(57)【要約】      （修正有）【課題】被検面の形状を高精度に且つ高速に計測するために有利な技術を提供する。【解決手段】互いに異なる第１波長と第２波長とを有する光を第１光と第２光とに分離して第２光を被検面に照射し、第１光と被検面で反射された第２光との干渉光を生成する光学系と、干渉光を複数の領域の各々について波長ごとに検出する検出部と、複数の領域の各々について干渉光の複素振幅データを波長ごとに求め、第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを掛け合わせた結果に基づいて被検面の形状を求める処理部と、を含み、処理部は、第２光が被検面に入射する角度によって生じる第１波長についての干渉光と第２波長についての干渉光との相対的なシフト量を求め、シフト量に応じた領域分だけ第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを相対的にずらして掛け合わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検面の形状を計測する計測装置であって、
互いに異なる第１波長と第２波長とを有する光を第１光と第２光とに分離して前記第２光を前記被検面に照射し、前記第１光と前記被検面で反射された前記第２光との干渉光を生成する光学系と、
前記干渉光を複数の領域の各々について波長ごとに検出する検出部と、
前記複数の領域の各々について前記干渉光の複素振幅データを波長ごとに求め、前記第１波長の複素振幅データと前記第２波長の複素振幅データとを掛け合わせた結果に基づいて前記被検面の形状を求める処理部と、
を含み、
前記処理部は、前記第２光が前記被検面に入射する角度によって生じる前記第１波長についての前記干渉光と前記第２波長についての前記干渉光との相対的なシフト量を求め、前記シフト量に応じた領域分だけ前記第１波長の複素振幅データと前記第２波長の複素振幅データとを相対的にずらして掛け合わせる、ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記第２光を前記被検面に照射する際における前記光学系の焦点距離をｆ、前記角度をθ、前記第１波長をλ１、前記第２波長をλ２としたとき、前記処理部は、前記シフト量ΔＬを
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によって求める、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記角度と前記シフト量との関係を予め取得し、当該関係に基づいて前記角度から前記シフト量を求める、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記角度は、前記第２光の入射角および方位角のうち少なくとも一方を含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記複数の領域の各々において共通の前記シフト量を用いて、前記第１波長の複素振幅データと前記第２波長の複素振幅データとをずらして掛け合わせる、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記第１波長の複素振幅データと前記第２波長の複素振幅データとを掛け合わせる処理を前記複数の領域に対して並行に行う、ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記第１波長の複素振幅データと前記第２波長の複素振幅データとを掛け合わせる処理を、複素振幅データの実部と虚部とで別々に行う、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記処理部は、前記複数の領域のうち所定の領域において求められた前記第１波長の複素振幅データに掛け合わせる対象の前記第２波長の複素振幅データが存在しない場合、当該所定の領域において求められた前記第１波長の複素振幅データに対して零を掛け合わせる、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第１光の周波数と前記第２光の周波数とが互いに異なるように、前記第１光の周波数をシフトさせる周波数シフタを更に含む、ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の計測装置を用いて被検面の形状を計測する工程と、
前記工程における計測結果に基づいて前記被検面を加工する工程と、
