CN107525463A - 光干涉测定装置和光干涉测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光干涉测定装置和光干涉测定方法。提供一种能够将来自测定对象物的不与光轴垂直的表面部分的反射光取入到光学系统的光干涉测定装置。具备：光源，其射出光；干涉物镜，其具备参考镜和分束器，其中，该参考镜配置在参考光路上，该分束器将入射的光沿所述参考光路和测定光路分支，并且输出将被参考镜反射的反射光和被在测定光路上配置的测定对象物反射的反射光合成得到的合成光；摄像单元，其拍摄由合成光成像得到的图像；以及光圈，其能够在干涉物镜与光源及摄像单元之间的光路上沿干涉物镜的光轴方向移动。

Description

光干涉测定装置和光干涉测定方法

技术领域

本发明涉及一种使用由于光的干涉而产生的干涉条纹的亮度信息来对测定对象物的形状进行测定的光干涉测定装置和光干涉测定方法。

背景技术

以往已知一种使用由于光的干涉而产生的干涉条纹的亮度信息来对例如测定对象物的三维形状进行精密的测定的三维形状测定装置等光干涉测定装置。在该光干涉测定装置中，众所周知光源使用宽频带光(白色光等)的方法(例如参照日本特开2011-191118号公报)。使用白色光光源的光干涉测定装置能够进行纳米级分辨率的微小形状测定，在以半导体领域为首的广泛的领域中，被利用于宽度、高度等的形状测定、表面的性状检查等。

图6是表示具备Michelson型的干涉物镜30的光干涉测定装置1的基本结构的示意图。从光源11射出的光通过准直透镜12被形成为平行光束后从与干涉物镜30的光轴成直角的方向向分束器20入射。分束器20将该平行光束改变朝向而向沿着干涉物镜30的光轴的方向射出，使射出的光向物镜31入射。经过了物镜31的光成为收敛光而向分束器32入射。入射至分束器32的光被分支为在配置有参考镜33的参考光路上行进的光和在配置有测定对象物W的测定光路上行进的光。在分支之后，在参考光路上行进的光收敛并被参考镜33反射而再次向分束器32入射。另外，在测定光路上行进的光收敛并照射测定对象物W，被测定对象物W反射而再次向分束器32入射。入射至分束器32的各反射光被合成后射出，通过物镜31形成为平行光束后通过分束器20而向成像透镜40入射。成像透镜40使平行光束收敛并在摄像单元50上形成干涉图像。

在使用白色光光源的光干涉测定装置中，在参考光路与测定光路的光路长度一致的焦点位置处，各波长的干涉条纹的峰值叠加而合成的干涉条纹的亮度变大。因而，一边改变参考光路或测定光路的光路长度一边由CCD摄像机等摄像单元拍摄表示干涉光强度的二维分布的干涉图像，在摄影视场内的各测定位置处检测干涉光的强度成为峰值的焦点位置，由此能够测定各测定位置处的测定面的高度，从而能够测定测定对象物的三维形状等。

在光干涉测定装置中，为了实现具有高度差的测定对象物的广视场同时测定，而广泛地利用了远心光学系统(参照日本特开2003-232999号公报)。远心光学系统是通过在透镜的一侧的焦点处设置用于控制光线的光圈使得通过光圈的中心的光线(以下称为“主光线”。)在透镜的另一侧与光轴平行的光学系统。在远心光学系统中，在透镜的另一侧配置在光轴方向(Z轴方向)上有高度差的测定对象物，在对其照射光时，无论从测定对象物的哪里反射都与光轴平行的反射光被取入到光学系统。因此，即使测定对象物的位置在Z轴方向上改变，与Z轴正交的X、Y轴方向的像的大小也不变，因此即使测定对象物存在高度差，也能够高精度地测定与Z轴正交的X、Y轴方向的形状。

