(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリメートされた可干渉性の光を光束分割手段において分割し、一方の光束は参照光とし、他方の光束は測定光として被検面に斜入射させ、該参照光および該被検面から反射された該測定光を光束合成手段において合成し互いに干渉させ、生成された干渉縞を干渉縞観察用結像面上に形成させるように構成された斜入射干渉計装置において、
前記光を発生させる光源と前記被検面との間の光路中に配され、前記結像面上に、回転方向判定可能な光学的パターンを発生させる調整用パターン生成手段と、前記光学的パターンの位置基準となるべき、回転方向判定可能な光学的パターンまたは電気的パターンからなる基準パターンを発生させる基準パターン生成手段と、
前記調整用パターン生成手段により発生された光学的パターンを前記基準パターンに略合致させるように、前記被検面の配設姿勢を調整し得る被検面姿勢調整手段を備えてなり、
前記基準パターン生成手段は、前記被検面が正規の測定位置に配置された際に前記調整用パターン生成手段により生成される前記結像面上における光学的パターンの位置データに基づいて前記基準パターンを発生させることを特徴とする斜入射干渉計装置。
【請求項２】
前記調整用パターン生成手段が前記光束分割手段と前記被検面との間の光路中に挿脱自在に配されていることを特徴とする請求項１記載の斜入射干渉計装置。
【請求項３】
前記調整用パターン生成手段は、十字形状の透孔を設けた遮光板であることを特徴とする請求項１または２記載の斜入射干渉計装置。
【請求項４】
前記参照光の光路中および／または前記測定光の光路中に遮光シャッタを挿脱自在に設けたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の斜入射干渉計装置。
【請求項５】
前記被検面姿勢調整手段は、前記被検面に入射する測定光に直交し、かつ該被検面内に含まれる回転軸を用いて被検面回転調整を行うピッチング調整と、該回転軸に直交し、かつ該被検面内に含まれる回転軸を用いて被検面回転調整を行うローリング調整と、該被検面の上下方向の調整を行う高さ調整の各調整を少なくともなし得るように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の斜入射干渉計装置。
【請求項６】
前記被検面姿勢の調整は、前記結像面上に結像された画像を取り込む撮像手段と、コンピュータ内に配された被検面姿勢調整量演算手段と、該演算手段により演算された調整量に基づいて前記被検面姿勢調整手段の駆動を行うアクチュエータを含む自動制御手段を用いて行われることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の斜入射干渉計装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に粗面の平面度を非接触で測定可能とする斜入射干渉計装置の測定光アライメント調整に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、加工物表面の平面度を測定するための種々の干渉計装置が知られている。その中でも凹凸差の大きい被検面の平面度を測定し得る装置として、斜入射干渉計装置が知られている。
【０００３】
斜入射干渉計装置においては、被検面に対し可干渉光線束を斜めから入射させることにより測定感度を低くすることができるため、非接触での粗面等の平面度測定に用いられている。ここで、測定に使用される光の波長をλ、被検面への入射角をθとすれば、被検面の凹凸量、すなわち測定感度Δｈは下式で表わされる。
Δｈ＝λ／（２ cosθ）
すなわち、入射角θが大きくなり斜め入射の程度が大きくなる程、縞間隔が大きくなり測定感度が低くなるので、平面精度が悪い平面を測定することが可能となる。
【０００４】
図１３は、従来の斜入射干渉計装置の第１の構成例であり、基準原器として平面基準板を用いた例である。この斜入射干渉計装置は、平行平面板１１６の基準平面１１６ａと被検体２の被検面２ａとを対向配置し、基準平面１１６ａに斜め方向から、レーザ光源１１１から発せられコリメータレンズ１１４により平行光とされた可干渉光を照射し、この基準平面１１６ａと被検面２ａの距離に基づく光路差に応じた干渉縞をスクリーン１１８に投影し、観察者１１９が観察するようになっている。図１３に示すとおり、この例では、参照光と測定光は基準平面１１６ａにおいて分離され、再びこの面において合成される。
【０００５】
図１４は、従来の斜入射干渉計装置の第２の構成例であり、基準原器として直角二等辺三角形プリズムを用いた、アブラムソン型と呼ばれる例である。図１４および以下の従来例において、図１３に示す斜入射干渉計装置と同様の部材には下二桁を一致させた符号を付している。この装置は、可干渉平行光を直角二等辺三角形プリズム２１６に入射面２１６ｂから入射させるものであり、上述の第１の例と同じく、基準平面２１６ａにおいて参照光と測定光が分離され、再びこの面において合成される。この装置では、スクリーン２１８に投影された干渉縞をＴＶカメラ２１９により撮影し観察するように構成されている。
