JP2022061390A - 測定システム、測定支援方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】測定機の設定の適否を容易に認識することを可能とする。【解決手段】測定システムは、試料の表面を測定する光学式の測定機と、測定機を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、命令を含む１つ以上の非一時的なコンピュータ読取可能媒体と、命令を実行する１つ以上のプロセッサと、を含む。命令は、１つ以上のプロセッサに動作を実行させるよう構成される。動作は、測定機に、設定を変えずに試料の表面を繰り返し測定させることと（Ｓ１１）、測定機から出力された測定データから算出される試料の表面性状の測定値と、測定機から出力された複数の測定データから算出された測定機の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、試料の表面性状測定に対する設定の妥当性を評価することと（Ｓ１２～Ｓ１４）を含む。【選択図】図５

Description

本明細書の開示は、測定システム、測定支援方法、プログラムに関する。

工業製品を構成する部品の表面には用途に応じて様々な機能性が要求される。例えば、自動車のエンジンのシリンダ内壁部品の表面には耐摩耗性が、集積化される電子部品のパッケージ部品の表面には放熱性が、歯科インプラントのように体内に埋め込む部品には生体組織とのなじみやすさが、要求される。また、このような物理・化学的な機能性だけではなく、見た目の美しさ、艶、品位などのような感性的な機能性も要求される。工業製品の高度化・高機能化に伴って、上述のような表面の機能性を正しく評価し、定量的な品質管理を行うことはますます重要になってきている。

表面の機能性を評価する方法として、表面性状（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｅ）パラメータと呼ばれる評価指標を用いる方法が知られている。このようなパラメータはＪＩＳ（日本工業規格）やＩＳＯ（国際標準化機構）といった工業規格や国際標準等によって定義されている。

表面性状パラメータによる評価を行う場合、従来は、測定機としては触針式表面粗さ測定機を用いることが一般的であったが、現在では、測定対象物に傷を付けることが無く容易にデータを取得することが可能な、光を用いた非接触方式の測定機の利用が主流となっている。

このような光学式の測定機は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の測定機によれば、画素（測定点）毎に１つ以上のスコアを算出し、算出した１つ以上のスコアから算出したトータルスコアを用いて測定データの信頼性を画素毎に評価することができる。このため、画素毎に測定データの有効性を評価することができる。

特開２０１６－１７３２９４号公報

ところで、特許文献１に記載されるような光学式の測定機では、測定範囲の広さと測定の精度（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）はトレードオフの関係にあるため、これらに対して支配的な影響を及ぼす対物レンズの選択は非常に重要である。例えば、対物レンズの選択を誤り一度に測定する範囲を広げすぎると、必要な精度を確保することができず、信頼性の低い測定データに基づく誤った評価を下してしまうといった事態が起こり得る。

一方で、測定対象物の表面粗さは未知であることが多く、従って、必要な精度を予測することは容易ではない。近年では、専任オペレータが担当していた表面性状の測定作業を非専任者が行うことが増えており、特にそのような非専任者が必要な精度を予測して適切な対物レンズを選択することは容易ではない。

なお、以上では、一度に広い範囲を測定したい利用者によって測定の精度が不足する設定が選択されやすい対物レンズの選択を例に説明したが、上述した課題は、測定の精度に影響を及ぼす測定機の設定全般において同様に生じ得る。

以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、測定機の設定の適否を容易に認識することを可能とする技術を提供することである。

本発明の一実施形態に係る測定システムは、試料の表面を測定する光学式の測定機と、前記測定機を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、命令を含む１つ以上の非一時的なコンピュータ読取可能媒体と、前記命令を実行する１つ以上のプロセッサと、を含み、前記命令は、前記１つ以上のプロセッサに動作を実行させるよう構成され、前記動作は、前記測定機に、設定を変えずに前記試料の表面を繰り返し測定させることと、前記測定機から出力された測定データから算出される前記試料の表面性状の測定値と、前記測定機から出力された複数の測定データから算出された前記測定機の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、前記試料の表面性状測定に対する前記設定の妥当性を評価することと、を含む。

本発明の一実施形態に係る測定支援方法は、測定機の設定を変えずに試料の表面を繰り返し測定することと、前記測定機から出力された測定データから算出される前記試料の表面性状の測定値と、前記測定機から出力された複数の測定データから算出された前記測定機の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、前記試料の表面性状測定に対する前記設定の妥当性を評価することと、を含む。

本発明の一実施形態に係るプログラムは、測定機に、設定を変えずに試料の表面を繰り返し測定させ、前記測定機から出力された測定データから算出される前記試料の表面性状の測定値と、前記測定機から出力された複数の測定データから算出された前記測定機の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、前記試料の表面性状測定に対する前記設定の妥当性を評価する処理をコンピュータに実行させる。

上記の態様によれば、測定機の設定の適否を容易に認識することを可能とする技術を提供することができる。

測定システム１の構成を例示した図である。 測定装置２００の構成を例示した図である。 制御装置１００の構成を例示した図である。 制御装置１００が行う処理の一例を示すフローチャートである。 設定評価支援処理の一例を示すフローチャートである。 データ取得画面１４１を例示した図である。 第１の実施形態に係るレンズ選定支援処理の一例を示すフローチャートである。 レンズ評価前のレンズ選定アシスト画面１４２を例示した図である。 高さデータ算出処理の一例を示すフローチャートである。 ＸＹ方向の位置変動補償について説明するための図である。 Ｚ方向の位置変動補償について説明するための図である。 レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４２の一例を示した図である。 レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４２の別の例を示した図である。 レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４２のさらに別の例を示した図である。 レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４２のさらに別の例を示した図である。 レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４２のさらに別の例を示した図である。 レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４２のさらに別の例を示した図である。 第２の実施形態に係るレンズ選定支援処理の一例を示すフローチャートである。 レンズ評価前のレンズ選定アシスト画面１４３を例示した図である。 レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４３を例示した図である。

図１は、測定システム１の構成を例示した図である。測定システム１は、図１に示すように、制御装置１００と、測定データを制御装置１００へ出力する１つ以上の測定装置（測定装置２００、測定装置３００、測定装置４００）を含んでいる。１つ以上の測定装置の各々は、サンプル又は試料（以降、特に区別しない場合には、どちらも試料と記す。）の表面を測定する光学式の測定機であり、例えば、共焦点顕微鏡装置、白色干渉計などである。制御装置１００は、１つ以上の測定装置を制御する装置である。測定システム１は、制御装置１００が測定装置を制御することで試料の表面性状を測定する。

測定システム１は、さらに、利用者が試料の表面性状について信頼性の低い測定データに基づく誤った評価を下すことを回避するために、表面性状の測定に用いられる測定装置の設定の適否を利用者が容易に把握できるように、測定装置の設定の妥当性を評価する。例えば、試料の表面粗さを測定する場合、比較的粗い試料を測定する場合によりも比較的滑らかな試料を測定する場合に、より高い測定の精度が要求される。このように測定装置の設定の妥当性は測定対象の試料に依存する。従って、測定システム１は、より厳密には、測定対象の試料の表面性状測定に対する測定装置の設定の妥当性を評価する。これにより、測定データが信頼に値するか否かを容易に認識することが可能となるため、測定システム１は、利用者の指示に従って又は自動的に、信頼性の高い表面性状の測定を行うことができる。

