JP2015040699A - 平面度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャック−ハルトマンの波面センサを用いた平面度測定装置において、測定可能範囲を拡大するとともに領域分解能を維持する。【解決手段】光源１と、一次光Ｂ１を測定対象Ｗに導く導光手段２と、複数のレンズが第１の方向及び第２の方向に沿って並べられているレンズアレイ３と、一次光Ｂ１を遮蔽して、第１の方向に沿って隣り合うレンズを通った光によって二次元領域に形成される結像形状を異なる形状とするとともに、第２の方向に沿って隣り合うレンズを通った光によって二次元領域に形成される結像形状を異なる形状とする結像形状変更手段６とを具備するようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハ等の測定対象における表面の平面度を測定する平面度測定装置に関するものである。

表面の反りや凹凸が問題となる半導体ウエハなどの工業製品では、その表面の平面度が検査される。そのための平面度測定装置として例えば、特許文献１に示すようなシャック−ハルトマン（Shack-Hartmann）の波面センサを用いたものが知られている。この装置では、測定対象の表面から反射した光を波面センサに向けることにより、ウエハや光学部品の表面平面度を測定する。

この波面センサには、図１に示すような、多数の小型レンズをアレイ状に敷き詰めたレンズアレイが設けられており、測定対象の表面で反射した光（以下、二次光とも言う。）が小型レンズを通過し、アレイ状の光スポットを形成するように構成されている。もし、二次光の波面がレンズ光軸と垂直であれば、光スポットはレンズ光軸上に形成されるが、図２に示すように、表面の部分的な傾き等に起因して、二次光の波面が傾いていた場合には、光スポットの位置はレンズ光軸からずれる。

したがって、このずれ量を２次元光検出器（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の光検出素子を２次元配列して構成したエリアイメージセンサ）で測定することによって、測定対象の表面の平面度を測定することができる。

ところで、特許文献１に示される発明では、各小型レンズを通過した二次光が、いずれも同一の円形状をなす光スポットを形成するため、例えば測定対象の表面の反りが大きく、ある小型レンズにより形成された光スポットと、この小型レンズと隣接する小型レンズにより形成された光スポットとの位置が近接する場合や、入れ替わる場合、これらの光スポットがどの小型レンズにより形成されたものなのかを判別することができない。したがって、測定対象表面の反りが大きいと、この反りによる光スポットのずれ量を正しく求めることができない可能性があり、平面度の測定可能範囲が表面の反りの大きさによって限られるという問題が生じる。

そこで、特許文献２に示すように、測定対象とレンズアレイとの間に波長フィルタを設け、この波長フィルタを透過して隣り合う小型レンズに入射する二次光の波長をそれぞれ異なる色の波長とするように構成されたものが知られている。このように構成することで、隣接する小型レンズが形成する光スポットをそれぞれ互いに異なる色にすることができ、これらの光スポットの位置が近接する場合や、入れ替わる場合であっても、光検出器が特定の色の光スポットのみを検出できるようにすることで、どの小型レンズにより形成されたものかを判別して、各光スポットのずれ量を求めることができる。

しかしながら、上述したような構成では、ある色の光スポットのずれ量から平面度を求めた場合、その色の光スポットを形成する小型レンズのみが使用されていることとなり、全ての小型レンズを使用する場合と比べて測定点が減少するため、領域分解能が低下する。また、領域分解能を維持するためには、全ての光スポットのずれ量を算出すべく、ある色の光スポットのずれ量を算出した後、光検出器で検出できる色を変更してから、次の色の光スポットのずれ量を算出するといった作業を繰り返す必要があり、光検出器の設定を変更する分だけ測定時間が長くなるという問題が生じる。

特表２００３−５０３７２６号公報 特開２０１２−４７５０６号公報

本発明は、かかる課題を鑑みてなされたものであって、シャック−ハルトマンの波面センサを用いた平面度測定装置において、平面度の測定可能範囲を拡大しながらも、領域分解能を維持することを主たる目的とするものである。