图6所示的示意图所示的光干涉测定装置1也利用了远心光学系统，通过在物镜31的成像透镜40侧的焦点位置处设置光圈60，由此无论从配置在物镜41的另一侧的测定对象物W的哪里反射都与光轴平行的反射光被取入到光学系统，因此能够高精度地测定测定对象物W的X、Y轴方向的形状。

此外，在图6所示的示意图的光干涉测定装置1中，示出了还使成像透镜40的物镜31侧的焦点位置与物镜31的成像透镜40侧的焦点位置一致并在该焦点位置处设置光圈60的情况。由此，主光线在物镜31的测定对象物W侧与光轴平行，并且在成像透镜40的摄像单元50侧也与光轴平行(两侧远心)。因此，能够使从光学系统到达摄像单元50的像面的光束在像面的任何地方都垂直地入射，能够防止由于光束的斜入射而引起的光接收效率的下降。

发明内容

发明要解决的问题

如果使用低倍率的物镜则能够进行广视场的测定，但是另一方面，数值孔径(NA)变小，因此物镜追随测定对象物的追随角度有下降的倾向。

图7的(a)和图7的(b)示出经过物镜31入射的入射光81被测定对象物W反射并作为反射光82经过物镜31后射出的情形。

图7的(a)是物镜31的光轴80与测定对象物W的表面垂直的情况，在该情况下，反射光82的光轴与物镜31的光轴80一致，经过物镜31后由测定对象物W反射的光全部再次向物镜31入射。另一方面，图7的(b)是由于测定对象物W倾斜A度而物镜31的光轴80不与测定对象物W的表面垂直的情况，在该情况下，反射光82的光轴与物镜31的光轴不一致。此时，只有与光轴80形成的角度处于能够由物镜31取入的角度θr的范围内的反射光82向物镜31入射，余下的反射光82无法取入到物镜31。特别地，在测定对象物W倾斜超过了追随测定对象物角度(在测定对象物倾斜时物镜能够捕捉到由测定对象物反射的光线的、测定对象物的最大倾斜角度)的情况下，无法由物镜31取入反射光82，而导致不能进行测定。

图8的(a)～图8的(c)是对在经过设置于物镜31的一个焦点位置处的光圈60后入射至物镜31的一侧的光在另一侧与光轴80平行地到达测定对象物W的远心光学系统中到达测定对象物W的入射光81根据测定对象物W的表面性状而表示不同的反射方式进行说明的图。图8的(a)是表面与光轴80垂直且平坦的测定对象物W的情况，由测定对象物W反射的反射光82逆向跟随入射光81的轨迹，并入射至物镜31。与此相对地，图8的(b)是表面为凸形状的测定对象物W的情况，由测定对象物W反射的反射光82相对于入射光81的轨迹而向外侧偏离。特别是在凸形状的曲率半径小且测定对象物W的倾斜大于物镜31的追随测定对象物角度的情况下，无法取入反射光82。另外，图8的(c)是表面为凹形状的测定对象物W的情况，由测定对象物W反射的反射光82相对于入射光81的轨迹而向内侧偏离。特别是在凹形状的曲率半径小且测定对象物W的倾斜大于物镜31的追随测定对象物角度的情况下，无法取入反射光82。

本发明的目的在于提供一种能够将来自测定对象物的不与光轴垂直的表面部分的反射光取入到光学系统的光干涉测定装置和光干涉测定方法。

用于解决问题的方案

(1)本发明的光干涉测定装置具备光源、干涉物镜、摄像单元以及光圈。光源射出白色光等光。干涉物镜具备参考镜和分束器，该参考镜配置在参考光路上，该分束器将从光源入射的光沿参考光路和测定光路分支，并且输出将被参考镜反射的反射光和被在测定光路上配置的测定对象物反射的反射光合成得到的合成光。摄像单元拍摄由从分束器输出的合成光成像得到的图像。光圈被设置为能够在干涉物镜与光源及摄像单元之间的光路上沿干涉物镜的光轴方向移动，用于对光线的路径进行控制。