なお、本明細書における測定データとは、測定装置が測定を行うことで生成されるデータである。また、測定装置の設定には、特に限定しないが、例えば、対物レンズの設定、即ち、測定にどの対物レンズが使用されるか、が含まれる。測定装置の設定には、さらに、例えば、測定に使用される光の波長など、測定の精度に影響するその他の設定が含まれる。

図２は、測定装置２００の構成を例示した図である。測定装置２００は、試料の画像データを取得する顕微鏡装置であり、より具体的には、レーザ走査型顕微鏡装置である。即ち、測定システム１に含まれる又は制御装置１００に測定データを出力する測定装置には、顕微鏡装置が含まれてもよい。また、測定装置には、レーザ走査型顕微鏡装置が含まれてもよく、測定装置２００と制御装置１００を含む測定システム１は、レーザ走査型顕微鏡システムであってもよい。以下、図２を参照しながら、測定装置２００の構成について具体的に説明する。

測定装置２００は、レーザ光源２０１、偏光ビームスプリッタ（以降、ＰＢＳと記す）２０２、試料２０６を走査する走査手段である走査部２０３、１／４λ板２０４、対物レンズ２０５、結像レンズ２０７、ピンホール板２０８、光検出器２０９、ＡＤ変換器２１０、レボルバ２１１、Ｘ－Ｙステージ２１４、白色光源２１５、結像レンズ２１６、及び、カメラ２１７を備えている。

レボルバ２１１は、対物レンズ２０５を切り替える手段であるとともに、対物レンズ２０５と試料２０６との間の相対距離を変更する手段としても機能する。即ち、測定システム１では、レボルバ２１１は、試料２０６を対物レンズ２０５の光軸方向に走査する走査手段の一例であり、走査部２０３は、試料２０６を光軸と直交する方向に走査する走査手段の一例である。また、Ｘ－Ｙステージ２１４は、試料２０６を対物レンズ２０５に対して対物レンズ２０５の光軸と直交する方向に移動させる手段の一例である。

レーザ光源２０１から出射したレーザ光は、ＰＢＳ２０２を透過した後、走査部２０３に入射する。走査部２０３は、例えば、互いに直交する方向に光を走査可能なガルバノスキャナとレゾナントスキャナを含んでいる。走査部２０３で偏向されたレーザ光は、１／４λ板２０４で直線偏光から円偏光に変換された後に、レボルバ２１１に装着されている対物レンズ２０５を経由して試料２０６へ照射される。

測定装置２００では、走査部２０３に含まれる一対のスキャナは対物レンズ２０５の瞳位置と光学的に共役な位置又はその近傍に配置されている。このため、走査部２０３がレーザ光を偏向させることで、レーザ光の集光位置が対物レンズ２０５の焦点面上を、対物レンズの光軸と直交するＸＹ方向に移動し、これによって、試料２０６がレーザ光で二次元に走査される。

ここで、走査部２０３による二次元走査（ＸＹ走査）と、対物レンズ２０５の光軸方向（Ｚ方向）へのレボルバ２１１の駆動（Ｚ走査）は、測定装置２００を制御する制御装置１００によって制御される。即ち、制御装置１００は、走査手段を制御する走査制御手段の一例である。なお、走査部２０３による二次元走査の手法としては、特に限定しないが、例えば、共焦点顕微鏡で一般的に使用されている、ラスタスキャンが採用されてもよい。また、レボルバ２１１の回転駆動により測定装置２００の光路上に配置される対物レンズ２０５の切替と、対物レンズ２０５の光軸と直交する方向（ＸＹ方向）へのＸ－Ｙステージ２１４の駆動も、制御装置１００によって制御される。

試料２０６の表面で反射したレーザ光（以降、反射光と記す）は、対物レンズ２０５を経由して入射する１／４λ板２０４で円偏光から直線偏光に変換された後に、走査部２０３を経由してＰＢＳ２０２に入射する。このとき、ＰＢＳ２０２に入射する反射光は、レーザ光源２０１側からＰＢＳ２０２に入射するレーザ光の偏光面とは直交する偏光面を有しているため、ＰＢＳ２０２で反射して、結像レンズ２０７に導かれる。

結像レンズ２０７は、ＰＢＳ２０２で反射した反射光を集光させる。ＰＢＳ２０２からの反射光路上に設けられたピンホール板２０８には、対物レンズ２０５の焦点面に形成されるレーザ光の集光位置と光学的に共役な位置にピンホールが形成されている。このため、試料２０６表面のある部分が対物レンズ２０５によるレーザ光の集光位置にある場合には、この部分からの反射光は、ピンホールに集光されて当該ピンホールを通過する。その一方、試料２０６表面のある部分が対物レンズ２０５によるレーザ光の集光位置からずれている場合には、この部分からの反射光は、ピンホールに集光しないので、ピンホールを通過せず、ピンホール板２０８によって遮断される。

ピンホールを通過した光は、光検出器２０９で検出される。光検出器２０９は、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などある。光検出器２０９は、このピンホールを通過した光、すなわち、試料２０６の表面のうち対物レンズ２０５によるレーザ光の集光位置に一致する部分からの反射光を受光し、その受光光量に応じた大きさの検出信号を、当該部分の輝度を示す輝度信号として出力する。アナログ信号であるこの輝度信号は、ＡＤ変換器２１０でアナログ－デジタル変換された上で、当該部分の輝度を示す輝度値情報として制御装置１００に入力される。即ち、測定装置２００は、この輝度値情報と走査部２０３からの走査位置情報とからなる測定データを制御装置１００へ出力する。なお、この場合、測定データは、各座標における輝度値の集合である共焦点画像データである。

一方、白色光源２１５から出射した光（白色光）は、レボルバ２１１に装着されている対物レンズ２０５の瞳位置に集光して、その後、試料２０６に照射される。これにより、ケーラー照明法で試料２０６が照明される。試料２０６表面で反射した反射光は、結像レンズ２１６へ入射し、結像レンズ２１６は、この反射光をカメラ２１７の受光面に集光する。

カメラ２１７は、対物レンズ２０５の焦点面と光学的に共役な位置に受光面を有するカメラであり、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを有するカラーＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）イメージセンサを有するカラーＣＭＯＳカメラである。カメラ２１７は受光面に集光された反射光を用いて試料２０６を撮影し、撮影により得られた非共焦点画像データを制御装置１００へ出力する。即ち、測定装置２００は、試料２０６の非共焦点画像データである測定データを制御装置１００へ出力する。なお、この場合、測定データは、各座標における色情報の集合である非共焦点画像データである。

図３は、制御装置１００の構成を例示した図である。制御装置１００は、顕微鏡装置である測定装置２００とともに顕微鏡システムを構成する顕微鏡制御装置である。以下、図３を参照しながら、制御装置１００の構成について具体的に説明する。

制御装置１００は、測定装置を制御する装置であり、その測定装置で生成された測定データを取得する。具体的には、制御装置１００は、測定装置２００による試料の撮影を制御し、撮影により得られた測定データを測定装置２００から取得する。なお、制御装置１００は、命令を含む１つ以上の非一時的なコンピュータ読取可能媒体と、命令を実行する１つ以上のプロセッサと、を含むコンピュータであればよく、命令は、１つ以上のプロセッサに所定の動作を実行させるよう構成されていればよい。

