JP2002333305A - 干渉測定装置および横座標計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定データの横座標誤差の計測および補正を
行うことのできる、横座標精度の高い干渉測定装置。 【解決手段】 参照面（４ａ）からの反射光と被検面
（５ａ）からの反射光との干渉パターンに基づいて面形
状または波面形状を測定する干渉測定装置。測定データ
の横座標誤差を計測するための計測手段と、計測手段に
より計測された横座標誤差に関する情報に基づいて測定
データの横座標を補正するための補正手段（８）とを備
えている。計測手段は、被検面での光束の反射を部分的
に遮るための遮光部を有する計測光学部材を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、干渉測定装置およ
び横座標計測方法に関し、特に干渉測定装置における横
座標誤差の計測および補正に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】干渉測定装置では、参照面からの反射光
と被検面からの反射光との干渉パターンに基づいて面形
状または波面形状を測定する。この場合、干渉計の光軸
と直交する面に沿った被検面上の各点の位置情報すなわ
ち被検面上の各点の横座標位置情報と、測定データにお
いて被検面上の各点に対応する点の横座標位置情報とは
厳密に一致することなく、いわゆる横座標誤差が発生し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
干渉測定装置では、たとえば光学部品の製造誤差や光学
部品の組立誤差などに起因して発生する横座標誤差の影
響を考慮しないか、考慮した場合でも設計値を用いて補
正しており、上記製造誤差や組立による誤差まで補正で
きなかった。その結果、たとえば従来の干渉測定装置を
用いて加工面の面形状を測定し、測定データに基づいて
加工面を部分的に修正加工するような場合、上述の横座
標誤差により修正加工が必要な点からわずかに位置ずれ
した点に修正加工を施してしまうという不都合があっ
た。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、測定データの横座標誤差の計測および補正を
行うことのできる、横座標精度の高い干渉測定装置を提
供することを目的とする。また、横座標精度の高い干渉
測定装置を用いて被加工物の加工面を高精度に加工する
ことのできる、被加工物の製造方法を提供することを目
的とする。さらに、干渉測定装置における測定データの
横座標誤差を簡素な構成にしたがって高精度に計測する
ことのできる横座標計測方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、参照波面を有する参照光と
被検物体を経た測定光との干渉パターンに基づいて測定
データを得、前記被検物体の面形状または前記被検物体
を経た光束の波面形状を測定する干渉測定装置におい
て、前記測定データに含まれる横座標誤差を計測するた
めの計測手段と、前記計測手段により計測された横座標
誤差に関する情報に基づいて前記測定データの横座標を
補正するための補正手段とを備えていることを特徴とす
る干渉測定装置を提供する。

【０００６】第１発明の好ましい態様によれば、前記計
測手段は、前記測定光の光路中に、光束に所定の形状の
光量分布を形成するためのパターンを有する計測光学部
材を備えている。この場合、前記パターンは、計測光学
部材に形成された所定形状の光吸収領域または光散乱領
域または光反射領域で構成することが好ましい。光反射
領域を形成した場合、その領域の反射面は入射する光に
対して垂直にならないようにすることが好ましい。計測
光学部材に複数の透過面があるときは、パターンが形成
された面とは反対側の面は、その面で反射する光束を光
路外へ反射するような方向に形成することが好ましい。

【０００７】いずれの場合も、前記パターンは、複数の
遮光部からなることが好ましい。また、前記計測手段
は、干渉計の光軸と直交する面に沿って前記計測光学部
材を移動させるための駆動手段を備え、前記計測光学部
材のパターンは、少なくとも１つの遮光部からなること
が好ましい。さらに、前記計測光学部材には、前記遮光
部の形成位置の基準となる基準面が形成されていること
が好ましい。また、計測手段は、複数の受光領域を有し
たＣＣＤなどの撮像部と、撮像部で受光される前記計測
光学部材のパターンと光学的に対応する形状について、
その重心位置を求める重心演算部とを有することが好ま
しい。そして、補正手段は、重心位置の位置から補正デ
ータを得て、測定データを補正することが好ましい。

【０００８】本発明の第２発明では、第１発明の干渉測
定装置を用いて前記被検物体として被加工物の加工面の
形状を測定する測定工程と、前記測定工程での測定結果
に基づいて前記被加工物を加工する加工工程とを含むこ
とを特徴とする製造方法を提供する。

【０００９】本発明の第３発明では、参照波面を有する
参照光と被検物体を経た測定光との干渉パターンに基づ
いて測定データを得、前記被検物体の面形状または前記
被検物体を経た光束の波面形状を測定する干渉測定装置
に使用される測定データに含まれる横座標誤差を計測す
るための計測光学部材であって、前記計測光学部材は、
前記被検物体での光束の反射を部分的に遮るための遮光
部を有することを特徴とする計測光学部材を提供する。

