JP2004325232A - Surface shape measuring device and method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面形状測定技術に関し、特に対象物表面の反射光及び参照面の反射光の干渉画像を基に対象物の表面形状を測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位相シフト干渉法は、物体表面の形状を正確に測定する方式として知られている。図２に、マイケルソン型干渉計を用いた位相シフト法の原理を説明する。光源２０１からの共通光路２１１より入射した光をハーフミラー２０２等を用いて２分岐し、一方を計測対象の物体表面２０３へ、もう一方を参照面２０４へ向かわせると、それぞれの表面で反射し、元の光路２１２及び２１３を通って反射光が戻る。この反射光をＣＣＤカメラなどの２次元撮像装置２０１で観測すると物体表面２０３と参照面２０４との光路差に応じた干渉画像があられる。干渉画像Ｉ（ｘ，ｙ）は（１）式のように表される。
【数１】
（１）式で、Ｉ（ｘ，ｙ） は、観測された干渉画像、ａ（ｘ，ｙ）， ｂ（ｘ，ｙ） は、光源の分布や、物体表面の反射率などによる各位置における定数である。φ（ｘ，ｙ） は、各点における干渉の位相であり、光源波長λを介して、物体表面の高さｈ（ｘ，ｙ）と次の（２）式の関係がある。
【数２】
ここで、ピエゾ素子などを用いて参照面を既知の一定量動かして位相を変化させると、（３）式のように画像が変化する。
【数３】
（４）式で、ｐｋ は、参照面の移動量である。（３）式では、ａ（ｘ，ｙ），ｂ（ｘ，ｙ），φ（ｘ，ｙ）の変数が未知であるので、移動量 ｐｋの異なる３枚以上の画像を撮像すれば、位相φ（ｘ，ｙ）を求めて、（２）式より物体の高さｈ（ｘ，ｙ）を算出することができる。例えば、ｐｋを −λ／８， ０， ＋λ／８ として撮像した画像を、それぞれＩ１（ｘ，ｙ）， Ｉ２（ｘ，ｙ）， Ｉ３（ｘ，ｙ） とすると、位相は次の式（５）の計算で求めることができる。
【数４】
このようにして求めた位相から （２）式を用いて物体表面の高さｈ（ｘ，ｙ）が測定される。以上が、位相シフト法の原理の概略である。
【０００７】
位相シフト法は簡単な構成と操作によって、物体表面の形状を知ることができる優れた測定方式であるが、測定の感度が高いために、撮像の際に振動などの外乱が装置に加わると、測定結果に悪影響を及ぼすという問題点がある。
【０００８】
この問題を解決する方式として次のような方法が知られている。第１は、装置を堅固に作り外乱の影響を受け難くするものである。装置や架台の材質や構造の改善がこれにあたる。この方法は、振動などの外乱に有効であるが、装置の製造や設置のコストが増すため、ある程度のところで妥協せざるをえない。
【０００９】
別の方法として、位相抽出アルゴリズムの改良が知られている。位相シフト法の位相抽出アルゴリズムとしては、最も少ない画像数で計算可能なアルゴリズムを（５）式で示したが、計算に用いる干渉画像の枚数を増やした固有のアルゴリズムで、外乱の影響を抑え、位相抽出の精度を上げられることが知られている。下記の特許文献１では、７枚、あるいは１３枚の干渉画像を用いた方法が示され、下記の特許文献２では、９枚、あるいは１１枚の干渉画像を用いた方法が示されている。ここでは、干渉画像の撮像時間間隔と外乱の振動周波数が一定の条件を満たしたときに、アルゴリズムによって外乱の影響を抑えうることが示されている。しかしながら、干渉計測に影響を及ぼす微小な外乱の周期を求めることは難しく、そもそも装置周囲の状況によって突発的に生じた外乱には周期性がない。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５４７３４３４号公報
【特許文献２】
特開平９−３６１８９７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、位相シフト干渉法の制御方法と位相抽出アルゴリズムを改善して、装置周囲の状況によって突発的に生じた外乱にも対応可能な表面形状の測定技術を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、対象物表面の反射光及び参照面の反射光の干渉画像を撮像するための撮像手段と、対象物表面の反射光及び参照面の反射光の光路差を変更するための位相シフト手段と、光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうちの各干渉画像が対象物表面形状測定に悪影響を与える可能性があるか否かを検定する検定手段と、光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうち、悪影響を与える可能性があると検定された干渉画像を除いた干渉画像を基に、各点における干渉の位相を抽出し、対応する対象物表面の各点と参照面の各点の光路差を求めることにより対象物表面の形状を演算する形状演算手段とを有する表面形状測定装置が提供される。
【００１３】
本発明によれば、各干渉画像の検定を行って、干渉画像を撮像した際に外乱が加わったおそれのある干渉画像を除外して、対象物表面の形状を演算することにより、外乱による悪影響を排除して適正な対象物の表面形状を測定することができる。これにより、装置周囲の状況によって突発的に生じた外乱にも対応可能な表面形状の測定技術を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態では、図２に示すマイケルソン型干渉計を例に説明する。この干渉計の説明は、基本的に上記と同じである。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態による対象物表面の高さ測定方法の手順を示す。はじめに、ステップＳ１０１において、他の方式と同様に、位相シフト光学系を用いて位相シフトを折り込んだ複数枚（ｎ枚）の干渉画像のセットを撮像する。ここで取り込んだ干渉画像を Ｉ１， Ｉ２， Ｉ３， ．．．， Ｉｎ とする。
【００１６】
次に、ステップＳ１０２では、変数ｋに１をセットする。次に、ステップＳ１０３では、変数ｋをインクリメントする。次に、ステップＳ１０４では、変数ｋがｎ以下か否かをチェックする。ｎ以下であればステップＳ１０５へ進み、ｎより大きければステップＳ１０８へ進む。
【００１７】
ステップＳ１０５では、複数枚の干渉画像セットのうち、特定の１枚の干渉画像Ｉｋ に外乱の影響が混入した可能性がないか、あるいは、その画像を位相抽出の計算に用いた場合、誤差の要因にならないかを検定する。この処理の詳細は、後に図４を参照しながら説明する。
【００１８】
次に、ステップＳ１０６では、検定した干渉画像Ｉｋが位相計算（高さ測定）に適しているか否かをチェックする。上記の検定によって、干渉画像 Ｉｋ に異常が検出された場合、ステップＳ１０７にて干渉画像Ｉｋ は以下の位相計算から除外する。その後、ステップＳ１０３に戻り、処理を繰り返す。ｎ枚の干渉画像の検定が終わると、ステップＳ１０８へ進む。
【００１９】
ステップＳ１０８では、除外した画像が規定数以下か否かをチェックする。除外した画像が規定数を超えたら、干渉画像の撮像をやり直すためにステップＳ１０１へ戻り、規定数以下であればステップＳ１０９へ進む。
【００２０】
