、フィッティングで求める従来の技術では８．４×１０−８ｒａｄとなって、市販のオートコリメーターの誤差１×１０−６ｒａｄよりも小さくすることができる。しかし部分面１１ａ１を繋ぎ合わせの基準として用いた場合、部分面１１ａ５０における合成誤差Ｅは、従来技術では０．７μｍと増大するのに対して本実施の形態では０．２８μｍと逆に減少する。これは部分面１ヵ所当たりの長さが短くなったためである。
【００３０】
なお、本例より重複領域長さを増やすことは可能だが、測定時間がむやみに長くなり、被測定面が環境の変化により変形する可能性が増大するため好ましくない。
このように、本実施の形態による面形状測定方法及び装置によれば、重複領域長さを長くすると、より誤差を少なくすることができる。また逆に、重複領域を短くしても、Ｙ軸を回転中心とした角度のフィッティング誤差を増加させないようにすることができる。従って、高い測定精度を維持しつつ短時間で測定を終了することができる面形状測定方法及び装置を実現できる。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態による面形状測定方法及び装置を図３乃至図５を用いて説明する。まず、本実施の形態による面形状測定装置の概略の構成を図３を用いて説明する。本実施の形態では、例えばＬＣＤデバイスに用いるガラス基板５１を被測定物として、１方向のみの分割だけでは測定できない２次元的な広がりを持つ被測定面５１ａを対象とした場合について説明する。
【００３２】
図３は本実施の形態による面形状測定装置の斜視図であり、図３において、干渉計５０は、例えば縦横の幅が５０ｍｍ×５０ｍｍで被測定面５１ａ側に開口した測定開口を有している。また干渉計５０は、測定開口内を５００×５００点のサンプリング密度で１点当たり０．０４μｍの精度で測定できるようになっている。干渉計５０は直動ステージ５２ｘに移動可能に取り付けられている。直動ステージ５２ｘを駆動させることにより干渉計５０は図中のＸ方向に走査されるようになっている。また、直動ステージ５２ｘの両端部は、ガラス基板５１を挟んで対向してＹ軸方向に延びる２本の直動ステージ５２ｙに移動可能に取り付けられている。直動ステージ５２ｙを駆動させることにより直動ステージ５２ｘは図中のＹ方向に走査されるようになっている。従って、直動ステージ５２ｘ、５２ｙの駆動により干渉計５０をＸＹ平面で２次元的に移動させることができるようになっている。
【００３３】
干渉計５０のＸ方向に面する側面には、干渉計５０のＹ軸回りの回転を測定するための角度参照ミラー５３ｙが貼り付けられ、干渉計５０のＹ方向に面する側面には、Ｘ軸回りの回転を測定するための角度参照ミラー５３ｘが張り付けられている。また、干渉計５０のＹ軸回りの回転角度を測定するためのオートコリメーター５４ｙが角度参照ミラー５３ｙをＸ方向から臨む位置に配置されている。また、干渉計５０のＸ軸回りの回転角度を測定するためのオートコリメーター５４ｘが角度参照ミラー５３ｘをＹ方向から臨む位置に配置されている。
【００３４】
オートコリメーター５４ｙは直動ステージ５２ｘのＹ方向への移動に同期してＹ方向に移動できるようにオートコリメーター移動ステージ５６に取り付けられている。一方、オートコリメーター５４ｘは固定されている。
干渉計５０、直動ステージ５２ｘ、５２ｙ、オートコリメーター５４ｘ、５４ｙ、及びオートコリメーター移動ステージ５６は計算制御部５５に接続されており、計算制御部５５により制御され、あるいは計算制御部５５に測定データを出力するようになっている。
【００３５】
本実施の形態においても、部分面データを順次繋ぎ合わせる際に、第１の実施の形態と同様の面形状測定方法を２次元的に用いて、隣接する２つの部分面間の角度をオートコリメーター５４ｘ、５４ｙによって２次元で測定することにより合成誤差Ｅを最小にすることができる。
【００３６】
図４は、本面形状測定装置をＺ方向から見た概略図である。図４に示すように被測定面のほぼ中心位置の部分面を繋ぎ合せの基準として、基準となる部分面から重複領域を持って連続的に繋ぎ合わされる一連の部分面における終端の部分面までの全繋ぎ合わせ経路（合成経路）で測定ができるように２台のオートコリメーター５４ｘ、５４ｙを配置している。これら２台のオートコリメーター５４ｘ、５４ｙで経路内の部分面を順次測定することによって、隣り合う部分面をオートコリメーター５４ｘ、５４ｙによる測定値で繋ぎ合わせることが可能になる。オートコリメーター５４ｙの位置をＹ軸方向に移動させて、別の繋ぎ合わせ経路上の部分面を順次測定する。これを繰り返すことによって全ての部分面を測定することができる。
【００３７】
図５は図４と同様にＺ方向から被測定面を見た概略図である。図中、移動するオートコリメータ５４ｙは図示を省略し、代わりに被測定面上の測定経路を矢印で示している。図５に示すように、Ｘ軸回りの回転は、固定されたオートコリメーター５４ｘにより、被測定面の中央の基準となる部分面を通ってＹ軸方向（図中、上下方向）に干渉計５０が移動する際に計測しておく。Ｙ軸回りの回転は、基準となる部分面を通って上下方向に測定した各部分面からＸ方向（図中左右方向）に干渉計５０を移動させることにより測定される。従って、図中矢印で示されるような合成経路で全ての部分面を合成することが可能になるので、全ての部分面を測定するために移動する必要があるオートコリメーターは５４ｙ１台でよく、オートコリメーター５４ｘは移動する必要がない。