すなわち、本発明に係る平面度測定装置は、測定対象の表面の平面度を測定するものであって、光源と、前記光源から射出された一次光を前記測定対象の表面に導く導光手段と、前記表面で反射した二次光の光路上に設けられ、複数のレンズが第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って格子点上に並べられているレンズアレイと、前記レンズアレイを通って前記各レンズ毎に分離された光を受光するとともに、それらの光が前記各レンズの光軸と垂直な二次元領域に照射される位置である照射位置を検出する光検出手段と、前記光検出手段で得られた前記照射位置に基づいて前記測定対象の表面の平面度に係る値を算出する平面度算出部と、前記一次光の一部を遮蔽して、前記第１の方向に沿って隣り合うレンズを通った光によって前記二次元領域に形成される結像形状を互いに異なる形状とするとともに、前記第２の方向に沿って隣り合うレンズによって前記二次元領域に形成される結像形状を互いに異なる形状とする結像形状変更手段とを具備することを特徴とするものである。

このようなものであれば、第１の方向及び第２の方向に沿って隣り合うレンズに対応して現れる結像形状が異なるため、これらの像が近接する場合や入れ替わる場合であっても、結像形状からどのレンズによる像かを判別することができる。したがって、測定対象表面の反りが大きい場合であっても、表面の反りによる各像のずれ量を求めることができるようになり、平面度の測定可能範囲を拡大することが可能となる。
さらに、結像形状からどのレンズによる像かを判断することができるため、隣り合うレンズによる像が近接又は入れ替わって現れていても、光検出器等の設定を変更する必要もなく測定点を減らさずに平面度を測定することができ、領域分解能を維持することもできる。

測定対象表面の反りが更に大きく、照射位置が本来の位置よりも大きくずれた場合であっても、結像形状からどのレンズによる像かを判別できるようにして、更に測定可能範囲を広げるためには、前記結像形状変更手段が、前記各レンズを通った光に対応して形成される前記結像形状をそれぞれ互いに異なる形状にすることが好ましい。

各レンズに対応して現れる結像形状を、レンズ毎に所望の形状へ変更することができるためには、前記結像形状変更手段が、複数の単位領域に区分けられ、各単位領域を透過する前記一次光が前記測定対象の表面で反射して前記二次光となり、それぞれ異なる前記レンズへ入射するように形成されており、前記各単位領域に、前記一次光の入射側又は射出側から見て所定の形状を有し、前記一次光の一部を遮蔽する遮蔽領域が形成されていることが望ましい。

結像形状変更手段を一次光の光路上から取り去った後、再び該光路上に配置する際の位置調整を簡単化するためには、前記導光手段が、前記光源から射出された前記一次光を集光して平行な光束とする集光レンズと、前記集光レンズから出力される平行光束を前記測定対象に対して垂直に向かわせるビームスプリッタとを具備し、前記結像形状変更手段が、前記集光レンズと前記ビームスプリッタとの間の光路上に設けられていることが望ましい。

このように構成することで、結像形状変更手段を一次光の光路上に配置した状態において各結像形状がどのレンズによるものかを判別した後、ずれ量を求める際には、該光路上から結像形状変更手段を取り去って、各像を円形状の光スポットとすることができる。この光スポットは、どのレンズによるものかが判別されているとともに、円形状をなすものであるため、該レンズの光軸からのずれ量を精度良く求めることができ、より正確な平面度測定が可能となる。

結像形状変更手段の具体例としては、透明な平板であって、一方の面板部又は他方の面板部に前記遮蔽領域が形成されているものが挙げられる。

隣り合うレンズによる像が重なった場合であっても、これらの各像がどのレンズによる像かを判別しやすくするためには、前記遮蔽領域が、文字を表す形状となるように形成されていることが好ましい。