ステップＳ１０９では、検定をパスした画像のみを用いて、上記の（５）式と同様の式により、位相φ（ｘ，ｙ）を計算する。次に、ステップＳ１１０では、上記の（２）式により、測定対象の表面高さｈ（ｘ，ｙ）を求める。以上で、表面形状の測定が終了する。
【００２１】
次に、上記のステップＳ１０５の干渉画像の検定方法について説明する。位相シフト法は、（３）式で示した干渉画像の位相シフト量φｋ’を変化させた複数枚の画像を用いて、画像中各点の位相φ（ｘ，ｙ）を求めるものである。この計算は、各点が他の点と独立して計算される。各点において、連立方程式を解くことに相当する。特殊な場合を除いて、３枚以上の干渉画像を使って位相φ（ｘ，ｙ）、および（３）式中のａ（ｘ，ｙ） 、ｂ（ｘ，ｙ） を求めることが可能である。図３に、こうして求めた、φ、ａ、ｂと撮像時に設定したφｋ’を用いて、干渉画像の予想値 Ｉｋ’（ｘ，ｙ） と実際の干渉画像Ｉｋ（ｘ，ｙ）の関係を示す。Ｎ枚の干渉画像から求めたφ、ａ、ｂ を使って予想したＩｋ’（ｘ，ｙ） は、撮像が正常に行われたならば、干渉画像Ｉｋ（ｘ，ｙ） とよく一致するはずである。逆に、予想と大きく異なる場合、撮像時に外乱などの影響によって画像が乱されていた可能性があると考えられる。例えば、４番目の干渉画像Ｉ４の「●」は、曲線上の予想画像Ｉ４’との差が大きいため、失敗画像であると判定（検定）することができる。
【００２２】
図４は、ｋ枚目の干渉画像の検定方法（図１のステップＳ１０５）を示す。はじめに、ステップＳ４０１では、上記の方法により、ｎ枚の干渉画像Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，…，Ｉｎから各点のφ（ｘ，ｙ）、ａ（ｘ，ｙ）、ｂ（ｘ，ｙ） を求める。
【００２３】
次に、ステップＳ４０２では、φ（ｘ，ｙ）、ａ（ｘ，ｙ）、ｂ（ｘ，ｙ）を式（３）に代入して、この点における、Ｉｋ（ｘ，ｙ） の予想値（予測値）Ｉｋ’（ｘ，ｙ） を求める。
【００２４】
次に、ステップＳ４０３では、実際に撮像した干渉画像Ｉｋと予想画像Ｉｋ’との差異を求める。
【００２５】
次に、ステップＳ４０４では、実際の干渉画像Ｉｋと予想画像Ｉｋ’を比較して差異が一定の基準を超えた場合にはステップＳ４０６にて干渉画像Ｉｋ を検定不合格とし、そうでなければステップＳ４０５にて干渉画像Ｉｋを検定合格とする。なお、φ（ｘ，ｙ）、ａ（ｘ，ｙ）、ｂ（ｘ，ｙ）の計算は、ｎ枚の画像について１回のみでよい。
【００２６】
以上は、本実施形態の原理を説明した。次に、本実施形態の具体的な説明を行う。
【００２７】
図５は、本発明の実施形態による表面形状測定装置の構成例を示す。光源５０１から発生した照明光はハーフミラー５０２で反射し、対物レンズ５０４に向かわせる。対物レンズ５０４を通った光はハーフミラー５０５で２分岐し、一方を計測対象物表面５０６に、もう一方を参照面（ミラー）５０８に向かわせる。それぞれの表面で反射した光は、再びハーフミラー５０５で合流し、対物レンズ５０４及びハーフミラー５０２を経て、結像レンズ５１０で集光されて、ＣＣＤ撮像カメラ５１１の撮像面に干渉像を作る。ＣＣＤカメラ５１１は、撮像した干渉画像をデジタル画像として生成する。パーソナルコンピュータ（ＰＣ）５１２は、そのデジタル画像を取り込み、解析する。具体的には、ＰＣ５１２は、コンピュータプログラムを実行することにより、図１及び図４等の処理を行う。なお、干渉光学系５０３は、対物レンズ５０４、ハーフミラー５０５及び参照ミラー５０８を含む。
【００２８】
ステージ５０７は、計測対象物５０６を移動して、関心のある位置（ｘ，ｙ）を視野に入れるために用いる。ＰＣ５１２は、ステージドライバ５１４を介してステージ５０７に計測対象物５０６の移動を指示する。ステージ５０７は、その指示を受けて、計測対象物５０６をｘ軸及びｙ軸方向に移動する。
【００２９】
ピエゾ素子５０９は、参照ミラー５０８の高さ位置を微動し、干渉の位相をシフトするために用いる。ＰＣ５１２は、ピエゾドライバ５１３に参照ミラー５０８の移動を指示する。ピエゾドライバ５１３は、その指示を受けて、ピエゾ素子５０９に所定の電圧を印加し、参照ミラー５０８を高さ方向（図の水平方向）に移動する。これにより、対象物５０６の反射光と参照ミラー５０８の反射光の光路差を変更（位相シフト）することができる。
【００３０】
この装置を用いて、位相シフトを折り込んだ複数枚の干渉画像を取得する。はじめに、参照ミラーを所定の位置に移動し、第１の干渉画像を撮像する。次に、参照ミラー位置を一定量シフトして第２の干渉画像を撮像する。このシフトと撮像の動作を繰り返し、第３、第４ …、と所定数だけ干渉画像を得る。参照ミラーのシフト量に特に制約はないが、光源波長の １／８ 間隔とすると各画像の位相シフト量が １／２π［ｒａｄ］となり、以降の計算が次のように単純化できる。以下、位相は［ｒａｄ］で表す。
【００３１】
次に、Ｎ枚の干渉画像を用いて、ｋ枚目の干渉画像の検定を行う。はじめに、Ｎ枚の干渉画像を使って、（３）式の ａ， ｂ， φ を求め、ｋ枚目の干渉画像の予想値Ｉｋ’（ｘ，ｙ） を求める。次の（６），（７），（８）式のようなパラメータｇ０， ｇ１，ｇ２を設けると、（３）式は、（９）式のように書き換えることができる。
【数５】
（９）式をＮ枚の干渉画像から求めて、ｇ０， ｇ１，ｇ２を得ると、ａ， ｂ， φは、次の（１０），（１１），（１２）式のように計算できる。
【数６】
Ｎ枚の干渉画像から、ｇ０， ｇ１，ｇ２ を求めるとは、次の（１３）式の Ｅ２を最小にする、ｇ０， ｇ１，ｇ２ を求めることである。
【数７】
（１３）式の Ｅ２ を最小にするｇ０， ｇ１，ｇ２ では、
【数８】
【数９】
したがって、次の（１８）式が成り立つ。
【数１０】
また、（１９）〜（２２）式を定義する。ここで、行列ＫＴは、行列Ｋの転置行列である。
【数１１】
式（２２）のＭを用いて、（１８）式は、次の（２３）式のように表すことができる。
【数１２】
したがって、あらかじめ３行Ｎ列の行列Ｍ を求めておけば、撮像した干渉画像のセット Ｋ から Ｇ が求められる。
【００３９】
φｎ’，Ｎを具体化し、Ｎ枚の干渉画像からａ，ｂ，φを求める例を示す。φｎ’＝１／２π（ｎ ？ １／２（Ｎ＋１））、Ｎ ＝ ９と定めると、（１４），（１６）式のｃｏｓ（φｎ’），ｓｉｎ（φｎ’）等は、図６のようになり、Ｆ，Ｌが簡略化できる。図６より、Ｆ， Ｆ−１， Ｌ を求めると、（２４）〜（２６）式が算出される。
【数１３】
（２５），（２６）式を（２２）式に代入して、Ｍを求めると、次式になる。
【数１４】
（２７）式のＭを（２３）式に用いて、ｇ０， ｇ１，ｇ２ を求めることができる。ｇ０， ｇ１，ｇ２を（１０），（１１），（１２）式に代入して、ａ， ｂ， φ を求める。これらの値及びφｋ’を（３）式に代入して、Ｉｋ’（ｘ，ｙ） を得る。
【００４２】
次に、ｋ枚目の干渉画像 Ｉｋ（ｘ，ｙ） と予想（予測）画像Ｉｋ’（ｘ，ｙ） とを比較して、ｋ枚目の干渉画像Ｉｋ（ｘ，ｙ） を検定する。Ｉｋ（ｘ，ｙ） とＩｋ’（ｘ，ｙ） との比較は、一般の画像や２次元データと同様に扱ってよい。
【００４３】
たとえば、次の（２８）式のように画素間の際の２乗平均の検定値Ａｋを求め、画像に加わり得るノイズの平均値と比較することができる。（２８）式の検定値Ａｋが画像中の各画素に加わり得るノイズの平均値と比較して大きな場合には干渉画像 Ｉｋの検定を不合格とし、小さな場合には干渉画像 Ｉｋの検定を合格とする。なお、（２８）式中の Ｘ，Ｙ は、画像の水平、垂直方向の画素数である。
【数１５】