を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検面の形状を計測する計測装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検面の形状を高精度に計測する計測装置として、互いに異なる複数の波長を用いて被検面の形状を計測する多波長干渉計が知られている。このような多波長干渉計では、被検面に入射させる光の方向と被検面との間の角度が大きくなるにつれて、複数の波長間におけるスペックルパターンのシフトが大きくなる、即ち、複数の波長間におけるスペックルパターンの相関が減少することが知られている。
【０００３】
特許文献１には、複数の波長間におけるスペックルパターンのシフトを補正する方法が提案されている。特許文献１に記載された方法では、第１波長におけるスペックルパターンと第２波長におけるスペックルパターンとを相対的に１画素ずつシフトさせていき、それらのスペックルパターンの相関が最も大きくなるときのスペックルパターンのシフト量を求める。そして、第１波長における複素振幅データと第２波長における複素振幅データとを当該シフト量だけ相対的にずらしたデータに基づいて被検面の形状を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９２４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された方法では、複数の波長間におけるスペックルパターンを相対的に１画素ずつシフトさせていくことにより、複数の波長間におけるスペックルパターンのシフト量が求められる。このような方法では、複数の波長間におけるスペックルパターンのシフト量を求める際に相応の時間を要してしまい、被検面の形状を高速に計測することが困難になりうる。
【０００６】
そこで、本発明は、被検面の形状を高精度に且つ高速に計測するために有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての計測装置は、被検面の形状を計測する計測装置であって、互いに異なる第１波長と第２波長とを有する光を第１光と第２光とに分離して前記第２光を前記被検面に照射し、前記第１光と前記被検面で反射された前記第２光との干渉光を生成する光学系と、前記干渉光を複数の領域の各々について波長ごとに検出する検出部と、前記複数の領域の各々について前記干渉光の複素振幅データを波長ごとに求め、前記第１波長の複素振幅データと前記第２波長の複素振幅データとを掛け合わせた結果に基づいて前記被検面の形状を求める処理部と、を含み、前記処理部は、前記第２光が前記被検面に入射する角度によって生じる前記第１波長についての前記干渉光と前記第２波長についての前記干渉光との相対的なシフト量を求め、前記シフト量に応じた領域分だけ前記第１波長の複素振幅データと前記第２波長の複素振幅データとを相対的にずらして掛け合わせる、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、被検面の形状を高精度に且つ高速に計測するために有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の計測装置を示す概略図である。
【図２】被検面に入射する光の方向と被検面との間の角度と、被検面の形状の計測結果に生じる誤差との関係を示す図である。
【図３】第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを掛け合わせる処理について説明するための図である。
【図４】各波長におけるシフト量を示す図である。
【図５】第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとの間におけるシフト領域数を決定する方法を説明するための図である。
【図６】第１実施形態の計測装置において、処理部における処理を説明するための図である。
【図７】第２実施形態の計測装置において、処理部における処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態の計測装置１００について、図１を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の計測装置１００を示す概略図である。第１実施形態の計測装置１００は、例えば、射出部１００ａと、光学系１００ｂ（干渉計）と、検出部１００ｃと、処理部２３とを含みうる。射出部１００ａは、互いに異なる複数の波長を有する光を射出する。光学系１００ｂは、射出部１００ａから射出された光を第１光と第２光とに分離して第２光を被検面に照射し、第１光と被検面で反射された第２光との干渉光を生成する。検出部１００ｃは、光学系１００ｂで生成された干渉光を複数の領域において波長ごとに検出する。処理部２３は、ＣＰＵやメモリなどを含み、複数の領域の各々における検出結果から干渉光の複素振幅データを波長ごとに求め、波長ごとに求めた干渉光の複素振幅データに基づいて被検面の形状を決定する。ここで、第１実施形態では、互いに異なる２つの波長（第１波長および第２波長）を有する光を用いて被検面の形状を計測する例について説明する。