このように構成した本発明によれば、シャック−ハルトマンの波面センサを用いた平面度測定装置において、表面の曲がりが大きい場合であっても、この曲がりによる照射位置のずれ量を求めることができるようになり、平面度の測定可能範囲を広げることが可能であるとともに、測定点を減らすことなく平面度を測定することができるため、領域分解能を維持することもできる。

従来におけるシャック−ハルトマンの波面センサを用いた平面度測定装置の概要図。 従来におけるシャック−ハルトマンの波面センサを用いた平面度測定装置の概要図。 本発明の第１実施形態における平面度測定装置を示す全体模式図。 同実施形態のレンズアレイ、エリアイメージセンサを示す分解斜視図。 同実施形態におけるエリアイメージセンサを受光面から視た状態を示す平面図。 同実施形態における結像形状変更手段を一次光の射出側から視た斜視図。 同実施形態における各分離光がエリアイメージセンサに結像する状態を示す斜視図。 同実施形態におけるエリアイメージセンサの受光面に形成された結像形状を示す平面図。 本発明の第２実施形態におけるエリアイメージセンサの受光面に形成された光スポット示す平面図。 前記第２実施形態におけるエリアイメージセンサに形成された光スポットの光強度分布を示す模式図。 本発明のその他の実施形態における結像形状変更手段を一次光の射出側から視た斜視図。 本発明のその他の実施形態における結像形状変更手段を一次光の射出側から視た斜視図。

以下、本発明の一実施形態を、図３〜図８を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
本実施形態の平面度測定装置１００は、平板状の測定対象Ｗである例えば半導体ウエハ等の表面の平面度を測定するものである。具体的な構成は、図３及び図４に示すように、光源１と、前記光源１から射出された一次光Ｂ１を測定対象Ｗの表面に導く導光手段２と、この表面で反射した二次光Ｂ２が入射するレンズアレイ３と、前記レンズアレイ３を構成する各小型レンズ３１毎に分離された光Ｄ（以下、分離光Ｄとも言う）を受光するとともに、前記小型レンズ３１の光軸と垂直な二次元領域に各分離光Ｄが照射される位置である照射位置７１を検出する光検出手段４と、前記光検出手段４で得られた照射位置７１に基づいて、前記測定対象Ｗの表面の平面度に係る値を算出する平面度算出部５と、前記一次光Ｂ１の一部を遮蔽して、前記照射位置に現れる前記分離光Ｄの結像形状を変更する結像形状変更手段６とを具備したものである。

光源１は、例えばＬＥＤ等を用いて、拡開する白色光を一次光Ｂ１として射出するものである。

導光手段２は、一次光Ｂ１を測定対象Ｗの表面に設定された測定領域Ｐに導くものであって、光源１の前方に配置された平行化レンズ２１と、光源１から見て平行化レンズ２１の後方に配置されたビームスプリッタ２２とを具備している。

平行化レンズ２１は、光源１から拡開する一次光Ｂ１を前記測定領域Ｐを覆うだけの断面を有した平行光束にするものであって、本実施形態では、例えばコリメートレンズ等である。

ビームスプリッタ２２は、平行化レンズ２１を通過した一次光Ｂ１を前記測定領域Ｐに対して垂直に向かうように反射するものであって、本実施形態では、例えばハーフミラー等である。

このビームスプリッタ２２によって測定領域Ｐに照射された一次光Ｂ１は、この測定領域Ｐで垂直に反射して平行光束である二次光Ｂ２となり、ビームスプリッタ２２へ向かい、該ビームスプリッタ２２を通過する。

なお、二次光Ｂ２が平行光束となるのは、当業者であれば当然理解できようが、測定領域Ｐが平面であった場合である。実際の平面度測定では、測定領域Ｐに凹凸や傾斜があった場合、その部分に対応する二次光Ｂ２の光軸は周囲の二次光Ｂ２の光軸と平行にはならない。その部分を検出することこそが、シャック−ハルトマンの平面測定原理である。

