(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の被測定面がｚ軸と直交するように測定対象物を支持する支持部と、白色光を出射する光源部と、前記光源部からの白色光を物体光と参照光とに分割して前記物体光を前記被測定面に照射し、前記被測定面から戻る物体光と前記参照光とを干渉させた干渉光を生成する干渉部と、前記被測定面の各点に照射された前記物体光と前記参照光との干渉光の輝度情報を取得する輝度情報取得部と、前記ｚ軸に対して前記被測定面を相対的に傾動させて前記ｚ軸に対する前記被測定面の傾斜角度を変更する傾斜角度変更手段と、を備え、前記被測定面の各点に照射される前記物体光の光路長を変化させながら前記輝度情報取得部により取得される輝度情報に基づいて前記被測定面の各点の前記ｚ軸方向の位置を検出する表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法であって、
前記被測定面の少なくとも３箇所の領域を調整領域として設定する調整領域設定工程と、
前記調整領域の各々のｚ軸方向の位置を前記輝度情報取得部により取得された輝度情報に基づいて検出するｚ位置検出工程と、
前記ｚ位置検出工程により検出された前記調整領域の各々のｚ軸方向の位置に基づいて、前記傾斜角度変更手段により前記調整領域の全てのｚ軸方向の位置を一致させる傾斜角度調整工程と、
を有し、
前記調整領域設定工程は、前記輝度情報取得部により個別の輝度情報が得られる複数の点を含む領域を調整領域として設定し、
前記ｚ位置検出工程は、前記調整領域の各々について、同一の調整領域に含まれる前記複数の点のｚ軸方向の位置を検出し、検出したｚ軸方向の位置のうちの最も突出した位置を前記調整領域のｚ軸方向の位置とする表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法。
【請求項２】
前記傾斜角度変更手段は、前記被測定面を回転させる回転軸であって、前記ｚ軸に直交するｙ軸に沿った方向のｙ回転軸を有し、
前記調整領域設定工程は、前記調整領域として前記ｙ軸方向の位置が一致する２箇所の第１調整領域及び第２調整領域を設定し、
前記傾斜角度調整工程は、前記傾斜角度変更手段により前記被測定面を前記ｙ回転軸の周りに回転させて前記第１調整領域と前記第２調整領域とのｚ軸方向の位置を一致させる、
請求項１に記載の表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法。
【請求項３】
前記傾斜角度変更手段は、前記被測定面を回転させる回転軸であって、前記ｚ軸及び前記ｙ軸に直交するｘ軸に沿った方向のｘ回転軸を有し、
前記調整領域設定工程は、前記調整領域として前記ｙ軸方向の位置が前記第１調整領域及び前記第２調整領域と異なる第３調整領域を設定し、
前記傾斜角度調整工程は、前記第１調整領域と前記第２調整領域とのｚ軸方向の位置を一致させた後、前記傾斜角度変更手段により前記被測定面を前記ｘ回転軸の周りに回転させて前記第１調整領域又は前記第２調整領域と、前記第３調整領域とのｚ軸方向の位置を一致させる、
請求項２に記載の表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法。
【請求項４】
前記傾斜角度調整工程は、前記輝度情報取得部により取得された輝度情報に基づいて検出した前記調整領域の各々のｚ軸方向の位置を表示部に表示する表示工程を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法。
【請求項５】
測定対象物の被測定面がｚ軸と直交するように測定対象物を支持する支持部と、白色光を出射する光源部と、前記光源部からの白色光を物体光と参照光とに分割して前記物体光を前記被測定面に照射し、前記被測定面から戻る物体光と前記参照光とを干渉させた干渉光を生成する干渉部と、前記被測定面の各点に照射された前記物体光と前記参照光との干渉光の輝度情報を取得する輝度情報取得部と、前記ｚ軸に対して前記被測定面を相対的に傾動させて前記ｚ軸に対する前記被測定面の傾斜角度を変更する傾斜角度変更手段と、を備え、前記被測定面の各点に照射される前記物体光の光路長を変化させながら前記輝度情報取得部により取得される輝度情報に基づいて前記被測定面の各点の前記ｚ軸方向の位置を検出する表面形状測定装置において、
前記被測定面の少なくとも３箇所の領域を調整領域として設定する調整領域設定手段と、
前記調整領域の各々のｚ軸方向の位置を前記輝度情報取得部により取得された輝度情報に基づいて検出するｚ位置検出手段と、
前記ｚ位置検出手段により検出された前記調整領域の各々のｚ軸方向の位置に基づいて、前記傾斜角度変更手段により前記調整領域の全てのｚ軸方向の位置を一致させる傾斜角度調整手段と、
を有し、
前記調整領域設定手段は、前記輝度情報取得部により個別の輝度情報が得られる複数の点を含む領域を調整領域として設定し、
前記ｚ位置検出手段は、前記調整領域の各々について、同一の調整領域に含まれる前記複数の点のｚ軸方向の位置を検出し、検出したｚ軸方向の位置のうちの最も突出した位置を前記調整領域のｚ軸方向の位置とする表面形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法及び表面形状測定装置に係り、特に走査型白色干渉計を用いた表面形状測定装置において、測定対象物の被測定面の傾斜角度調整を行う表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法及び表面形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面形状測定装置は、測定対象物の被測定面の３次元形状を測定する装置であり、走査型白色干渉計を用いたものが知られている。
【０００３】
走査型白色干渉計は、特許文献１に記載されているように、波長幅が広い白色光（可干渉性の少ない低コヒーレンス光）を光源として用い、マイケルソン型やミロー型などの干渉計を用いて測定対象物の被測定面の３次元形状を非接触により測定する。
【０００４】
特許文献１に記載のように、マイケルソン型の走査型白色干渉計は、測定対象物（試料）の被測定面に対向して配置されるマイケルソン型干渉計と、被測定面を照明する白色光を出射する白色光源と、マイケルソン型干渉計により生成された干渉光を撮影するＣＣＤカメラ等を備える。
【０００５】
マイケルソン型干渉計は、光学顕微鏡の構成要素としての対物レンズと、対物レンズと被測定面との間に配置されるビームスプリッタと、参照ミラーとを有する。白色光源からマイケルソン干渉計に入射した白色光は、対物レンズを透過してビームスプリッタにより物体光と参照光とに分割され、物体光は被測定面に照射され、参照光は参照ミラーに照射される。そして、被測定面から戻る物体光と参照ミラーから戻る参照光とが重ね合わされて干渉光が生成され、その干渉光が対物レンズを通過してマイケルソン干渉計からＣＣＤカメラへと出射される。
【０００６】
これにより、ＣＣＤカメラの撮像面には、干渉像が結像され、その干渉像が干渉画像としてＣＣＤカメラの撮像素子により取得される。そして、マイケルソン型干渉計を被測定面に対して高さ方向に変位させながら干渉画像を取得し、干渉画像の各画素について輝度値が最大値を示すときの変位量を検出することで被測定面の各点の相対的な高さが測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１９７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述のような走査型白色干渉計において、測定前の準備作業として、測定対象物がステージ上に載置された後、測定対象物の被測定面が水平となるようにステージの傾斜角度が調整されて測定対象物のアライメント（傾斜角度調整）が行われる。