より具体的には、制御装置１００は、例えば、図３に示すように、例えば、１つ以上のプロセッサ１１０と、１つ以上の記憶装置１２０と、入力装置１３０と、表示装置１４０と、通信装置１５０を備えていてもよく、それがバス１６０を通じて接続されていてもよい。

１つ以上のプロセッサ１１０のそれぞれは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを含むハードウェアであり、１つ以上の記憶装置１２０に記憶されているプログラム１２１を実行することで、プログラムされた処理を行う。また、１つ以上のプロセッサ１１０は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などを含んでもよい。

１つ以上の記憶装置１２０のそれぞれは、例えば、１つ又は複数の任意の半導体メモリを含み、さらに、１つ又は複数のその他の記憶装置を含んでもよい。半導体メモリは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、プログラマブルＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを含んでいる。ＲＡＭには、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などが含まれてもよい。その他の記憶装置には、例えば、磁気ディスクを含む磁気記憶装置、光ディスクを含む光学記憶装置などが含まれてもよい。

なお、１つ以上の記憶装置１２０は、非一時的なコンピュータ読取可能媒体であり、測定システム１の記憶部の一例である。記憶装置１２０の少なくとも１つは、測定装置から取得した測定データを記憶する。

入力装置１３０は、利用者が直接操作する装置であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどである。表示装置１４０は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイなどである。ディスプレイには、タッチパネルが内蔵されてもよい。通信装置１５０は、有線通信モジュールであっても、無線通信モジュールであってもよい。

なお、図３に示す構成は、制御装置１００のハードウェア構成の一例であり、制御装置１００はこの構成に限定されるものではない。制御装置１００は、汎用装置に限らず、専用装置であってもよい。また、制御装置１００は、測定装置２００と一体に構成されてもよい。即ち、測定システム１は、単一の装置によって構成されてもよく、複数の装置によって構成されてもよい。

以上のように構成された制御装置１００は、プロセッサ１１０がプログラム１２１を実行することで、測定装置２００を制御し、測定装置２００から出力された測定データである共焦点画像データ又は非共焦点画像データを取得してもよい。

また、制御装置１００は、測定データに基づいて試料２０６の表面性状を測定してもよく、表面性状の測定値を算出してもよい。表面性状の測定値は、例えば、三次元の表面性状パラメータの値であるが、二次元の表面形状パラメータの値であってもよい。二次元の表面形状パラメータは、線粗さ（例えば、Ｒａ）などであり、三次元の表面性状パラメータは、面粗さ（例えば、Ｓａ）などである。ただし、表面性状の測定値は、表面性状（表面形状を含む）を表す値であればよく、必ずしも表面性状パラメータに限らない。

より具体的には、制御装置１００は、例えば、測定装置２００を制御して、試料２０６と対物レンズ２０５との相対距離を変更してもよく、相対距離が所定値だけ変化する毎に、測定装置２００から共焦点画像データと非共焦点画像データを取得してもよい。その後、制御装置１００は、取得した複数の画像データにおける同一座標の画素（Ｚ方向に直交する平面上のおいて同一座標の画素）の輝度値を比較してもよい。そして、画素毎に、最大の輝度値と、その最大の輝度値を有する画像データを取得したときのＺ方向の位置情報（高さデータ）とを検出してもよい。制御装置１００は、複数の画像データと、画素毎の最大輝度値及び高さデータとに基づいて、レーザエクステンド画像データ、カラーエクステンド画像データ、高さ画像データなどの三次元（３Ｄ）データを生成してもよい。また、制御装置１００は、測定データに基づいて生成された高さデータから表面性状の高さパラメータ（粗さパラメータ）を算出してもよい。即ち、制御装置１００は、測定データに基づいて、表面性状の高さパラメータを算出してもよい。

さらに、制御装置１００は、測定装置２００の設定の妥当性を評価してもよい。設定の妥当性に関する評価結果は、例えば表示装置１４０に表示するなどの方法で、利用者に報知されてもよい。また、評価結果は、測定装置２００の制御に利用されてもよく、制御装置１００は、評価結果に基づいて、測定装置２００の設定を、試料２０６の表面性状測定に対して妥当な設定に変更してもよい。

図４は、制御装置１００が行う処理の一例を示すフローチャートである。図５は、設定評価支援処理の一例を示すフローチャートである。以下、図４及び図５を参照しながら、測定システム１において行われる測定方法及び測定支援方法について説明する。なお、図５に示す処理は、測定支援方法の一例であり、プロセッサ１１０がプログラム１２１を実行することにより行われる。

図４に示す処理が開始されると、制御装置１００は、例えば測定装置２００の設定についての利用者の入力を検出して、測定装置２００に対して条件設定を行う（ステップＳ１）。より具体的には、プロセッサ１１０は、例えば、利用者が指定した対物レンズで測定が行われるように、測定装置２００の設定を変更する。

条件設定が終了すると、制御装置１００は、図５に示す設定支援処理を開始する（ステップＳ２）。まず、制御装置１００は、測定装置２００に、試料２０６の表面を繰り返し測定させる（ステップＳ１１）。ここでは、制御装置１００は、ステップＳ１で行われた測定装置２００の設定を変えずに、複数回（例えば、５回）試料２０６の表面の同じ領域を測定させ、複数（例えば、５セット）の測定データを取得する。なお、各測定は、例えば、所定の高さ範囲内でｚ方向の位置を変更して撮影を繰り返すｚスタック撮影である。

測定データが取得されると、制御装置１００は、表面性状の測定値を算出する（ステップＳ１２）。ここでは、特に限定しないが、表面性状の測定値として、例えば、表面性状パラメータ値を算出する。より具体的には、表面性状の高さパラメータ値（即ち、表面粗さパラメータ値）を算出してもよく、例えば、代表的な高さパラメータであるＳａ（算術平均高さ）、Ｓｚ（最大高さ）、Ｓｑ（二乗平均平方根高さ）などを算出してもよい。

さらに、測定データが取得されると、制御装置１００は、測定のばらつき度合いを算出する（ステップＳ１３）。ここでは、制御装置１００は、ステップＳ１１で制御装置１００が同じ領域を測定することで取得した複数の測定データに基づいて、測定のばらつき度合い、即ち、精度（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）を算出する。より具体的には、制御装置１００は、複数の測定データを統計的に処理することで、ばらつき度合いを算出する。なお、図４では、ステップＳ１２がステップＳ１３に先行して行われる例を示したが、ステップＳ１３がステップＳ１２に先行して行われてもよく、ステップＳ１２とステップＳ１３が時間的に並列に行われてもよい。

測定値とばらつき度合いが算出されると、制御装置１００は、測定装置２００の設定の妥当性を評価する（ステップＳ１４）。ここでは、制御装置１００は、ステップＳ１２で算出された試料２０６の表面性状の測定値と、ステップＳ１３で算出された測定装置２００の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、試料２０６の表面性状測定に対する測定装置２００の現在の設定の妥当性を評価する。より具体的には、制御装置１００は、例えば、測定値とばらつき度合いの割合に基づいて、設定の妥当性を評価する。例えば、測定値に対してばらつき度合いが過ぎる場合には、測定値がノイズの影響を大きく受けている可能性があり、測定値の信頼性が低下する。このため、このような場合には、制御装置１００は、設定の妥当性を低く評価する。一方で測定値に対してばらつき度合いが十分に小さい場合には、測定値がノイズの影響をほとんど受けていないと判断できるため、測定値の信頼性が向上する。このため、このような場合には、制御装置１００は、設定の妥当性を高く評価する。