【００１０】第３発明の好ましい態様によれば、前記遮
光部は、所定形状の光吸収領域または光散乱領域で構成
されている。あるいは、前記遮光部は、所定形状の光反
射領域を有し、該光反射領域は前記被検面に向かって入
射する光束を光路外へ反射することが好ましい。また、
前記計測光学部材には、前記遮光部の形成位置の基準と
なる基準面が形成されていることが好ましい。

【００１１】本発明の第４発明では、参照波面を有する
参照光と被検物体を経た測定光との干渉パターンに基づ
いて測定データを得、前記被検物体の面形状または前記
被検物体を経た光束の波面形状を測定する干渉測定装置
で得られる測定データの横座標誤差を計測する方法にお
いて、前記被検物体への光束に所定の形状の光量分布を
形成するためのパターンを有する計測光学部材を前記測
定光が伝搬する光路中に設定する設定工程と、前記設定
工程により設定された前記計測光学部材を経た光束を前
記干渉パターンを受光する受光手段で受光し、測定デー
タを取得する測定工程と、前記計測光学部材のパターン
の横座標位置情報と前記測定データが示す前記パターン
と光学的に対応する形状の横座標位置情報とに基づいて
横座標誤差を計測する計測工程とを含むことを特徴とす
る横座標計測方法を提供する。

【００１２】第４発明の好ましい態様によれば、設定工
程では、光路中の光軸に対して垂直な面内でかつ複数の
異なる位置にパターンを設定し、そして、計測工程では
前記パターンが配置された横座標位置情報として、前記
異なる位置に配置されたパターン間の間隔を用い、更に
測定データが示す前記パターンの横座標位置情報として
は、前記測定データから得られる前記パターンの間隔を
用いることが好ましい。また、測定データから得られる
前記パターンの間隔は、それぞれの前記測定データから
得られる前記パターンの重心位置における間隔を用いる
ことが好ましい。

【００１３】さらに、第４発明の好ましい態様によれ
ば、前記計測光学部材のパターンは遮光部からなり、前
記測定工程では、干渉計の光軸と直交する面に沿って固
定的に設定された前記計測光学部材を介して測定データ
を取得し、前記計測工程では、固定的に設定された前記
計測光学部材中に有する遮光部の横座標位置情報に基づ
いて横座標誤差を計測する。あるいは、前記計測光学部
材は少なくとも１つの遮光部を有し、前記測定工程で
は、干渉計の光軸と直交する面に沿って複数の位置に設
定された前記計測光学部材を介して測定データを順次取
得し、前記計測工程では、複数の位置に設定された前記
計測光学部材の前記少なくとも１つの遮光部の横座標位
置情報に基づいて横座標誤差を計測することが好まし
い。

【００１４】また、第４発明の好ましい態様によれば、
前記測定工程は、平面状の基準面を用いて第１測定デー
タを取得する測定工程と、フィゾーレンズまたはヌルレ
ンズを用いて第２測定データを取得する測定工程とを含
み、前記計測工程は、前記第１測定データに基づいて干
渉計本体に起因する横座標誤差を計測する工程と、前記
第１測定データと前記第２測定データとに基づいて前記
フィゾーレンズまたは前記ヌルレンズに起因する横座標
誤差を計測する工程とを含む。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の典型的な形態にしたがう
干渉測定装置では、参照部材の参照面からの反射光と被
検部材の被検面からの反射光との干渉パターンを受光し
て、被検面の面形状を測定する。そして、干渉測定装置
における測定データの横座標誤差を計測するための計測
手段として、被検面での光束の反射を部分的に遮るため
の遮光部を有する計測光学部材を備えている。

【００１６】本発明の典型的な形態では、測定データの
横座標誤差の計測に際して、被検部材に代えて計測光学
部材を光路中に設定する。この場合、計測光学部材の遮
光部への入射光は、被検面での反射光になることがな
く、ひいては測定光となることがない。一方、遮光部以
外の領域への入射光は、被検面での反射光となり、ひい
ては測定光となる。こうして、信号処理系では、遮光部
の影が被検面に投影され、遮光部以外の領域を経た光が
被検面での反射光となり、遮光部で形成された影の受光
面上での位置が、横座標誤差計測用の測定データとして
用いられる。

【００１７】その結果、計測光学部材に形成された遮光
部の横座標位置情報と、測定データにおいて遮光部の影
が受光部上に投影されたときの横座標位置情報とに基づ
いて、干渉測定装置における測定データの横座標誤差を
計測することができる。また、信号処理系では、計測し
た横座標誤差に関する情報に基づいて、被検部材の測定
データの横座標を補正することができる。すなわち、本
発明では、測定データの横座標誤差の計測および補正を
行うことのできる、横座標精度の高い干渉測定装置を実
現することができる。