【０００９】
しかしながら、従来では、このようなアライメント作業は、操作者がＣＣＤカメラにより取得される干渉画像（干渉縞）の状態を目視により確認しながら行っているため、操作者の習熟度によってアライメントに要する時間や、アライメントの正確度にばらつきが生じてしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、操作者の習熟度によらず、簡単、迅速、かつ、正確に測定対象物のアライメント（傾斜角度調整）を行うことができる表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法及び表面形状測定装置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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法は、測定対象物の被測定面がｚ軸と直交するように測定対象物を支持する支持部と、白色光を出射する光源部と、光源部からの白色光を物体光と参照光とに分割して物体光を被測定面に照射し、被測定面から戻る物体光と参照光とを干渉させた干渉光を生成する干渉部と、被測定面の各点に照射された物体光と参照光との干渉光の輝度情報を取得する輝度情報取得部と、ｚ軸に対して被測定面を相対的に傾動させてｚ軸に対する被測定面の傾斜角度を変更する傾斜角度変更手段と、を備え、被測定面の各点に照射される物体光の光路長を変化させながら輝度情報取得部により取得される輝度情報に基づいて被測定面の各点のｚ軸方向の位置を検出する表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法であって、被測定面の少なくとも３箇所の領域を調整領域として設定する調整領域設定工程と、調整領域の各々のｚ軸方向の位置を輝度情報取得部により取得された輝度情報に基づいて検出するｚ位置検出工程と、ｚ位置検出工程により検出された調整領域の各々のｚ軸方向の位置に基づいて、傾斜角度変更手段により調整領域の全てのｚ軸方向の位置を一致させる傾斜角度調整工程と、を有する。
【００１２】
本態様によれば、測定対象物の被測定面の少なくとも３箇所の領域を調整領域として設定し、輝度情報により検出されるそれらの調整領域のｚ軸方向の位置に基づいて被測定面の傾斜角度を調整するため、操作者の習熟度によらず、簡単、迅速、かつ、正確に測定対象物のアライメント（傾斜角度調整）を行うことができる。
【００１３】
本発明の一態様に係る表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法において、傾斜角度変更手段は、被測定面を回転させる回転軸であって、ｚ軸に直交するｙ軸に沿った方向のｙ回転軸を有し、調整領域設定工程は、調整領域としてｙ軸方向の位置（ｙ座標値）が一致する２箇所の第１調整領域及び第２調整領域を設定し、傾斜角度調整工程は、傾斜角度変更手段により被測定面をｙ回転軸の周りに回転させて第１調整領域と第２調整領域とのｚ軸方向の位置を一致させる態様とすることができる。
【００１４】
本態様によれば、被測定面のｙ軸周りの傾斜角度を調整する場合に好適である。なお、ｙ軸方向の位置が一致する２箇所の第１調整領域及び第２調整領域とは、ｙ軸方向の位置が完全に一致している２箇所の領域のみでなく、ｙ軸方向の位置が一致しているとみなせる程度の位置の差を有する２箇所の領域も含む。
【００１５】
本発明の一態様に係る表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法において、傾斜角度変更手段は、被測定面を回転させる回転軸であって、ｚ軸及びｙ軸に直交するｘ軸に沿った方向のｘ回転軸を有し、調整領域設定工程は、調整領域としてｙ軸方向の位置が第１調整領域及び第２調整領域と異なる第３調整領域を設定し、傾斜角度調整工程は、第１調整領域と第２調整領域とのｚ軸方向の位置を一致させた後、傾斜角度調整手段により被測定面をｘ回転軸の周りに回転させて第１調整領域又は第２調整領域と、第３調整領域とのｚ軸方向の位置を一致させる態様とすることができる。
【００１６】
本態様によれば、被測定面のｘ軸周りの傾斜角度を調整する場合に好適である。
【００１７】
本発明の一態様に係る表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法において、調整領域設定工程は、輝度情報取得部により個別の輝度情報が得られる複数の点を含む領域を調整領域として設定し、ｚ位置検出工程は、調整領域の各々について、同一の調整領域に含まれる複数の点のｚ軸方向の位置を検出し、検出したｚ軸方向の位置のうちの最も突出した位置を調整領域のｚ軸方向の位置とする態様とすることができる。
【００１８】
本態様によれば、被測定面に傷などによる凹部が生じている部分を調整領域のｚ軸方向の位置として被測定面の傾斜角度調整を行ってしまう不具合を防止できる。
【００１９】
本発明の一態様に係る表面形状測定装置における測定対象物アライメント方法において、傾斜角度調整工程は、輝度情報取得部により取得された輝度情報に基づいて検出した調整領域の各々のｚ軸方向の位置を表示部に表示する表示工程を含む態様とすることができる。
【００２０】
本態様によれば、表示部の表示を参照することで、操作者が手動でも被測定面の傾斜角度調整を容易に行うことができる。
【００２１】
本発明の他の態様に係る表面形状測定装置は、測定対象物の被測定面がｚ軸と直交するように測定対象物を支持する支持部と、白色光を出射する光源部と、光源部からの白色光を物体光と参照光とに分割して物体光を被測定面に照射し、被測定面から戻る物体光と参照光とを干渉させた干渉光を生成する干渉部と、被測定面の各点に照射された物体光と参照光との干渉光の輝度情報を取得する輝度情報取得部と、ｚ軸に対して被測定面を相対的に傾動させてｚ軸に対する被測定面の傾斜角度を変更する傾斜角度変更手段と、を備え、被測定面の各点に照射される物体光の光路長を変化させながら輝度情報取得部により取得される輝度情報に基づいて被測定面の各点のｚ軸方向の位置を検出する表面形状測定装置において、被測定面の少なくとも３箇所の領域を調整領域として設定する調整領域設定手段と、調整領域の各々のｚ軸方向の位置を輝度情報取得部により取得された輝度情報に基づいて検出するｚ位置検出手段と、ｚ位置検出手段により検出された調整領域の各々のｚ軸方向の位置に基づいて、傾斜角度変更手段により調整領域の全てのｚ軸方向の位置を一致させる傾斜角度調整手段と、を有する。
【００２２】
本態様によれば、測定対象物の被測定面の少なくとも３箇所の領域を調整領域として設定し、輝度情報により検出されるそれらの調整領域のｚ軸方向の位置に基づいて被測定面の傾斜角度を調整するため、操作者の習熟度によらず、簡単、迅速、かつ、正確に測定対象物のアライメント（傾斜角度調整）を行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、操作者の習熟度によらず、簡単、迅速、かつ、正確に測定対象物のアライメント（傾斜角度調整）を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明が適用される表面形状測定装置（走査型白色干渉計）の全体構成を示した構成図