【０００６】
図１５は、従来の斜入射干渉計装置の第３の構成例であり、回折格子を用いたバーチ型と呼ばれる例である。
この斜入射干渉計装置は、可干渉平行光を回折格子３１７ａに入射させて２方向に波面分割し、一方の光線束を被検面２ａに対して斜めに入射させてその反射光を測定光とするとともに他方の光線束を参照光とし、これら測定光および参照光を回折格子３１７ｂに入射させて波面合成し、この回折格子３１７ｂから同一方向に射出される測定光と参照光との光干渉により生じる干渉縞をホログラムスクリーン３１８に投影し、ＴＶカメラ３１９により撮像し観察するように構成されている。図１５においては、回折格子３１７ａで波面分割された０次回折光が参照光、１次回折光が測定光とされ、後段の回折格子３１７ｂにおいて参照光の１次回折光と測定光の０次光とが合成され、互いに干渉するように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述したように種々のタイプの斜入射干渉計装置が知られているが、実際に測定可能な干渉縞をスクリーン上に得るためには、被検面の位置あるいは姿勢を高精度で調整する必要がある。被検面が所定位置から上下方向あるいは前後左右の回転方向に僅かにずれていたとしても干渉縞を測定することは困難となってしまう。
【０００８】
そこで、被検面のアライメント調整を行うことが必要となるが、従来は測定者が勘を頼りに所定の干渉縞が得られるまで手動で被検面のアライメント調整をすることが多く、測定が繁雑かつ長時間化する最大の要因となっていた。
【０００９】
そこで、参照光および測定光の両光路中にアライメント調整用の結像レンズを挿脱自在に挿入し、被検面の位置、姿勢が正規の位置とされたときに干渉縞観察スクリーン上に上記両光による２つのスポットが互いに重なるような構成とすることが考えられる。また、このように干渉縞観察スクリーン上でアライメント調整用スポットをも観察しようとすると、２つのスポットの微妙な位置のズレを観察可能とするために結像レンズとスクリーンとの間に所定の間隔をとって分解能を上げる必要がある。このため、装置が大型化してしまうことから、参照光および測定光が干渉縞観察スクリーンに向かう光路からそれぞれアライメント調整用に光路を分割し、このアライメント調整用光路に結像レンズを配置するような構成も考えられる。図１６はこのような装置の例であり、参照光および測定光の両光路中にミラー３２０を挿脱自在に挿入し、アライメント調整時にはこのミラー３２０を介し結像レンズ３２１により収束された上記両光による２つのスポットをアライメント調整用スクリーン３２２上で観察し、２つのスポットが互いに重なるように調整を行うものである。
【００１０】
しかしながら、斜入射干渉計装置においては、被検面高さ方向の位置ずれおよび被検面前後方向の回転ずれ（ピッチング）に対して感度が大きいのに対し、被検面左右方向の回転ずれ（ローリング）に対しては感度が小さいのが特徴となっているため、上記２つの光スポットの位置合わせのみによっては、特に上記被検面ローリングの調整が困難であった。
【００１１】
また、上述したようにアライメント調整用として結像レンズによるスポットを用いる場合には、結像レンズと干渉縞観察スクリーンとの間の距離が必要であったり、結像レンズとアライメント調整用スクリーンを別光路とするためのハーフミラー等の部材を設ける必要があったりして、装置の大型化や複雑化を招く虞がある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、斜入射干渉計における被検面のアライメント調整を良好かつ容易に行い得るコンパクトな斜入射干渉計装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の斜入射干渉計装置は、コリメートされた可干渉性の光を光束分割手段において分割し、一方の光束は参照光とし、他方の光束は測定光として被検面に斜入射させ、該参照光および該被検面から反射された該測定光を光束合成手段において合成し互いに干渉させ、生成された干渉縞を干渉縞観察用結像面上に形成させるように構成された斜入射干渉計装置において、
前記光を発生させる光源と前記被検面との間の光路中に配され、前記結像面上に、回転方向判定可能な光学的パターンを発生させる調整用パターン生成手段と、
前記光学的パターンの位置基準となるべき、回転方向判定可能な光学的パターンまたは電気的パターンからなる基準パターンを発生させる基準パターン生成手段と、
前記調整用パターン生成手段により発生された光学的パターンを前記基準パターンに略合致させるように、前記被検面の配設姿勢を調整し得る被検面姿勢調整手段を備えてなり、
前記基準パターン生成手段は、前記被検面が正規の測定位置に配置された際に前記調整用パターン生成手段により生成される前記結像面上における光学的パターンの位置データに基づいて前記基準パターンを発生させることを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記調整用パターン生成手段が前記光束分割手段と前記被検面との間の光路中に挿脱自在に配されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記調整用パターン生成手段は、十字形状の透孔を設けた遮光板であることが好ましい。