【００１８】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかる干渉
測定装置の構成を概略的に示す図である。第１実施形態
では、トワイマン・グリーン型干渉測定装置に本発明を
適用している。図１を参照すると、第１実施形態の干渉
測定装置は、可干渉光を供給するための光源として、た
とえば６３２ｎｍの波長光を射出するＨｅ−Ｎｅレーザ
光源１を備えている。

【００１９】光源１から射出された光は、ビームエキス
パンダー２を介して所定断面の光に整形された後、ハー
フミラーのようなビームスプリッター３に入射する。ハ
ーフミラー３を透過した光は、参照部材４の参照面４ａ
に入射する。参照面４ａで反射された光は参照光とし
て、ハーフミラー３へ戻る。一方、ハーフミラー３で反
射された光は、被検部材５の被検面５ａに入射する。被
検面５ａで反射された光は、測定光としてハーフミラー
３へ戻る。

【００２０】ハーフミラー３で反射された参照光とハー
フミラー３を透過した測定光とは、結像レンズ６を介し
て、たとえば二次元ＣＣＤのようなエリアセンサ７の撮
像面７ａに達する。こうして、撮像面７ａには、参照面
４ａからの反射光と被検面５ａからの反射光との干渉パ
ターン（干渉縞）が形成される。エリアセンサ７の出力
は、信号処理系８に供給される。信号処理系８では、エ
リアセンサ７からの出力信号に基づいて被検面５ａの面
形状を測定し、その測定データを出力する。

【００２１】干渉測定装置の出力、すなわち信号処理系
８から出力された測定データは、たとえば加工機用の制
御部５０に供給される。制御部５０は、干渉測定装置か
ら供給された測定データに基づき、必要に応じて加工指
令を加工機５１に供給する。加工機５１では、制御部５
０からの加工指令に基づいて、被検部材５の被検面５ａ
を部分的に修正加工する。前述したように、従来の干渉
測定装置では横座標誤差の影響を考慮していないので、
その測定データに基づいて加工面（被検面５ａ）を部分
的に修正加工するような場合、修正加工が必要な点から
わずかに位置ずれした点に修正加工を施してしまう。

【００２２】なお、干渉測定装置における測定データの
横座標誤差の発生要因として、たとえば結像レンズ６の
歪曲収差、および倍率誤差などが考えられる。また、ビ
ームエキスパンダー２やハーフミラー３などを含む各光
学部品の製造誤差、および各光学部品の組立誤差などに
よる収差や倍率誤差も考えられる。さらに、撮像面７ａ
の歪み、信号処理系８への信号取込時に発生する誤差な
ども考えられる。そこで、第１実施形態では、測定デー
タの横座標誤差を計測するための計測手段として、計測
光学部材９を備えている。

【００２３】図２は、第１実施形態における計測光学部
材の構成を概略的に示す図である。図２（ａ）では、干
渉計の光軸ＡＸに平行にｚ軸を、ｚ軸に垂直な面におい
て互いに直交する２つの方向に沿ってｘ軸およびｙ軸を
それぞれ設定している。第１実施形態では、図１に示す
ように、測定データの横座標誤差の計測に際して、計測
光学部材９を被検部材５に代えて光路中に設定する。計
測光学部材９は、図２に示すように、光路中に設定され
た状態においてハーフミラー３側に被検面９ａを有す
る。ここで、計測光学部材９は、その被検面９ａの位置
が被検部材５の被検面５ａを設定すべき位置とほぼ一致
するように光路中に位置決めされる。

【００２４】計測光学部材９の被検面９ａ上には、４つ
の円形状の光散乱領域１０ａ〜１０ｄが形成されてい
る。具体的には、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄは、入射
光を散乱するように荒磨り面として形成されている。こ
うして、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄは、被検面９ａで
の光束の反射を部分的に遮るための遮光部を構成してい
る。なお、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄに代えて、入射
光を吸収する光吸収領域を形成することもできる。計測
光学部材９の周辺部には、互いに直交するように設定さ
れた２つの基準面、すなわちｙｚ面に平行な第１基準面
９ｂおよびｘｚ面に平行な第２基準面９ｃが形成されて
いる。

【００２５】以下、説明を簡単にするために、計測光学
部材９は、その基準点Ｏと干渉計の光軸ＡＸとが一致す
るように位置決めされているものとする。また、各光散
乱領域１０ａ〜１０ｄは互いに同じ大きさおよび形状を
有するものとする。さらに、各光散乱領域１０ａ〜１０
ｄは、基準点Ｏに関して対称的に配置されているものと
する。さらに詳細には、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄの
中心を結んで形成される四角形は基準点Ｏを中心とした
正方形であって、その各辺がｘ方向またはｙ方向に沿っ
て延びているものとする。