【図２】ｘｙ座標上に干渉画像（撮像素子の撮像面）の画素配列を示した図
【図３】干渉縞曲線を例示した図
【図４】被測定面の異なる点の異なるｚ座標値と干渉縞曲線との関係を例示した図
【図５】処理部におけるアライメントの処理手順を示したフローチャート
【図６】処理部におけるアライメントの処理手順を示したフローチャート
【図７】処理部におけるアライメントの処理手順を示したフローチャート
【図８】処理部におけるアライメントの処理手順を示したフローチャート
【図９】ｘｙ座標上に干渉画像（撮像素子の撮像面）の画素配列を示した図であり、基準領域の設定例等を示した図
【図１０】選出画素の干渉縞曲線の表示例を示した図
【図１１】ｘｙ座標上に干渉画像（撮像素子の撮像面）の画素配列を示した図であり、ｘ軸レベリング調整領域の設定例等を示した図
【図１２】選出画素の干渉縞曲線の表示例を示した図
【図１３】ｘｙ座標上に干渉画像（撮像素子の撮像面）の画素配列を示した図であり、ｙ軸レベリング調整領域の設定例等を示した図
【図１４】選出画素の干渉縞曲線の表示例を示した図
【図１５】選出画素の干渉縞曲線の表示例を示した図
【図１６】表面形状測定装置において測定対象物のアライメントを実施するための構成を示した図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２６】
図１は、本発明が適用される表面形状測定装置の全体構成を示した構成図である。
【００２７】
同図における表面形状測定装置１は、ミロー型の干渉計を用いて測定対象物の表面形状等を非接触により３次元測定する所謂、ミロー型の走査型白色干渉計（顕微鏡）であり、測定対象物Ｐの干渉画像を取得する光学部２と、測定対象物Ｐが載置されるステージ１０と、光学部２の各種制御や光学部２により取得された干渉画像に基づいて各種演算処理を行うパーソナルコンピュータ等の演算処理装置からなる処理部１８等を備える。
【００２８】
なお、測定対象物Ｐが配置される測定空間において、互いに直交する水平方向の２つの座標軸をｘ軸（紙面に直交する軸）とｙ軸（紙面に平行する軸）とし、ｘ軸及びｙ軸に直交する鉛直方向の座標軸をｚ軸とする。
【００２９】
ステージ１０は、ｘ軸及びｙ軸に略平行する平坦な上面であって測定対象物Ｐを載置するステージ面１０Ｓを有する。また、ステージ１０は、ステージ面１０Ｓの水平面に対する傾斜角度（ｚ軸に対する傾斜角度）を変更する傾斜角度変更手段を有しており、ステージ面１０Ｓ（ステージ１０）は、詳細な構成を省略する傾斜角度変更手段により、ｘ軸に平行なｘ回転軸３０の周りとｙ軸に平行なｙ回転軸３２の周りに回転可能に設けられる。そして、ステージ面１０Ｓは、ｘアクチュエータ３４の駆動によりｘ回転軸３０周りに回転し、ｙアクチュエータ３６の駆動によりｙ回転軸３２周りに回転する。このステージ面１０Ｓのｘ回転軸３０周りの回転及びｙ回転軸３２周りの回転によって、後述のように測定対象物Ｐの上面である被測定面Ｓの傾斜角度を調整するアライメントが行われる。
【００３０】
なお、ｘアクチュエータ３４及びｙアクチュエータ３６のように本明細書においてアクチュエータという場合には、ピエゾアクチュエータやモータなどの任意の駆動装置を示す。
【００３１】
また、ステージ１０は、測定対象物Ｐの被測定面Ｓがｚ軸と直交するように測定対象物Ｐを支持する支持部であってｚ軸に対する被測定面Ｓの傾斜角度を変更する傾斜角度変更手段を備えたものであれば、どのような形態であってもよい。
【００３２】
ステージ面１０Ｓに対向する位置、即ち、ステージ１０の上側には、不図示の筐体により一体的に収容保持された光学部２が配置される。
【００３３】
光学部２は、ｘ軸に平行な光軸Ｚ−１を有する光源部１２と、ｚ軸に平行な光軸Ｚ−０を有する干渉部１４及び撮影部１６とを有する。光源部１２の光軸Ｚ−１は、干渉部１４及び撮影部１６の光軸Ｚ−０に対して直交し、干渉部１４と撮影部１６との間において光軸Ｚ−０と交差する。なお、光軸Ｚ−１は、必ずしもｘ軸と平行でなくてもよい。
【００３４】
光源部１２は、測定対象物Ｐを照明する照明光として波長幅が広い白色光（可干渉性の少ない低コヒーレンス光）を出射する光源４０と、光源４０から拡散して出射された照明光を略平行な光束に変換するコレクタレンズ４２とを有する。光源４０及びコレクタレンズ４２の各々の中心とする軸は光源部１２の光軸Ｚ−１として同軸上に配置される。
【００３５】
また、光源４０としては、発光ダイオード、半導体レーザ、ハロゲンランプ、高輝度放電ランプなど、任意の種類の発光体を用いることができる。
【００３６】
この光源部１２から出射された照明光は、干渉部１４と撮影部１６との間に配置され、光軸Ｚ−１と光軸Ｚ−０とが交差する位置に配置されたハーフミラー等のビームスプリッタ４４に入射する。そして、ビームスプリッタ４４（ビームスプリッタ４４の平坦な光分割面（反射面））で反射した照明光が光軸Ｚ−０に沿って進行して干渉部１４に入射する。
【００３７】
干渉部１４は、周知のミロー型干渉計により構成され、光源部１２から入射した照明光を物体光と参照光とに分割し、物体光を測定対象物Ｐに照射して測定対象物Ｐから戻る物体光を参照光により干渉させた干渉光を生成する。
【００３８】
干渉部１４は、集光作用を有する対物レンズ５０と、光を反射する平坦な反射面を有する参照ミラー５２と、光を分割する平坦な光分割面を有するビームスプリッタ５４を有する。対物レンズ５０、参照ミラー５２、及びビームスプリッタ５４の各々の中心とする軸は干渉部１４の光軸Ｚ−０として同軸上に配置される。参照ミラー５２は例えば対物レンズ５０の中心表面部分に設置される。
【００３９】
光源部１２からこの干渉部１４に入射した照明光は、対物レンズ５０により集光作用を受けた後、ビームスプリッタ５４に入射する。
【００４０】
ビームスプリッタ５４は、例えばハーフミラーであり、ビームスプリッタ５４に入射した照明光は、ビームスプリッタ５４を透過する物体光と、ビームスプリッタ５４の光分割面で反射する参照光とに分割される。
【００４１】
ビームスプリッタ５４を透過した物体光は、測定対象物Ｐの被測定面Ｓに照射された後、被測定面Ｓから干渉部１４へと戻り、再度、ビームスプリッタ５４に入射する。そして、ビームスプリッタ５４を透過した物体光が対物レンズ５０に入射する。
【００４２】
一方、ビームスプリッタ５４で反射した参照光は、参照ミラー５２の光反射面で反射した後、再度、ビームスプリッタ５４に入射する。そして、ビームスプリッタ５４で反射した参照光が対物レンズ５０に入射する。
【００４３】
これによって、干渉部１４から被測定面Ｓに照射されて干渉部１４に戻る物体光と、参照ミラー５２で反射した参照光とが重ね合わされた干渉光が生成され、その干渉光が対物レンズ５０により集光作用を受けた後、干渉部１４から撮影部１６に向けて出射される。
【００４４】
また、ビームスプリッタ５４（光分割面）は、対物レンズ５０の焦点面（対物レンズ５０の焦点を通り、光軸Ｚ−０に垂直な平面）に対して距離ｈだけ対物レンズ５０側に近くなる位置、即ち、対物レンズ５０の焦点面に対して距離ｈだけ高い位置に配置される。
【００４５】
参照ミラー５２（反射面）は、ビームスプリッタ５４（光分割面）に対して距離ｈだけ対物レンズ５０側に近くなる位置、即ち、ビームスプリッタ５４に対して距離ｈだけ高い位置に配置される。
【００４６】
したがって、ビームスプリッタ５４と参照ミラー５２とは、対物レンズ５０の焦点面の位置で反射した物体光の光路長と参照光の光路長とが等しくなるように配置される。
【００４７】
なお、対物レンズ５０の焦点距離をＨｓとすると、距離ｈを２倍した値２ｈ、即ち、対物レンズ５０の焦点面から参照ミラー５２までの距離２ｈは、対物レンズ５０の焦点距離Ｈｓよりも小さい。