最後に、Ｎ枚の干渉画像 Ｉｋ（ｘ，ｙ） のすべてのｋについて、検定を行い、検定をパスした画像のみを使って、位相φ（ｘ，ｙ） を求める。外乱の混入を配慮した光学系では、多くの場合、すべての画像が検定に合格するか、Ｎ枚のうち１枚の画像のみが不合格となることが予想される。Ｎ枚の画像のうち、ｋ枚目の画像を除いた画像のセットからφを求める場合も、あらかじめ、（２３）式のＭ を計算しておくことができる。
【００４５】
また、Ｎ個の干渉画像のセットＫ から ｋ 番目の干渉画像を除外した干渉画像のセット Ｋｋ から Ｇ を求める場合、（１４）式及び （２０）式を下記の（１４）’及び（２０）’式のように変形し、対応する画像の影響を除いておけばよい。
【数１６】
検定と同様のシフト条件、φｎ’＝ １／２π（ｎ ？ １／２（ Ｎ＋１））、Ｎ ＝ ９とした計算例を示す。（１４）’， （２０）’ 式と図６から、ｋ ＝１ の画像を除く干渉画像セットからの計算では、Ｆ， Ｆ−１， Ｌ は、次の（２９）〜（３１）式のようになる。
【数１７】
したがって、Ｍｋ は、次式のようになる。
【数１８】
【００４８】
このＭｋと干渉画像ＫＴ を（２３）式に代入して、Ｇ（ ｇ０， ｇ１，ｇ２ ）をもとめ、これらを（１２）式に代入して、φ（ｘ，ｙ） を求めることができる。画像中各点の表面高さｈ（ｘ，ｙ）は、（２）式のとおり、φ（ｘ，ｙ）の関数として計算できる。
【００４９】
他の ｋ ＝ ２， ３， ．．． についても同様に、干渉画像から ｋ を除いた画像のセットよりφ（ｘ，ｙ） を求め、各点の表面高さを得ることができる。ｋ番目の画像Ｉｋ を除いた画像のセットからＧを求めるには、（２４）、（２６）式を次の規則で変形した Ｆ， Ｌ を（２２） 式に代入して、Ｍを求め、この結果を、（２３）式に代入すればよい。
【００５０】
それぞれのｋに対するＭを図７（Ａ）〜（Ｊ）に示す。図７（Ａ）は、９画像すべてを使った場合の行列Ｍである。図７（Ｂ）は、画像Ｉ１を除いた８画像Ｉ２〜Ｉ９を使った場合の行列Ｍである。図７（Ｃ）は、画像Ｉ２を除いた８画像Ｉ１，Ｉ３〜Ｉ９を使った場合の行列Ｍである。図７（Ｄ）は、画像Ｉ３を除いた８画像Ｉ１，Ｉ２，Ｉ４〜Ｉ９を使った場合の行列Ｍである。図７（Ｅ）は、画像Ｉ４を除いた８画像Ｉ１〜Ｉ３，Ｉ５〜Ｉ９を使った場合の行列Ｍである。図７（Ｆ）は、画像Ｉ５を除いた８画像Ｉ１〜Ｉ４，Ｉ６〜Ｉ９を使った場合の行列Ｍである。図７（Ｇ）は、画像Ｉ６を除いた８画像Ｉ１〜Ｉ５，Ｉ７〜Ｉ９を使った場合の行列Ｍである。図７（Ｈ）は、画像Ｉ７を除いた８画像Ｉ１〜Ｉ６，Ｉ８，Ｉ９を使った場合の行列Ｍである。図７（Ｉ）は、画像Ｉ８を除いた８画像Ｉ１〜Ｉ７，Ｉ９を使った場合の行列Ｍである。図７（Ｊ）は、画像Ｉ９を除いた８画像Ｉ１〜Ｉ８を使った場合の行列Ｍである。それぞれを（２３）式、（１２）式に代入すると、Ｉｋ を除いて計算したφは、次の式で計算される。
【００５１】
ｋ ＝ １ の場合の位相φは、次式になる。
【数１９】
ｋ ＝ ２ の場合の位相φは、次式になる。
【数２０】
ｋ ＝ ３ の場合の位相φは、次式になる。
【数２１】
ｋ ＝ ４ の場合の位相φは、次式になる。
【数２２】
ｋ ＝ ５ の場合の位相φは、次式になる。
【数２３】
ｋ ＝ ６ の場合の位相φは、次式になる。
【数２４】
ｋ ＝ ７ の場合の位相φは、次式になる。
【数２５】
ｋ ＝ ８ の場合の位相φは、次式になる。
【数２６】
ｋ ＝ ９ の場合の位相φは、次式になる。
【数２７】
このように、干渉画像のセットから撮像時に外乱の加わった可能性のある画像を検定し、位相の計算から問題の画像を取り除くことで、測定された表面高さから外乱の影響を除くことができる。
【００６１】
以上のように、位相（光路差）を一定間隔（例えば１／２π）で変更して撮像した複数枚の干渉画像のうち、悪影響を与える可能性があると検定された干渉画像を除いた位相（光路差）が一定間隔でない複数枚の干渉画像を基に、対象物表面の形状を演算することができる。
【００６２】
本説明では、Ｎ枚の干渉画像のうちのｋ枚目の干渉画像の検定に、Ｎ枚すべての干渉画像から求めた、係数 ａ， ｂ， φ から計算したｋ枚目の干渉画像の予想値を用いたが、この予想値を求めるために、ｋ枚目の画像を除いた干渉画像のセットから係数 ａ， ｂ ， φを求めることもできる。
【００６３】
すなわち、図４の説明では、例えば１番目の干渉画像の検定を行う際には、位相（光路差）を変更して撮像したｎ枚のすべての干渉画像Ｉ１〜Ｉｎを基に検定対象の干渉画像Ｉ１の予測画像Ｉ１’を演算し、該予測画像Ｉ１’と実際に撮像した検定対象Ｉ１の干渉画像との差異が所定値以内であった場合には合格、そうでない場合には不合格とした。
【００６４】
その他の方法として、例えば１番目の干渉画像の検定を行う際には、位相（光路差）を変更して撮像したｎ枚の干渉画像Ｉ１〜Ｉｎのうち、検定対象の干渉画像Ｉ１を除いた残りの干渉画像Ｉ２〜Ｉ９を基に検定対象の干渉画像Ｉ１の予測画像Ｉ１’を演算し、該予測画像Ｉ１’と実際に撮像した検定対象の干渉画像Ｉ１との差異が所定値以内であった場合には合格、そうでない場合には不合格とすることができる。この際、（３２）及び（３３）式を用いて、予測画像Ｉ１’を求めることができる。
【００６５】
なお、マイケルソン型の干渉計を使った例を説明したが、フィゾー型など、その他の干渉計を使った場合も同様の手法が適用できる。
【００６６】
また、例として、シフト間隔が１／２π、撮像回数が９回の場合を説明したが、それ以外の場合にも図６を書き直すことで適用可能である。
【００６７】
以上のように、本実施形態によれば、図５において、ＣＣＤカメラ５１１は、対象物表面５０６の反射光及び参照面５０８の反射光の干渉画像を撮像することができる。ピエゾ素子５０９及びピエゾドライバ５１３は、対象物表面５０６の反射光及び参照面５０８の反射光の光路差を変更して位相シフトすることができる。検定は、光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうちの各干渉画像が対象物表面形状測定に悪影響を与える可能性があるか否かを検定する。そして、光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうち、悪影響を与える可能性があると検定された干渉画像を除いた干渉画像を基に、各点における干渉の位相を抽出し、対応する対象物表面の各点と参照面の各点の光路差を求めることにより対象物表面の形状を演算する。
【００６８】
各干渉画像の検定を行って、干渉画像を撮像した際に外乱が加わったおそれのある干渉画像を除外して、対象物表面の形状を演算することにより、外乱による悪影響を排除して適正な対象物の表面形状を測定することができる。これにより、装置周囲の状況によって突発的に生じた外乱にも対応可能な表面形状の測定技術を提供することができる。
【００６９】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００７０】
本発明の実施形態は、例えば以下のように種々の適用が可能である。
【００７１】
（付記１）対象物表面の反射光及び参照面の反射光の干渉画像を撮像するための撮像手段と、
前記対象物表面の反射光及び前記参照面の反射光の光路差を変更するための位相シフト手段と、
光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうちの各干渉画像が対象物表面形状測定に悪影響を与える可能性があるか否かを検定する検定手段と、