【００２６】この場合、第１基準面９ｂおよび第２基準
面９ｃは、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄの形成位置の基
準となる基準面である。したがって、各光散乱領域１０
ａ〜１０ｄを第１基準面９ｂおよび第２基準面９ｃを参
照して正確に形成するとともに、その中心位置のｘ座標
およびｙ座標を第１基準面９ｂおよび第２基準面９ｃを
参照して正確に計測することができる。また、第１基準
面９ｂおよび第２基準面９ｃを参照することにより、計
測光学部材９の基準点Ｏと干渉計の光軸ＡＸとを正確に
一致させることができる。

【００２７】ここで、破線９ｄで示す円形光束が計測光
学部材９に入射すると、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄへ
の入射光は散乱され、測定光として撮像面７ａに達する
ことはない。一方、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄ以外の
領域への入射光は反射され、測定光として撮像面７ａに
達する。こうして、信号処理系８では、各光散乱領域１
０ａ〜１０ｄでの反射光を含むことなく各光散乱領域１
０ａ〜１０ｄ以外の領域での反射光だけを含む測定光に
基づいて、横座標誤差計測用の測定データが得られる。
なお、光の一部が被検面９ａを透過する場合、透過光が
測定光に混入することがないように、被検面９ａと反対
側の面９ｅを被検面９ａに対して傾けることが好まし
い。

【００２８】第１実施形態では、エリアセンサ７により
得られた測定データから各光散乱領域１０ａ〜１０ｄの
影の重心位置を求め、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄの中
心のｘｙ座標情報（横座標位置情報）と、測定データか
ら求められた各光散乱領域１０ａ〜１０ｄの重心のｘｙ
座標情報（横座標位置情報）とに基づいて、干渉測定装
置における測定データの横座標誤差を計測する。たとえ
ば、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄの相互の間隔と各光散
乱領域１０ａ〜１０ｄに光学的に対応する部分の相互の
間隔とに基づいて、倍率誤差に起因する横座標誤差を計
測することができる。

【００２９】具体的には、たとえば光散乱領域１０ａと
１０ｂとのｘ方向に沿った間隔と、エリアセンサ７の撮
像面７ａ上で光散乱領域１０ａに光学的に対応する部分
と光散乱領域１０ｂに光学的に対応する部分とのｘ方向
に沿った間隔とに基づいて、倍率誤差に起因する横座標
誤差を計測する。この場合、光散乱領域１０ｃと１０ｄ
とのｘ方向に沿った間隔、光散乱領域１０ａと１０ｃと
のｙ方向に沿った間隔、および光散乱領域１０ｂと１０
ｄとのｙ方向に沿った間隔についても同様に考慮する
と、平均効果により横座標誤差の計測精度が向上する。

【００３０】また、説明を簡単にするために倍率誤差に
起因する横座標誤差のない場合を想定すると、各光散乱
領域１０ａ〜１０ｄに光学的に対応する部分のｘ方向間
隔と、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄに光学的に対応する
部分のｙ方向間隔とに基づいて、歪曲収差に起因する横
座標誤差を計測することができる。具体的には、たとえ
ばエリアセンサ７の撮像面７ａ上で光散乱領域１０ａに
光学的に対応する部分と光散乱領域１０ｂに光学的に対
応する部分とのｘ方向間隔と、エリアセンサ７の撮像面
７ａ上で光散乱領域１０ａに光学的に対応する部分と光
散乱領域１０ｃに光学的に対応する部分とのｙ方向間隔
とに基づいて、歪曲収差に起因する横座標誤差を計測す
る。

【００３１】この場合、エリアセンサ７の撮像面７ａ上
における光散乱領域１０ｃに光学的に対応する部分と光
散乱領域１０ｄに光学的に対応する部分とのｘ方向間
隔、光散乱領域１０ｂに光学的に対応する部分と光散乱
領域１０ｄに光学的に対応する部分とのｙ方向間隔につ
いても同様に考慮すると、平均効果により横座標誤差の
計測精度が向上する。

【００３２】さらに、上述の具体的な例に限定されるこ
となく、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄの横座標位置情報
と、測定データにおいて各光散乱領域１０ａ〜１０ｄに
光学的に対応する部分の横座標位置情報とに基づいて、
測定データの横座標誤差を一般的に計測することができ
る。また、信号処理系８では、計測した横座標誤差に関
する情報に基づいて、測定データの横座標を補正するこ
とができる。

【００３３】したがって、第１実施形態では、横座標精
度の高い干渉測定装置が出力する測定データに基づい
て、加工面において修正加工が必要な点に対して位置ず
れすることなく正確に所要の修正加工を施すことができ
る。なお、計測した横座標誤差は、たとえば周知のマッ
プデータ形式や、多項式データ形式や、中心・角度・倍
率データ形式で表わされる。

