(57)【要約】【課題】  作業者が簡単に測定結果が有効であるか無効であるかを容易に判断する。【解決手段】  解析対象である原画像を表示する表示手段と、原画像の原画像データを解析して得た収差量から干渉縞を再合成する演算手段と、再合成した干渉縞画像を表示する表示手段とを具備し、再合成した干渉縞と原画像を同時に表示手段にて表示する。  演算手段では、原画像データから縞ピークの位置座標を求め、この縞ピークの位置座標に対して与えられた縞次数を元に波面データを設定し、求めた位置座標と波面データからツェルニケ多項式による近似計算によりツェルニケ係数を求め、この求めたツェルニケ係数とツェルニケ多項式により理論上の波面データを算出し、この算出した理論上の波面データを元に干渉縞を再合成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉縞に縞次数を与えて解析し収差量を得る干渉縞解析装置において、
解析対象である原画像を表示する表示手段と、原画像の原画像を解析して得た収差量から干渉縞を再合成する演算手段と、再合成した干渉縞画像を表示する表示手段とを具備し、
再合成した干渉縞と原画像を同時に表示手段にて表示することを特徴とする干渉縞解析装置。
【請求項２】
前記演算手段は、原画像データから縞ピークの位置座標を求め、この縞ピークの位置座標に対して与えられた縞次数を元に波面データを設定し、求めた位置座標と波面データからツェルニケ多項式による近似計算によりツェルニケ係数を求め、この求めたツェルニケ係数とツェルニケ多項式により理論上の波面データを算出し、この算出した理論上の波面データを元に干渉縞を再合成する構成であることを特徴とする請求項１記載の干渉縞解析装置。
【請求項３】
干渉縞に縞次数を与えて解析し収差量を得る干渉縞解析方法において、
解析対象である原画像を取り込む原画像取り込み工程と、
原画像データから縞ピークの位置座標を求め、この縞ピークの位置座標に対して与えられた縞次数を元に波面データを設定し、求めた位置座標と波面データからツェルニケ多項式による近似計算によりツェルニケ係数を求めるツェルニケ係数算出工程と、
この求めたツェルニケ係数とツェルニケ多項式により理論上の波面データを算出し、この算出した理論上の波面データを元に干渉縞を再合成する干渉縞再合成工程と、
前記原画像と、干渉縞再合成工程で再合成された干渉縞とを同時に表示する表示工程とを備えることを特徴とする干渉縞解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉縞解析装置及び解析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
干渉縞画像から収差量を求める干渉縞解析方法としては、従来より様々な方法が考案されているが、代表的な解析方法として縞細線化法や位相シフト縞解析法が挙げられる。
このうち縞細線化法に代表される解析方法においては、図６のような解析の工程が必要となる。この解析の工程については後に説明するが、この解析の処理を自動化した技術として、ウェハフラットネステスタが知られている（非特許文献１参照）。
【０００３】
ウェハフラットネステスタの動作原理を図７を用いて説明する。まず、被検面に対する干渉縞画像を原画像として取り込む（ステップ１）。この取り込んだ原画像データに対し回転及び拡大処理を行った後、ウェハ形状のマスクをかける。次いで、不要なノイズ等を除去してコントラストの強調を行ってから、ある閾値を用いて２値化する。次いで、干渉縞の黒い部分を細線化するため白黒を反転させ、その後細線化処理を行うとともに（ステップ２）、縞ピークの検出を行う（ステップ３）。不要な孤立点を除去した後、検出した縞ピークに番号付けを行い、図に示すように、縞次数を決定する（ステップ４）。決定した縞次数から内挿計算を行い、縞ピーク以外の点に対しても縞次数を求め（ステップ５）、被検面の定量的な形状のデータを得る。最終的に形状評価に必要な種々の収差量を算出して表示する（ステップ６）。
【非特許文献１】谷田具豊彦著，「応用光学ー光計測技術」，丸善株式会社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の干渉縞解析方法においては、取り込んだ干渉縞画像に対して画像処理を行い、縞のピーク位置を求め、検出した縞のピークに縞次数を与えるという工程が必要となる。しかしながら、雑音や輝度ムラ等の影響により、同じ縞次数を割り当てるべき縞が切断されることも少なからずある。このような場合には、切断された縞に同じ縞次数を割り当てる、いわゆる縞の接続作業が必要となる。
【０００５】