在从干涉物镜向测定对象物垂直地照射主光线时，反射光被最高效地取入到干涉物镜。因此，例如在测定对象物为凸形状的情况下，期望向测定对象物照射的主光线靠近光轴地倾斜，在测定对象物为凹形状的情况下，期望向测定对象物照射的主光线远离光轴地倾斜。根据本发明的结构，通过将光圈移动至比干涉物镜的焦点位置更靠干涉物镜侧的位置，能够使主光线靠近光轴地倾斜。另外，通过将光圈移动至比干涉物镜的焦点位置更靠干涉物镜侧的位置，能够使主光线远离光轴地倾斜。由此，在测定对象物的不与光轴垂直的表面部分，也能够使主光线向测定对象物的照射角度接近于垂直，易于将来自测定对象物的反射光取入到光学系统。而且，在测定对象物为凸形状、凹形状的情况下，基于物镜的追随测定对象物角度的对凹凸的曲率半径的限制会被缓和。

(2)也可以构成为能够将参考镜更换或切换为形状不同的其它参考镜。通过改变光圈的位置，由此主光线相对于光轴倾斜，但是不仅在测定光路上发生该主光线相对于光轴的倾斜，在参考光路上也发生该主光线相对于光轴的倾斜。当主光线向平坦的参考镜倾斜地入射时，向与入射来的方向不同的方向反射，无法由物镜高效地取入反射光。在与主光线入射来的方向垂直的面和参考镜所形成的角度大于物镜的追随测定对象物角度的情况下，无法由物镜取入来自参考镜的反射光。因此，通过构成为能够与光圈的位置相应地更换或切换为主光线以接近垂直的角度照射参考镜的形状的其它参考镜，由此物镜能够高效地取入来自参考镜的反射光。

(3)在测定对象物为凸形状的情况下，优选将光圈移动至比干涉物镜的在摄像单元侧的焦点位置更靠摄像单元侧的位置并且应用凸形状的参考镜。由此，能够进行控制使得主光线以接近垂直的角度向测定对象物和参考镜照射，因此能够将各反射光高效地取入到物镜。

(4)在测定对象物为凹形状的情况下，优选将光圈移动至比干涉物镜的在摄像单元侧的焦点位置更靠干涉物镜侧的位置并应用凹形状的参考镜。由此，能够进行控制使得主光线以接近垂直的角度向测定对象物和参考镜照射，因此能够将各反射光高效地取入到物镜。

(5)也可以在光圈与摄像单元之间的光路上具备能够将焦点位置移动至光圈的位置的成像透镜。通过使成像透镜的焦点与光圈的位置一致，由此成像透镜与摄像单元之间成为远心，能够使到达摄像单元的像面的光束在像面的任何地方都垂直地入射，因此能够防止由于光束的斜入射而引起的光接收效率的下降。

(6)也可以在光源与光圈之间的光路上具备能够将焦点位置移动至光圈的位置的准直透镜。通过使准直透镜的焦点与光圈的位置一致，能够防止由于移动光圈而引起的向测定对象物照射的光量的下降。

(7)干涉物镜的方式例如能够应用迈克尔逊(Michelson)型、米洛(Mireau)型以及林尼克(Linnik)型。

(8)本发明的光干涉测定方法利用光干涉测定装置，该光干涉测定装置具备：光源；干涉物镜，其将从光源入射的光沿参考光路和测定光路分支，并且输出将被在参考光路上配置的参考镜反射的反射光和被在测定光路上配置的测定对象物反射的反射光合成得到的合成光；摄像单元，其拍摄由合成光成像得到的图像；以及光圈，其设置成能够在干涉物镜与光源及摄像单元之间的光路上沿干涉物镜的光轴方向移动，其中，在测定对象物为凸形状的情况下，使光圈移动至比干涉物镜的在摄像单元侧的焦点位置更靠摄像单元侧的位置来进行测定，在测定对象物为凹形状的情况下，使光圈移动至比干涉物镜的在摄像单元侧的焦点位置更靠干涉物镜侧的位置来进行测定。