【００１３】
射出部１００ａは、第１波長を有する光（レーザ光）を射出する固定波長レーザ１と、第２波長を有する光（レーザ光）を射出する固定波長レーザ２とを含みうる。固定波長レーザ１から射出された光はビームスプリッタ４で分割され、その一部が波長の基準素子であるガスセル３に入射し、残りの一部は射出部１００ａから射出して偏光ビームスプリッタ８に入射する。また、固定波長レーザ２から射出された光はビームスプリッタ４で分割され、その一部がガスセル３に入射し、残りの一部は射出部１００ａから射出して偏光ビームスプリッタ８に入射する。そして、射出部１００ａにおけるビームスプリッタ４は、ビームスプリッタ４を通過した後において、固定波長レーザ１から射出された光の光軸と固定波長レーザ２から射出された光の光軸とが同軸になるように構成されている。ここで、第１実施形態では、固定波長レーザ１および固定波長レーザ２として、互いに異なる波長を有する光を射出する同様のＤＦＢ半導体レーザが用いられる例について説明するが、それに限られるものではない。例えば、光通信に用いられる多波長光源と同様に複数の半導体レーザが１つに集積された素子を用いてもよく、この場合には、コストおよび寸法の点で有利である。また、ＤＦＢ半導体レーザに限られるものではなく、例えばＨｅＮｅレーザなどを用いてもよい。
【００１４】
ビームスプリッタ４で分割されてガスセル３に入射した光は、ガスセル３を透過した後、分光素子５によって、固定波長レーザ１からの光と固定波長レーザ２からの光とに分離される。ガスセル３を透過した後の光の強度は、固定波長レーザ１からの光については検出器６ａ、固定波長レーザ２からの光については検出器６ｂによってそれぞれ検出される。レーザ制御部７は、検出器６ａからの信号を用いて、固定波長レーザ１からの光の波長（第１波長）がガスセル３の吸収線である波長λ１に安定化するように固定波長レーザ１の制御を行う。波長の安定化は、例えば検出器６ａで検出される光の強度が一定になるようにレーザ制御部が固定波長レーザ１の波長を調整することによって行われうる。波長を調整する手段としては、例えば注入電流を変調する方法や温調による方法が用いられる。同様に、レーザ制御部７は、検出器６ｂからの信号を用いて、固定波長レーザ２からの光の波長（第２波長）がガスセル３の吸収線である波長λ２に安定化するように固定波長レーザ２の制御を行う。ここで、第１実施形態では、ガスセル３を用いて波長精度を保証しているが、ガスセルの代わりにエタロンを用いもよいし、ガスセルとエタロンの両方を用いてもよい。
【００１５】
ビームスプリッタ４で分割されて射出部１００ａを射出した光は、光学系１００ｂに入射し、偏光ビームスプリッタ８によって第１光と第２光とに分離される。第１光は、周波数シフタ９（波長シフタ）に入射する。周波数シフタ９では、固定波長レーザ１からの光と固定波長レーザ２からの光とのそれぞれに、例えば音響光学素子を用いて一定量の周波数シフト（波長シフト）が与えられる。周波数シフタ９から射出された第１光は、コリメートレンズ１０ａに入射する。コリメートレンズ１０ａに入射した第１光は、コリメートレンズ１０ａで平行光束とされ、λ／２板１１ｂを通過した後、偏光ビームスプリッタ１２によって反射光束と透過光束とに分割される。偏光ビームスプリッタ１２で分割された反射光束は、λ／２板２４を透過することで偏光方向が９０度回転させられる。更に、反射光束は、偏光ビームスプリッタ１３および偏光子１４を透過し、集光レンズ１５で集光された後、検出部１００ｃにおける分光素子２１ａに入射する。
【００１６】
また、偏光ビームスプリッタ８によって分離された第２光は、コリメートレンズ１０ｂに入射する。コリメートレンズ１０ｂに入射した第２光は、コリメートレンズ１０ｂで平行光束とされ、λ／２板１１ｂを通過した後、偏光ビームスプリッタ１３で反射光束と透過光束とに分割される。偏光ビームスプリッタ１３で分割された反射光束は、偏光子１４を通過し、集光レンズ１５で集光された後、検出部１００ｃにおける分光素子２１ａに入射する。ここで、λ／２板１１ａの光軸に対する回転方向は、偏光ビームスプリッタ１２からの反射光束と透過光束との光量比が所定の値となるように設定されうる。同様に、λ／２板１１ｂの光軸に対する回転方向は、偏光ビームスプリッタ１３からの反射光束と透過光束との光量比が所定の値となるように設定されうる。このとき、偏光ビームスプリッタ１２からの反射光束（第１光）と偏光ビームスプリッタ１３からの反射光束（第２光）とは、それらによって生成される干渉光のコントラストが最大となるように、同程度の光量になることが好ましい。
【００１７】