前記光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうち、前記悪影響を与える可能性があると検定された干渉画像を除いた干渉画像を基に、各点における干渉の位相を抽出し、対応する対象物表面の各点と参照面の各点の光路差を求めることにより対象物表面の形状を演算する形状演算手段と
を有する表面形状測定装置。
（付記２）前記検定手段は、前記光路差を変更して撮像した複数枚のすべての干渉画像を基に検定対象の干渉画像の予測画像を演算し、該予測画像と実際に撮像した検定対象の干渉画像との差異が所定値以内であった場合には合格、そうでない場合には不合格とする付記１記載の表面形状測定装置。
（付記３）前記検定手段は、前記光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうち、検定対象の干渉画像を除いた残りの干渉画像を基に検定対象の干渉画像の予測画像を演算し、該予測画像と実際に撮像した検定対象の干渉画像との差異が所定値以内であった場合には合格、そうでない場合には不合格とする付記１記載の表面形状測定装置。
（付記４）前記形状演算手段は、前記光路差を一定間隔で変更して撮像した複数枚の干渉画像のうち、前記悪影響を与える可能性があると検定された干渉画像を除いた光路差が一定間隔でない複数枚の干渉画像を基に、対象物表面の形状を演算する付記１〜３のいずれか１項に記載の表面形状測定装置。
（付記５）前記形状演算手段は、前記光路差変更回数を９回、変更間隔をπ／２として撮像した９枚の干渉画像Ｉｋ （ｋ＝１，２，．．．，９） の１番目の干渉画像Ｉ１を除外して演算する際に、下記の計算式を用いて位相φを演算する付記４記載の表面形状測定装置。
【数２８】
【数２９】
【数３０】
【数３１】
【数３２】
【数３３】
【数３４】
【数３５】
【数３６】
前記光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうちの各干渉画像が対象物表面形状測定に悪影響を与える可能性があるか否かを検定する検定ステップと、
前記光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうち、前記悪影響を与える可能性があると検定された干渉画像を除いた干渉画像を基に、各点における干渉の位相を抽出し、対応する対象物表面の各点と参照面の各点の光路差を求めることにより対象物表面の形状を演算する形状演算ステップと
を有する表面形状測定方法。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、各干渉画像の検定を行って、干渉画像を撮像した際に外乱が加わったおそれのある干渉画像を除外して、対象物表面の形状を演算することにより、外乱による悪影響を排除して適正な対象物の表面形状を測定することができる。これにより、装置周囲の状況によって突発的に生じた外乱にも対応可能な表面形状の測定技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による対象物表面の高さ測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】マイケルソン型干渉計の構成図である。
【図３】干渉画像の検定方法を示すグラフである。
【図４】干渉画像の検定方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態による表面形状測定装置の構成例を示す図である。
【図６】行列計算のための係数を示す図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｊ）は種々の場合の行列Ｍを示す図である。
【符号の説明】
２０１ 光源及び受光系
２０２ ハーフミラー
２０３ 計測対象物
２０４ 参照面
２１１〜２１３ 光路
５０１ 光源
５０２ ハーフミラー
５０３ 干渉光学系
５０４ 対物レンズ
５０５ ハーフミラー
５０６ 計測対象物
５０７ ステージ
５０８ 参照面
５０９ ピエゾ素子
５１０ 結像レンズ
５１１ ＣＣＤカメラ
５１２ パーソナルコンピュータ
５１３ ピエゾドライバ
５１４ ステージドライバ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for measuring a surface shape, and more particularly to a technique for measuring a surface shape of an object based on interference images of light reflected from the surface of the object and light reflected from a reference surface.
[0002]
[Prior art]
Phase shift interferometry is known as a method for accurately measuring the shape of the surface of an object. FIG. 2 illustrates the principle of a phase shift method using a Michelson interferometer. Light incident from the common light path 211 from the light source 201 is split into two using a
(Equation 1)
In equation (1), I (x, y) is the observed interference image, and a (x, y), b (x, y) are the values at each position due to the distribution of the light source and the reflectance of the object surface. It is a constant. φ (x, y) is the phase of the interference at each point, and has a relationship between the height h (x, y) of the object surface and the following equation (2) via the light source wavelength λ.
(Equation 2)
Here, if the phase is changed by moving the reference surface by a known fixed amount using a piezo element or the like, the image changes as shown in Expression (3).
[Equation 3]