なお、設定の妥当性の評価は、例えば、設定の信頼性の評価、即ち、測定データの精度が十分な水準にあるかどうかの評価を含んでいればよい。設定の妥当性の評価は、信頼性の評価に加えて例えば測定時間などの他の評価を含んでもよく、信頼性の評価を含む複数の観点における評価の総合評価であってもよい。従って、制御装置１００は、測定値とばらつき度合いの割合に基づく信頼性の評価に加えて、他の評価を加味して、総合的に測定装置２００の設定を評価してもよい。

妥当性評価が終了し、図５に示す設定評価支援処理が終了すると、制御装置１００は、現在の設定で試料２０６の表面性状の測定を行うか否かを判定する（ステップＳ３）。ここでは、制御装置１００は、ステップＳ１４での評価結果を確認した利用者の入力に従って測定を行うか否かを判定してもよく、ステップＳ１４での評価結果に基づいて制御装置１００自身が測定を行うか否かを自動的に判定してもよい。

測定を行わないと判定した場合には（ステップＳ３ＮＯ）、制御装置１００は、再度ステップＳ１の処理からやり直してもよい。測定を行うと判定すると（ステップＳ３ＹＥＳ）、制御装置１００は、現在の設定で測定装置２００に試料２０６を測定させて、測定装置２００から出力された測定データに基づいて試料２０６の表面性状を測定する（ステップＳ４）。

なお、利用者が測定を希望する表面性状がステップＳ１２で算出済みの測定値が示す表面性状である場合には、ステップＳ４は省略してもよい。また、ステップＳ４で測定される表面性状は、ステップＳ１２で測定した表面性状（例えば、Ｓａ）と同じものであってもよく、Ｓ１２で測定した表面性状（例えば、Ｓａ）に加えて別の表面性状（例えば、Ｓｚ、Ｓｑ）を測定してもよい。また、ステップＳ１２で測定した表面性状（例えば、Ｓａ）を測定することなく別の表面性状（例えば、Ｓｚ、Ｓｑ）を追加で測定してもよい。

以上のように、測定システム１では、図５に示す測定支援方法を実施することで、試料２０６の表面性状を測定するにあたり、現在の測定装置２００の設定の妥当性が評価される。このため、制御装置１００又は利用者は測定装置２００の設定の適否を容易に認識することができる。従って、測定システム１によれば、測定データが信頼に値するか否かを容易に認識することが可能となるため、利用者の指示に従って又は自動的に、信頼性の高い表面性状の測定を行うことができる。

［第１の実施形態］
図６は、データ取得画面１４１を例示した図である。図７は、本実施形態に係るレンズ選定支援処理の一例を示すフローチャートである。図８は、レンズ評価前のレンズ選定アシスト画面１４２を例示した図である。図９は、高さデータ算出処理の一例を示すフローチャートである。図１０は、ＸＹ方向の位置変動補償について説明するための図である。図１１は、Ｚ方向の位置変動補償について説明するための図である。図１２は、レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４２の一例を示した図である。以下、図６から図１２を参照しながら、図４に示す測定方法の具体例について詳細に説明する。なお、本実施形態では、測定システム１が、測定装置２００の対物レンズの設定の妥当性を利用者に報知することで、利用者による測定に使用する対物レンズの適切な設定を支援するケースを例に説明する。

制御装置１００のプロセッサ１１０がデータ取得アプリケーションプログラム（以降、単に、プログラムと記す。）を実行すると、図６に示すデータ取得画面１４１が表示装置１４０に表示される。データ取得画面１４１には、測定装置２００で取得した画像データに基づいて画像を表示する領域Ｒ１と、マップ画像と現在の観察位置を表示する領域Ｒ２と、測定装置２００を用いた観察の設定を行う領域Ｒ３と、ボタンＢ２押下後に行われるデータ取得処理の設定を行う領域Ｒ４が含まれている。

なお、図６では、領域Ｒ３には、測定装置２００が非共焦点画像データ（カラー）と共焦点画像データ（レーザ）の両方を、１００倍の対物レンズ（ズーム倍率１倍）を用いて取得する設定例が示されている。また、領域Ｒ４には、１つのエリアに対して３Ｄデータ（レーザエクステンド画像データ、カラーエクステンド画像データ、高さ画像データ）を自動で取得する設定例が示されている。

図７に示すレンズ選定支援処理は、例えば、利用者がデータ取得画面１４１のレンズ選定支援ボタン（ボタンＢ１）を押下することで開始される。

図７に示す処理が開始されると、プロセッサ１１０は、まず、図８に示すレンズ選定アシスト画面１４２を表示装置１４０に表示させる（ステップＳ２１）。レンズ選定アシスト画面１４２には、レンズ選定支援処理の説明を表示する領域Ｒ５と、現在の光軸上に挿入されている対物レンズの妥当性評価の結果を表示する領域Ｒ６が含まれている。なお、ステップＳ２１では、対物レンズ（ここでは、対物レンズＣ）の妥当性がまだ評価されていないため、Ｒ６には、評価結果は表示されていない。

その後、プロセッサ１１０は、利用者が開始ボタン（ボタンＢ３）を押下すると、ステップＳ２２以降の処理を開始する（ステップＳ２２～ステップＳ２７）。まず、プロセッサ１１０は、測定装置２００に、試料２０６の表面を繰り返し測定させる（ステップＳ２２）。ここでは、プロセッサ１１０は、データ取得画面１４１で行われた測定装置２００の設定を変えずに、複数回（例えば、５回）試料２０６の表面の同じ領域を測定させ、複数（例えば、５セット）の測定データを取得する。より具体的には、プロセッサ１１０は、設定を変更することなくｚスタック撮影が複数回繰り返されるように、測定装置２００を制御する。

測定データが取得されると、プロセッサ１１０は、試料２０６の高さデータを算出する（ステップＳ２３）。ここでは、プロセッサ１１０は、図９に示す高さデータ算出処理を行うことで、ステップＳ２２で取得した複数の測定データに基づいて試料２０６の複数の高さデータを算出する。

図９に示す処理では、プロセッサ１１０は、測定装置２００での繰り返し測定における位置変動を補償する（ステップＳ３１、ステップＳ３３）。繰り返し測定で取得する複数の測定データは、測定装置２００が順番に試料２０６を複数回撮影することにより生成されたデータであり、それぞれの測定データは、異なる時刻に撮影されたデータである。従って、例えば、Ｘ－Ｙステージ２１４のドリフトなどが起こり得るため、測定範囲が完全な一致することは保証されない。ステップＳ３１及びステップＳ３２の処理は、測定データ間に生じる位置（測定範囲）変動に起因するデータ値の変動を補償するものである。測定前にこのような補償を行うことは、試料２０６表面の微細な構造を測定する表面性状測定において、特に効果的である。