在从干涉物镜向测定对象物垂直地照射主光线时，反射光被最高效地取入到干涉物镜。因此，在测定对象物为凸形状的情况下，期望向测定对象物照射的主光线相对于光轴而朝向内侧，在测定对象物为凹形状的情况下，期望向测定对象物照射的主光线相对于光轴而朝向外侧。根据本发明的结构，通过将光圈移动至比干涉物镜的焦点位置更靠干涉物镜侧的位置，能够使照射测定对象物的主光线朝向内侧。另外，通过将光圈移动至比干涉物镜的焦点位置更靠干涉物镜侧的位置，能够使照射测定对象物的主光线朝向外侧。由此，在测定对象物的不与光轴垂直的表面部分，也能够使主光线向测定对象物的照射角度接近于垂直，易于将来自测定对象物的反射光取入到光学系统。而且，在测定对象物为凸形状、凹形状的情况下，基于物镜的追随测定对象物角度的对凹凸的曲率半径的限制会被缓和。

(9)也可以在测定对象物为凸形状的情况下，使用凸形状的参考镜进行测定，在测定对象物为凹形状的情况下，使用凹形状的所述参考镜进行测定。由此，能够进行控制使得主光线以接近垂直的角度向测定对象物和参考镜照射，因此能够将各反射光高效地取入到物镜。

(10)也可以将设置在光圈与摄像单元之间的光路上的成像透镜的焦点位置移动至光圈的位置来进行测定。通过使成像透镜的焦点与光圈的位置一致，由此成像透镜与摄像单元之间成为远心，能够使到达摄像单元的像面的光束在像面的任何地方都垂直地入射，因此能够防止由于光束的斜入射而引起的光接收效率的下降。

(11)也可以将设置在光源与光圈之间的光路上的准直透镜的焦点位置移动至光圈的位置来进行测定。通过使准直透镜的焦点与光圈的位置一致，能够防止由于移动光圈而引起的向测定对象物照射的光量的下降。

附图说明

图1是表示安装有本发明的光干涉测定装置的测定装置的整体结构例的立体图。

图2是将本发明的光干涉测定装置的结构与光路一同表示的示意图。

图3的(a)～图3的(c)是说明通过将光圈沿光轴的方向移动来控制主光线的朝向的图。

图4的(a)和图4的(b)是表示通过将光圈沿光轴的方向移动来控制主光线的朝向的具体例的图。

图5是表示计算机系统的结构的框图。

图6是将以往的光干涉测定装置的结构与光路一同表示的示意图。

图7的(a)和图7的(b)是说明反射光的方向根据测定对象物有无倾斜而变化的图。

图8的(a)～图8的(c)是说明反射光的方向根据测定对象物的形状而变化的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明安装有本发明所涉及的光干涉测定装置的测定装置100。此外，在本说明书和各图中，对与之前在已示出的图中记述过的要素相同的要素附加相同的附图标记，并适当地省略详细的说明。

图1是表示测定装置100的整体结构的立体图。测定装置100具备非接触型的图像测定装置110以及对该图像测定装置110进行驱动控制并且执行需要的数据处理的计算机系统120。此外，除了这些以外，测定装置100也可以适当地具备用于打印输出测量结果等的打印机等。