【００４８】
また、照明光が物体光と参照光とに分割された後、物体光と参照光とが重ね合わされるまでの物体光と参照光の各々が通過した光路の光学的距離を、物体光の光路長及び参照光の光路長といい、それらの差を物体光と参照光の光路長差というものとする。
【００４９】
また、干渉部１４は、光学部２においてｚ軸方向に直線移動可能に設けられる。そして、干渉部アクチュエータ５６の駆動により干渉部１４がｚ軸方向に移動する。これにより、対物レンズ５０の焦点面の位置（高さ）がｚ軸方向に移動すると共に、被測定面Ｓとビームスプリッタ５４との距離が変化することで物体光の光路長が変化し、物体光と参照光との光路長差が変化する。
【００５０】
撮影部１６は、被測定面Ｓの各点に照射された物体光と参照光との干渉光の輝度情報を取得する輝度情報取得部であり、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラに相当し、ＣＣＤ型の撮像素子６０と、結像レンズ６２とを有する。撮像素子６０と結像レンズ６２の各々の中心とする軸は撮影部１６の光軸Ｚ−０として同軸上に配置される。なお、撮像素子６０は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の撮像素子等、任意の撮像手段を用いることができる。
【００５１】
干渉部１４から出射された干渉光は、上述のビームスプリッタ４４に入射し、ビームスプリッタ４４を透過した干渉光が撮影部１６に入射する。
【００５２】
撮影部１６に入射した干渉光は、結像レンズ６２により撮像素子６０の撮像面６０Ｓに干渉像を結像する。ここで、結像レンズ６２は、測定対象物Ｐの被測定面Ｓの光軸Ｚ−０周辺の領域に対する干渉像を高倍率に拡大して撮像素子６０の撮像面６０Ｓに結像する。
【００５３】
また、結像レンズ６２は、干渉部１４の対物レンズ５０の焦点面上における点を、撮像素子６０の撮像面上の像点として結像する。即ち、撮影部１６は、対物レンズ５０の焦点面の位置にピントが合うように（合焦するように）設計されている。なお、以下において、測定対象物Ｐの焦点面のｚ軸方向の位置を単に「ピント位置」、又は、「撮影部１６のピント位置」というものとする。
【００５４】
撮像素子６０の撮像面６０Ｓに結像された干渉像は、撮像素子６０により電気信号に変換されて干渉画像として取得される。そして、その干渉画像は、処理部１８に与えられる。
【００５５】
以上のように光源部１２、干渉部１４、及び撮影部１６等により構成される光学部２は、全体が一体的としてｚ軸方向に直進移動可能に設けられる。例えば、光学部２は、ｚ軸方向に沿って立設された不図示のｚ軸ガイド部に直進移動可能に支持される。そして、ｚアクチュエータ７０の駆動により光学部２全体がｚ軸方向に直進移動する。これにより、干渉部１４をｚ軸方向に移動させる場合よりも、撮影部１６のピント位置をｚ軸方向に大きく移動させることができ、例えば、測定対象物Ｐの厚さ等に応じて撮影部１６のピント位置を適切な位置に調整することができる。
【００５６】
処理部１８は、測定対象物Ｐの被測定面Ｓの表面形状を測定する際に、干渉部アクチュエータ５６を制御して光学部２の干渉部１４をｚ軸方向に移動させながら撮影部１６の撮像素子６０から干渉画像を順次取得する。そして、取得した干渉画像に基づいて被測定面Ｓの３次元形状データを被測定面Ｓの表面形状を示すデータとして取得する。
【００５７】
被測定面Ｓの３次元形状データを取得する処理について説明すると、撮影部１６の撮像素子６０は、ｘ軸及びｙ軸からなるｘｙ平面（水平面）に沿って２次元的に配列された多数の受光素子（画素）からなり、各画素において受光される干渉像の輝度値、即ち、撮像素子６０により取得される干渉画像の各画素の輝度値は、各画素に対応する被測定面Ｓの各点で反射した物体光と参照光との光路長差に応じた干渉光の強度（輝度情報）を示す。
【００５８】
ここで、図２に示すように、干渉画像（撮像素子６０の撮像面）のｍ列目、ｎ行目の画素を（ｍ，ｎ）と表すものとする。そして、画素（ｍ，ｎ）のｘ軸方向に関する位置（以下、ｘ軸方向に関する位置を「ｘ位置」という）を示すｘ座標値をｘ（ｍ，ｎ）と表し、ｙ軸方向に関する位置（以下、ｙ軸方向に関する位置「ｙ位置」という）を示すｙ座標値をｙ（ｍ，ｎ）と表すものとする。
【００５９】
また、画素（ｍ，ｎ）に対応する測定対象物Ｐの被測定面Ｓ上の点のｘ位置を示すｘ座標値をＸ（ｍ，ｎ）と表し、ｙ位置を示すｙ座標値をＹ（ｍ，ｎ）と表すものとし、また、その点をｘｙ座標値により（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））と表すものとする。なお、画素（ｍ，ｎ）に対応する被測定面Ｓ上の点とは、ピントが合っている状態において画素（ｍ，ｎ）の位置に像点が結像される被測定面Ｓ上の点を意味する。
【００６０】
このとき、撮像素子６０により取得される干渉画像の画素（ｍ，ｎ）の輝度値は、画素（ｍ，ｎ）に対応する被測定面Ｓ上の点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））に照射された物体光と参照光との光路長差に応じた大きさを示す。そして、その光路長差が０となる場合に最も大きな値を示す。
【００６１】
即ち、図１の干渉部アクチュエータ５６により干渉部１４をｚ軸方向に移動させて光学部２（撮影部１６）に対する干渉部１４の相対的なｚ軸方向の位置（以下、「ｚ位置」という）を変位させると、撮影部１６のピント位置（対物レンズ５０の焦点面）もｚ軸方向に移動し、ピント位置も干渉部１４と同じ変位量で変位する。また、ピント位置が変位すると、被測定面Ｓの各点に照射される物体光の光路長も変化する。
【００６２】
そして、干渉部１４をｚ軸方向に移動させてピント位置を変位させながら、即ち、物体光の光路長を変化させながら、撮像素子６０から干渉画像を順次取得して干渉画像の任意の画素（ｍ，ｎ）の輝度値を検出すると、ピント位置のｚ座標値に対して図３のような干渉縞曲線Ｑに沿った輝度値が得られる。
【００６３】
ここで、処理部１８は、干渉部１４の所定の基準位置からの変位量（干渉部１４のｚ位置）を、ポテンショメータやエンコーダなどの不図示の位置検出手段からの検出信号により検出することができ、または、位置検出手段を使用することなく干渉部１４のｚ位置を制御する場合、例えば、干渉部アクチュエータ５６に与える駆動信号により一定変位量ずつ干渉部１４を移動させる場合には、その総変位量により検出することができる。そして、干渉部１４が基準位置のときのピント位置のｚ位置を測定空間におけるｚ座標の基準位置（原点位置）として、かつ、干渉部１４の基準位置からの変位量をピント位置のｚ座標値として取得することができる。なお、ｚ座標値は、原点位置よりも高い位置（撮影部１６に近づく位置）を正側、低い位置（ステージ面１０Ｓに近づく位置）を負側とする。また、干渉部１４の基準位置、即ち、ｚ座標の原点位置は任意のｚ位置に設定、変更することができる。
【００６４】
任意の画素（ｍ，ｎ）における干渉縞曲線Ｑは、その画素（ｍ，ｎ）に対応する被測定面Ｓ上の点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））に照射された物体光と参照光との光路長差が所定値より大きい場合には略一定の輝度値を示し、光路長差がその所定値より小さいときには、光路長差が減少するにつれて輝度値が振動すると共にその振幅が大きくなる。
【００６５】
したがって、干渉縞曲線Ｑは、物体光と参照光との光路長が一致したときに（光路長差が０のときに）、最大値を示すと共に、その干渉縞曲線Ｑの包絡線における最大値を示す。