ところで、縞の接続が失敗し縞次数の番号付けに誤りがあった場合に、表示された結果から見ただけでは、被検面の形状がそうであるのか、または縞次数の番号付けの誤りであるのかを判断できないという問題がある。そのため、例えば、検査工程においては、縞次数の割り当てミスにより表示される結果が悪くなった場合、良品でも不良品と判断してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、作業者が簡単に測定結果が有効であるか無効であるかを判断できる干渉縞解析装置及び解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の発明は、干渉縞に縞次数を与えて解析し収差量を得る干渉縞解析装置において、解析対象である原画像を表示する表示手段と、原画像の原画像データを解析して得た収差量から干渉縞を再合成する演算手段と、再合成した干渉縞画像を表示する表示手段とを具備し、再合成した干渉縞と原画像を同時に表示手段にて表示することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の干渉縞解析装置において、前記演算手段が、原画像データから縞ピークの位置座標を求め、この縞ピークの位置座標に対して与えられた縞次数を元に波面データを設定し、求めた位置座標と波面データからツェルニケ多項式による近似計算によりツェルニケ係数を求め、この求めたツェルニケ係数とツェルニケ多項式により理論上の波面データを算出し、この算出した理論上の波面データを元に干渉縞を再合成する構成であることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、干渉縞に縞次数を与えて解析し収差量を得る干渉縞解析方法において、解析対象である原画像を取り込む原画像取り込み工程と、原画像データから縞ピークの位置座標を求め、この縞ピークの位置座標に対して与えられた縞次数を元に波面データを設定し、求めた位置座標と波面データからツェルニケ多項式による近似計算によりツェルニケ係数を求めるツェルニケ係数算出工程と、この求めたツェルニケ係数とツェルニケ多項式により理論上の波面データを算出し、この算出した理論上の波面データを元に干渉縞を再合成する干渉縞再合成工程と、前記原画像と、干渉縞再合成工程で再合成された干渉縞とを同時に表示する表示工程とを備えることを特徴としている。
【００１０】
図１は、本発明の概略を示したフローチャートである。本発明では、まず、解析対象である干渉縞に関する原画像を取り込む（ステップ１０）。次いで、この取り込んだ干渉縞に関する原画像データに対して、前述の背景技術の項で説明したような細線化等の処理を行い、干渉縞の例えば黒い縞ピークの位置座標を求める。これら検出した縞ピークに対して、干渉縞の本数に応じた縞次数を与え、各位置座標に対して波面データを設定する。そして、求めた位置座標と波面データにツェルニケ多項式による近似計算を施してツェルニケ係数を求めて収差量を得る（ステップ１１）。そして、この値を表示する（ステップ１２）。
【００１１】
ここで、ツェルニケ多項式は、図２に示すものでツェルニケ係数とは各項にかかるＺ１，…，Ｚｎにあたる。次に、求めたツェルニケ係数とツェルニケ多項式により、所定の位置座標の理論上の波面データを新たに計算する。そして、計算された理論上の波面データに白黒の濃淡を与えることで、干渉縞が再合成される（ステップ１３）。この再合成された干渉縞と原画像とを同時に表示する（ステップ１４）。
【００１２】
ここで、図３に示すような原画像データに所定の処理を行い、この処理したものに対して誤った縞次数（図３中（１），…，（５））を与えた状態で、ツェルニケ多項式による近似計算を行ってツェルニケ係数を求めた場合、そのツェルニケ係数によって再合成した干渉縞画像は、図４のようなものとなる。つまり、原画像とは干渉縞の本数などが異なる干渉縞画像となる。そして、原画像と再合成干渉縞画像を比較することで測定の有効性を判断する（ステップ１５）。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によれば、原画像と、原画像を元に縞次数を設定することで計算により得られる再合成の干渉縞とを同時に表示することで、測定の有効性を有効に判断することができる。つまり、縞次数が正しく設定された前提で、再合成されたものかどうか判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る干渉縞解析装置及び解析方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図５は本発明に係る干渉縞解析装置の構成図を示す。図５において、１は光束を放射するレーザ装置であり、２は入射光束の偏光状態に応じて反射又は透過させる偏光プリズム、３は円偏光と直線偏光の変換を行うλ／４波長板、４はレーザ光源１から放射された光束を平行光束にするコリメータレンズ、５は参照光束を作り出す参照レンズで５ａが参照面となる。６は凹面の被検レンズであり、この被検面６ａの面形状が測定対象となるものである。７は特定の偏光成分を抽出する偏光板であり、８は干渉光波を撮像素子に取り込ませる役割を行うフォーカスレンズ、１０は画像をメモリ上に保持しまた演算を行う役割を持つコンピュータ（演算手段）であり、モニタ（表示手段）１１上に撮像素子９で取り込まれた像を表示したまたは収差量及び再合成画像を表示するものである。