图像测定装置110具备架台111、试样台(载物台)112、支承臂113a和113b、X轴引导件114以及摄像部件115。如图1所示，图像测定装置110配置在设置于地板的除振台130上。除振台130用于防止地板的振动传输至台上的测定装置。除振台130可以是有源型和无源型中的任一个。在除振台130的顶板上配置架台111，在架台111之上将用于载置测定对象物W的载物台112以使载物台112的上表面作为基座面并与水平面一致的方式载置。通过未图示的Y轴驱动机构沿Y轴方向驱动载物台112，能够使测定对象物W相对于摄像部件沿Y轴方向移动。在架台111的两侧边中央部固定有向上方延伸的支承臂113a、113b，并以将该支承臂113a、113b的两个上端部连结的方式固定有X轴引导件114。该X轴引导件114对摄像部件115进行支承。通过未图示的X轴驱动机构沿着X轴引导件114驱动摄像部件115。

摄像部件115可装卸地具备用于拍摄测定对象物W的二维图像的图像光学头115a和通过光干涉测定来测定测定对象物W的三维形状的本发明的光干涉测定装置即光干涉光学头115b，利用某一个头来在计算机系统120设定的测定位置处对测定对象物W进行测定。另外，具备未图示的光干涉光学头驱动单元，该光干涉光学头驱动单元根据来自计算机系统120的移动指令来使光干涉光学头115b沿光轴方向(即，Z轴方向)移动。

图像光学头115a的测定视场通常设定得比光干涉光学头115b的测定视场广，能够通过计算机系统120的控制来对两个头切换使用。图像光学头115a和光干涉光学头115b被共用的支承板所支承以保持固定的位置关系，并被预先校准使得测定的坐标轴在切换前后不变。

图像光学头115a具备CCD摄像机、照明装置、调焦机构等，用于拍摄测定对象物W的二维图像。拍摄到的二维图像的数据被取入到计算机系统120。

图2是将光干涉光学头115b的结构与光路一同表示的示意图。如图2所示，光干涉光学头115b具备照明部10、分束器20、干涉物镜30、成像透镜40、摄像单元50以及光圈61。此外，在此，以干涉物镜30应用Michelson型的情况进行说明，但是应用Mireau型、Linnik型的情况也基于同样的原理能够获得同样的效果。

照明部10具备光源11和准直透镜12。光源11是具有遍及宽频带的很多波长成分并输出相干性低的宽频带光的光源，例如使用卤素灯、LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等白色光源。准直透镜12使从光源11入射的光变为平行后向分束器20照射。分束器20将从与干涉物镜30(物镜31)的光轴成直角的方向照射的来自照明部10的平行光束改变朝向而向干涉物镜30的方向射出。干涉物镜30具备物镜31、分束器32以及参考镜33。从分束器20入射至物镜31的平行光束变为收敛光，通过分束器32沿参考光路和测定光路分支。在参考光路上行进的光收敛后被参考镜33反射而发散并再次向分束器32入射。在测定光路上行进的光收敛后照射测定对象物W，被测定对象物W反射而发散并再次向分束器32入射。入射至分束器32的各反射光被合成后射出，通过物镜31形成为平行光束并通过分束器20后向成像透镜40入射。成像透镜40使合成光(来自测定对象物W的反射光和来自参考镜33的反射光)收敛并在摄像单元50上形成干涉图像。摄像单元50是由二维的摄像元件构成的CCD摄像机等，用于拍摄合成光的干涉图像。拍摄到的图像的数据被取入到计算机系统120。光圈61被设置为能够在干涉物镜30与照明部10及成像透镜40之间的光路上沿干涉物镜30的光轴方向移动。例如在计算机系统120的控制下通过未图示的光圈驱动单元来进行光圈61的移动。

图3的(a)～图3的(c)是说明通过将光圈61沿光轴80的方向移动来控制主光线(通过光圈61的中心的光线)的朝向的图。图3的(a)是光圈61处于物镜31的一个焦点位置65的情况，在该情况下成为经过物镜31的主光线90与光轴80平行的远心的状态。与此相对地，图3的(b)是将光圈61移动到比焦点位置更靠物镜31侧的位置的情况，使光圈61越靠近物镜31，则经过物镜31的主光线90越靠近光轴80地倾斜。另外，图3的(c)是将光圈61从焦点位置65向摄像单元50侧移动的情况，使光圈61越靠近摄像单元50，则经过物镜31的主光线90越远离光轴80地倾斜。