レンズアレイ３は、例えば矩形（正方形）状の透明板３２の一方の面板部３ａに複数の小型レンズ３１を一体に２次元配列したものであり、他方の面板部３ｂに入射した光が各小型レンズ３１を通過して分離光Ｄとなるように形成されている。本実施形態では、図４に示すように、第１の方向及び第１の方向と垂直な第２の方向に沿って、４×４の計１６の小型レンズ３１が敷き詰められているが、小型レンズ３１の個数は限られるものではない。

このレンズアレイ３は、他方の面板部３ｂにビームスプリッタ２２を通過した二次光Ｂ２が垂直に入射するように、二次光Ｂ２の光路上に設けられている。

光検出手段４は、図４及び図５に示すように、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子４１が縦横平面状に敷き詰められて形成された受光面４ａを有するエリアイメージセンサであり、レンズアレイ３の射出側に所定距離離間して設けられている。各分離光Ｄが、受光面４ａへ照射されると、照射されている位置にある受光素子４１が、受光した光強度に応じた電気信号（光強度信号）を発生することから、各受光素子４１の光強度信号をモニターすることで、受光面４ａ上に分離光Ｄが照射されている位置である照射位置７１を検出することができるように構成したものである。

平面度算出部５は、図３に示すように、エリアイメージセンサに接続されたものであり、物理的には、例えばＣＰＵ、メモリ、ＡＤコンバータなどから構成された電気回路である。また、この平面度算出部５は、機能的に言えば、メモリに記憶されたプログラムにしたがって前記ＣＰＵやその周辺機器が共働することにより、前記光検出手段４で得られた照射位置７１を取得して、各分離光Ｄが受光面４ａに形成する結像形状及びこの結像形状が形成されている形成位置を認識する結像パターン認識部５１と、前記結像パターン認識部５１からの出力を受信し、前記形成位置に基づいて、測定領域Ｐの平面度に係る値である例えば傾き角度を演算する演算部５２とを具備したものである。

結像形状変更手段６は、図６及び図７に示すように、矩形（正方形）状をなすガラス製の平板であって、平行化レンズ２１とビームスプリッタ２２との間の光路上に取り外し可能に設けられ、一方の面板部６ａから一次光Ｂ１が入射して、他方の面板部６ｂから該一次光Ｂ１が射出するように配置されている。他方の面板部６ｂには、次光Ｂ１の一部を遮蔽する遮蔽領域６ｘが形成されたものである。

しかして、本実施形態では、この結像形状変更手段６は、複数の単位領域６ｕに区分けられており、各単位領域６ｕを透過した一次光Ｂ１が測定領域Ｐで反射して二次光Ｂ２となり、それぞれ異なる小型レンズ３１へ入射するように構成されている。本実施形態では、単位領域６ｕが、小型レンズ３１の配置と対応するように、４×４の升目状に形成されており、これらの単位領域６ｕそれぞれに前述した遮蔽領域６ｘが形成されている。

これらの遮蔽領域６ｘは、他方の面板部６ｂにマスクを用いて形成されたものであり、その形状は一次光Ｂ１の入射側又は射出側から視て所定の形状となるように形成されている。本実施形態では、射出側から視てＡ〜Ｐまでのアルファベットを表す形状の遮蔽領域６ｘが各単位領域６ｕに１文字ずつ形成されている。

以上のような構成の平面度測定装置１００について、その動作を以下に説明する。

光源１から射出されて拡開する一次光Ｂ１は、図３に示すように、平行化レンズ２１により平行光束となり、結像形状変更手段６へ向かう。結像形状変更手段６へ入射した一次光Ｂ１は、図６に示すように、その一部が遮蔽領域６ｘで遮蔽され、その他は結像形状変更手段６を透過し、ビームスプリッタ２２で反射されて、測定対象Ｗの表面に設定された測定領域Ｐへ向かう。すなわち、結像形状変更手段６を透過した一次光Ｂ１は、単位領域６ｕに形成された遮蔽領域６ｘの形状を測定領域Ｐに投影することとなる。