図９に示す処理が開始されると、プロセッサ１１０は、まず、複数の測定データの各々に基づいて高さデータを算出し、さらに、エクステンド画像を生成する（ステップＳ３１）。なお、複数の測定データの各々は、より正確には、高さ方向に異なる複数の共焦点画像データの集合又は非共焦点画像データの集合である。即ち、ステップＳ３１では、プロセッサ１１０は、ｚスタック撮影毎に高さデータを算出し、高さデータが示す高さに対応する共焦点画像データ又は非共焦点画像データの輝度を用いてエクステンド画像データを生成する。なお、エクステンド画像データは、レーザエクステンド画像データであることが望ましい。

次に、プロセッサ１１０は、複数のエクステンド画像データに基づいて、高さ方向と交差する方向、つまり、ＸＹ方向の位置変動を補償する（ステップＳ３２）。即ち、ステップＳ３１及びステップＳ３２では、複数の測定データに基づいて、ＸＹ方向の位置変動が補償される。より具体的には、ステップＳ３２では、プロセッサ１１０は、エクステンド画像データに含まれる各画素の輝度情報に基づいてパターンマッチング処理を行う。さらに、プロセッサ１１０は、複数のエクステンド画像データのいずれか（例えば、図１０の測定データ１０）のＸＹ座標を基準にして残りのエクステンド画像データ（例えば、図１０の画像データ２０から画像データ５０）のＸＹ座標（ＸＹ位置）をシフトすることで、パターンマッチングで一致した重複領域６０の座標を複数のエクステンド画像データ（例えば、図１０の画像データ１０から画像データ５０）間で互いに一致させる。これにより、微細な凹凸を有する試料２０６の表面性状を測定する場合であっても、後述する高さのばらつき度合いを算出する際に、例えば凹凸の山と谷の高さを比較して高さのばらつきを過剰に又は過少に算出することを防止することができる。

ＸＹ方向の位置変動が補償されると、プロセッサ１１０は、ステップＳ３２で特定された重複部分６０の複数の高さデータに基づいて、高さ方向の位置変動を補償する（ステップＳ３３）。即ち、プロセッサ１１０は、ＸＹ方向の位置変動を補償した後に、Ｚ方向の位置変動を補償する。より具体的には、ステップＳ３３では、プロセッサ１１０は、ステップＳ３１で算出された複数の高さデータからステップＳ３２で特定された重複部分の高さデータを、ステップＳ３２で位置変動が補償されたＸＹ位置の高さデータとして抽出する。そして、図１１に示すように、抽出した複数の高さデータ（Ｄ１～Ｄ５）の集合であるデータセットＤＳ１から基準となる高さデータ（以降、基準高さデータと記す。例えば、高さデータＤ３）を選択し、基準高さデータの高さレベルに他の高さデータ（例えば、高さデータＤ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５）の高さレベルを合わせ込む。より詳細には、プロセッサ１１０は、例えば、基準高さデータ（例えば、高さデータＤ３）の高さと残りの高さデータ（例えば、高さデータＤ１）の高さの差分値を画素毎に算出し、複数の画素の差分値を統計処理し、差分値の代表値を算出する。ここで行う統計処理は、第１の統計処理であり、例えば、平均処理、又は、中央値を抽出する処理である。さらに、算出した代表値を用いて残りの高さデータ（例えば、高さデータＤ１）をシフトさせる。

プロセッサ１１０は、ステップＳ３３の処理を基準高さデータ（例えば、高さデータＤ３）以外の全ての高さデータ（例えば、高さデータＤ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５）に対して繰り返すことで高さデータを更新する（ステップＳ３４）。より具体的には、プロセッサ１１０は、複数の高さデータの分布を分布７０から分布８０に修正して高さレベルを合わせ込むことができる。これにより、、Ｘ－Ｙステージ２１４などで生じるＺ方向のドリフトの影響が排除された、修正後の高さデータ（例えば、高さデータＤ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ、Ｄ４ａ、Ｄ５ａ）からなるデータセットＤＳ２を得ることができる。

高さデータの算出が終了すると、プロセッサ１１０は、ステップＳ２３で算出された複数の高さデータに基づいて測定装置２００で測定された高さのばらつき度合いを算出する（ステップＳ２４）。ここでは、プロセッサ１１０は、まず、測定点（画素）毎に、複数の高さデータの高さを統計処理し、測定点毎の高さのばらつき度合いを算出する。ここで行う統計処理は、第２の統計処理であり、例えば、標準偏差、分散などを算出する。その後、プロセッサ１１０は、さらに、各測定点における高さのばらつき度合いからなる複数のばらつき度合いを統計処理し、測定装置２００で測定された高さのばらつき度合いの代表値、即ち、測定のばらつき度合いを算出する。ここで行う統計処理は、第３の統計処理であり、例えば、平均処理、又は、中央値を抽出する処理である。

高さのばらつき度合いの算出が終了すると、プロセッサ１１０は、測定データに基づいて試料２０６の表面性状の高さパラメータ値を算出する（ステップＳ２５）。ここでは、プロセッサ１１０は、ステップＳ２２で取得した複数の測定データに基づいて試料２０６の表面性状の高さパラメータ値を算出してもよい。例えば、複数の測定データに基づいてステップＳ２３で算出した複数の高さデータの少なくとも一つに基づいて表面性状の高さパラメータ値を算出してもよい。また、プロセッサ１１０は、ステップＳ２２で取得した複数の測定データの少なくとも一つに基づいて位置変動を補償することなく算出した高さデータに基づいて試料２０６の表面性状の高さパラメータ値を算出してもよい。なお、ここで、パラメータ値を算出する表面性状の高さパラメータは、例えば、Ｓａ（算術平均高さ）、Ｓｚ（最大高さ）、Ｓｑ（二乗平均平方根高さ）などの表面粗さを表すパラメータである。

高さのばらつき度合いと高さパラメータ値が算出されると、プロセッサ１１０は、ステップＳ２５で算出した表面性状の高さパラメータ値とステップＳ２４で算出した高さのばらつき度合いとの比較に基づいて、測定装置２００の設定の妥当性を評価する（ステップＳ２６）。具体的には、プロセッサ１１０は、高さパラメータ値と高さのばらつき度合いとの比較に基づいて、試料２０６の表面性状測定に対する現在の対物レンズ（対物レンズＣ）の妥当性を評価する。より具体的には、プロセッサ１１０は、高さパラメータ値と高さのばらつき度合いの割合を算出し、測定値に対するばらつき度合いの割合が所定の閾値以上の場合には、測定値の信頼性が低いと判断し、設定の妥当性を低く評価する。一方で測定値に対するばらつき度合いの割合が所定の閾値未満の場合には、測定値の信頼性が高いと判断し、設定の妥当性を高く評価する。評価結果は、例えば、良い（ＯＫ）／悪い（ＮＧ）の二段階評価であってもよく、三段階以上（例えば、良い、悪い、普通の三段階、星１つから５つの五段階など）で評価してもよい。また、評価結果は、離散的な評価に限らず、連続値（例えば、８３．５点などのスコア）で評価してもよい。

妥当性評価が終了すると、最後に、プロセッサ１１０は、ステップＳ２６で得られた設定の妥当性についての評価結果を、表示装置１４０に表示させる（ステップＳ２７）。具体的には、プロセッサ１１０は、例えば、図１２に示すように、表示装置１４０に、レンズ選定アシスト画面１４２の領域Ｒ６内に、評価結果として、対物レンズの設定が妥当か否か又は妥当性の程度を示す妥当性情報１４２ａを表示させる。なお、図１２に示す妥当性情報１４２ａは、妥当性の程度（５段階評価の４段階目）を示す例である。