【００１６】
また、前記光学的パターンの位置データは、前記参照光中に配された基準パターン生成手段により前記結像面上に生成された光学的パターンに基づいて得られたものとしてもよい。
【００１７】
また、前記参照光の光路中および／または前記測定光の光路中に遮光シャッタを挿脱自在に設けることが好ましい。
【００１８】
また、前記被検面姿勢調整手段は、前記被検面に入射する測定光に直交し、かつ該被検面内に含まれる回転軸を用いて被検面回転調整を行うピッチング調整と、該回転軸に直交し、かつ該被検面内に含まれる回転軸を用いて被検面回転調整を行うローリング調整と、該被検面の上下方向の調整を行う高さ調整の各調整を少なくともなし得るように構成されていることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、比較例１に係る斜入射干渉計装置の光学系を示す側面図である。この光学系は、コリメートされた可干渉性の光Ａを光束分割手段において分割し、一方の光束は参照光Ｂとし、他方の光束は測定光Ｃとして被検面２ａに斜入射させ、該参照光Ｂおよび該被検面２ａから反射された該測定光Ｃを光束合成手段において合成し互いに干渉させ、生成された干渉縞を干渉縞観察スクリーン１８に形成させるように構成された斜入射干渉計装置であり、前記光束分割手段が単一の第１のプリズム１６よりなり、前記可干渉性の光が該第１のプリズム１６に入射する面または該第１のプリズム１６から射出される面において前記参照光Ｂおよび前記測定光Ｃが分割され、前記光束合成手段が単一の第２のプリズム１７よりなり、前記測定光Ｃが該第２のプリズム１７に入射する面または該第２のプリズム１７から射出される面において、該参照光Ｂおよび該測定光Ｃが合成されるように構成されてなる。なお、上記光学系は、光源１１、集光レンズ１２、ピンホール１３、コリメータレンズ１４、および後述する光路径調整用プリズム２５を備えている。
【００２１】
コリメート光Ａは第１のプリズム１６の光束分割面１６ａにおいて、直進透過して第１のプリズム１６に入射する測定光Ｃと正反射する参照光Ｂとに分割される。測定光Ｃは、第１のプリズム１６を透過しミラー２２、被検面２ａ、ミラー２３の順に反射され、第２のプリズム１７に入射する。他方、参照光Ｂはミラー２１において正反射され、第２のプリズム１７の光束合成面１７ｂで正反射し、この面において第２のプリズム１７から射出される測定光Ｃと合成され、干渉縞情報を担持した合成光によりスクリーン１８上に干渉縞画像が映出される。
【００２２】
上述したように本比較例では、コリメータレンズ１４の後段に、光路径調整用プリズム２５が配されている。これは、コリメータレンズ１４により平行光とされた光束をミラー２４から該プリズム２５に斜めに入射させることにより、この光束をこの斜入射干渉計装置に適したコリメート光とするものである。
【００２３】
このプリズム２５は、例えば断面直角二等辺三角形とされ、直角二等辺三角形からなる表裏２面の対向方向に扁平とされた三角柱形状のブロックである。そして、ミラー２４からの平行光束がこのプリズム２５の斜面長手方向に向かって斜入射するように位置設定される。
このプリズム２５を図示の如くミラー２４とミラー２２の間に配設することにより、プリズム２５の光射出面において、紙面に対し垂直方向に光束を拡大させることができる。
【００２４】
斜入射干渉計の場合、被検面への入射光線および反射光線を含む平面方向の光束幅は斜入射により拡大されるので入射光束幅は小さくてよいが、この平面に直交する方向については被検面の幅をカバーするだけの光束幅を持った光束を入射させることが必要となる。通常のコリメータレンズによりコリメート光を第１のプリズム１６に入射させる場合は、この被検面幅方向の光束幅をもたせるために、コリメータレンズの開口を大きくしなければならず、したがってこのレンズの焦点距離も長くなるので、装置全体を小型化するのが困難となる。
【００２５】
この比較例によれば、プリズム２５の屈折作用により一方向にのみ光束を拡大させるようにプリズム２５をコリメータレンズ１４と光束分割する面の間に配置することによって、コリメータレンズ１４の径を小さくすることができ、さらにその焦点距離も短くできて装置全体を小型化することが可能となる。
【００２６】
この比較例によれば、光源１１から出力される光が、後段において測定光Ｃが被検面２ａに斜入射され上記一方向にのみ拡大されることを勘案した上で、事前にプリズム２５によりこの光束を上記所定方向についてのみ被検面の幅に見合うだけ拡大させるため、光利用効率を高くできる。
【００２７】
また、本比較例では、上述したように第１のプリズム１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成されるまでの間に、参照光Ｂの反射回数は３回、測定光Ｃの反射回数は３回とされており、参照光および測定光の反射回数がともに奇数回とされていることにより、コリメート光の誤差の許容度が大きくなる。
【００２８】