【００６６】
また、被測定面Ｓ上の点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））に照射された物体光と参照光との光路長は、撮影部１６のピント位置が被測定面Ｓ上の点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））のｚ位置に一致したときに一致する。
【００６７】
したがって、干渉縞曲線Ｑが最大値を示すとき（又は干渉縞曲線Ｑの包絡線が最大値を示すとき）のピント位置は、被測定面Ｓ上の点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））のｚ位置に一致しており、そのときのピント位置のｚ座標値は、被測定面Ｓ上の点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））のｚ座標値を示す。
【００６８】
以上のことから、処理部１８は、干渉部アクチュエータ５６により干渉部１４をｚ軸方向に移動させてピント位置をｚ軸方向に移動させながら（物体光の光路長を変化させながら）、撮像素子６０から干渉画像を順次取得し、各画素（ｍ，ｎ）の輝度値をピント位置のｚ座標値に対応付けて取得する。即ち、ピント位置をｚ軸方向に走査しながら干渉画像の各画素（ｍ，ｎ）の輝度値を取得する。そして、各画素（ｍ，ｎ）について、図３のような干渉縞曲線Ｑの輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値を、各画素（ｍ，ｎ）に対応する被測定面Ｓ上の点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））のｚ座標値Ｚ（ｍ，ｎ）として検出する。
【００６９】
なお、Ｚ（ｍ，ｎ）は、画素（ｍ，ｎ）に対応する被測定面Ｓ上の点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））のｚ座標値を示す。
【００７０】
また、干渉縞曲線Ｑの輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値を検出する方法は周知であり、どのような方法を採用してもよい。例えば、ピント位置の微小間隔ごとのｚ座標値において干渉画像を取得することで、各画素（ｍ，ｎ）について、図３のような干渉縞曲線Ｑを実際に描画することができる程度に輝度値を取得することができ、取得した輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値を検出することで、干渉縞曲線Ｑの輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値を検出することができる。または、ピント位置の各ｚ座標値において取得した輝度値に基づいて最小二乗法等により干渉縞曲線Ｑを推測し、又は、干渉縞曲線Ｑの包絡線を推測し、その推測した干渉縞曲線Ｑ又は包絡線に基づいて輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値を検出することで、干渉縞曲線Ｑの輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値を検出することができる。
【００７１】
以上のようにして、処理部１８は、干渉画像（撮像素子６０の撮像面６０Ｓ）の各画素（ｍ，ｎ）に対応する被測定面Ｓ上の各点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））のｚ座標値Ｚ（ｍ，ｎ）を検出することで、被測定面Ｓ上の各点（Ｘ（ｍ，ｎ），Ｙ（ｍ，ｎ））の相対的な高さを検出することができる。そして、被測定面Ｓ上の各点のｘ座標値Ｘ（ｍ，ｎ）、ｙ座標値Ｙ（ｍ，ｎ）、及びｚ座標値Ｚ（ｍ，ｎ）を被測定面Ｓの３次元形状データ（表面形状を示すデータ）として取得することができる。例えば、図４に示すようにｘ軸方向に並ぶ３つの画素に対応する被測定面Ｓ上の３点におけるｚ座標値Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３が相違する場合に、ピント位置をｚ軸方向に走査しながら干渉画像のそれらの画素の輝度値を取得すると、それらの画素の各々に関してピント位置がｚ座標値Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３のときに輝度値が最大値を示す干渉縞曲線Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が取得される。したがって、それらの干渉縞曲線Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値を検出することで、それらの画素に対応する被測定面Ｓ上の３点におけるｚ座標値Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３を検出することができる。
【００７２】
次に、上述のように測定対象物Ｐの表面形状の測定を行う際に、測定前の準備作業として処理部１８において実施する測定対象物Ｐのアライメント（傾斜角度調整）の処理について説明する。
【００７３】
なお、以下において、アライメントの基本的な作業を処理部１８により自動で行う自動アライメントの形態について説明するが、アライメントの基本的な作業の一部又は全てを手動で行う形態とすることも可能であり、その場合については以下の説明の中で適宜説明する。
【００７４】
図５〜図８は、処理部１８におけるアライメントの処理手順を示したフローチャートである。
【００７５】
ステージ１０のステージ面１０Ｓに測定対象物Ｐが載置され、例えば、図１の入力部２２により初期設定の開始が指示されると、まず、図５のステップＳ１０の工程として、処理部１８は、図９に示すように、干渉画像（撮像素子６０の撮像面）においてピント位置合わせの基準とする基準領域１００、即ち、光学部２に対する干渉部１４のｚ軸方向の移動によるピント位置のｚ軸方向の移動範囲（走査範囲）の中心位置にピント位置が設定されているときにピントが合うようにする被測定面Ｓの領域に対応する干渉画像の領域を基準領域１００として設定する。この基準領域は、後述のように被測定面Ｓの傾斜角度を調整するための調整領域であり、事前に決められた領域としてもよいし、処理部１８が図１の表示部２０に表示する図９のような干渉画像（撮像素子６０の撮像面）における画素配列の画像を参照しながら操作者が入力部２２により指定するようにしてもよい。また、基準領域は、例えば、２行２列の４つの画素を含む領域というように、事前に決まった形状及び大きさに固定してもよいし、操作者が指定する場合に任意の形状及び大きさの領域を指定できるようにしてもよい。更に１画素のみを含む領域であってもよい。
【００７６】
なお、基準領域と、下記に示すｘ軸レベリング調整領域及びｙ軸レベリング調整領域は、被測定面Ｓの傾斜角度を調整するための調整領域として干渉画像に対して設定するものとするが、調整領域に対応する被測定面Ｓ上の領域、即ち、調整領域に含まれる画素に対応する被測定面Ｓ上の点を含む領域を調整領域として設定したことに相当する。
【００７７】
次に、ステップＳ１２の工程として、処理部１８は、干渉部アクチュエータ５６により干渉部１４をｚ軸方向に移動させてピント位置をｚ軸方向に走査しながら（即ち、物体光の光路長を変化させながら）撮像素子６０から干渉画像を順次取得し、各画素の輝度値をピント位置のｚ座標値に対応付けて取得する。なお、基準領域内の画素の輝度値のみを取得してもよい。