以上のように、本実施形態に係る測定システム１によれば、図７に示すレンズ選定支援処理を行うことで、利用者が、現在の測定装置２００の設定の妥当性、特に、対物レンズの設定の妥当性を容易に認識することができる。従って、利用者は、評価結果に応じて表面性状の測定を開始する前に、対物レンズの切り換えを行うことが可能であり、信頼性の低い測定データに基づく表面性状の測定を回避することができる。従って、精度良く表面性状を測定することが可能であり、測定した表面性状に基づいて試料を正しく評価することができる。

図１３から図１７のそれぞれは、レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４２の別の例を示した図である。図１２では、評価結果として妥当性情報１４２ａを表示する例を示したが、プロセッサ１１０は、表示装置１４０に、評価結果とともに補助情報を表示させてもよい。

プロセッサ１１０は、例えば、図１３に示すように、表示装置１４０に、レンズ選定アシスト画面１４２の領域Ｒ６内に、評価結果の一例である妥当性情報１４２ａとともに、評価結果についての判断根拠を示す根拠情報１４２ｂを表示させてもよい。なお、図１３では、根拠情報１４２ｂには、例えば、測定装置２００の表面性状の測定値の一例であるＳａと、測定装置２００の測定のばらつき度合いの一例である高さノイズが含まれている。このように、評価結果と共に表示される補助情報は、根拠情報を含んでもよい。

根拠情報が表示されることで、利用者が評価結果を信頼しやすくなる。また、根拠情報は、利用者が評価結果に基づいて現在の設定で表面性状測定を行うべきか否かを判断する際の判断材料として利用可能であり、特に評価結果が中立的な場合（例えば、三段階評価で評価が２の場合など）において利用者の判断を支援することができる。

また、測定システム１は、評価結果や補助情報の履歴を表示する機能を有してもよい。例えば、図１４に示すように、レンズ選定アシスト画面１４２の履歴ボタン（ボタン４）を押下することで、プロセッサ１１０は、レンズ選定アシスト画面１４２の前面に履歴情報１４２ｃを、例えば、ポップアップ表示してもよい。履歴情報１４２ｃには、試料２０６に対してこれまで行われたレンズ選定支援処理の結果がリスト表示されている。図１４の例では、対物レンズＡ、Ｂ、Ｃの設定を評価した評価結果、根拠情報、取得時間（測定時間）が履歴情報１４２ｃに含まれている。

履歴情報が表示されることで、利用者が他の対物レンズでの評価結果と現在の対物レンズの評価結果とを対比して、表面性状に使用する対物レンズを選択することができる。このため、測定装置２００が対物レンズを備えている場合であっても、測定に使用すべき対物レンズの選択を容易に行うことができる。なお、履歴情報には、利用者が付加したコメントが含まれてもよく、適宜、記憶装置１２０への保存、及び、記憶装置１２０からの読み出しが可能であってもよい。これにより、利用者が対物レンズの選択をさらに容易に行うことができる。

プロセッサ１１０は、例えば、図１５に示すように、表示装置１４０に、レンズ選定アシスト画面１４２の領域Ｒ６内に、評価結果の一例である妥当性情報１４２ａとともに、評価結果に対する利用者がとり得る対処方法を示す対処情報１４２ｄを表示させてもよい。なお、図１５では、対処情報１４２ｄには、利用者がより高い開口数を有する対物レンズを選択することで、設定の妥当性が向上する可能性を示唆している。このように、評価結果と共に表示される補助情報は、対処情報を含んでもよい。なお、プロセッサ１１０は、表示装置１４０に、対処情報を評価結果が所定の基準未満のときにだけ表示させてもよい。

対処情報が表示されることで、利用者が望ましくない評価結果が表示されている場合であっても、利用者に設定の妥当性を改善し得る対処に関する情報を提供することができる。これにより、利用者が闇雲に複数の対物レンズを評価することを回避することが可能であり、適切な設定を早期に発見することが可能となる。

また、プロセッサ１１０は、例えば、図１６に示すように、表示装置１４０に、レンズ選定アシスト画面１４２の領域Ｒ６内に、妥当性情報１４２ａとともに、推奨する設定を示す推奨設定情報１４２ｅを表示させてもよい。具体的には、プロセッサ１１０は、表示装置１４０に、推奨設定情報１４２ｅとして、測定装置２００が備える現在の対物レンズとは異なる１つ以上の対物レンズのうちの、現在の対物レンズよりも高い開口数を有する対物レンズを推奨する対物レンズとして表示させてもよい。即ち、プロセッサ１１０は、現在の対物レンズより高い開口数を有する対物レンズを推奨する対物レンズとして提案してもよい。このように、評価結果と共に表示される補助情報は、推奨設定情報を含んでもよい。

なお、推奨設定情報１４２ｅは、評価結果が所定の基準未満のときに表示させてもよく、図１６に示すように、プロセッサ１１０は、対処情報１４２ｄとともに推奨設定情報１４２ｅを表示装置１４０に表示させてもよい。即ち、プロセッサ１１０は、妥当性情報１４２ａに応じて、表示装置１４０に推奨設定情報１４２ｅを表示させてもよい。推奨設定情報１４２ｅで提案された対物レンズのいずれかを選択して実行ボタン（ボタンＢ５）を押下することで、プロセッサ１１０は、測定装置２００の対物レンズが選択した対物レンズに切り替わるように、測定装置２００を制御してもよい。

推奨設定情報が表示されることで、望ましくない評価結果が表示されている場合であっても、利用者に具体的な代替的な選択肢を提供することができる。これにより、利用者は与えられた選択肢の中から設定を選択することで、高い確率で設定の妥当性を改善することができる。従って、利用者が闇雲に複数の対物レンズを評価することを回避することが可能であり、適切な設定を早期に発見することが可能となる。

以上では、測定値とばらつき度合いの割合に基づく測定データの信頼性に基づいて設定の妥当性を評価する例を示したが、プロセッサ１１０は、測定値とばらつき度合いの割合に基づく信頼性の評価に加えて、他の評価を加味して、総合的に測定装置２００の設定の妥当性を評価してもよく、例えば、測定に要する時間（測定速度）を考慮して、設定の妥当性を評価してもよい。

プロセッサ１１０は、例えば、図１７に示すように、表示装置１４０に、レンズ選定アシスト画面１４２内に、測定速度をどの程度重視するかを設定するリストボックスＬ１を表示させてもよい。そして、プロセッサ１１０は、試料２０６の表面性状の測定値と、測定装置２００の測定のばらつき度合いと、測定速度の重視度合い（換言すると、測定速度に対する測定の精度の優先度合いを示す測定モード）と、に基づいて、現在の対物レンズの妥当性を評価してもよい。この場合、図１７に示すように、領域Ｒ６内に表示される根拠情報１４２ｂには、取得時間が含まれていることが望ましい。また、図１７に示すように、推奨設定情報１４２ｅは、評価結果が望ましい結果であった場合であっても表示されてもよく、より望ましい可能性がある設定を利用者に推奨してもよい。

このように、信頼性（即ち、精度）に加えて測定速度を考慮して設定を評価することで、利用者は、表面性状の測定に十分な精度を有しながら素早く測定可能な設定を容易に見出すことができる。これにより、必要上に高い精度のため測定時間が犠牲になることを防止することができる。従って、例えば、専門知識を有しない利用者が過度に高い精度で測定を実施して、作業効率を低下させるといった事態を避けることができる。