また、本比較例では、第１のプリズム１６で分割されてから第２のプリズム１７で合成されるまでの参照光Ｂおよび測定光Ｃの光路長が、互いにほぼ等しくなるように構成されている。これにより、光源として干渉性の低い光を用いて測定する場合でも有効な構成となっている。
なお、図示されてはいないが、第１のプリズム１６から第２のプリズム１７に至る参照光Ｂおよび測定光Ｃの光路中に、被検面２ａで反射された測定光Ｃと、参照光Ｂとの光量をほぼ同程度とするような光量調整機能を有するフィルタを配置することが好ましい。このようなフィルタを配置することにより、多様な面精度や反射率をもつ被検面２ａに対応可能な光学系とすることができる。
【００２９】
また、本比較例では、測定光Ｃが被検面２ａに入射する角度を変化させ得るように、回転可能な入射角変更用のミラー２２が配設され、さらに、ミラー２２による測定光Ｃの被検面２ａへの入射角度の変化に対応し、干渉縞観察スクリーン１８の所定位置に干渉縞が形成されるように光路を調整する光路調整手段として、ミラー２３が配設されている。ただし、ミラー２２の位置は第１のプリズム１６の後段とされ、ミラー２３の位置は被検面２ａの後段の測定光Ｃの光路中とされている。
【００３０】
このように測定光Ｃが被検面２ａに入射する角度を変化させることにより、この光学系により形成される干渉縞の感度を可変とすることができ、多様な面精度をもつ被検面２ａに対応可能な光学系とすることができる。
【００３１】
ミラー２２は図１に示す矢印のように回転可能とされており、それにより被検面２ａへの入射角度を変化させる。ミラー２２を回転させた場合の２通りの測定光Ｃを点線Ｃ´およびＣ″で示す。このとき被検物２は、測定光Ｃ´またはＣ″に対応するように被検面２ａが点線２ａ´または２ａ″に示す位置に移動されるように調整されることになる。本比較例ではミラー２２が第１のプリズム１６の後段の測定光Ｃの光路中にあるため、参照光Ｂの光路は変更されない。
【００３２】
さらに、被検面２ａの後段の部材も測定光Ｃの光路変更に対応して必要に応じ可動とすることが望ましい。例えば、本比較例ではミラー２３が図１に示す矢印のように回転可能とされており、このようにしてミラーの位置や向きを変化させることにより、ミラー２２の回転により被検面２ａで反射された測定光Ｃの光路が変化しても、所定の入射角により測定光Ｃを第２のプリズム１７に入射させることができるので、参照光Ｂと測定光Ｃの合成により形成される干渉縞画像を、スクリーン１８を移動させることなく投影することができる。
【００３３】
このようにして、本比較例によれば、縞感度を変化させて観察できるとともに、その干渉縞画像は縞感度が変化してもスクリーン１８上で所定の位置に形成され、観察することができる。
【００３４】
本比較例の装置は干渉縞画像をＴＶカメラ２０により観察できるように構成されている。したがって、ズームまたは切換によりこのカメラの視野を可変としたり、このカメラに装着されているレンズにより生ずる歪みをあらかじめ評価し、それを補正するように画像処理を行う画像処理機能を装置に備えることにより、上述したような作用効果を得ることができる。
【００３５】
ところで、実際に測定可能な干渉縞をスクリーン１８上に得るためには、被検面の位置あるいは姿勢を高精度で調整する必要がある。被検面２ａが所定位置から上下方向あるいは前後左右の回転方向に僅かにずれていたとしても干渉縞を測定することは困難となってしまう。
したがって、被検面のアライメント調整を行うことが必要となるが、測定者が勘を頼りに所定の干渉縞が得られるまで手動で被検面のアライメント調整をすると、測定が繁雑かつ長時間化してしまう。
【００３６】
そこで、本比較例においては、図１に示すように、コリメータレンズ１４により平行光とされた光路中に図２（Ａ）に示す如き、十字パターン生成部材４１を挿脱自在に配設している。この十字パターン生成部材４１は遮光マスク板１４１に十字形状の透孔４２を穿設してなり、上記光路中に挿入された場合には、この透孔４２を通過した光束によりスクリーン１８上に十字形状の光パターンが形成され、参照光Ｂの光束により形成される十字形状の光パターンと測定光Ｃにより形成される十字形状の光パターンの位置を合致させることにより被検面２ａのアライメント調整を行うことができるというものである。なお、上記十字パターン生成部材４１が挿入される光路位置において該光路は参照光、測定光の共通光路となっているため、本比較例では両光に対して十字パターン生成部材４１が兼用されている。
【００３７】
上記十字パターン生成部材４１の具体的な挿脱機構としては、例えば図３（Ａ）に示されるように、雨滴断面形状をなす遮光板１４１ｂの大径部分に変形十字形状の透孔４２ｂを形成されてなる十字パターン生成部材４３を、その小径部分に軸支された回転軸を中心として、図示された矢印方向に所定角度だけ回転させるものとする。
【００３８】
なお、図２（Ａ）、（Ｂ）および図３（Ａ）に示す十字パターン生成部材４１、４３においては、十字形状の透孔４２ｂが、縦横比が１対１とは異なる変形十字とされている。これは、前述したように上記比較例においては、光路内に光路径調整用プリズム２５が配されており、十字パターン生成部材４１、４３の光像は