【００７８】
次に、ステップＳ１４の工程として、処理部１８は、基準領域に含まれる画素の各々について、ピント位置のｚ座標値に対応付けられた輝度値に基づいて、図３に示したような干渉縞曲線を取得する。
【００７９】
次に、ステップＳ１６の工程として、処理部１８は、基準領域に含まれる画素の各々について取得した干渉縞曲線に基づいて、輝度値が最大値（包絡線の最大値）を示すときのピント位置のｚ座標値を求める。即ち、基準領域の各画素に対応する被測定面Ｓ上の各点のｚ座標値を求める。そして、そのｚ座標値が最も大きくなる（最も突出した位置となる）１つの画素を選出する。これにより、被測定面Ｓに傷などの凹みが生じている場合に、その凹みの部分に対応した画素は選出されないようにすることができる。
【００８０】
続いて、処理部１８は、選出した画素（以下、「選出画素」という）と、その選出画素の干渉縞曲線を表示部２０に表示する。例えば、図９のように基準領域１００内における選出画素１０２を他の画素と識別可能なように配色した画素配列の画像を表示部２０に表示する。また、図１０のように選出画素についての干渉縞曲線をｚ座標値と輝度値との関係を表したグラフ上に描画した画像を表示部２０に表示する。また、その干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓと、ピント位置の走査範囲の中心位置となるｚ座標値Ｚｃとが容易に把握できるように表示することが望ましい。
【００８１】
なお、自動アライメントの場合には、選出画素と、選出画素の干渉縞曲線の表示部２０への表示は必ずしも必要ではない。
【００８２】
次に、ステップＳ１８の工程として、処理部１８は、基準領域の選出画素の干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓが、干渉部アクチュエータ５６の駆動によるピント位置の走査範囲の中心位置となるｚ座標値Ｚｃに一致するように、図１のｚアクチュエータ７０を駆動して光学部２全体をｚ軸方向に移動させる。
【００８３】
即ち、ピント位置の走査範囲の中心位置となるｚ位置（ｚ座標値Ｚｃ）と、選出画素に対応する被測定面Ｓ上の点のｚ位置（ｚ座標値）とが一致するように光学部２全体のｚ軸方向の位置を調整する。
【００８４】
ここで、ｚ座標値Ｚｓがｚ座標値Ｚｃに対して、距離（高さ）ｄだけ正側（上側）又は負側（下側）にずれていた場合には、光学部２を距離ｄだけ上側又は下側に移動させることで、ｚ座標値Ｚｓをｚ座標値Ｚｃに一致させることができる。
【００８５】
なお、本ステップＳ１８の工程は、ステップＳ１６において表示部２０に表示された図１０のような干渉縞曲線の表示を参照して、操作者が手動で行う形態とすることができる。例えば、操作者は、処理部１８に対して入力部２２から光学部２の移動方向を指示して干渉部アクチュエータ５６を駆動して光学部２を所望量だけ移動させ、または、干渉部アクチュエータ５６を駆動することなく光学部２を直接的に手動で移動させてｚ座標値Ｚｓをｚ座標値Ｚｃに一致させる。また、ｚ座標値Ｚｓがｚ座標値Ｚｃに一致したことが確認できるまで、ステップＳ１２からステップＳ１８までの工程を繰り返し実施するようにしてもよい。
【００８６】
次に、ステップＳ２０の工程として、処理部１８は、選出画素の干渉縞曲線における輝度値の最大値が適切な大きさとなるように、光源部１２の光源４０の強さ、撮像素子６０における電子シャッタの速度（電荷蓄積時間の長さ）、撮像素子６０により得られる画像信号に対するゲイン等を調整する。
【００８７】
次に、処理部１８は、被測定面Ｓのｘ軸方向に対する傾き（ｙ軸周りの傾斜）を無くし、被測定面Ｓがｘ軸に対して平行となるようにｘ軸レベリング調整の処理を実施する。
【００８８】
図６のステップＳ３０の工程として、処理部１８は、図１１に示すように干渉画像（撮像素子６０の撮像面）においてｘ軸レベリング調整の基準とするｘ軸レベリング調整領域１１０であって、ステップＳ１０において設定した基準領域１００の中心とｙ座標値が一致し、かつ、基準領域１００とｘ座標値が相違するｘ軸レベリング調整領域１１０を設定する。ただし、基準領域１００の中心とｘ軸レベリング調整領域１１０の中心とが必ずしも完全に一致している必要はなく、多少のずれは許容される。即ち、基準領域１００の中心とｘ軸レベリング調整領域１１０の中心とのｙ座標値は、一致しているとみなせる程度の所定値以下の差であればよい。
【００８９】
このｘ軸レベリング調整領域は、事前に決められた領域としてもよいし、処理部１８が図１１のように表示部２０に表示する干渉画像（撮像素子６０の撮像面）における画素配列の画像を参照しながら操作者が入力部２２により指定するようにしてもよい。また、ｘ軸レベリング調整領域は、例えば、基準領域と同じ形状及び大きさの領域としてもよいし、２行２列の４つの画素を含む領域というように、事前に決まった形状及び大きさに固定してもよいし、操作者が指定する場合に任意の形状及び大きさの領域を指定できるようにしてもよい。更に１画素のみを含む領域であってもよい。
【００９０】
次に、ステップＳ３２の工程として、処理部１８は、干渉部アクチュエータ５６の駆動により干渉部１４をｚ軸方向に移動させてピント位置をｚ軸方向に走査しながら（即ち、物体光の光路長を変化させながら）撮像素子６０から干渉画像を順次取得し、各画素の輝度値をピント位置のｚ座標値に対応付けて取得する。なお、基準領域及びｘ軸レベリング調整領域の画素の輝度値のみを取得してもよい。
【００９１】
次に、ステップＳ３４の工程として、処理部１８は、基準領域に含まれる画素の各々、及び、ｘ軸レベリング調整領域に含まれる画素の各々について、ピント位置のｚ座標値に対応付けられた輝度値に基づいて、図３に示したような干渉縞曲線を取得する。
【００９２】
次に、ステップＳ３６の工程として、処理部１８は、基準領域に含まれる画素の各々、及び、ｘ軸レベリング調整領域の画素の各々について取得した干渉縞曲線に基づいて、輝度値が最大値（包絡線の最大値）を示すときのピント位置のｚ座標値を求める。即ち、基準領域の各画素とｘ軸レベリング調整領域の各画素に対応する被測定面Ｓ上の各点のｚ座標値を求める。
【００９３】
そして、基準領域においてそのｚ座標値が最も大きくなる（最も突出した位置となる）１つの画素と、ｘ軸レベリング調整領域においてそのｚ座標値が最も大きくなる（最も突出した位置となる）１つの画素を選出画素として選出する。
【００９４】
続いて、処理部１８は、基準領域から選出した選出画素と、ｘ軸レベリング調整領域から選出した選出画素と、それらの選出画素の干渉縞曲線を表示部２０に表示する。例えば、図１１のように基準領域１００の選出画素１０２とｘ軸レベリング調整領域１１０の選出画素１１２とを他の画素と識別可能なように配色した画素配列の画像を表示部２０に表示する。また、図１２のように基準領域の選出画素についての干渉縞曲線とｘ軸レベリング調整領域の選出画素についての干渉縞曲線をｚ座標値と輝度値との関係を表したグラフ上に描画した画像を表示部２０に表示する。また、それらの干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓ、Ｚｓ１と、ピント位置の走査範囲の中心位置となるｚ座標値Ｚｃとが容易に把握できるように表示することが望ましい。
【００９５】
なお、自動アライメントの場合には、選出画素と、選出画素の干渉縞曲線の表示部２０への表示は必ずしも必要ではない。
【００９６】