【００３４】なお、第１実施形態では、計測光学部材９
の基準点Ｏと干渉計の光軸ＡＸとを一致させ、且つ互い
に同じ大きさおよび形状を有する４つの光散乱領域１０
ａ〜１０ｄを基準点Ｏに関して対称的に配置している。
しかしながら、遮光部としての光散乱領域の形状、大き
さ、配置および数については、様々な変形例が可能であ
る。また、複数の遮光部の中心である基準点Ｏと干渉計
の光軸ＡＸとを一致させること、および第１基準面９ｂ
および第２基準面９ｃを形成することも、本発明におい
て必須の要件ではない。

【００３５】図３は、本発明の第２実施形態にかかる干
渉測定装置の構成を概略的に示す図である。第１実施形
態は、第２実施形態と類似の構成を有する。しかしなが
ら、第１実施形態ではトワイマン・グリーン型干渉測定
装置に本発明を適用しているが、第２実施形態ではフィ
ゾー型干渉測定装置に本発明を適用している点が基本的
に相違している。図３において、第１実施形態の構成要
素と同様の機能を有する要素には、図１と同じ参照符号
を付している。以下、第１実施形態との相違点に着目し
て、第２実施形態を説明する。

【００３６】図３を参照すると、たとえば６３２ｎｍの
波長光を射出するＨｅ−Ｎｅレーザ光源１から射出され
た光は、ビームエキスパンダー２を介して所定断面の光
に整形された後、ハーフミラー３に入射する。ハーフミ
ラー３で反射された光は、フラットフィゾー１１のフィ
ゾー参照面１１ａに入射する。フィゾー参照面１１ａで
反射された光は参照光として、ハーフミラー３へ戻る。
一方、フィゾー参照面１１ａを透過した光は、被検部材
５の被検面５ａに入射する。被検面５ａで反射された光
は測定光として、フラットフィゾー１１を介して、ハー
フミラー３へ戻る。

【００３７】ハーフミラー３を透過した参照光と測定光
とは、結像レンズ６を介して、エリアセンサ７の撮像面
７ａに達する。こうして、撮像面７ａには、フィゾー参
照面１１ａからの反射光と被検面５ａからの反射光との
干渉パターン（干渉縞）が形成される。エリアセンサ７
の出力は信号処理系８に供給される。信号処理系８では
エリアセンサ７からの出力信号に基づいて被検面５ａの
面形状を測定し、その測定データを出力する。信号処理
系８から出力された測定データは、加工機（不図示）用
の制御部（不図示）に供給される。

【００３８】図４は、第２実施形態における干渉計本体
に起因する横座標誤差の計測およびフィゾーレンズに起
因する横座標誤差の計測を説明する図である。第２実施
形態では、図４（ａ）に示すように、干渉計本体（図３
中破線で示す）に起因する横座標誤差の計測に際して、
被検部材５に代えて計測光学部材９を光路中に設定す
る。こうして、信号処理系８では、計測光学部材９の各
光散乱領域１０ａ〜１０ｄでの反射光を含むことなく各
光散乱領域１０ａ〜１０ｄ以外の領域での反射光だけを
含む測定光に基づいて、横座標誤差計測用の測定データ
が得られる。

【００３９】そして、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄの中
心のｘｙ座標情報（横座標位置情報）と、エリアセンサ
７で得られた測定データから各光散乱領域１０ａ〜１０
ｄで形成される影の重心位置を求め、そのｘｙ座標情報
（横座標位置情報）とに基づいて、干渉計本体に起因す
る横座標誤差を計測することができる。また、信号処理
系８では、計測した横座標誤差に関する情報に基づい
て、測定データの横座標を補正することができる。こう
して、干渉計本体に起因する横座標誤差が得られた状態
で、図４（ｂ）に示すように、被検部材５の被検面５ａ
の面形状を測定し、その測定データから横座標誤差を補
正することで高精度に面形状を計測することができる。

【００４０】次いで、干渉計本体に起因する横座標誤差
が補正された状態で、フィゾーレンズに起因する横座標
誤差を計測する。フィゾーレンズに起因する横座標誤差
の計測では、図４（ｃ）に示すように、フラットフィゾ
ー１１に代えてフィゾーレンズ１２を光路中に設定する
とともに、被検部材５に代えて計測光学部材１９を光路
中に設定する。計測光学部材１９は計測光学部材９と同
様の構成を有するが、被検面１９ａが球面状に形成され
ている点だけが計測光学部材９と相違する。なお、図４
では、フィゾーレンズ１２の内部構成の図示を部分的に
省略しているが、フィゾーレンズ１２は複数のレンズ
（レンズ群）で構成されている。

【００４１】この場合、フィゾーレンズ１２に入射した
光は、そのフィゾー参照面１２ａで反射されて参照光と
なる。一方、フィゾー参照面１２ａを透過した光は、計
測光学部材１９の被検面１９ａで反射されて測定光とな
る。ここで、計測光学部材１９の被検面１９ａには、計
測光学部材９の場合と同様に、各光散乱領域１０ａ〜１
０ｄが形成されていることはいうまでもない。こうし
て、信号処理系８では、計測光学部材１９の各光散乱領
域１０ａ〜１０ｄでの反射光を含むことなく各光散乱領
域１０ａ〜１０ｄ以外の領域での反射光だけを含む測定
光に基づいて、横座標誤差計測用の測定データが得られ
る。