コンピュータ１０には、予め所定のプログラムが入力されていて、このプログラムに沿って所定の処理が行われる。なお、処理の内容については後述する。
【００１５】
次に、前記干渉縞解析装置を用いた干渉縞解析方法について説明する。図５において、レーザ光線１から放射された光束は、偏光プリズム２により波長板３へ反射され、特定の偏光状態を有する光束に変換されて、コリメータレンズ４に入射する。コリメータレンズ４から平行光束となって出射され、参照レンズ５へ入射し、一部は参照レンズ５の参照面５ａで反射されて再びコリメータレンズ４へ戻る。残りの光束は参照レンズ２を通過した後、測定対象である被検レンズ６の被検面６ａで反射されて同じ光路を経てコリメータレンズ４へ戻る。コリメータレンズ４に戻された２つの光束は波長板３で再度偏光状態を変換されて、偏光プリズム２を透過して、偏光板フォーカスレンズ８を経て撮像素子９に結像して干渉縞を表示する。また、撮像素子９に結像した像は、図示しないケーブル及び画像入力装置並びにコンピュータ１０を経て、モニタ１１に表示される。
【００１６】
ここで、干渉縞解析方法による測定を開始すると、コンピュータ１０は、現状の干渉縞画像をコンピュータ１０内のメモリ上にデータとして取り込む。取り込まれた画像データはメモリ上に、モニタ表示用と解析用の２つに割り当てられる。そして、一方は、モニタ１１に原画像としてそのまま表示される。また、もう一方の画像に対しては、以下のような処理が行われ、最終的に再合成された干渉縞画像の形でモニタ１１に表示される。
【００１７】
すなわち、もう一方の画像データに対し、コンピュータ１０内のＣＰＵにて細線化等の処理を施し、干渉縞画像内の各々の黒い縞（又は白い縞）部分の縞ピークの位置座標を求める。
【００１８】
ここで、干渉縞のある縞ピークの位置座標に対して縞次数を０と与え、干渉縞の隣の縞ピークを１、その次の縞ピークを２というように順に縞次数を与える。こうして干渉縞の本数に応じてそれぞれの縞ピークに対して縞次数をつけると、それに対応した波面データが設定される。
【００１９】
コンピュータ１０のＣＰＵでは、縞ピークの位置座標と波面データからツェルニケ多項式の近似計算を行い、ツェルニケ係数を算出する。そして、コンピュータ１０はツェルニケ係数に従い、モニタ１１上に収差量を表示する。
【００２０】
次に、コンピュータ１０は先ほど求めたツェルニケ係数とツェルニケ多項式を使用して、先ほどとは反対に全縞画像領域内の波面データを算出する。算出された各座標位置の波面データに、干渉計の光源波長毎に白から黒色の範囲で色を割り当てていき干渉縞を再合成する。この再合成した干渉縞をモニタ１１上に表示する。
つまり、この再合成した干渉縞と前述した現状の干渉縞（原画像）とをモニタ１１上に同時に表示する。
そして、作業者は解析された原画像と再合成して表示された干渉縞画像を比較して測定の有効性を判断する。
【００２１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
例えば、解析された原画像と再合成して表示された干渉縞画像とを同じモニタ１１上に同時表示しているが、これに限られることなく、別々のモニタによって同時に表示しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の概略を示すフローチャートである。
【図２】ツェルニケ多項式の説明図である。
【図３】縞次数の説明図である。
【図４】再合成の説明図である。
【図５】実施例で用いる干渉計の構成図である。
【図６】従来技術の概略を示すフローチャートである。
【図７】従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  光源
２  偏光プリズム
３  波長板
４  コリメータレンズ
５  参照レンズ
６  被検レンズ
７  偏光板
８  フォーカスレンズ
９  撮像素子
１０  コンピュータ
１１  モニタ
【図１】
2005241592.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005241592.tif 000007
【図６】
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【図７】
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