次に、ステップＳ３８の工程として、処理部１８は、基準領域の選出画素の干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓと、ｘ軸レベリング調整領域の選出画素の干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓ１とが一致するように、図１のｙアクチュエータ３６を駆動してステージ１０のステージ面１０Ｓをｙ回転軸３２の周りに回転させる。
【００９７】
即ち、基準領域の選出画素に対応する被測定面Ｓ上の点のｚ位置（ｚ座標値Ｚｓ）と、ｘ軸レベリング調整領域の選出画素に対応する被測定面Ｓ上の点のｚ位置（ｚ座標値Ｚｓ１）とが一致するようにステージ面１０Ｓをｙ回転軸３２の周りに回転させる。
【００９８】
ここで、ｚ座標値Ｚｓとｚ座標値Ｚｓ１との差と、基準領域の選出画素とｘ軸レベリング調整領域の選出画素の各々からｙ回転軸３２までのｘ軸方向の距離とに基づいてステージ面１０Ｓのｙ回転軸３２周りの回転量を調整することでｚ座標値Ｚｓとｚ座標値Ｚｓ１とを一致させることができる。これによって、被測定面Ｓがｘ軸に対して平行となり、ｘ軸レベリング調整が終了する。
【００９９】
なお、本ステップＳ３８の工程は、ステップＳ３６において表示部２０に表示された図１２のような干渉縞曲線の表示を参照して、上述と同様に操作者が手動で行う形態とすることができる。また、ｚ座標値Ｚｓとｚ座標値Ｚｓ１とが一致したことが確認できるまで、ステップＳ３２からステップＳ３８までの工程を繰り返し実施するようにしてもよい。ステップＳ３２からステップＳ３８までの工程を繰り返し実施している際に、図１２のような干渉縞曲線の表示において基準領域の干渉縞曲線が上下に移動してしまう場合があるため、図５のステップＳ１８の工程のように光学部２全体のｚ位置を再度調整し直すようにしてもよい。
【０１００】
次に、処理部１８は、被測定面Ｓのｙ軸方向に対する傾きを無くし、被測定面Ｓがｙ軸に対して平行となるようにｙ軸レベリング調整の処理を実施する。
【０１０１】
図７のステップＳ５０の工程として、処理部１８は、図１３に示すように干渉画像（撮像素子６０の撮像面）においてｙ軸レベリング調整の基準とするｙ軸レベリング調整領域１２０であって、ステップＳ１０において設定した基準領域１００の中心と、ステップＳ３０において設定したｘ軸レベリング調整領域の中心とに対して少なくともｙ座標値が相違する中心を有するｙ軸レベリング調整領域１２０を設定する。このｙ軸レベリング調整領域は、事前に決められた領域、たとえば、基準領域の中心とｘ軸レベリング調整領域の中心とｙ軸レベリング調整領域の中心とが正三角形の頂点となるような領域としてもよいし、処理部１８が図１３のように表示部２０に表示する干渉画像（撮像素子６０の撮像面）における画素配列の画像を参照しながら操作者が入力部２２により指定するようにしてもよい。また、ｙ軸レベリング調整領域は、例えば、基準領域と同じ形状及び大きさの領域としてもよいし、２行２列の４つの画素を含む領域というように、事前に決まった形状及び大きさに固定してもよいし、操作者が指定する場合に任意の形状及び大きさの領域を指定できるようにしてもよい。更に１画素のみを含む領域であってもよい。
【０１０２】
次に、ステップＳ５２の工程として、干渉部アクチュエータ５６の駆動により干渉部１４をｚ軸方向に移動させてピント位置をｚ軸方向に走査しながら（即ち、物体光の光路長を変化させながら）撮像素子６０から干渉画像を順次取得し、各画素の輝度値をピント位置のｚ座標値に対応付けて取得する。なお、基準領域、ｘ軸レベリング調整領域、及びｙ軸レベリング調整領域の画素の輝度値のみを取得してもよい。
【０１０３】
次に、ステップＳ５４の工程として、処理部１８は、処理部１８は、基準領域に含まれる画素の各々、ｘ軸レベリング調整領域に含まれる画素の各々、及びｙ軸レベリング調整領域に含まれる画素の各々について、ピント位置のｚ座標値に対応付けられた輝度値に基づいて、図３に示したような干渉縞曲線を取得する。
【０１０４】
次に、ステップＳ５６の工程として、処理部１８は、基準領域に含まれる画素の各々、ｘ軸レベリング調整領域の画素の各々、及び、ｙ軸レベリング調整領域の画素の各々について取得した干渉縞曲線に基づいて、輝度値が最大値（包絡線の最大値）を示すときのピント位置のｚ座標値を求める。即ち、基準領域の各画素とｘ軸レベリング調整領域の各画素とｙ軸レベリング調整領域の各画素に対応する被測定面Ｓ上の各点のｚ座標値を求める。
【０１０５】
そして、基準領域においてそのｚ座標値が最も大きくなる（最も突出した位置となる）１つの画素と、ｘ軸レベリング調整領域においてそのｚ座標値が最も大きくなる（最も突出した位置となる）１つの画素と、ｙ軸レベリング調整領域においてそのｚ座標値が最も大きくなる（最も突出した位置となる）１つの画素を選出画素として選出する。
【０１０６】
続いて、処理部１８は、基準領域から選出した選出画素と、ｘ軸レベリング調整領域から選出した選出画素と、ｙ軸レベリング調整領域から選出した選出画素と、それらの選出画素の干渉縞曲線を表示部２０に表示する。例えば、図１３のように基準領域１００の選出画素１０２とｘ軸レベリング調整領域１１０の選出画素１１２とｙ軸レベリング調整領域１２０の選出画素１２２とを他の画素と識別可能なように配色した画素配列の画像を表示部２０に表示する。また、図１４のように基準領域の選出画素についての干渉縞曲線とｘ軸レベリング調整領域の選出画素についての干渉縞曲線とｙ軸レベリング調整領域の選出画素についての干渉縞曲線とをｚ座標値と輝度値との関係を表したグラフ上に描画した画像を表示部２０に表示する。また、それらの干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓ、Ｚｓ１、Ｚｓ２と、ピント位置の走査範囲の中心位置となるｚ座標値Ｚｃとが容易に把握できるように表示することが望ましい。
【０１０７】
なお、自動アライメントの場合には、選出画素と、選出画素の干渉縞曲線の表示部２０への表示は必ずしも必要ではない。
【０１０８】
次に、ステップＳ５８の工程として、処理部１８は、基準領域の選出画素の干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓ、又は、ｘ軸レベリング調整領域の選出画素の干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓ１と、ｙ軸レベリング調整領域の選出画素の干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓ２とが一致するように、図１のｘアクチュエータ３４を駆動してステージ１０のステージ面１０Ｓをｘ回転軸３０の周りに回転させる。
【０１０９】
即ち、基準領域の選出画素に対応する被測定面Ｓ上の点のｚ位置（ｚ座標値Ｚｓ）と、ｙ軸レベリング調整領域の選出画素に対応する被測定面Ｓ上の点のｚ位置（ｚ座標値Ｚｓ２）とが一致するようにステージ面１０Ｓをｘ回転軸３０の周りに回転させる。
【０１１０】
ここで、ｚ座標値Ｚｓ又はｚ座標値Ｚｓ１と、ｚ座標値Ｚｓ２との差と、基準領域の選出画素又はｘ軸レベリング調整領域の選出画素とｙ軸レベリング調整領域の選出画素の各々からｘ回転軸３０までのｙ軸方向の距離とに基づいてステージ面１０Ｓのｘ回転軸３０周りの回転量を調整することでｚ座標値Ｚｓ又はｚ座標値Ｚｓ１と、ｚ座標値Ｚｓ２とを一致させることができる。これによって、被測定面Ｓがｙ軸に対して平行となり、ｙ軸レベリング調整が終了する。
【０１１１】