通过利用光学系统的这种特征，易于将来自测定对象物W的不与光轴垂直的表面部分的反射光取入到光学系统。即，在主光线从干涉物镜垂直地向测定对象物照射时，反射光被最高效地取入到干涉物镜，因此移动光圈来控制主光线的朝向，由此能够使主光线向测定对象物W的照射角度接近于垂直。

例如在测定对象物W的表面性状为凸形状或凹形状的情况下，能够缓和基于物镜31的追随测定对象物角度的对凹凸的曲率半径的限制。在测定对象物W的表面性状为凸形状的情况下，由于测定对象物W的表面的垂直方向是逐渐远离光轴80的方向，因此为了使主光线90以接近垂直的角度向测定对象物W照射，只要控制主光线90的朝向使得主光线90靠近光轴80即可。即，在该情况下，如图4的(a)所示那样将光圈61从焦点位置65向摄像单元50侧移动即可。由此，能够使主光线90向测定对象物W的照射角度接近于垂直。因此，在与不对主光线90的朝向进行控制的情况相比更小的曲率半径的凸形状的情况下，也能够使反射光入射至物镜31。另外，在测定对象物W的表面性状为凹形状的情况下，由于测定对象物W的表面的垂直方向是逐渐靠近光轴80的方向，因此为了使主光线90以接近垂直的角度向测定对象物W照射，只要控制主光线90的朝向使得主光线90逐渐远离光轴80即可。即，在该情况下，如图4的(b)所示那样将光圈61从焦点位置65向物镜31侧移动即可。由此，能够使主光线90向测定对象物W的照射角度接近于垂直。因此，在与不对主光线90的朝向进行控制的情况相比更小的曲率半径的凹形状的情况下，也能够使反射光入射至物镜31。

通过改变光圈61的位置，使主光线90相对于光轴80倾斜，但是不仅在测定光路上发生该主光线90相对于光轴80的倾斜，在参考光路上也发生该主光线90相对于光轴80的倾斜。当主光线90向平坦的参考镜33倾斜地入射时，向与入射来的方向不同的方向反射，无法由物镜31高效地取入反射光。特别是在与主光线90入射来的方向垂直的面和参考镜33所形成的角度大于物镜31的追随测定对象物角度的情况下，无法由物镜31取入来自参考镜33的反射光。因此，通过构成为能够与光圈的位置相应地更换或切换为主光线以接近垂直的角度照射参考镜的形状的其它参考镜，由此物镜能够高效地取入来自参考镜的反射光。为了构成为能够切换，例如，优选事先按光圈的位置的规定范围准备参考镜，与所设定的光圈的位置联动地切换为相应的参考镜。

光圈的位置根据测定对象物的表面性状来决定，通过决定光圈的位置来决定参考镜的期望的表面性状。即，以主光线以尽可能接近垂直的角度照射测定对象物的方式决定光圈的位置，因此参考镜的表面性状也设为接近测定对象物的表面性状，由此主光线以接近垂直的角度向参考镜照射。由此，物镜能够高效地取入来自参考镜的反射光。例如，在测定对象物为凸形状的情况下，优选将光圈移动至比干涉物镜的在摄像单元侧的焦点位置更靠摄像单元侧的位置并且应用凸形状的参考镜。另外，在测定对象物为凹形状的情况下，优选将光圈移动至比干涉物镜的在摄像单元侧的焦点位置更靠干涉物镜侧的位置并应用凹形状的参考镜。