【００４２】そして、各光散乱領域１０ａ〜１０ｄの中
心のｘｙ座標情報（横座標位置情報）と、エリアセンサ
７で得られた測定データから各光散乱領域１０ａ〜１０
ｄで形成される影の重心位置を求め、そのｘｙ座標情報
（横座標位置情報）とに基づいて、フィゾーレンズ１２
に起因する横座標誤差を計測することができる。また、
信号処理系８では、計測した横座標誤差に関する情報に
基づいて、測定データの横座標を補正することができ
る。こうして、干渉計本体およびフィゾーレンズ１２に
起因する横座標誤差が補正された状態で、図４（ｄ）に
示すように、被検部材１５の球面状の被検面１５ａの面
形状を高精度に測定することができる。

【００４３】このように、第２実施形態では、干渉計本
体に起因する横座標誤差およびフィゾーレンズに起因す
る横座標誤差を計測することができる。換言すると、上
述の操作を他の干渉計本体および他のフィゾーレンズに
対して行うことにより、各干渉計本体に起因する横座標
誤差および各フィゾーレンズに起因する横座標誤差を個
別に計測することができる。したがって、第２実施形態
では、干渉計本体とフィゾーレンズとの組み合わせに関
わらず、横座標誤差の影響を実質的に受けることのない
高精度な測定を行うことができる。

【００４４】ところで、第２実施形態において、干渉計
本体から射出される光束がほぼ完全に平行光束になって
いない場合、計測光学部材９（または１９）を光路中に
設定する位置によって、得られる測定データが異なって
くる。この場合、計測光学部材９（または１９）の設定
位置を代えて得られた複数の測定データに基づいて、計
測光学部材９（または１９）の設定位置に依存して変化
する横座標誤差を計測することができる。

【００４５】なお、第１実施形態では、曲面状の被検面
の面形状を測定するためにヌルレンズを用いることがあ
る。この場合、第１実施形態においても、第２実施形態
と同様の手法を用いることにより、各干渉計本体に起因
する横座標誤差および各ヌルレンズに起因する横座標誤
差を個別に計測することができる。したがって、第１実
施形態においても、干渉計本体とヌルレンズとの組み合
わせに関わらず、横座標誤差の影響を実質的に受けるこ
とのない高精度な測定を行うことができる。

【００４６】なお、上述の各実施形態では、いわゆる反
射型の計測光学部材９（または１９）を用いているが、
これに限定されることなく、図５に示すような透過型の
計測光学部材２９を用いることもできる。図５を参照す
ると、第１変形例にかかる計測光学部材２９は、光路中
に設定された状態においてハーフミラー３側に入射傾斜
面２９ｅを有し、入射傾斜面２９ｅの反対側に被検面２
９ａを有する。計測光学部材２９の入射面２９ｅ上に
は、４つの円形状の光反射領域３０ａ〜３０ｄが形成さ
れている。具体的には、各光反射領域３０ａ〜３０ｄ
は、たとえば酸化クロム（ＣｒＯ₂）の薄膜として形成
されている。

【００４７】また、計測光学部材２９の周辺部には、互
いに直交するように設定された２つの基準面２９ｂおよ
び２９ｃが形成されている。破線２９ｄで示す円形光束
が計測光学部材２９に入射すると、各光反射領域３０ａ
〜３０ｄへの入射光は反射され、被検面２９ａに達する
ことなく、ひいては測定光として撮像面７ａに達するこ
とはない。なお、各光反射領域３０ａ〜３０ｄでの反射
光は、入射傾斜面２９ｅの作用により、不要光として光
路外へ導かれる。

【００４８】一方、各光反射領域３０ａ〜３０ｄ以外の
領域への入射光は、入射傾斜面２９ｅを透過し、被検面
２９ａで反射され、測定光として撮像面７ａに達する。
このように、各光反射領域３０ａ〜３０ｄは、被検面２
９ａでの光束の反射を部分的に遮るための遮光部を構成
している。こうして、信号処理系８では、各光反射領域
３０ａ〜３０ｄでの反射光を含むことなく各光反射領域
３０ａ〜３０ｄ以外の領域を介した被検面２９ａでの反
射光だけを含む測定光に基づいて、横座標誤差計測用の
測定データが得られる。

【００４９】また、上述の各実施形態および第１変形例
では、４つの遮光部が形成された計測光学部材を用いて
いるが、これに限定されることなく、図６に示すような
多数の遮光部が形成された計測光学部材を用いることも
できる。図６を参照すると、第２変形例にかかる計測光
学部材には、２種類の大きさを有する多数の円形状の遮
光部が放射状に形成されている。