なお、本ステップＳ５８の工程は、ステップＳ５６において表示部２０に表示された図１４のような干渉縞曲線の表示を参照して、上述と同様に操作者が手動で行う形態とすることができる。また、ｚ座標値Ｚｓ又はｚ座標値Ｚｓ１と、ｚ座標値Ｚｓ２とが一致したことが確認できるまで、ステップＳ５２からステップＳ５８までの工程を繰り返し実施するようにしてもよい。ステップＳ５２からステップＳ５８までの工程を繰り返し実施している際に、図１４のような干渉縞曲線の表示において基準領域の干渉縞曲線が上下に移動してしまう場合があるため、図５のステップＳ１８の工程のように光学部２全体のｚ位置を再度調整し直すようにしてもよい。
【０１１２】
以上の工程が終了すると、図８のステップＳ７０からステップＳ７４の工程として、図７のステップＳ５２からステップＳ５６と同様の処理を実施する。これにより、例えば、図１４と同様に図１５のように基準領域の選出画素についての干渉縞曲線とｘ軸レベリング調整領域の選出画素についての干渉縞曲線とｙ軸レベリング調整領域の選出画素についての干渉縞曲線とを、ｚ座標値と輝度値との関係を表したグラフ上に描画した画像が表示部２０に表示される。これによって、それらの干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓ、Ｚｓ１、Ｚｓ２が一致していることを確認することができる。
【０１１３】
なお、自動アライメントの場合には、選出画素と、選出画素の干渉縞曲線の表示部２０への表示は必ずしも必要ではない。
【０１１４】
次に、ステップＳ７６の工程として、図５のステップＳ１８と同様に、処理部１８は、基準領域の選出画素の干渉縞曲線において輝度値が最大値を示すときのピント位置のｚ座標値Ｚｓが、ピント位置の走査範囲の中心位置となるｚ座標値Ｚｃに一致するように、図１のｚアクチュエータ７０を駆動して光学部２全体をｚ軸方向に移動させる。
【０１１５】
即ち、ピント位置の走査範囲の中心位置となるｚ位置（ｚ座標値Ｚｃ）と、選出画素に対応する被測定面Ｓ上の点のｚ位置（ｚ座標値）とが一致するように光学部２全体のｚ軸方向の位置を調整する。
【０１１６】
なお、本ステップＳ７６の工程は、ステップＳ７４において表示部２０に表示された図１５のような干渉縞曲線の表示を参照して、上述と同様に操作者が手動で行う形態とすることができる。また、ｚ座標値Ｚｓがｚ座標値Ｚｃに一致したことが確認できるまで、ステップＳ７０からステップＳ７６までの工程を繰り返し実施するようにしてもよい。更に、ｚ座標値Ｚｓではなく、ｚ座標値Ｚｓ１又はｚ座標値Ｚｓ２をｚ座標値Ｚｃに一致させるようにしてもよい。
【０１１７】
次に、ステップＳ７８の工程として、処理部１８は、干渉画像（撮像素子６０の撮像面）の全ての画素について取得される干渉縞曲線の輝度値が適切な大きさとなるように、光源部１２の光源４０の強さ、撮像素子６０における電子シャッタの速度（電荷蓄積時間の長さ）、撮像素子６０により得られる画像信号に対するゲイン等を調整する。
【０１１８】
以上の処理が終了すると、測定対象物Ｐの表面形状の測定前における測定対象物Ｐのアライメント（傾斜角度調整）が終了し、測定開始が可能となる。
【０１１９】
なお、表面形状測定装置１において測定対象物Ｐのアライメントを実施するための構成を図１６に示す。同図に示すように、表面形状測定装置１は、調整領域設定工程として実施するステップＳ１０、ステップＳ３０、及びステップＳ５０の工程のように調整領域を設定する調整領域設定手段２００と、ｚ位置検出工程として実施するステップＳ３２〜ステップＳ３６及びステップＳ５２〜ステップＳ６の工程のように調整領域の各々のｚ位置を、輝度情報取得部である撮影部１６（撮像素子６０）により取得された輝度情報に基づいて検出するｚ位置検出手段２０２と、傾斜角度調整工程として実施するステップＳ３８及びステップＳ５８の工程のようにｚ位置検出手段２０２により検出された調整領域の各々のｚ位置に基づいて、測定対象物Ｐの支持部であるステージ１０の傾斜角度変更手段（ｘ回転軸３０、ｙ回転軸３２、ｘアクチュエータ３４、ｙアクチュエータ３６）により調整領域の全てのｚ位置を一致させる傾斜角度調整手段２０４とを有する。
【０１２０】
ここで、傾斜角度変更手段は、ｚ軸に対して被測定面Ｓを相対的に傾動させてｚ軸に対する被測定面Ｓの傾斜角度を変更するものであればよく、上述のようにステージ１０が傾斜角度変更手段を備えている場合に限らない。たとえば、ステージ１０を傾動させる代わりに、ステージ１０に対して光学部２を傾動させることにより、ｚ軸を傾動させてｚ軸に対する被測定面Ｓの傾斜角度を調整するようにしてもよい。
【０１２１】
以上、上記実施の形態では、基準領域、ｘ軸レベリング調整領域、及び、ｙ軸レベリング調整領域の設定が異なるタイミングで行われるが、基準領域の設定時においてｘ軸レベリング調整領域及びｙ軸レベリング調整領域の設定も行うようにしてもよい。
【０１２２】
また、上記実施の形態では、基準領域、ｘ軸レベリング調整領域、及び、ｙ軸レベリング調整領域の各々から１つの画素を選出画素として選出し、その選出画素に対応する被測定面Ｓ上の点のｚ座標値を各領域に対応する被測定面Ｓ上の領域のｚ座標値とするものであるが、被測定面Ｓ上の領域のｚ座標値は他の方法により求めてもよい。例えば、各領域の全ての画素に対応する被測定面Ｓ上の全ての点のｚ座標値の平均値を各領域に対応する被測定面Ｓ上の領域のｚ座標値とすることもできる。
【０１２３】
また、上記実施の形態では、干渉画像に対して、基準領域、ｘ軸レベリング調整領域、及び、ｙ軸レベリング調整領域の３つの調整領域を特定の条件に従って設定し、それらの調整領域に対応する被測定面Ｓ上の領域のｚ位置が一致するように被測定面Ｓ（ステージ面１０Ｓ）の傾斜角度を調整するものであったが、本発明はこれに限らない。即ち、本発明は、干渉画像に対して少なくとも３箇所（３箇所以上）の領域を調整領域として設定し、それらの調整領域に対応する被測定面Ｓ上の領域のｚ座標値を上記実施の形態と同様にピント位置の走査により検出する。そして、それらの調整領域に対応する被測定面Ｓ上の領域のｚ座標値が一致するように、被測定面Ｓ（ステージ面１０Ｓ）の傾斜角度を調整するものを含む。なお、干渉画像に対して調整領域を設定するとは、その領域に対応する被測定面Ｓ上に調整領域を設定することと等しい。
【０１２４】
また、上記実施の形態の表面形状測定装置１は、図１のようにミロー型の干渉計により構成される干渉部１４を備えたミロー型の走査型白色干渉計であるものとしたが、本発明は、これに限らない。例えば、干渉部１４の構成として周知のマイケルソン型の干渉計を採用することも可能である。
【符号の説明】
【０１２５】
Ｐ…測定対象物、Ｑ，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３…干渉縞曲線、Ｓ…被測定面、Ｚ−０，Ｚ−１…光軸、１…表面形状測定装置、２…光学部、１０…ステージ、１０Ｓ…ステージ面、１２…光源部、１４…干渉部、１６…撮影部、１８…処理部、２０…表示部、２２…入力部、３０…ｘ回転軸、３２…ｙ回転軸、３４…ｘアクチュエータ、３６…ｙアクチュエータ、４０…光源、４２…コレクタレンズ、４４，５４…ビームスプリッタ、５０…対物レンズ、５２…参照ミラー、５６…干渉部アクチュエータ、６０…撮像素子、６０Ｓ…撮像面、６２…結像レンズ、７０…ｚアクチュエータ、１００…基準領域、１０２，１１２，１２２…選出画素、１１０…ｘ軸レベリング調整領域、１２０…ｙ軸レベリング調整領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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