［第２の実施形態］
図１８は、本実施形態に係るレンズ選定支援処理の一例を示すフローチャートである。図１９は、レンズ評価前のレンズ選定アシスト画面１４３を例示した図である。図２０は、レンズ評価後のレンズ選定アシスト画面１４３を例示した図である。以下、図１８から図２０を参照しながら、図４に示す測定方法の具体例について詳細に説明する。なお、本実施形態では、測定システム１が、測定装置２００の対物レンズの設定の妥当性を自動的に認識して適切な設定へ変更するケースを例に説明する。

図１８に示すレンズ選定支援処理は、例えば、利用者が図６に示すデータ取得画面１４１のレンズ選定支援ボタン（ボタンＢ１）を押下することで開始される。

図１８に示す処理が開始されると、プロセッサ１１０は、まず、図１９に示すレンズ選定アシスト画面１４３を表示装置１４０に表示させる（ステップＳ４１）。レンズ選定アシスト画面１４３には、レンズ選定支援処理の説明を表示する領域Ｒ７と、評価基準を設定する領域Ｒ８と、測定システム１がレンズ選定支援処理によって設定した対物レンズの妥当性評価の結果を表示する領域Ｒ９が含まれている。領域Ｒ８には、リストボックスＬ２とリストボックスＬ３が表示されている。リストボックスＬ２には、設定に求める測定精度の程度が指定され、リストボックスＬ３には、設定に求める測定時間（測定速度）の程度が指定される。なお、ステップＳ４１では、対物レンズの妥当性がまだ評価されていないため、領域Ｒ９には、評価結果は表示されず、現在の設定されている対物レンズの情報のみが表示されている。

その後、プロセッサ１１０は、利用者がリストボックスＬ２とリストボックスＬ３で評価基準を指定して開始ボタン（ボタンＢ３）を押下すると、プロセッサ１１０は、リストボックスＬ２とリストボックスＬ３から評価基準を取得し（ステップＳ４２）、その後、ステップＳ４３以降の処理を開始する（ステップＳ４３～ステップＳ４７）。

まず、プロセッサ１１０は、測定装置２００に、試料２０６の表面を繰り返し測定させて（ステップＳ４３）、現在の設定（具体的には、現在の対物レンズ）の妥当性を評価する（ステップＳ４４）。なお、ステップＳ４３の処理は、図７のステップＳ２２の処理と同様である。また、ステップＳ４４の処理は、妥当性評価の入力にステップＳ４２で取得した評価基準が利用される点を除き、図７のステップＳ２３からステップＳ２６の処理と同様である。

その後、プロセッサ１１０は、ステップＳ４４での評価結果に基づいて、設定が妥当か否かを判定し（ステップＳ４５）、妥当でないと判定した場合には、測定装置２００の設定を変更する（ステップＳ４６）。なお、ステップＳ４６で偏向する設定は、対物レンズの設定である。具体的には、プロセッサ１１０は、ステップＳ４４の妥当性評価がリストボックスＬ２で指定された測定精度を満たさない場合には、測定装置２００に設定される対物レンズを現在の対物レンズよりも高い開口数の対物レンズに変更する。また、プロセッサ１１０は、ステップＳ４４の妥当性評価がリストボックスＬ３で指定された測定速度を満たさない場合には、測定装置２００に設定される対物レンズを現在の対物レンズよりも低い倍率の対物レンズに変更する。

ステップＳ４５で設定が妥当であると判定されるまで、プロセッサ１１０は、ステップＳ４３からステップＳ４６の処理を繰り返し、設定が妥当であると判定されると（ステップＳ４５ＹＥＳ）、プロセッサ１１０は、図２０に示すように、現在の設定を表示装置１４０に表示させる（ステップＳ４７）。なお、図２０には、妥当性の評価結果を表示する領域Ｒ９に、現在設定されている対物レンズの情報１４２ｆと妥当性情報１４２ａが表示された例が示されている。

以上のように、本実施形態に係る測定システム１によれば、図１８に示すレンズ選定支援処理を行うことで、対物レンズの設定の妥当性を自動的に認識して、表面性状の測定を行うにあたり適切な設定へ自動的に変更することができる。従って、利用者は、精度と測定時間をそれぞれどの程度重視するかを指定するだけで、特に対物レンズの現在の設定を意識することなく試料２０６の表面性状を適切に測定することができる。

上述した実施形態は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態を変形した変形形態および上述した実施形態に代替する代替形態が包含され得る。つまり、各実施形態は、その趣旨および範囲を逸脱しない範囲で構成要素を変形することが可能である。また、１つ以上の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、新たな実施形態を実施することができる。また、各実施形態に示される構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよく、または実施形態に示される構成要素にいくつかの構成要素を追加してもよい。さらに、各実施形態に示す処理手順は、矛盾しない限り順序を入れ替えて行われてもよい。即ち、本発明の測定システム、測定支援方法、プログラムは、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。

例えば、上述した第１の実施形態では、利用者が指定した設定で設定の妥当性を評価して、その評価結果を表示する例を示したが、測定システムは、利用者の指定によらず複数の設定で設定の妥当性を評価して、それらの評価結果を表示してもよい。このように、複数の設定での妥当性を自動的に評価して表示することで、利用者による評価前の設定作業を省略しながら、表示された複数の設定の評価結果から容易に望ましい設定を認識することができる。

また、上述した第２の実施形態では、妥当性が基準を満たさないという評価結果が得られたときに測定システムが設定を変更し再度妥当性を評価する例を示した。即ち、第２の実施形態では、制御装置１００は、設定の妥当性についての評価結果に応じて測定装置２００の設定を変更し、測定装置２００に、変更後の設定で試料２０６の表面を繰り返し測定させ、設定の変更後に測定装置２００から出力された測定データから算出される試料２０６の表面性状の測定値と、設定の変更後に測定装置２００から出力された複数の測定データから算出された測定装置２００の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、試料２０６の表面性状測定に対する変更後の設定の妥当性を評価し、評価結果が所定の基準を満たすときに、測定装置２００の設定を確定する例を示した。しかしながら、制御装置は、測定装置の設定を予め決められた複数の設定に順番に変更し、それぞれで妥当性を評価してもよい。さらに、複数の設定における複数の評価結果に基づいて最適な設定を自動的に判定して、測定装置の設定を確定してもよい。これにより、利用者は予備知識なしに測定装置を最適な設定で利用することができる。

また、上述した実施形態では、評価結果とともに表示する補助情報として、根拠情報、対処情報、推奨設定情報などを例示したが、補助情報はこれらに限らない。補助情報は、例えば、上述した第２の統計処理に用いられる複数の高さデータや第２の統計処理で得られるばらつき度合いの情報を可視化した情報であってもよい。具体的には、ある断面の高さプロファイルにばらつき度合いを重畳表示した情報であってもよい。このような測定点毎の高さや高さのばらつきなどの情報を利用者に評価結果とともに提供してもよい。

また、上述した実施形態では、設定の妥当性の評価の基準として信頼性と測定速度を例示したが、その他の基準で妥当性を評価してもよい。例えば、特許文献１に開示される複数のスコアを考慮して妥当性を評価してもよく、画像に含まれる暗部の割合を考慮して妥当性を評価してもよい。