分光素子２１ａでは、固定波長レーザ１からの光と固定波長レーザ２からの光とが分離され、固定波長レーザ１からの光は検出器２１１ａに入射し、固定レーザ２からの光は検出器２１１ｂに入射する。検出器２１１ａは、第１波長に周波数シフトが与えられた光（第１光）と第１波長の光（第２光）との干渉光を検出し、それらの光における周波数差に相当するビート信号（干渉信号）を出力する。また、検出器２１１ｂは、第２波長に周波数シフトが与えられた光（第１光）と第２波長の光（第２光）との干渉光を検出し、それらの光における周波数差に相当するビート信号（干渉信号）を出力する。ここで、検出器２１１ａおよび２１１ｂは、偏光ビームスプリッタ１２からの反射光束と偏光ビームスプリッタ１３からの反射光束との共通の偏光成分を偏光子１４によって抽出することで干渉信号を得ることができる。以下、分光素子２１ａを介して検出器２１１ａおよび２１１ｂで検出される干渉信号を基準信号と称する。
【００１８】
一方、偏光ビームスプリッタ１２で分割された透過光束（第１光）は、ミラーで偏向された後、偏光ビームスプリッタ１６を透過する。以下では、偏光ビームスプリッタ１６を透過した第１光を参照光と称する。また、偏光ビームスプリッタ１３で分割された透過光束（第２光）は、偏光ビームスプリッタ１６を透過した後、λ／４板１９により円偏光とされ、集光レンズ２０で収束光となって被検面に集光される。被検面に集光された光は、被検面で反射されて逆周りの円偏光とされた後、再びλ／４板１９を透過することにより、入射時とは偏波面が９０度回転した直線偏光となって偏光ビームスプリッタ１６に再び入射し、偏光ビームスプリッタ１６で反射される。以下では、被検面で反射され、且つ偏光ビームスプリッタ１６で反射された第２光を被検光と称する。偏光ビームスプリッタ１６では、第１光と被検面で反射された第２光とが合成され、それらの干渉光が生成される。そして、第１光と第２光との干渉光は、偏光子１７を透過した後、被検面と瞳共役の位置（フーリエ変換の関係となる面）にあるマイクロレンズアレイ１８に入射する。
【００１９】
マイクロレンズアレイ１８を通過した干渉光は、複数の領域（画素）に波面分割される。マイクロレンズアレイ１８で複数の領域に分割された干渉光は、ファイバで個別に分光素子２１ｂ〜２１ｅに入射する。ここで、図１では、説明を簡単にするため、１次元方向（Ｘ方向）に沿って並んだ４つのレンズを有するマイクロレンズアレイ１８により、１次元方向（Ｘ方向）にφ１ｍｍの４領域に光束分割した例を示している。このように１次元方向のみに波面分割した場合では、被検面が特定の方向に傾いた場合にのみ効果が得られる。そのため、被検面の任意の方向における傾きに対応させるためには、２次元マトリクスの領域に光束を分割する必要がある。本実施形態の処理部２３では、２次元マトリクスの複数の領域（例えば８×８領域）に光束を分割する例について説明する。
【００２０】
分光素子２１ｂ〜２１ｅでは、固定波長レーザ１からの光と固定波長レーザ２からの光とが分離され、固定波長レーザ１からの光は検出器２２２ａ〜２２５ａに入射し、固定波長レーザ２からの光は検出器２２２ｂ〜２２５ｂに入射する。検出器２２２ａ〜２２５ａは、第１波長を有する参照光と第１波長を有する被検光との干渉光を検出し、それら参照光と被検光とにおける周波数差に相当するビート信号（干渉信号）を出力する。また、検出器２２２ｂ〜２２５ｂは、第２波長を有する参照光と第２波長を有する被検光との干渉光を検出し、それら参照光と被検光とにおける周波数差に相当するビート信号（干渉信号）を出力する。以下、分光素子２１ｂ〜２１ｅを介して検出器２２２ａ〜２２５ａおよび検出器２２２ｂ〜２２５ｂで検出される干渉信号を計測信号を称する。計測信号は、第１光と第２光との周波数差に相当するビート信号である点は基準信号と同じであるが、信号の位相が基準信号と異なる。したがって、計測信号の位相の計測値として基準信号に対する位相を求めてもよい。ここで、計測信号の位相は、参照光と被検光との光路長差に応じて変化する。
【００２１】
本実施形態では、分光素子２１ａ〜２１ｅを用いることにより、計測信号を波長ごとに検出する構成について説明したが、それに限られるものではない。例えば、第１波長を有する光と第２波長を有する光とに互いに異なる周波数シフトを与え、検出器で検出した干渉信号を周波数分離することで干渉信号を波長ごとに検出してもよい。この場合における構成では、マイクロレンズアレイ１８で分割された光束ごとに２つずつ設けられていた検出器を１つずつにすることが可能となる。結果、分光素子も不要となり、装置構成が単純になる。また、偏光成分で分割可能な偏光ビームスプリッタを用いることによる効果は、第１光と第２光とを変更により分離することが可能となる点にある。以上の効果を利用すれば、直交する２つの偏光間で僅かに周波数シフト差を与えることでヘテロダイン検出を行うことができ、高精度な位相の計測を実現することができる。