In equation (4), p k Is the amount of movement of the reference plane. In the equation (3), since the variables of a (x, y), b (x, y) and φ (x, y) are unknown, the movement amount p k By capturing three or more images having different values, the phase φ (x, y) can be obtained, and the height h (x, y) of the object can be calculated from Expression (2). For example, p k Are taken as −λ / 8, 0, and + λ / 8, respectively. 1 (X, y), I 2 (X, y), I 3 Assuming that (x, y), the phase can be obtained by the calculation of the following equation (5).
(Equation 4)
From the phase thus obtained, the height h (x, y) of the object surface is measured by using equation (2). The above is the outline of the principle of the phase shift method.
[0007]
The phase shift method is an excellent measurement method that can know the shape of the object surface with a simple configuration and operation.However, due to the high sensitivity of the measurement, when disturbance such as vibration is applied to the device during imaging, There is a problem that the measurement result is adversely affected.
[0008]
The following method is known as a method for solving this problem. The first is to make the device robust and less susceptible to disturbances. This includes improving the materials and structures of the equipment and the gantry. Although this method is effective against disturbances such as vibrations, the cost of manufacturing and installing the device is increased, so that a compromise must be made to some extent.
[0009]
As another method, an improvement in a phase extraction algorithm is known. As the phase extraction algorithm of the phase shift method, the algorithm that can be calculated with the smallest number of images is shown by equation (5), but the unique algorithm that increases the number of interference images used for calculation suppresses the influence of disturbance, It is known that the accuracy of phase extraction can be increased. The following
[0010]
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 5,473,434
[Patent Document 2]
JP-A-9-361897
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the control method and phase extraction algorithm of the phase shift interferometry, and to provide a surface shape measurement technique capable of coping with a sudden disturbance caused by a situation around the apparatus.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, an imaging unit for capturing an interference image of reflected light on an object surface and reflected light on a reference surface, and an optical path difference between reflected light on the object surface and reflected light on the reference surface are changed. Phase shift means for performing, and a test means for testing whether or not each interference image of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference may adversely affect the object surface shape measurement , Out of a plurality of interference images captured by changing the optical path difference, based on the interference images excluding the interference images that have been verified to have a possible adverse effect, extracting the phase of the interference at each point, and A surface shape measuring apparatus is provided which has shape calculation means for calculating the shape of the object surface by calculating the optical path difference between each point on the object surface and each point on the reference surface.