被検面横方向に対して長尺化することになるから、十字パターン生成部材４３における十字形状の透孔４２ｂを予め被検面縦方向に対応する方向（図２（Ａ）においては紙面横方向）に長い変形十字形状としておくことにより、図３（Ｂ）に示す如く、スクリーン１８の黒い背景１８ａ上に縦横比が１対１となる十字パターン１８ｂが形成されるようにしたものである。
【００３９】
このように、スクリーン１８上に形成されるパターンを十字形状としたのは、そのパターンの中心位置の特定のみならず、このパターンの回転をも容易に特定できるようにすることを考慮したものである。
すなわち、そのスクリーン１８上におけるパターン配設位置を特定するだけであれば、このパターンが円形であっても、２つの円形パターンを重ね合わせればよいのであるから、特に問題がないはずである。
【００４０】
しかしながら、斜入射干渉計装置においては、被検面高さ方向の位置ずれおよび被検面前後方向の回転ずれ（ピッチング）に対して感度が大きいのに対し、被検面左右方向の回転ずれ（ローリング）に対しては感度が小さいのが特徴となっているため、上記２つの円形パターンの位置合わせのみによっては、特に上記被検面ローリングの調整が困難であった。
そこで、上記ローリングが生じているときはパターンが回転することに着目し、この回転が明確に認識できる（縦線に対して横線の傾きが異なる場合も含む）十字形状をそのパターンとして採用したものである。
【００４１】
したがって、この回転を認識できる形状であれば、十字パターンを生成するものに限られるものではなく、例えば、図２（Ｂ）に示されるように、遮光板１４１ａ上に、十字形状の交差部および縦横線の各先端部のみに透孔４２ａを設けたパターン生成部材４１ａを設けることも可能である。
【００４２】
なお、この後段のスクリーン１８上において、十字パターンの周辺には図７（Ａ）に示されるような、回折光の影響による中間的な明るさの部分が出現することがある。図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＰ−Ｐ線断面における透過率分布を示すものであり、この図２（Ｃ）に示されるように十字パターン生成部材の４１の透孔４２が、スリットの幅方向に対して、サインカーブ状の曲線を描くような光透過率を有するように形成することにより、このような回折光の影響を低減し、スクリーン１８上で明瞭な十字パターンを観察することができる。このような透孔４２は、例えば透孔４２を濃淡を変化させたフィルムにより形成することで得ることができる。透孔４２の幅方向の光透過率は図２（Ｃ）に示されたものに限られず、立上がり部、立下がり部および肩部のみが滑らかな曲線とされているようなものであっても、回折光の影響を軽減することができる。
【００４３】
なお、回折光の影響は、十字パターン生成部材４１、４３の十字形状の透孔４２を図１７に示されるように複スリットにより形成することによって軽減することも可能である。図示されるように複スリットを透過した略平行光は、Ａ光とＢ光の光路長が等しくなる位置においてＡ光の＋１次光とＢ光の−１次光とが互いに干渉することにより、光強度の鋭いピークが出現する。この位置にスクリーンを配置することにより、十字パターンの周辺に中間的な明るさの部分が出現し難くなり明瞭な十字パターンを観察することができる。このような複スリットは図示されるような２つのスリットに限られず、３以上のスリット数とすることが可能である。
【００４４】
ところで、被検面２ａのアライメント調整を行う際には、前述したように参照光Ｂの光束により形成されるスクリーン１８上の十字パターンに対して、測定光Ｃの光束により形成されるスクリーン１８上の十字パターンが重なり合うように被検面２ａのピッチング調整、ローリング調整および高さ調整を行う。
これら各調整は、オペレータが手動により行うようにしてもよいが、コンピュータによる自動調整システムによることが、迅速性、正確性の点で好ましい。
【００４５】
図４は、上記各調整を自動的に行うための自動調整システムの概略構成を示すものである。
この装置は、スクリーン５０上に生成された干渉縞画像をＣＣＤカメラ２０により撮像し、画像入力基板５１を介してコンピュータ５２に取り込み、プログラムによりソフト的に構成された画像演算手段により画像解析を行うものである。
【００４６】
本測定を行う前の前述した被検面アライメント調整時においても、上述のようにして十字パターンを取り込み、画像演算手段による画像解析を行なう。被検面アライメント調整時においては、この後、参照光Ｂの光束により生成されるスクリーン１８上の十字パターンの解析位置と、測定光Ｃの光束により生成されるスクリーン１８上の十字パターンの解析位置とを比較し、後者が前者に一致するように被検体２の姿勢が調整される。すなわち、コンピュータ５２により比較され、解析された上記２つの十字パターン位置の差に基づき、この差を小さくする所定の指示信号がモータコントローラ５６から出力され、この指示信号に応じてモータドライバ５７から所定のモータ駆動電流が出力され、被検体２がステージ上に載設された被検面姿勢調整手段５８において各調整を担うモータが各々所定量だけ駆動される。
【００４７】