【００２２】
このように構成された計測装置１００は、被検面に光（第２光）が入射する角度を変えることによって、被検面の形状を高精度に計測することができる。被検面に光が入射する角度を変える方式としては、被検面を有する物体を保持するステージを駆動する方式や、ガルバノミラーを光学系１００ｂと被検面との間に配置する方式などがある。しかしながら、計測装置では、被検面に入射する光の方向と被検面との間の角度が大きくなるにつれて、複数の波長間においてスペックルパターンのシフトが大きくなる、即ち、複数の波長間においてスペックルパターンの相関が減少することが知られている。このように複数の波長間でスペックルパターンのシフトが生じている状態において、複数の波長間における複素振幅データを互いにずらさずに掛け合わせてしまうと、図２に示すように、被検面の形状の計測結果に誤差が生じうることとなる。図２は、被検面に入射する光の方向と被検面との間の角度と、被検面の形状の計測結果に生じる誤差との関係を示す図である。
【００２３】
そこで、第１実施形態の計測装置１００は、被検面に光が入射する角度によって生じる第１波長についての干渉光と第２波長についての干渉光との相対的なシフト量を求める。そして、当該シフト量に応じた領域分だけ第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを相対的にずらして掛け合わせる。これにより、複数の波長間におけるスペックルパターンのシフトを補正し、被検面の形状を高精度に計測することができる。以下に、本実施形態の処理部２３が、第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを掛け合わせる処理について、図３を参照しながら説明する。
【００２４】
まず、処理部２３は、図３のシフト量算出処理３１において、第２光が被検面に入射する角度によって生じる第１波長についての干渉光と第２波長についての干渉光との相対的なシフト量を求める。第２光が被検面に入射する角度は、例えば、被検面に入射する第２光の入射角θｉおよび方位角θａのうち少なくとも一方を含みうる。そして、処理部２３は、入射角θｉと方位角θａとのそれぞれについてシフト量（ΔＬｉおよびΔＬａ）を、式（１）〜式（４）を用いて求める。ここで、ｆは被検面に光を照射する際における光学系１００ｂの焦点距離を示し、λ１は第１波長を示し、λ２は第２波長を示す。
【００２５】
【数１】
2015161501.tif 000003
【００２６】
【数２】
2015161501.tif 000004
【００２７】
【数３】
2015161501.tif 000005
【００２８】
【数４】
2015161501.tif 000006
【００２９】
図４は、各波長におけるシフト量を、式（１）〜式（４）を用いて計算した結果を示す図である。図４（ａ）は、第１光の入射角θｉを−６０度〜６０度まで変化させたときのシフト量ΔＬｉλ１と、第２光の入射角θｉを−６０度〜６０度まで変化させたときのシフト量ΔＬｉλ２とを示す図である。シフト量ΔＬｉλ１は式（１）により求められ、シフト量ΔＬｉλ２は式（２）により求められうる。第１光の入射角θｉを−６０度〜６０度まで変化させると、第１波長におけるシフト量ΔＬｉλ１は曲線４１ａに従って変化し、第２波長におけるシフト量ΔＬｉλ２は曲線４１ｂに従って変化する。そして、図４（ａ）より、第１波長の曲線４１ａと第２波長の曲線４１ｂとは、シフト量ΔＬｉが零となる点（０度）を中心としてＸ軸およびＹ軸に対して対称の関係にあることがわかる。また、図４（ｂ）は、第１光の方位角θａを０度〜３６０度まで変化させたときのシフト量ΔＬａλ１と、第２光の方位角θａを０度〜３６０度まで変化させたときのシフト量ΔＬａλ２とを示す図である。シフト量ΔＬａλ１は式（３）により求められ、シフト量ΔＬａλ２は式（４）により求められうる。第１光の方位角θａを０度〜３６０度まで変化させると、第１波長におけるシフト量ΔＬａλ１は曲線４２ａに従って変化し、第２波長におけるシフト量ΔＬａλ２は曲線４２ｂに従って変化する。そして、図４（ｂ）より、第１波長の曲線４２ａと第２波長の曲線４２ｂとは、シフト量ΔＬａが零となる点（１８０度）を中心としてＸ軸およびＹ軸に対して対称の関係にあることがわかる。
【００３０】