各単位領域６ｕを透過して測定領域Ｐに照射された一次光Ｂ１は、図７に示すように、この測定領域Ｐで垂直に反射された平行光束である二次光Ｂ２として、反射前と同一軌跡をたどってビームスプリッタ２２に至る。そして、この二次光Ｂ２は、ビームスプリッタ２２を透過してレンズアレイ３に導かれ、各単位領域６ｕに対応して設けられたそれぞれ異なる小型レンズ３１に入射し、各小型レンズ３１毎に分離された光である分離光Ｄとなる。

この分離光Ｄは、図７及び図８に示すように、光検出手段４の受光面４ａに照射されるとともに、各分離光Ｄに由来する一次光Ｂ１の一部を遮蔽した遮蔽領域６ｘをこの受光面４ａへ投影する。各分離光Ｄが受光面４ａ上に照射される照射位置７１及び投影する投影位置７２は、この受光面４ａに敷き詰められた各受光素子４１の光強度信号によって検出される。

この光強度信号は前記光検出手段４から結像パターン認識部５１へ出力され、結像パターン認識部５１はこの光強度信号を解析し、前記照射位置７１及び前記投影位置７２に基づいて、各分離光Ｄが受光面４ａに形成する結像形状及びこの結像形状が形成されている形成位置を認識する。

結像形状は、各分離光Ｄの照射位置７１及び投影位置７２によって形成される形状であり、特に、投影位置７２によって形成される形状が、それぞれの結像形状を判別するための特徴部となる。図８には、ハッチングで表される照射位置７１と黒塗りで表される投影位置７２とから形成される４×４の計１６の結像が現れた受光面４ａを示しており、例えば左上に形成されている結像形状では、投影位置７２により形成されるアルファベットの「Ａ」を表す形状が、他の結像形状と判別するための特徴部となっていることが分かる。

形成位置は、例えば、各結像形状の特徴点を示す位置とすることができ、この特徴点は、例えば、各受光素子４１からの光強度信号に基づいて算出される各結像の重心とすることができる。

最後に、演算部５２が、各結像形状それぞれの形成位置の基準位置からのずれ量Δｅを算出し、これらのずれ量Δｅに基づいて測定領域Ｐにおける傾き角度を演算する。
なお、基準位置は、例えば、フラットな試料を測定したときに前記結像パターン認識部５１より得られる各結像形状の特徴点を示す位置である。

以上のように構成した本実施形態に係る平面度測定装置１００によれば、結像形状変更手段６の単位領域６ｕに形成された遮蔽領域６ｘの形状がそれぞれ異なる形状となっているため、各小型レンズ３１に対応して形成される結像形状もそれぞれ異なる形状となる。したがって、結像形状から各像がどの小型レンズ３１により形成されたものかを判別することができ、測定領域Ｐに大きな反りがあり、結像形状の形成位置が基準位置から大きくずれた場合であっても、ずれ量Δｅを求めることができるため、測定可能範囲を広げることが可能となる。しかも、全ての小型レンズ３１による像が現れている状態で測定することができるため、測定点を減らすことなく、領域分解能を維持することもできる。

また、遮蔽領域６ｘは、ガラス製の平板にマスクを用いて形成するものであるため、遮蔽領域６ｘを所望の形状にすることができ、各小型レンズ３１に対応して現れる結像形状をそれぞれ異なる形状となるようにあらかじめ定めておくことができる。

さらに、結像形状変更手段６は、平行化レンズ２１とビームスプリッタ２２との間の光路上に設けられていればよいため、結像形状変更手段６を一次光Ｂ１の光路上から取り去った後、再び該光路上へ配置する際の位置調整が簡単化される。

加えて、遮蔽領域６ｘの形状が日常的に使用されているアルファベットを表す形状であるため、例えば、隣接する小型レンズ３１による像が重なった場合であっても、これらの結像形状から、どのレンズによる像かを判別することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。以下に、他の変形実施形態を説明する。また、第１実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。