一方、上述した図１においては、参照光Ｂおよび測定光Ｃの各光束により２つの十字パターンがスクリーン１８上に生成された場合には、両者がいずれであるかを識別することが難しく、したがって十字パターン位置を検出する際には、スクリーン１８上に十字パターンを１つずつ交互に生成する必要がある。
そこで本比較例においては、参照光Ｂおよび測定光Ｃの各光路内に遮光シャッタ４５、４６が挿脱自在とし得るように配設されている。
【００４８】
すなわち、参照光Ｂの光束による十字パターンの位置を解析する場合には、参照光Ｂの光路内から遮光シャッタ４５を退出させるとともに、測定光Ｃの光路内に遮光シャッタ４６を挿入する。一方、測定光Ｃの光束による十字パターンの位置を解析する場合には、参照光Ｂの光路内に遮光シャッタ４５を挿入するとともに、測定光Ｃの光路内から遮光シャッタ４６を退出させる。
【００４９】
そして、このような遮光シャッタ４５、４６および上述した十字パターン生成部材（マスク）４１の挿脱操作のコントロールは、コンピュータ５２の基本操作プログラムに基づき、指示信号がシャッタ＆マスクコントローラ５３から出力され、この指示信号に応じてドライバ５４から所定のアクチュエータ駆動電流が出力され、遮光シャッタ４５、４６および上述した十字パターン生成部材（マスク）４１毎に設けられた各アクチュエータ（５５）が各々所定量だけ駆動される。
【００５０】
次に、上記被検面姿勢調整手段の具体的な構成を図５、６を用いて説明する。
図５は、斜入射干渉計装置１００の、筺体パネルの下部に穿設された取出孔から被検面姿勢調整手段８０を筺体外部にスライドさせ、露出させる様子を示すものであり、被検体２を乗せ替える場合等に使用するものである。
【００５１】
図６は、上記被検面姿勢調整手段８０の全容を示す斜視図であり、被検体２取出機構部１０４、高さ方向調整機構部１０３、ローリング調整機構部１０２、ピッチング調整機構部１０１がこの順に積載されてなり、ピッチング調整機構部１０１のステージ８１上に被検体２の被検面２ａが設置される。
【００５２】
ここで、上記ピッチング調整機構部１０１は、その一端部は、その下部に位置するローリング調整機構部１０２に対し、ヒンジ８４により回動自在に軸支されており、その他端部は該ローリング調整機構部１０２の上面に取り付けられた回転偏心カム８３のカム面にコイルばね８１ａにより当接支持されるようになっており、駆動モータ８２の回転に応じて上記回転偏心カム８３が所望の角度だけ回動すると、そのカム面に当接している上記ピッチング調整機構部１０１のステージ８１がピッチング方向に所望の角度だけ傾動するように構成され、これにより被検面２ａのピッチング調整が行われるようになっている。
【００５３】
また、ローリング調整機構部１０２も上記ピッチング調整機構部１０１と略同様の構成により、そのステージ８６がローリング方向に所望の角度だけ傾動するように構成され、これにより被検面２ａのローリング調整が行われるようになっている。
【００５４】
また、高さ方向調整機構部１０３は、脚部８９上に突設されたアクチュエータピン（図示せず）が駆動モータの回動に応じて所望の量だけ上下方向に突出し、ステージ８８が所望の距離だけ上下動するように構成されており、これにより被検面２ａの高さ方向調整が行われるようになっている。
【００５５】
さらに、被検体２取出機構部１０４は、基台９６上に載設されたレール部８７と、駆動モータ９０と、２つのベルト車９１、９２と、これらベルト車９１、９２に懸架され、上記脚部８９の側部に取り付けられたベルト９３からなる。該脚部８９はレール部８７を跨ぐようにして、レール部８７の両側部に形成されたレールに対し、スライド可能に係止されている。駆動モータ９０が回動すると、それに応じてベルト車９１が回動し、ベルト９３が移動して脚部８９がレール部８７の長手方向にスライドし、被検体２を前記筺体の内外に移動できるようにしている。また、移動距離を所定範囲内とするため、ストッパ部９４，９５が設けられている。
【００５６】
なお、上記各調整部１０１〜１０４において、駆動モータ（例えばモータ８２）の出力はタコジェネレータ（例えばタコジェネレータ８５）によってＣＰＵにフィードバックされる。
上記、十字パターン生成部材４１による、２つの十字パターンは図７（Ａ）に示すように、スクリーン１８ｃ上において暗い背景上に明るいパターン１８ｄ、１８ｅとして現れる。なおこれら十字パターンの周辺には、上述したとおり回折光の影響による中間的な明るさの部分が出現することがある。
【００５７】
一般に、被検面２ａの粗調整がなされた状態においては、２つの十字パターン１８ｄ、１８ｅはかなり近づいた状態で現れ、例えば図７（Ａ）に示すように、互いにその一部が重なったような状態となる。したがって例えばＡ−Ａ線断面の明度は山と谷の差が図７（Ｂ）のようにほとんど生じないレベルとされ、画像解析を自動的に行う場合に、参照光Ｂと測定光Ｃのいずれの光によって生成された十字パターンであるかを判断することが難しい。
【００５８】
そこで、本比較例においては、各十字パターンを１つずつスクリーン２上に生成し、その度にその十字パターンの位置を解析するようにしており、前述したようにスクリーン１８上に参照光Ｂによる十字パターン１８ｄのみを生成する場合には、測定光Ｃの光路内に遮光シャッタ４６を挿入し、スクリーン１８上に測定光Ｃによる十字パターン１８ｅのみを生成する場合には、参照光Ｂの光路内に遮光シャッタ４５を挿入する。図８(Ａ)は参照光Ｂによる十字パターン１８ｄのみを生成した場合であり、一方、図８(Ｂ)は測定光Ｃによる十字パターン１８ｅのみを生成した場合である。