図４（ｃ）は、入射角θｉにおけるシフト量ΔＬｉをＸ軸とし、方位角θａにおけるシフト量ΔＬａをＹ軸とした合成シフト量を示す図である。第１波長の曲線４３ａと第２波長の曲線４３ｂとは、図１（ｃ）に示すように、Ｘ軸およびＹ軸に対して対象の関係にあることがわかる。このとき、入射角θｉにおけるシフト量ΔＬｉと方位角θａにおけるシフト量ΔＬａとの合成シフト量の絶対値は、第１波長と第２波長とで同じになる。即ち、第１波長における合成シフト量（｜ｌａ｜＋｜ｌｂ｜）と第２波長における合成シフト量（｜ｌｃ｜＋｜ｌｄ｜）とは、被検面に光が入射する角度がどのように変化しても互いに同じになる。このように第１波長と第２波長との間において上述の規則性があることは、第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを相対的にずらす量を、複数の領域において同じにすることができることを意味する。ここで、本実施形態では、入射角θｉと方位角θａとのそれぞれについてのシフト量（ΔＬｉおよびΔＬａ）を式（１）〜式（４）を用いて求めたが、それに限られるものではない。例えば、第２光が被検面に入射する角度とシフト量（ΔＬｉおよびΔＬａ）との関係を予め取得しておき、その関係に基づいて当該角度からシフト量を求めてもよい。
【００３１】
次に、処理部２３は、図３の領域数算出処理３２において、入射角θｉにおけるシフト量ΔＬｉと方位角θａにおけるシフト量ΔＬａとの合成シフト量から、瞳面上でのＸ方向のシフト量とＹ方向のシフト量とにベクトル分解する。処理部２３は、瞳面上でのシフト量（Ｘ方向およびＹ方向）に応じて、第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとをＸ方向およびＹ方向に相対的にずらず領域の数を決定する。以下では、Ｘ方向にずらす領域の数をＸ方向領域数ΔＮｘ、Ｙ方向にずらす領域の数をＹ方向領域数ΔＮｙと称する。また、処理部２３は、両波長の複素振幅データの実部成分および虚部成分の各々について、Ｘ方向領域数ΔＮｘが瞳面内を領域分割したＸ方向の分割数以内であるか否かを判定する。同様に、処理部２３は、両波長の複素振幅データの実部成分および虚部成分の各々について、Ｙ方向領域数ΔＮｙが瞳面内を領域分割したＹ方向の分割数以内であるか否かを判定する。当該条件を満たさない場合は、零を代入する。上記、条件を満たす有効な複素振幅データは、マッピングのために瞳面内のＸＹ方向の分割数でデジタライジングされ、両波長間の複素振幅データにおけるＸ方向領域数ΔＮｘ、およびＹ方向領域数ΔＮｙが演算される。そして、処理部２３は、Ｘ方向領域数ΔＮｘおよびＹ方向領域数ΔＮｙに基づいて、第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを領域（検出器）の順番に従ってシフトさせる領域の数（以下、シフト領域数）を決定する。
【００３２】
例えば、この処理は、図５に示すアルゴリズムに従って行われうる。複数の領域の配置構成は、図５（ａ）に示すように８×８領域を想定する。ここで、本実施形態において被検面に光が入射する角度では、例えば、検出器２２２ａによって得られた第１波長の複素振幅データの実部成分および虚部成分は、図５（ｂ）に示すように、瞳面上の領域２に現れるものとする。また、検出器２２２ｂによって得られた第２波長の複素振幅データの実部成分および虚部成分は、図５（ｂ）に示すように、瞳面上の領域９に現れるものとする。このとき、図５（ｂ）に示すように、第１波長の複素振幅データに対する第２波長の複素振幅データとのＸ方向における領域の差であるＸ方向領域数ΔＮｘは「−１」となり、Ｙ方向における領域の差であるＹ方向領域数ΔＮｙは「１」となる。処理部２３は、領域の順番に従ってずらす領域の数（シフト領域数）ａ１を、図５（ｂ）におけるＸ方向領域数ΔＮｘとＹ方向領域数ΔＮｙに基づいて、式（５）を用いて求める。ここで、一般式は、式（６）によって表わされる。式（６）において、Ｓは、シフト領域数（ａ１に対応）であり、ｎは、ｎｘ×ｎｙに領域が配列している際のｎｘである。
【００３３】
【数５】
2015161501.tif 000007
【００３４】
【数６】
2015161501.tif 000008
【００３５】
また、上記の規則性により、検出器２２３ａで得られた第１波長の複素振幅データの実部成分および虚部成分は図５（ｂ）の領域３に現れ、検出器２２３ｂで得られた第２波長の複素振幅データの実部成分および虚部成分は図５（ｂ）の領域１０に現れる。そして、このときのシフト領域数はａ２となり、ａ１と同じ値となる。即ち、第１波長の複素振幅データは検出器ごとに領域２、３・・・に順に現れ、第２波長の複素振幅データは検出器ごとに領域９、１０・・・に順に現れる。これらの条件により、第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを掛け合わせる処理を複数の領域に対して並行に行うことができる。また、図３に示される領域数算出処理より後の処理である、画素補間３３および位相差算出処理３４においても同じ演算内容で処理することができる。したがって、処理部における処理時間を大幅に短縮することができる。
【００３６】