[0013]
According to the present invention, by performing a test of each interference image, excluding an interference image to which disturbance may have been added when the interference image was captured, and calculating the shape of the surface of the object, the adverse effect of the disturbance is obtained. Is eliminated, and the appropriate surface shape of the object can be measured. This makes it possible to provide a surface shape measurement technique capable of coping with a sudden disturbance caused by a situation around the apparatus.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the embodiment of the present invention, a Michelson interferometer shown in FIG. 2 will be described as an example. The description of this interferometer is basically the same as above.
[0015]
FIG. 1 shows a procedure of a method for measuring a height of an object surface according to an embodiment of the present invention. First, in step S101, similarly to the other methods, a set of a plurality of (n) interference images in which the phase shift is folded is captured using the phase shift optical system. The captured interference image is 1 , I 2 , I 3 ,. . . , I n And
[0016]
Next, in step S102, 1 is set to a variable k. Next, in step S103, the variable k is incremented. Next, in step S104, it is checked whether the variable k is equal to or less than n. If it is less than n, the process proceeds to step S105, and if it is larger than n, the process proceeds to step S108.
[0017]
In step S105, a specific one interference image I of the plurality of interference image sets is set. k It is examined whether there is a possibility that the influence of disturbance is mixed into the image, or if the image is used for the calculation of the phase extraction, it does not cause an error. Details of this processing will be described later with reference to FIG.
[0018]
Next, in step S106, the verified interference image I k Check if is suitable for phase calculation (height measurement). By the above test, the interference image I k Is detected in step S107, the interference image I is detected. k Are excluded from the phase calculation below. Thereafter, the process returns to step S103, and the process is repeated. When the verification of the n interference images is completed, the process proceeds to step S108.
[0019]
In step S108, it is checked whether the number of excluded images is equal to or less than a specified number. When the number of excluded images exceeds the specified number, the process returns to step S101 to retake the interference image, and when the number is less than the specified number, the process proceeds to step S109.
[0020]
In step S109, the phase φ (x, y) is calculated using only the image that has passed the test and using the same expression as the above expression (5). Next, in step S110, the surface height h (x, y) of the measurement target is obtained from the above equation (2). Thus, the measurement of the surface shape is completed.
[0021]
Next, the method of examining the interference image in step S105 will be described. In the phase shift method, the phase shift amount φ of the interference image expressed by the equation (3) k The phase φ (x, y) of each point in the image is obtained by using a plurality of images in which 'has been changed. In this calculation, each point is calculated independently of the other points. At each point, this corresponds to solving a simultaneous equation. Except for special cases, it is possible to obtain the phase φ (x, y) and a (x, y) and b (x, y) in the equation (3) using three or more interference images. is there. FIG. 3 shows φ, a, b obtained in this way and φ set at the time of imaging. k ', The expected value of the interference image I k '(X, y) and actual interference image I k The relationship of (x, y) is shown. I predicted using φ, a, b obtained from N interference images k '(X, y) indicates that the interference image I k It should match well with (x, y). On the other hand, if it is significantly different from the expected, it is considered that the image may have been disturbed by the influence of disturbance or the like at the time of imaging. For example, the fourth interference image I 4 “●” indicates the predicted image I on the curve 4 Since the difference from 'is large, it can be determined (tested) that the image is a failed image.
[0022]
FIG. 4 shows a test method of the k-th interference image (Step S105 in FIG. 1). First, in step S401, n interference images I 1 , I 2 , I 3 , ..., I n Then, φ (x, y), a (x, y) and b (x, y) of each point are obtained from
[0023]
Next, in step S402, φ (x, y), a (x, y), and b (x, y) are substituted into Expression (3), and I k Expected value (predicted value) I of (x, y) k '(X, y).
[0024]
Next, in step S403, the actually captured interference image I k And expected image I k 'And the difference.
[0025]
Next, in step S404, the actual interference image I k And expected image I k Are compared with each other and if the difference exceeds a certain standard, in step S406 the interference image I k Is not the test, otherwise, at step S405, the interference image I k Is passed the test. Note that the calculation of φ (x, y), a (x, y), and b (x, y) may be performed only once for n images.
[0026]
The above has described the principle of the present embodiment. Next, a specific description of the present embodiment will be given.
[0027]
FIG. 5 shows a configuration example of a surface shape measuring device according to an embodiment of the present invention. The illumination light generated from the
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
Using this apparatus, a plurality of interference images with the phase shift folded are acquired. First, the reference mirror is moved to a predetermined position to capture a first interference image. Next, a second interference image is captured by shifting the reference mirror position by a fixed amount. This shift and imaging operations are repeated to obtain a predetermined number of third, fourth,... Interference images. Although there is no particular limitation on the shift amount of the reference mirror, if the interval is ８ of the wavelength of the light source, the phase shift amount of each image is ππ [rad], and the subsequent calculations can be simplified as follows. Hereinafter, the phase is represented by [rad].
[0031]
Next, using the N interference images, a test of the k-th interference image is performed. First, using the N interference images, a, b, and φ in Equation (3) are obtained, and the expected value I of the k-th interference image is obtained. k '(X, y). Parameter g as in the following equations (6), (7) and (8) 0 , G 1 , G 2 Is provided, Expression (3) can be rewritten as Expression (9).
(Equation 5)
Equation (9) is obtained from N interference images, and g 0 , G 1 , G 2 Is obtained, a, b, and φ can be calculated as in the following equations (10), (11), and (12).
(Equation 6)
From the N interference images, g 0 , G 1 , G 2 Is obtained by calculating E in the following equation (13). 2 Minimize g 0 , G 1 , G 2 Is to seek.
(Equation 7)
E in equation (13) 2 G that minimizes 0 , G 1 , G 2 Then
(Equation 8)
(Equation 9)
Therefore, the following equation (18) holds.
(Equation 10)
Further, equations (19) to (22) are defined. Where the matrix K T Is the transposed matrix of the matrix K.
(Equation 11)
Using M in equation (22), equation (18) can be expressed as the following equation (23).
(Equation 12)
Therefore, if a matrix M of 3 rows and N columns is obtained in advance, G can be obtained from the set K of the captured interference images.
[0039]
φ n An example in which a, b, and φ are obtained from N interference images by embodying 'and N will be described. φ n '= 1 / 2π (n? 1/2 (N + 1)) and N = 9, cos (φ in the equations (14) and (16) n '), Sin (φ n ') Etc. are as shown in FIG. 6, and F and L can be simplified. From FIG. 6, F, F -1 , L, the equations (24) to (26) are calculated.