【００５９】
このようにして２つの十字パターン１８ｄ、１８ｅのスクリーン１８上での位置情報が得られると、コンピュータ５２は、測定光Ｃによる十字パターン１８ｅが、参照光Ｂによる十字パターン１８ｄに一致するように、被検面姿勢調整手段８０の各機構部１０１〜１０３を駆動するための指示量を演算し、出力する。これにより、被検面２ａのピッチング調整、ローリング調整および高さ調整がなされ、上記スクリーン１８上における２つの十字パターン１８ｄ、１８ｅは互いに重なり合うこととなる。２つの十字パターン１８ｄ、１８ｅが完全に重なり合ったとき、図９に示す如く、スクリーン１８上において、背景１８ｃ中の十字パターン１８ｆ内に明瞭な干渉縞１８ｇが認識される。
なお、図１０に、図９中のａ〜ｅの各線上における縞強度の変化を示す。
【００６０】
ところで、上述した比較例においては、測定光Ｃによる十字パターン１８ｅのみならず、参照光Ｂによる十字パターン１８ｄもスクリーン１８上に生成するようにしている。しかしながら、参照光Ｂにより生成される十字パターン１８ｄの位置は、被検体２の取り替えによっても本来変化しないものであるから、その十字パターン１８ｄが生成されるべき位置の情報（例えばスクリーン１８の中心位置）をコンピュータ５２のメモリ内に格納しておき、測定光Ｃによる十字パターン１８ｄのみを実際に生成してその位置情報を取り込み、この位置情報を上記メモリ内に格納しておいた参照光Ｂによる十字パターン１８ｄが生成されるべき位置の情報と比較して上記被検面２ａの姿勢を制御するようにしてもよい。すなわち、上記メモリ内に格納される位置情報は、上記被検面２ａが正規の位置にアライメント調整されたならば、測定光ｃにより被検面２ａ上に生成されるべき十字パターンの位置情報に相当するものである。
【００６１】
この場合の光学系配置を実施例２として図１１に示す。この実施例２における光学系配置は、図１に示す比較例１のものと略同様であるが、十字パターン生成部材４１ｃがコリメータレンズ１４の直後(参照光Ｂ／測定光Ｃ共通光路)ではなく、被検面２ａの直前の測定光Ｃの光路中に配され、また、参照光Ｂの光路内のみに遮光シャッタ４５が配されている点で上記比較例１のものと相違している。これら十字パターン生成部材４１ｃおよび遮光シャッタ４５はいずれも光路内に挿脱自在とされている。
【００６２】
次に、この実施例２における被検面アライメント調整の各操作について図１２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
まず、各調整部１０１〜１０３のステージ８１，８６，８８の現在位置が取得され、メモリ内に記憶される（Ｓ９）。次に、被検面２ａの前段の測定光Ｃの光路内に十字パターン生成部材４１ｃを挿入する（Ｓ１０）。次に、上述した参照光Ｂの光路内に遮光シャッタ４５を挿入し、これにより参照光Ｂの光束がスクリーン１８上に到達するのを阻止する（Ｓ１１）。次に、測定光ｃの十字パターン画像を取り込み（Ｓ１２）、コンピュータ５２内の被検面姿勢調整量演算手段において、該十字パターンの中心位置、十字の縦線の長さ、十字の横線の長さ、十字の横線の縦線に対する傾き等を解析する（Ｓ１３）。上記十字パターン画像の中心位置、特に縦線の中心位置はピッチング調整の重要な要素であり、縦線の上半分および下半分の長さは高さ調整の重要な要素であり、また横線の縦線に対する傾きはローリング調整の重要な要素である。
【００６４】
このようにして各要素について解析した結果を十字パターン画像の中心位置、縦線長さ、横線傾きに関する、メモリに格納されていた十字基準（参照光Ｂにより生成されるべき十字パターン画像の基準要素）と比較し（Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ１８）、上記結果が該十字基準と略合致していなければ、それらの差から調整のための目標位置を求めるステップ（Ｓ１５）およびその目標位置に設定すべく各調整用駆動モータを駆動し、各ステージ８１，８６，８８を移動させるステップ（Ｓ１６）の操作を行う。なお、Ｓ１２〜Ｓ１８の各ステップの操作は、上記各要素についての解析結果が十字基準と略合致するまで繰返して行われる。
【００６５】
このようにして上記解析結果と十字基準が略合致すると被検面２ａの姿勢調整作業が終了し、本来の被検面形状解析が行われる。
すなわち、参照光Ｂの光路内から遮光シャッタ４５が退出され、同時に測定光Ｃの光路内から十字パターン生成部材４１ｃが退出され、これら参照光Ｂおよび測定光Ｃによる被検面２ａの干渉縞画像が形成される。次に、この縞画像を撮像カメラ２０により撮像し、その縞画像をコンピュータ５２内に入力せしめ（Ｓ２０）、縞画像のＦＦＴ（フーリエ変換によるデータ解析）が行われ（Ｓ２１）、その解析により得られた結果が画像表示部に表示される（Ｓ２２）。
【００６６】