次に、処理部２３は、瞳面上における各領域、各波長、実部成分および虚部成分の各々について画素補間３３を行う。例えば、処理部２３は、画素補間として、各波長の複素振幅データに対して、各領域の中心からの距離に応じた重みづけを行う。また、処理部２３は、位相差算出処理３４において、実部成分と虚部成分とを別々に、波長間の複素振幅データを互いに乗算して（掛け合わせて）波長間位相差データを求める。そして、処理部２３は、この波長間位相差データに基づいて被検面の位置を決定することにより、被検面の形状を決定することができる。ここで、これら複数の処理で構成される一連の処理ブロックでは、すべて同一の内容の処理が行われるため、当該処理に要する時間も同じになる。
【００３７】
図６は、処理部２３における上述の処理をより詳しく説明するための図である。図６では、説明を簡単にするため、領域（検出器）の数を７つとして説明する。また、図６では、第１波長についての干渉光と第２波長についての干渉光との相対的なシフト量から処理部２３によって求められたシフト領域数を４として説明する。ここで、Ｙλ１ｃ１〜Ｙλ１ｃ７は、第１波長の複素振幅データ（実部成分）が入る枠であり、枠内の数値＊ｎは、ｎ番目の領域（検出器）の複素振幅データであることを表している。Ｙλ２ｃ１〜Ｙλ２ｃ７は、第２波長の複素振幅データ（実部成分）が入る枠であり、枠内の数値＊ｎは、ｎ番目の領域（検出器）の複素振幅データであることを表している。また、Ｙλ１ｓ１〜Ｙλ１ｓ７は、第１波長の複素振幅データ（虚部成分）が入る枠であり、枠内の数値＊ｎは、ｎ番目の領域（検出器）の複素振幅データであることを表している。Ｙλ２ｓ１〜Ｙλ２ｓ７は、第２波長の複素振幅データ（虚部成分）が入る枠であり、枠内の数値＊ｎは、ｎ番目の領域（検出器）の複素振幅データであることを表している。
【００３８】
本実施形態では、上述した規則性により、すべての領域において共通のシフト量を用いることができるため、各領域において同じシフト領域数を用いることができる。即ち、図６では、第１波長の複素振幅データ（実部成分および虚部成分）と第２波長の複素振幅データ（実部成分および虚部成分）とが、すべて４つの領域分だけずらして掛け合わされる。例えば、図６に示すように、Ｙλ１ｃ１の枠内の複素振幅データ＊１とＹλ２ｃ１の枠内の複素振幅データ＊５とが、それぞれ画素補間が行われた後、位相差算出処理３４において掛け合わされる。また、Ｙλ１ｃ２の枠内の複素振幅データ＊２とＹλ２ｃ２の枠内の複素振幅データ＊６とが、およびＹλ１ｃ３の枠内の複素振幅データ＊３とＹλ２ｃ３の複素振幅データ＊７とが位相差算出処理３４においてそれぞれ掛け合わされる。ここで、Ｙλ１ｃ４〜Ｙλ１ｃ７の枠内の第１波長の複素振幅データ＊４〜＊７には、掛け合わせる対象の第２波長の複素振幅データが存在しない。この場合、Ｙλ２ｃ４〜Ｙλ２ｃ７の枠には零が入れられ、第１波長の複素振幅データ＊４〜＊７には零が掛け合わされうる。これにより、零が掛け合わされた第１波長の複素振幅データは、位相差算出処理３４以降では零になる。
【００３９】
同様に、Ｙλ１ｓ１の枠内の複素振幅データ＊１とＹλ２ｓ１の枠内の複素振幅データ＊５とが、それぞれ画素補間が行われた後、位相差算出処理３４において掛け合わされる。また、Ｙλ１ｓ２の枠内の複素振幅データ＊２とＹλ２ｓ２の枠内の複素振幅データ＊６とが、およびＹλ１ｓ３の枠内の複素振幅データ＊３とＹλ２ｓ３の複素振幅データ＊７とが位相差算出処理３４においてそれぞれ掛け合わされる。ここで、Ｙλ１ｓ４〜Ｙλ１ｓ７の枠内の第１波長の複素振幅データ＊４〜＊７には、掛け合わせる対象の第２波長の複素振幅データが存在しない。この場合、Ｙλ２ｃ４〜Ｙλ２ｃ７の枠には零が入れられ、複素振幅データ＊４〜＊７には零が掛け合わされうる。これにより、零が掛け合わされた第１波長の複素振幅データは、位相差算出処理３４以降では零になる。
【００４０】
そして、位相差算出処理３４が行われた複素振幅データの実部成分と虚部成分が、加算処理３５において足し合わされる。これにより、複数の波長間におけるスペックルパターンのシフトが補正された複素振幅データが得られ、処理部２３は、この補正された複素振幅データに基づいて被検面の形状を決定することができる。このように、第１実施形態の計測装置１００では、上記の規則性により、第１波長についての干渉光と第２波長についての干渉光との相対的なシフト量を複数の領域について共通に用いることができる。そのため、計測装置１００は、第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを掛け合わせる処理を複数の領域に対して並行に行うことができ、被検面の形状を高精度かつ高速に計測することができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、波長数が２つではなく、第３波長を加えた３つの波長で被検面を計測する場合について説明する。図７は、３つの波長を用いた計測装置において、処理部２３における処理を説明するための図である。図５では、説明を簡単にするため、領域（検出器）の数を７つとして説明する。そして、図７では、第１波長についての干渉光と第２波長についての干渉光との相対的なシフト量から処理部２３によって求められたシフト領域数を４とする。また、第１波長についての干渉光と第３波長についての干渉光との相対的なシフト量から処理部２３によって求められたシフト領域数を２とする。