通过将光圈61置于成像透镜40的焦点位置，由此成像透镜40与摄像单元50之间成为远心，能够使到达摄像单元50的像面的光束在像面的任何地方都垂直地入射，因此能够防止由于光束的斜入射而引起的光接收效率的下降。但是，当为了控制主光线的朝向而移动光圈61时，导致光圈61的位置偏离了成像透镜40的焦点位置。因此，作为成像透镜40，优选应用能够移动焦点位置的例如变焦或可变焦距光学系统的成像透镜。由此，能够与光圈61的移动相应地将焦点位置移动至光圈61的位置，能够将成像透镜40与摄像单元50之间维持为远心的状态。例如通过计算机系统120的控制来进行成像透镜40的焦点位置的移动。

另外，通过将光圈61置于准直透镜12的焦点位置处，能够使来自光源11的光最高效地入射至干涉物镜30，但是当为了控制主光线的朝向而移动光圈61时，导致光圈61的位置偏离了准直透镜12的焦点位置。因此，作为准直透镜12，优选应用能够移动焦点位置的例如变焦或可变焦距光学系统的准直透镜。由此，能够与光圈61的移动相应地将焦点位置移动至光圈61的位置处，能够使来自光源11的光高效地入射至干涉物镜30。例如通过计算机系统120的控制来进行准直透镜12的焦点位置的移动。

在测定时，光干涉光学头驱动单元通过使光干涉光学头115b沿光轴方向(即，Z轴方向)移动来调整测定光路的长度使得参考光路与测定光路的光路长度差为0。此外，也可以构成为通过移动载物台112来进行测定光路的长度的调整。另外，也可以通过未图示的压电致动器使参考镜33沿光轴方向移动，由此调整参考光路的长度以使光路长度差为0。

在计算机系统120的控制下，通过光干涉光学头驱动单元使光干涉光学头115b在光轴方向上的位置进行移动扫描并重复进行摄像单元50的拍摄。由摄像单元50拍摄到的各移动扫描位置处的干涉图像的图像数据被取入到计算机系统120，对于测定视场内的各位置检测产生干涉条纹的峰值的移动扫描位置，求出测定对象物W的测定面的各位置处的高度(Z方向位置)。

计算机系统120具备计算机主体121、键盘122、操纵杆箱(以下称为J/S)123、鼠标124以及显示器125。

如图5所示，计算机主体121具备成为控制中心的CPU 121a、存储部121b、工作存储器121c、接口(IF)121d、121e、121f、121g以及对显示器125的显示进行控制的显示控制部121h。

操作者的从键盘122、J/S 123以及鼠标124输入的指示信息经由接口121d被输入到CPU 121a。接口121e与测定装置110连接，接口121e将来自CPU 121a的各种控制信号供给至测定装置110，接口121e从测定装置110接收各种状态信息、测定结果并输入到CPU 121a。

在选择了图像测定模式的情况下，显示控制部121h在显示器125上显示基于从图像光学头115a的CCD摄像机供给的图像信号的图像。在选择了光干涉测定模式的情况下，显示控制部121h基于CPU 121a的控制将由光干涉光学头115b拍摄到的图像、CAD数据、由光干涉光学头115b测定出的三维形状数据等适当地显示于显示器125。能够经由接口121f将图像光学头115a、光干涉光学头115b的测定结果输出到打印机。另外，接口121g将由外部的未图示的CAD系统等提供的测定对象物W的CAD数据(设计数据)转换为规定的形式后输入到计算机系统120。

工作存储器121c提供用于CPU 121a的各种处理的作业区域。存储部121b例如由硬盘驱动器、RAM等构成，保存由CPU 121a执行的程序、测定装置110的测定结果等。

CPU 121a根据经由各接口得到的各种输入信息、操作者的指示以及保存在存储部121b中的程序等，来执行在通过图像光学头115a进行的图像测定模式与通过光干涉光学头115b进行的光干涉测定模式之间的切换、测定范围的指定、光圈61的移动、准直透镜12和成像透镜40的焦点位置的移动、摄像部件115向X轴方向的移动、载物台112向Y轴方向的移动、利用图像光学头115a的二维图像的拍摄、利用光干涉光学头115b的干涉图像的测定和三维形状数据的计算等各种处理。