【００５０】さらに、上述の各実施形態、第１変形例お
よび第２変形例では、複数の遮光部が形成された計測光
学部材を用いているが、これに限定されることなく、図
７に示すような単一の遮光部が形成された計測光学部材
を用いることもできる。ただし、単一の遮光部が形成さ
れた計測光学部材を用いる場合、干渉計の光軸と直交す
る面に沿って計測光学部材を移動させるための駆動手段
（図１において破線および参照符号１３で示す）が必要
である。そして、干渉計の光軸と直交する面に沿って複
数の位置に設定された計測光学部材を介して測定データ
を順次取得し、複数の位置に設定された計測光学部材の
単一遮光部の横座標位置情報に基づいて横座標誤差を計
測する。

【００５１】なお、計測光学部材は、必ずしも遮光部が
形成されたものに限られない。そして、横座標誤差を計
測する場合にも、遮光部の位置や重心位置を求めたもの
に限られない。例えば、前述の説明では、図２、図５、
図６、図７に示すように、横座標誤差を算出する際に用
いるパターンを遮光部としている。しかしながら、反対
に前述の各図で示されている計測光学部材の遮光部に到
達した光がエリアセンサ７に到達するようにし、反対に
その他の部分に到達した光をエリアセンサ７に到達させ
ないように遮光部を形成した計測光学部材を用いても良
い。この場合、エリアセンサ７に到達した光スポットの
間隔を求めたり、光スポットの重心位置を求めたりして
も良い。

【００５２】また、上述の各実施形態では、トワイマン
・グリーン型干渉測定装置およびフィゾー型干渉測定装
置を例にとって本発明を説明したが、これに限定される
ことなく、他の一般的な干渉測定装置に対して本発明を
適用することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、横座
標誤差計測用の測定データを得ることができる。したが
って、遮光部の横座標位置情報と、測定データにおいて
遮光部に光学的に対応する部分の横座標位置情報とに基
づいて、干渉測定装置における測定データの横座標誤差
を計測することができる。

【００５４】また、計測した横座標誤差に関する情報に
基づいて、測定データの横座標を補正することができ
る。すなわち、本発明では、測定データの横座標誤差の
計測および補正を行うことのできる、横座標精度の高い
干渉測定装置を実現することができる。したがって、本
発明では、横座標精度の高い干渉測定装置が出力する測
定データに基づいて、加工面において修正加工が必要な
点に対して位置ずれすることなく正確に所要の修正加工
を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる干渉測定装置の
構成を概略的に示す図である。

【図２】第１実施形態における計測光学部材の構成を概
略的に示す図である。

【図３】本発明の第１実施形態にかかる干渉測定装置の
構成を概略的に示す図である。

【図４】第２実施形態における干渉計本体に起因する横
座標誤差の計測およびフィゾーレンズに起因する横座標
誤差の計測を説明する図である。

【図５】第１変形例にかかる計測光学部材の構成を概略
的に示す図である。

【図６】第２変形例にかかる計測光学部材の構成を概略
的に示す図である。

【図７】第３変形例にかかる計測光学部材の構成を概略
的に示す図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ ビームエキスパンダー ３ ハーフミラー ４ 参照部材 ４ａ 参照面 ５，１５ 被検部材 ５ａ，１５ａ 被検面 ６ 結像レンズ ７ エリアセンサ ７ａ 撮像面 ８ 信号処理系 ９，１９，２９ 計測光学部材 ９ａ，１９ａ，２９ａ 被検面 １０ 光散乱領域 １１ フラットフィゾー １１ａ フィゾー参照面 １２ フィゾーレンズ １２ａ フィゾー参照面 ３０ 光反射領域 ５０ 加工機用の制御部 ５１ 加工機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田崎 憲司 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 野村 和司 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 2F064 AA09 AA15 BB03 CC10 EE02 EE05 FF02 GG22 GG47 HH03 HH05 HH08 JJ02 2F065 AA53 BB05 DD08 EE08 FF52 FF53 FF61 GG05 GG22 HH03 HH13 JJ03 JJ09 JJ26 LL09 LL10 LL30 UU05 UU07