【００４２】
ここで、Ｙλ１ｃ１〜Ｙλ１ｃ７は、第１波長の複素振幅データ（実部成分）が入る枠であり、枠内の数値＊ｎは、ｎ番目の領域（検出器）の複素振幅データであることを表している。Ｙλ２ｃ１〜Ｙλ２ｃ７は、第２波長の複素振幅データ（実部成分）が入る枠であり、枠内の数値＊ｎは、ｎ番目の領域（検出器）の複素振幅データであることを表している。Ｙλ３ｃ１〜Ｙλ３ｃ７は、第３波長の複素振幅データ（実部成分）が入る枠であり、枠内の数値＊ｎは、ｎ番目の領域（検出器）の複素振幅データであることを表している。図７では、複素振幅データの実部成分について説明するが、複素振幅データの虚部成分についても実部成分と同様の処理が行われうる。本実施形態では、上述した規則性により、すべての領域において共通のシフト量を用いることができるため、各領域において同じシフト領域数を用いることができる。即ち、図５では、第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとが４つの領域分だけずらして掛け合わされ、第１波長の複素振幅データと第３波長の複素振幅データとが２つの領域分だけずらして掛け合わされる。
【００４３】
例えば、図５に示すように、Ｙλ１ｃ１〜Ｙλ１ｃ３の枠内の複素振幅データ＊１〜＊３とＹλ２ｃ１〜Ｙλ２ｃ３の枠内の複素振幅データ＊５〜＊７とが、それぞれ画素補間３３が行われた後、位相差算出処理３４において掛け合わされる。ここで、Ｙλ１ｃ４〜Ｙλ１ｃ７の枠内の第１波長の複素振幅データ＊４〜＊７には、掛け合わせる対象の第２波長の複素振幅データが存在しない。この場合、Ｙλ２ｃ４〜Ｙλ２ｃ７の枠には零が入れられ、第１波長の複素振幅データ＊４〜＊７には零が掛け合わされうる。また、図７に示すように、Ｙλ１ｃ１〜Ｙλ１ｃ５の枠内の複素振幅データ＊１〜＊５とＹλ３ｃ１〜Ｙλ３ｃ５の枠内の複素振幅データ＊３〜＊７とが、それぞれ画素補間３３が行われた後、位相差算出処理３４において掛け合わされる。ここで、Ｙλ１ｃ６〜Ｙλ１ｃ７の枠内の第１波長の複素振幅データ＊６〜＊７には、掛け合わせる対象の第３波長の複素振幅データが存在しない。この場合、Ｙλ３ｃ６〜Ｙλ３ｃ７の枠内には零が入れられ、第１波長の複素振幅データ＊６〜＊７には零が掛け合わされる。
【００４４】
このように第２実施形態の計測装置では、上記の規則性により、第１波長についての干渉光と第２波長についての干渉光との相対的なシフト量を複数の領域について共通に用いることができる。同様に、第１波長についての干渉光と第３波長についての干渉光との相対的なシフト量を複数の領域について共通に用いることができる。そのため、第２実施形態の計測装置は、第１波長の複素振幅データと第２波長の複素振幅データとを掛け合わせる処理、および第１波長の複素振幅データと第３波長の複素振幅データとを掛け合わせる処理を複数の領域に対して並行に行うことができる。これにより、第２実施形態の計測装置は、被検面の形状を高精度かつ高速に計測することができる。
【００４５】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、レンズやミラーなどの光学素子等の物品を製造する際に用いられる。本実施形態の物品の製造方法は、上記の計測装置を用いて被検面の形状を計測する工程と、かかる工程における計測結果に基づいて被検面を加工する工程とを含む。例えば、被検面の形状を計測装置を用いて測定し、その計測結果に基づいて、被検面の形状が設計値になるように当該被検面を加工（製造）する。本実施形態の物品の製造方法は、計測装置により高精度に被検面の形状を測定できるため、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【図１】
2015161501.tif 000010
【図２】
2015161501.tif 000011
【図３】
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【図４】
2015161501.tif 000013
【図５】
2015161501.tif 000014
【図６】
2015161501.tif 000015
【図７】
2015161501.tif 000016