(Equation 13)
Substituting the equations (25) and (26) into the equation (22) to obtain M gives the following equation.
[Equation 14]
Using M in equation (27) in equation (23), g 0 , G 1 , G 2 Can be requested. g 0 , G 1 , G 2 Is substituted into the equations (10), (11), and (12) to obtain a, b, and φ. These values and φ k 'Into equation (3) k '(X, y).
[0042]
Next, the k-th interference image I k (X, y) and expected (predicted) image I k '(X, y) and the k-th interference image I k Test (x, y). I k (X, y) and I k The comparison with '(x, y) may be handled in the same manner as a general image or two-dimensional data.
[0043]
For example, as shown in the following equation (28), the test value A of the root mean square between pixels k Can be obtained and compared with the average value of noise that can be added to the image. Test value A of equation (28) k Is larger than the average value of noise that can be added to each pixel in the image, the interference image I k Is rejected, and the interference image I k Pass the test. In the expression (28), X and Y are the number of pixels in the horizontal and vertical directions of the image.
(Equation 15)
Finally, N interference images I k The test is performed for all k of (x, y), and the phase φ (x, y) is obtained using only the images that pass the test. In an optical system that considers the incorporation of disturbance, it is expected that all images pass the test or only one of the N images fails in many cases. In the case where φ is obtained from a set of images excluding the k-th image among the N images,
[0045]
Further, a set K of interference images obtained by excluding the k-th interference image from a set K of N interference images k In order to obtain G from Equation (14) and Equation (20), Equations (14) ′ and (20) ′ may be modified to remove the influence of the corresponding image.
(Equation 16)
Shift condition similar to the test, φ n A calculation example in which '= 1 / 2π (n? 1/2 (N + 1)) and N = 9 is shown. From the equations (14) ′ and (20) ′ and FIG. 6, in the calculation from the interference image set excluding the image of k = 1, F, F -1 , L are represented by the following equations (29) to (31).
[Equation 17]
Therefore, M k Is as follows:
(Equation 18)
[0048]
This M k And interference image K T Is substituted into equation (23), and G (g 0 , G 1 , G 2 ) And substituting these into equation (12) to determine φ (x, y). The surface height h (x, y) of each point in the image can be calculated as a function of φ (x, y) as shown in equation (2).
[0049]
Other k = 2,3,. . . Similarly, from the set of images obtained by removing k from the interference image, φ (x, y) can be obtained, and the surface height of each point can be obtained. k-th image I k In order to obtain G from the set of images from which has been removed, F and L obtained by transforming equations (24) and (26) according to the following rules are substituted into equation (22), M is obtained, and the result is expressed as ( 23) may be substituted into the equation.
[0050]
M for each k is shown in FIGS. FIG. 7A shows a matrix M when all nine images are used. FIG. 7B shows the image I. 1 8 images excluding 2 ~ I 9 Is a matrix M when. FIG. 7C shows the image I. 2 8 images excluding 1 , I 3 ~ I 9 Is a matrix M when. FIG. 7D shows the image I. 3 8 images excluding 1 , I 2 , I 4 ~ I 9 Is a matrix M when. FIG. 7E shows the image I. 4 8 images excluding 1 ~ I 3 , I 5 ~ I 9 Is a matrix M when. FIG. 7F shows the image I. 5 8 images excluding 1 ~ I 4 , I 6 ~ I 9 Is a matrix M when. FIG. 7 (G) shows the image I 6 8 images excluding 1 ~ I 5 , I 7 ~ I 9 Is a matrix M when. FIG. 7H shows the image I. 7 8 images excluding 1 ~ I 6 , I 8 , I 9 Is a matrix M when. FIG. 7 (I) shows the image I 8 8 images excluding 1 ~ I 7 , I 9 Is a matrix M when. FIG. 7 (J) shows the image I. 9 8 images excluding 1 ~ I 8 Is a matrix M when. Substituting these into equations (23) and (12) gives I k Is calculated by the following equation.
[0051]
The phase φ in the case of k = 1 is as follows.
[Equation 19]
The phase φ when k = 2 is given by the following equation.
(Equation 20)
The phase φ in the case of k = 3 is as follows.
(Equation 21)
The phase φ in the case of k = 4 is as follows.
(Equation 22)
The phase φ in the case of k = 5 is as follows.
[Equation 23]
The phase φ in the case of k = 6 is as follows.
(Equation 24)
The phase φ in the case of k = 7 is as follows.
(Equation 25)
The phase φ when k = 8 is given by the following equation.
(Equation 26)
The phase φ in the case of k = 9 is as follows.
[Equation 27]
In this way, by examining the image that may have been affected by disturbance during imaging from the set of interference images and removing the image in question from the phase calculation, it is possible to remove the influence of disturbance from the measured surface height. it can.
[0061]
As described above, of a plurality of interference images captured by changing the phase (optical path difference) at a constant interval (for example, 1 / 2π), the phase excluding the interference image that has been verified as having a possibility of having an adverse effect is removed. The shape of the surface of the object can be calculated based on a plurality of interference images whose (optical path difference) is not constant.
[0062]
In this description, in the test of the k-th interference image among the N interference images, the expected value of the k-th interference image calculated from the coefficients a, b, and φ obtained from all N interference images Was used, but the coefficients a, b, and φ can be obtained from a set of interference images excluding the k-th image in order to obtain the expected value.
[0063]
That is, in the description of FIG. 4, for example, when performing the test of the first interference image, all the n interference images I captured while changing the phase (optical path difference) are taken. 1 ~ I n Image I to be verified based on 1 Predicted image I 1 'To calculate the predicted image I 1 'And the test target I actually imaged 1 Was passed if the difference from the interference image was within a predetermined value, and failed if not.
[0064]
As another method, for example, when performing the test of the first interference image, the n interference images I captured while changing the phase (optical path difference) are used. 1 ~ I n Of the interference images I to be verified 1 Remaining interference image I excluding 2 ~ I 9 Image I to be verified based on 1 Predicted image I 1 'To calculate the predicted image I 1 'And the interference image I actually captured 1 If the difference is within a predetermined value, it can be passed, otherwise it can be rejected. At this time, the predicted image I is calculated using the equations (32) and (33). 1 'You can ask.