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 参照波面を有する参照光と被検物体を経
   た測定光との干渉パターンに基づいて測定データを得、
   前記被検物体の面形状または前記被検物体を経た光束の
   波面形状を測定する干渉測定装置において、 前記測定データに含まれる横座標誤差を計測するための
   計測手段と、 前記計測手段により計測された横座標誤差に関する情報
   に基づいて前記測定データの横座標を補正するための補
   正手段とを備えていることを特徴とする干渉測定装置。
2. 【請求項２】 前記計測手段は、前記測定光の光路中
   に、光束に所定の形状の光量分布を形成するためのパタ
   ーンを有する計測光学部材を備えていることを特徴とす
   る請求項１に記載の干渉測定装置。
3. 【請求項３】 前記計測光学部材のパターンは、複数の
   遮光部からなることを特徴とする請求項２に記載の干渉
   測定装置。
4. 【請求項４】 前記計測手段は、干渉計の光軸と直交す
   る面に沿って前記計測光学部材を移動させるための駆動
   手段を備え、 前記計測光学部材のパターンは、少なくとも１つの遮光
   部からなることを特徴とする請求項２または３に記載の
   干渉測定装置。
5. 【請求項５】 前記計測手段は、更に、複数の受光領域
   を有し前記干渉パターンを受光する撮像部と、前記撮像
   部で受光される前記計測光学部材のパターンと光学的に
   対応する形状について、その重心位置を求める重心演算
   部とからなり、 前記補正手段は、前記重心演算部で求められたそれぞれ
   の重心位置の間隔から補正データを得て、前記測定デー
   タを補正することを特徴とする請求項３または４に記載
   の干渉測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
   干渉測定装置を用いて前記被検物体として被加工物の加
   工面の形状を測定する測定工程と、 前記測定工程での測定結果に基づいて前記被加工物を加
   工する加工工程とを含むことを特徴とする被加工物の製
   造方法。
7. 【請求項７】 参照波面を有する参照光と被検物体を経
   た測定光との干渉パターンに基づいて測定データを得、
   前記被検物体の面形状または前記被検物体を経た光束の
   波面形状を測定する干渉測定装置に使用される前記測定
   データの横座標誤差を計測するための計測光学部材であ
   って、 前記計測光学部材は、前記測定光の光束に光量分布を形
   成するためのパターンを有することを特徴とする計測光
   学部材。
8. 【請求項８】 参照波面を有する参照光と被検物体を経
   た測定光との干渉パターンに基づいて測定データを得、
   前記被検物体の面形状または前記被検物体を経た光束の
   波面形状を測定する干渉測定装置で得られる測定データ
   の横座標誤差を計測する方法において、 光束に所定の形状の光量分布を形成するためのパターン
   を有する計測光学部材を前記測定光が伝搬する光路中に
   設定する設定工程と、 前記設定工程により設定された前記計測光学部材を経た
   光束を前記干渉パターンを受光する受光手段で受光し、
   測定データを取得する測定工程と、 前記計測光学部材のパターンの横座標位置情報と前記測
   定データが示す前記パターンと光学的に対応する形状の
   横座標位置情報とに基づいて横座標誤差を計測する計測
   工程とを含むことを特徴とする横座標計測方法。
9. 【請求項９】 前記設定工程では、前記光路中の光軸に
   対して垂直な面内でかつ複数の異なる位置に前記パター
   ンを設定し、 前記計測工程では、前記パターンの横座標位置情報とし
   て、前記異なる位置に配置されたパターンの間隔を用
   い、更に前記測定データが示す前記パターンの横座標位
   置情報として、前記測定データから得られる前記パター
   ンの間隔を用いたことを特徴とする請求項８に記載の横
   座標計測方法。
10. 【請求項１０】 前記測定データから得られる前記パタ
    ーンの間隔は、それぞれの前記測定データから得られる
    前記パターンの重心位置における間隔であることを特徴
    とする請求項９に記載の横座標計測方法。
11. 【請求項１１】 前記計測光学部材のパターンは、遮光
    部からなり、 前記測定工程では、干渉計の光軸と直交する面に沿って
    固定的に設定された前記計測光学部材を介して測定デー
    タを取得し、 前記計測工程では、固定的に設定された前記計測光学部
    材中に有する前記遮光部の横座標位置情報に基づいて横
    座標誤差を計測することを特徴とする請求項９または１
    ０に記載の横座標計測方法。
12. 【請求項１２】 前記計測光学部材のパターンは、少な
    くとも１つの遮光部からなり、 前記測定工程では、干渉計の光軸と直交する面上の複数
    の位置に設定された前記計測光学部材を介して測定デー
    タを順次取得し、 前記計測工程では、複数の位置に設定された前記計測光
    学部材の前記少なくとも１つの遮光部の横座標位置情報
    に基づいて横座標誤差を計測することを特徴とする請求
    項９または１０に記載の横座標計測方法。
13. 【請求項１３】 前記測定工程は、平面状の基準面を用
    いて第１測定データを取得する測定工程と、フィゾーレ
    ンズまたはヌルレンズを用いて第２測定データを取得す
    る測定工程とを含み、 前記計測工程は、前記第１測定データに基づいて干渉計
    本体に起因する横座標誤差を計測する工程と、前記第１
    測定データと前記第２測定データとに基づいて前記フィ
    ゾーレンズまたは前記ヌルレンズに起因する横座標誤差
    を計測する工程とを含むことを特徴とする請求項８乃至
    １２のいずれか１項に記載の横座標計測方法。