本发明的光干涉测定装置的各构成要素和各功能也可以根据需要进行合并、分割。另外，能够在本发明中所表现的技术思想的范围内适当变更，这样的变更或施加改良后的方式也应含在本发明的保护范围内。

在由计算机执行本发明的光干涉测定方法的情况下，通过程序来描述其处理内容。该程序例如被保存在硬盘装置中，在执行时将需要的程序、数据读入到RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)中，由CPU执行该程序，来在计算机上实现各处理内容。

Claims (11)

1.一种光干涉测定装置，其特征在于，具备：

光源，其射出光；

干涉物镜，其具有参考镜和分束器，其中，该参考镜配置在参考光路上，该分束器将入射的所述光沿所述参考光路和测定光路分支，并且输出将被所述参考镜反射的反射光和被在所述测定光路上配置的测定对象物反射的反射光合成得到的合成光；

摄像单元，其拍摄由所述合成光成像得到的图像；以及

光圈，其能够在所述干涉物镜与所述光源及所述摄像单元之间的光路上沿所述干涉物镜的光轴方向移动。

2.根据权利要求1所述的光干涉测定装置，其特征在于，

能够将所述参考镜更换或切换为形状不同的其它参考镜。

3.根据权利要求1或2所述的光干涉测定装置，其特征在于，

所述光圈位于比所述干涉物镜的在所述摄像单元侧的焦点位置更靠所述摄像单元侧的位置，所述参考镜为凸形状。

4.根据权利要求1或2所述的光干涉测定装置，其特征在于，

所述光圈位于比所述干涉物镜的在所述摄像单元侧的焦点位置更靠所述干涉物镜侧的位置，所述参考镜为凹形状。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光干涉测定装置，其特征在于，

在所述光圈与所述摄像单元之间的光路上具备能够将焦点位置移动至所述光圈的位置的成像透镜。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光干涉测定装置，其特征在于，

在所述光源与所述光圈之间的光路上具备能够将焦点位置移动至所述光圈的位置的准直透镜。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光干涉测定装置，其特征在于，

所述干涉物镜采用了迈克尔逊型、米洛型或者林尼克型的结构。

8.一种利用光干涉测定装置的光干涉测定方法，该光干涉测定装置具备：

光源，其射出光；

干涉物镜，其具备参考镜和分束器，其中，该参考镜配置在参考光路上，该分束器将入射的所述光沿所述参考光路和测定光路分支，并且输出将被所述参考镜反射的反射光和被在所述测定光路上配置的测定对象物反射的反射光合成得到的合成光；

摄像单元，其拍摄由所述合成光成像得到的图像；以及

光圈，其能够在所述干涉物镜与所述光源及所述摄像单元之间的光路上沿所述干涉物镜的光轴方向移动，

在所述光干涉测定方法中，

在所述测定对象物为凸形状的情况下，使所述光圈移动至比所述干涉物镜的在所述摄像单元侧的焦点位置更靠所述摄像单元侧的位置来进行测定，在所述测定对象物为凹形状的情况下，使所述光圈移动至比所述干涉物镜的在所述摄像单元侧的焦点位置更靠所述干涉物镜侧的位置来进行测定。

9.根据权利要求8所述的光干涉测定方法，其特征在于，

在所述测定对象物为凸形状的情况下，使用凸形状的所述参考镜，在所述测定对象物为凹形状的情况下，使用凹形状的所述参考镜。

10.根据权利要求8或9所述的光干涉测定方法，其特征在于，

将设置在所述光圈与所述摄像单元之间的光路上的成像透镜的焦点位置移动至所述光圈的位置来进行测定。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的光干涉测定方法，其特征在于，

将设置在所述光源与所述光圈之间的光路上的准直透镜的焦点位置移动至所述光圈的位置来进行测定。