＜第２実施形態＞
前記第１実施形態では、結像形状変更手段６が一次光Ｂ１の光路上に取り付けられた状態で算出したずれ量Δｅに基づき傾き角度を演算していたが、結像形状変更手段６を該光路上から取り去った状態でずれ量Δｅを算出するようにしても良い。

詳述すると、前記第１実施形態と同様、結像パターン認識部５１が、光検出手段４から出力された光強度信号を解析して、各結像形状がどの小型レンズ３１により形成されたものかを判別する。ここで、結像形状変更手段６を一次光Ｂ１の光路上から取り外す。このことにより、各結像形状は、図９に示すように、いずれも円形状をなす光スポット７３となるが、前述した解析により、各光スポット７３がどの小型レンズ３１によるものかは判別されている。この状態において、結像パターン認識部５１が、各光スポット７３の形成位置として、対応する各分離光Ｄの光軸位置を算出する。そして、演算部５２が、この光軸位置の基準位置からのずれ量Δｅに基づいて、測定領域Ｐの平面度に係る値である例えば傾き角度を演算する。

このような構成であれば、図１０に示すような受光面４ａに形成された光スポット７３の光強度分布から、最小二乗法などによるフィッティングによってピーク位置を求め、該ピーク位置を光軸位置とすることで、光軸位置の基準位置からのずれ量Δｅを精度良く求めることができる。したがって、このずれ量Δｅに基づいて演算される傾き角度も精度良く求めることができ、前記第１実施形態と比較すると、結像形状変更手段６を取り外す手間が増えるものの、測定精度は向上する。

＜その他＞
例えば、前記第１実施形態では、光源１は、ＬＥＤ等を用いて白色光を射出するものであったが、レーザ光の光源たる半導体レーザにより、単一波長の光を射出するものでも構わない。

前記第１実施形態のレンズアレイ３の形状は、矩形（正方形）状であったが、これに限られるものではなく、例えば円形状等でも構わない。また、前記第１実施形態では、入射側が平面のレンズを用いているが、入射側が曲面のレンズでもよいし、両面が曲面のレンズであっても構わない。

結像形状変更手段６の形状も、円形状や多角形状等でも構わない。また、前記第１実施形態では、平行化レンズ２１とビームスプリッタ２２との間に設けられているが、光源１と平行化レンズ２１との間に設けられていてもよい。

また、前記第１実施形態では、結像形状変更手段６が、各小型レンズ３１に対応して形成される結像形状をそれぞれ互いに異なる形状としていたが、基準となる小型レンズに対して第１の方向に沿って隣り合う小型レンズに対応して形成される結像形状と、その基準となる小型レンズに対して第２の方向に沿って隣り合う小型レンズに対応して形成される結像形状とを同一形状にするものであっても構わない。

さらに、結像形状変更手段は、第１の方向に配置された小型レンズに対応して形成される結像形状を全てそれぞれ互いに異なる形状にする必要はなく、ある小型レンズと、その小型レンズに対して第１方向に沿って隣り合う小型レンズとに対応して形成される結像形状を互いに異なる形状にするものであれば良い。もちろん、第２の方向に配置された小型レンズに対しても同様である。

前記第１実施形態では、単位領域６ｕが、小型レンズ３１の配置に対応するように、互いに直交する第１の方向と第２の方向に沿って形成されていたが、第１の方向と第２の方向とのなす角度が６０度となるように形成されていてもよい。
また、第１の方向を半径方向に設定し、第２の方向を円周方向に設定しても良い。

遮蔽領域６ｘは、前記第１実施形態では、ガラス板の他方の面板部６ｂに形成されるものであったが、一方の面板部６ａに形成されるものであっても、一方の面板部６ａ及び他方の面板部６ｂの間であって、ガラス板の内部に形成されたものであってもよい。また、この遮蔽領域６ｘの形状の配列は、前記第１実施形態では、Ａ〜Ｐまでの文字を表す遮蔽領域６ｘが各単位領域６ｕに順序良く形成されていたが、不規則に形成されていてもよい。さらに、遮蔽領域６ｘの形状は、漢字や数字等であってもよいし、更には、文字を表す形状ではなく、図１１に示すような、１つ又は複数のブロックの集合によってそれぞれの遮蔽領域６ｘの形状が異なるように形成されるものであっても構わない。