[0065]
Although an example using a Michelson type interferometer has been described, the same method can be applied to a case where another interferometer such as a Fizeau type is used.
[0066]
Further, as an example, the case where the shift interval is 1 / 2π and the number of times of imaging is 9 has been described, but in other cases, the present invention can be applied by rewriting FIG.
[0067]
As described above, according to the present embodiment, in FIG. 5, the CCD camera 511 can capture an interference image of the reflected light of the
[0068]
By performing a test of each interference image, excluding an interference image that may have been affected by a disturbance when the interference image was captured, by calculating the shape of the object surface, the adverse effect of the disturbance is eliminated to properly perform The surface shape of the object can be measured. This makes it possible to provide a surface shape measurement technique capable of coping with a sudden disturbance caused by a situation around the apparatus.
[0069]
It should be noted that each of the above-described embodiments is merely an example of a concrete example in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features.
[0070]
Various embodiments can be applied to the embodiment of the present invention, for example, as follows.
[0071]
(Supplementary Note 1) Imaging means for capturing an interference image of the reflected light of the object surface and the reflected light of the reference surface;
Phase shift means for changing the optical path difference between the reflected light of the object surface and the reflected light of the reference surface,
Test means for testing whether or not each interference image of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference may have an adverse effect on the object surface shape measurement,
Of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference, based on the interference images except for the interference image that has been verified to have the adverse effect, to extract the phase of the interference at each point, Shape calculating means for calculating the shape of the object surface by calculating the optical path difference between each point on the corresponding object surface and each point on the reference surface
Surface profile measuring device having
(Supplementary Note 2) The test means calculates a predicted image of an interference image to be tested based on all of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference, and calculates the predicted image and the test image actually captured. 2. The surface shape measuring apparatus according to
(Supplementary Note 3) The test means may include a predicted image of the interference image to be tested based on the remaining interference images excluding the interference image to be tested among the plurality of interference images captured by changing the optical path difference. The surface shape measurement device according to
(Supplementary Note 4) The shape calculation means may determine that the optical path difference excluding the interference image that has been determined to have the adverse effect among a plurality of interference images captured while changing the optical path difference at regular intervals. 4. The surface shape measuring device according to any one of
(Supplementary Note 5) The shape calculation means includes nine interference images I captured with the number of optical path difference changes set to 9 and the change interval set to π / 2. k (K = 1, 2,..., 9) 1 4. The surface shape measuring apparatus according to
[Equation 28]
(Equation 29)
[Equation 30]
[Equation 31]
(Equation 32)
[Equation 33]
(Equation 34)
(Equation 35)
[Equation 36]
A test step of testing whether or not each interference image of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference may have an adverse effect on the object surface shape measurement,
Of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference, based on the interference images except for the interference image that has been verified to have the adverse effect, to extract the phase of interference at each point, A shape calculation step of calculating the shape of the object surface by calculating the optical path difference between each point of the corresponding object surface and each point of the reference surface;
A surface shape measuring method having:
[0072]
【The invention's effect】
As described above, by performing a test on each interference image and excluding an interference image to which disturbance may have been applied when the interference image was captured, the shape of the surface of the target object is calculated. Is eliminated, and the appropriate surface shape of the object can be measured. This makes it possible to provide a surface shape measurement technique capable of coping with a sudden disturbance caused by a situation around the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating a procedure of a method for measuring a height of an object surface according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a Michelson interferometer.
FIG. 3 is a graph showing a test method of an interference image.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a test method of an interference image.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a surface shape measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating coefficients for matrix calculation.
FIGS. 7A to 7J are diagrams showing matrices M in various cases.
[Explanation of symbols]
201 Light source and light receiving system
202 Half mirror
203 Measurement object
204 reference plane
211-213 optical path
501 light source
502 Half mirror
503 Interference optical system
504 objective lens
505 half mirror
506 Measurement object
507 stage
508 Reference plane
509 Piezo element
510 imaging lens
511 CCD camera
512 Personal computer
513 Piezo driver
514 Stage Driver
Claims (5)
前記対象物表面の反射光及び前記参照面の反射光の光路差を変更するための位相シフト手段と、
光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうちの各干渉画像が対象物表面形状測定に悪影響を与える可能性があるか否かを検定する検定手段と、
前記光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうち、前記悪影響を与える可能性があると検定された干渉画像を除いた干渉画像を基に、各点における干渉の位相を抽出し、対応する対象物表面の各点と参照面の各点の光路差を求めることにより対象物表面の形状を演算する形状演算手段と
を有する表面形状測定装置。Imaging means for capturing an interference image of the reflected light of the object surface and the reflected light of the reference surface,
Phase shift means for changing the optical path difference between the reflected light of the object surface and the reflected light of the reference surface,
Test means for testing whether or not each interference image of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference may have an adverse effect on the object surface shape measurement,
Of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference, based on the interference images except for the interference image that has been verified to have the adverse effect, to extract the phase of the interference at each point, A surface shape measuring device comprising: a shape calculating means for calculating a shape of an object surface by obtaining an optical path difference between each point on a corresponding object surface and each point on a reference surface.
前記光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうちの各干渉画像が対象物表面形状測定に悪影響を与える可能性があるか否かを検定する検定ステップと、
前記光路差を変更して撮像した複数枚の干渉画像のうち、前記悪影響を与える可能性があると検定された干渉画像を除いた干渉画像を基に、各点における干渉の位相を抽出し、対応する対象物表面の各点と参照面の各点の光路差を求めることにより対象物表面の形状を演算する形状演算ステップと
を有する表面形状測定方法。An imaging step for imaging a plurality of interference images of the reflected light of the object surface and the reflected light of the reference surface by changing the optical path difference between the reflected light of the object surface and the reflected light of the reference surface,
A test step of testing whether or not each interference image of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference may have an adverse effect on the object surface shape measurement,
Of the plurality of interference images captured by changing the optical path difference, based on the interference images except for the interference image that has been verified to have the adverse effect, to extract the phase of the interference at each point, A shape calculating step of calculating a shape of the surface of the target object by calculating an optical path difference between each point on the surface of the target object and each point on the reference surface.
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