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施の形態による面形状測定方法及び装置を図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態による面形状測定装置の概略の構成を示している。本実施の形態による面形状測定装置は、Ｘ軸回りの回転、及びＹ軸回りの回転を測定する２つのオートコリメーター４４ｘ、４４ｙが固定されて移動しないようになっている点に特徴を有している。このため、第２の実施の形態の図３に示した角度参照ミラー５３ｘ、５３ｙに代えて、干渉計４０がＸＹ面内で２次元移動しても、固定した２つのオートコリメーター４４ｘ、４４ｙの測定軸からミラー表面が外れないように、図６に示すように、Ｘ軸回りの回転を測定するための角度参照ミラー４３ｘはＸ方向に延びた反射面を有し、Ｙ軸回りの回転を測定するための角度参照ミラー４３ｙはＹ方向に延びた反射面を有している。
【００３９】
干渉計４０は直動ステージ４２ｘに移動可能に取り付けられている。直動ステージ４２ｘを駆動させることにより干渉計４０は図中のＸ方向に走査されるようになっている。また、直動ステージ４２ｘの両端部は、ガラス基板４１を挟んで対向してＹ軸方向に延びる２本の直動ステージ４２ｙに移動可能に取り付けられている。直動ステージ４２ｙを駆動させることにより直動ステージ４２ｘは図中のＹ方向に走査されるようになっている。従って、直動ステージ４２ｘ、４２ｙの駆動により干渉計４０をＸＹ平面で２次元的に移動させることができるようになっている。
【００４０】
例えば、直動ステージ４２ｘ、４２ｙの各移動ストロークが１０００ｍｍであるとすると、干渉計４０は、１０００ｍｍ×１０００ｍｍの面積を有する被測定面４１ａに対してＸＹ面内を２次元移動して測定することができる。このとき、固定されたオートコリメーター４４ｘは、被測定面４１ａの中央部の部分面を通ってＹ軸に平行な測定軸を有し、オートコリメーター４４ｙは、被測定面４１ａの中央部の部分面を通ってＸ軸に平行な測定軸を有している。従って、干渉計４０の側面に固定された角度参照ミラー４３ｘ、４３ｙは横幅が少なくとも１０００ｍｍあり、横幅方向の中央部で干渉計４０に固定されている。
【００４１】
このような構成にすることにより、１０００ｍｍ×１０００ｍｍの面積を持つ被測定面４１ａを測定する場合において、オートコリメーター４４ｘ、４４ｙを固定したままでも角度参照ミラー４３ｘ、４３ｙがオートコリメーター４４ｘ、４４ｙの測定範囲外に出てしまうことがなくなるため、常に干渉計４０の傾きを測定することが可能になる。この場合任意の隣り合う部分面間の角度を測定しているため、一度被測定面全面を測定した後に、測定結果を用いて繋ぎ合わせ経路を変えた複数の全面形状測定結果を得ることができる。全ての合成経路でオートコリメーター４４ｘ、４４ｙによる角度測定結果が利用できるため、これら複数の全面形状測定結果はそれぞれほぼ同等レベルの合成誤差を含んでいる。これらを平均することにより、それぞれの合成誤差が相殺されて誤差の少ない全面形状測定結果を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、合成誤差Ｅのばらつきは合成回数の１／２乗に比例して増大するため、特に合成回数が多くなったときの誤差Ｅが従来の合成方法より小さくなる。さらに重複領域の大きさが測定精度にほとんど影響を与えないため、Ｘ軸まわりの回転角度およびＺ方向位置のフィッティング誤差に大きな影響を与えない範囲でＸ方向重複領域長さを最小にすることができ、結果として分割回数を減らすことになるため短時間で測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による面形状測定装置の概略の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による面形状測定装置を用いた面形状測定方法の手順を示す流れ図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による面形状測定装置の概略の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による面形状測定装置を用いた面形状測定方法を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による面形状測定装置を用いた面形状測定方法を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による面形状測定装置の概略の構成を示す図である。
【図７】多数の部分面を繋ぎ合わせた際に発生する合成誤差Ｅを示す図である。
【符号の説明】
４０、５０  干渉計
１１ａ  被測定面
１１ａ１〜１１ａ２１  部分面
１２、４２ｘ、４２ｙ、５２ｘ、５２ｙ、５６  直動ステージ
１３、４３ｘ、４３ｙ、５３ｘ、５３ｙ  角度参照ミラー
１４、４４ｘ、４４ｙ、５４ｘ、５４ｙ  オートコリメーター
１５、４５、５５  計算制御部
４１、５１  被測定物
【図１】
0003562338.tif 000007
【図２】
0003562338.tif 000008
【図３】
0003562338.tif 000009
【図４】
0003562338.tif 000010
【図５】
0003562338.tif 000011
【図６】
0003562338.tif 000012
【図７】
0003562338.tif 000013