また、前記第１実施形態では、二次光Ｂ２が受光面４ａへ投影する投影位置７２により形成された遮蔽領域６ｘの形状が結像形状の特徴部となるように構成されていたが、例えば、図１２に示すように、ガラス板の他方の面板部６ｂにおいて、遮蔽領域６ｘ以外がアルファベットを表す形状となるように該遮蔽領域６ｘを形成し、一次光Ｂ１がアルファベットを表す形状の領域のみを透過することで、二次光Ｂ２が受光面４ａへ照射される照射位置７１により形成される形状が結像形状の特徴部となるように構成してもよい。

また、算出される平面度としては、傾き角度の他に、曲率半径や平面粗さなどでもよい。

さらに、このように算出した平面度が、ある一定の閾値を超えた場合に、その旨を報知する報知部を設けてもよい。

その他、本発明は前記各実施形態に限られないし、その各部分構成を組み合わせても良く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・平面度測定装置
Ｐ・・・測定領域
１・・・光源
２１・・・平行化レンズ
２２・・・ビームスプリッタ
３・・・レンズアレイ
３１・・・小型レンズ
４・・・光検出手段
４１・・・受光素子
４ａ・・・受光面
５・・・平面度算出部
６・・・結像形状変更手段
６ｕ・・・単位領域
６ｘ・・・遮蔽領域
Ｄ・・・分離光

Claims (6)

1. 測定対象の表面の平面度を測定するものであって、
   光源と、
   前記光源から射出された一次光を前記測定対象の表面に導く導光手段と、
   前記表面で反射した二次光の光路上に設けられ、複数のレンズが第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って格子点上に並べられているレンズアレイと、
   前記レンズアレイを通って前記各レンズ毎に分離された光を受光するとともに、それらの光が前記各レンズの光軸と垂直な二次元領域に照射される位置である照射位置を検出する光検出手段と、
   前記光検出手段で得られた前記照射位置に基づいて前記測定対象の表面の平面度に係る値を算出する平面度算出部と、
   前記一次光の一部を遮蔽して、前記第１の方向に沿って隣り合うレンズを通った光によって前記二次元領域に形成される結像形状を互いに異なる形状とするとともに、前記第２の方向に沿って隣り合うレンズを通った光によって前記二次元領域に形成される結像形状を互いに異なる形状とする結像形状変更手段とを具備することを特徴とする平面度測定装置。
2. 前記結像形状変更手段が、前記各レンズを通った光に対応して形成される前記結像形状をそれぞれ互いに異なる形状とすることを特徴とする請求項１記載の平面度測定装置。
3. 前記結像形状変更手段が、複数の単位領域に区分けられ、各単位領域を透過する前記一次光が前記測定対象の表面で反射して前記二次光となり、それぞれ異なる前記レンズへ入射するように形成されており、
   前記各単位領域に、前記一次光の入射側又は射出側から見て所定の形状を有し、前記一次光の一部を遮蔽する遮蔽領域が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の平面度測定装置。
4. 前記導光手段が、前記光源から射出された前記一次光を集光して平行な光束とする集光レンズと、前記集光レンズから出力される平行光束を前記測定対象に対して垂直に向かわせるビームスプリッタとを具備し、
   前記結像形状変更手段が、前記集光レンズと前記ビームスプリッタとの間の光路上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の平面度測定装置。
5. 前記結像形状変更手段が、透明な平板であって、一方の面板部又は他方の面板部に前記遮蔽領域が形成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の平面度測定装置。
6. 前記遮蔽領域が、文字を表す形状となるように形成されていることを特徴とする請求項３乃至５何れか記載の平面度測定装置。