なお、本発明に係る斜入射干渉計装置としては上記実施形態のものに限られるものではなく、種々の態様の変更が可能である。例えば、光源からの光束を分割し、再合成するための手段は上記プリズムに限られるものではなく、図１３〜１５に示す如き従来技術における光束分割、光束再合成の各手段を用いることも可能である。
【００６７】
なお、上記十字パターン生成部材はコリメータレンズよりも光源側に配することも可能であり、また、カメラの撮像面に直線十字パターンを生成することも可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の斜入射干渉計装置によれば、光源と被検面との間の光路中に、結像面上で、その回転方向が判定可能な光学的パターンを生成し得る調整用パターン生成手段を配設し、これを上記光学的パターンの位置基準を与える基準パターン生成手段により生成された基準パターンと比較し、その比較結果に基づき、両者が略合致するように、被検面調整手段により被検面の姿勢を調整するようにしているので、被検面のピッチング調整、高さ調整のみならずローリング調整も良好かつ簡易に行うことができ、本測定における干渉縞解析を簡易かつコンパクトな構成で迅速かつ容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の比較例に係る斜入射干渉計装置の光学系の構成を示す図
【図２】  図１に示す第１の比較例における十字パターン生成手段の構成を示す図
【図３】  図１に示す第１の比較例における十字パターン生成手段の構成を示す図
【図４】  本発明の第１の比較例に係る斜入射干渉計装置の構成を示すブロック図
【図５】  本発明の第１の比較例に係る斜入射干渉計装置における被検面姿勢調整手段の移動を説明するための図
【図６】  図５に示す被検面姿勢調整手段の構成を示す図
【図７】  本発明の第１の比較例によりスクリーン上に十字パターンが生成される様子を示す図
【図８】  本発明の第１の比較例によりスクリーン上に十字パターンが生成される様子を示す図
【図９】  本発明の第１の比較例によりスクリーン上に十字パターンが生成される様子を示す図
【図１０】  図９に示す各線上における縞強度の変化を示すグラフ
【図１１】  本発明の第２の実施例に係る斜入射干渉計装置の光学系を示す図
【図１２】  本発明の第２の実施例に係る斜入射干渉計装置の操作を示すフローチャート
【図１３】  従来の第１の斜入射干渉計装置の構成を示す図
【図１４】  従来の第２の斜入射干渉計装置の構成を示す図
【図１５】  従来の第３の斜入射干渉計装置の構成を示す図
【図１６】  アライメント調整用光路を備えた従来の斜入射干渉計装置の構成を示す図
【図１７】  複スリットによる光強度分布を示す図
【符号の説明】
２        被検体
２ａ      被検面
１１、１１１、２１１、３１１    半導体レーザ光源（光源）
１２、３１２    集光レンズ
１３、１１３、２１３、３１３    ピンホール
１４、１１４、２１４、３１４    コリメータレンズ
１６      第１のプリズム
１６ａ    光束分割面
１７      第２のプリズム
１７ｂ    光束合成面
１８、５０、１１８、２１８、３１８、３２２    スクリーン
１８ａ    背景
１８ｂ    十字パターン
１１９    観察者
２０、２１９、３１９    ＴＶカメラ
２１、２２、２３、２４、１１５、３１５、３２０    ミラー
２５    コリメート光用プリズム
４１，４１ｃ、４３    十字パターン生成部材
４２、４２ａ、４２ｂ  透光
４５，４６        遮光シャッタ
５１              画像入力基板
５２              コンピュータ
５３，５６        コントローラ
５４、５７        ドライバ
５８、８０        被検面姿勢調整手段
８１，８６，８８  ステージ
８１ａ            コイルばね
８２，９０        駆動モータ
８３              回転偏心カム
８４              ヒンジ
８７              レール部
８９              脚部
９１，９２        ベルト車
９３              ベルト
１００            斜入射干渉計装置
１０１            ピッチング調整機構部
１０２            ローリング調整機構部
１０３            高さ方向調整機構部
１０４            被検体取出機構部
１１６            平行平面板
１１６ａ、２１６ａ    基準平面
２１６    直角二等辺三角形プリズム
２１６ｂ    入射面
３１７ａ、３１７ｂ    回折格子
３２１    結像レンズ
Ａ      可干渉光線束（コリメート光）
Ｂ      可干渉光線束（参照光）
Ｃ      可干渉光線束（測定光）
【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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【図１７】
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