また、上述した実施形態では、妥当性を評価する設定の例として対物レンズの設定を例示したが、妥当性を評価する設定は、対物レンズの設定に限らない。また、測定する表面性状として表面粗さを例示したが、表面性状は表面粗さに限らない。

本明細書において、“Ａに基づいて”という表現は、“Ａのみに基づいて”を意味するものではなく、“少なくともＡに基づいて”を意味し、さらに、“少なくともＡに部分的に基づいて”をも意味している。即ち、“Ａに基づいて”はＡに加えてＢに基づいてもよく、Ａの一部に基づいてよい。

本明細書において、名詞を修飾する“第１の”、“第２の”などの用語は、名詞で表現される要素の量又は順序を限定するものではない。これらの用語は、２つ以上の要素間を区別するために用いられ、それ以下でもそれ以上でもない。従って、“第１の”と“第２の”要素が特定されていることは、“第１の”要素が“第２の”要素に先行することを意味するものではなく、また、“第３の”要素の存在を否定するものでもない。

１・・・測定システム、１００・・・制御装置、１１０・・・プロセッサ、１２０・・・記憶装置、１２１・・・プログラム、１４０・・・表示装置、１４２、１４３・・・レンズ選定アシスト画面、１４２ａ・・・妥当性情報、１４２ｂ・・・根拠情報、１４２ｃ・・・履歴情報、１４２ｄ・・・対処情報、１４２ｅ・・・推奨設定情報、２００、３００、４００・・・測定装置

Claims (17)

1. 試料の表面を測定する光学式の測定機と、
   前記測定機を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   命令を含む１つ以上の非一時的なコンピュータ読取可能媒体と、
   前記命令を実行する１つ以上のプロセッサと、を含み、
   前記命令は、前記１つ以上のプロセッサに動作を実行させるよう構成され、
   前記動作は、
   前記測定機に、設定を変えずに前記試料の表面を繰り返し測定させることと、
   前記測定機から出力された測定データから算出される前記試料の表面性状の測定値と、前記測定機から出力された複数の測定データから算出された前記測定機の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、前記試料の表面性状測定に対する前記設定の妥当性を評価することと、を含む
   ことを特徴とする測定システム。
2. 請求項１に記載の測定システムにおいて、
   前記設定の妥当性を評価することは、
   前記複数の測定データの各々に基づいて前記試料の高さデータを算出することと、
   算出された前記高さデータに基づいて前記試料の表面性状の高さパラメータ値を算出することと、
   算出された複数の高さデータに基づいて前記測定機で測定された高さのばらつき度合いを算出することと、
   前記表面性状の高さパラメータ値と前記高さのばらつき度合いとの比較に基づいて、前記設定の妥当性を評価することと、を含む
   ことを特徴とする測定システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の測定システムにおいて、
   前記動作は、さらに、前記設定の妥当性についての評価結果を報知することを含む
   ことを特徴とする測定システム。
4. 請求項３に記載の測定システムにおいて、
   前記評価結果を報知することは、表示装置に、前記評価結果として、前記設定が妥当か否か又は前記妥当性の程度を表示させることを含む
   ことを特徴とする測定システム。
5. 請求項３又は請求項４に記載の測定システムにおいて、
   前記評価結果を報知することは、表示装置に、前記評価結果についての判断根拠を示す情報、又は、前記評価結果に対する利用者がとり得る対処方法を示す情報の少なくとも一方を含む補助情報を、前記評価結果とともに、表示させることを含む
   ことを特徴とする測定システム。
6. 請求項５に記載の測定システムにおいて、
   前記根拠情報は、前記試料の表面性状の測定値、前記測定機の測定のばらつき度合い、又は、前記測定に要する時間の少なくとも一つを含む
   ことを特徴とする測定システム。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の測定システムにおいて、
   前記設定は、前記測定機が備える対物レンズの設定を含み、
   前記設定の妥当性を評価することは、前記試料の表面性状測定に対する前記対物レンズの妥当性を評価することを含む
   ことを特徴とする測定システム。
8. 請求項７に記載の測定システムにおいて、
   前記設定の妥当性を評価することは、前記試料の表面性状の測定値と、前記測定機の測定のばらつき度合いと、測定速度に対する測定の精度の優先度合いを示す測定モードと、に基づいて、前記対物レンズの妥当性を評価することを含む
   ことを特徴とする測定システム。
9. 請求項７又は請求項８に記載の測定システムにおいて、
   前記測定機は、さらに、前記対物レンズとは異なる１つ以上の対物レンズを備え、
   前記設定の妥当性を評価することは、さらに、前記１つ以上の対物レンズの妥当性を評価することを含む
   ことを特徴とする測定システム。
10. 請求項９に記載の測定システムにおいて、
    前記動作は、さらに、前記対物レンズの妥当性についての評価結果に応じて、表示装置に、前記１つ以上の対物レンズの妥当性についての評価結果を表示させることを含む
    ことを特徴とする測定システム。
11. 請求項７又は請求項８に記載の測定システムにおいて、
    前記測定機は、さらに、前記対物レンズとは異なる１つ以上の対物レンズを備え、
    前記動作は、さらに、前記対物レンズの妥当性についての評価結果に応じて、表示装置に、前記１つ以上の対物レンズのうちの前記対物レンズよりも高い開口数を有する対物レンズを推奨する対物レンズとして表示させることを含む
    ことを特徴とする測定システム。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の測定システムにおいて、
    前記動作は、さらに、
    前記設定の妥当性についての評価結果に応じて、前記設定を変更することと、
    前記測定機に、変更後の設定で前記試料の表面を繰り返し測定させることと、
    前記設定の変更後に前記測定機から出力された測定データから算出される前記試料の表面性状の測定値と、前記設定の変更後に前記測定機から出力された複数の測定データから算出された前記測定機の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、前記試料の表面性状測定に対する変更後の前記設定の妥当性を評価することと、
    前記評価結果が所定の基準を満たすときに、前記設定を確定することと、を含む
    ことを特徴とする測定システム。
13. 請求項２に記載の測定システムにおいて、
    前記測定機で測定された高さのばらつき度合いを算出することは、前記複数の高さデータに基づいて前記測定機での繰り返し測定における位置変動を補償することを含む
    ことを特徴とする測定システム。
14. 請求項１３に記載の測定システムにおいて、
    前記位置変動を補償することは、
    前記複数の高さデータに基づいて、高さ方向と交差する方向の位置変動を補償することと、
    前記高さ方向と交差する方向の位置変動を補償した後に、前記複数の高さデータに基づいて、前記高さ方向の位置変動を補償することと、を含む
    ことを特徴とする測定システム。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の測定システムにおいて、
    前記測定機は、共焦点顕微鏡装置である
    ことを特徴とする測定システム。
16. 測定機の設定を変えずに試料の表面を繰り返し測定することと、
    前記測定機から出力された測定データから算出される前記試料の表面性状の測定値と、前記測定機から出力された複数の測定データから算出された前記測定機の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、前記試料の表面性状測定に対する前記設定の妥当性を評価することと、を含む
    ことを特徴とする測定支援方法。
17. 測定機に、設定を変えずに試料の表面を繰り返し測定させ、
    前記測定機から出力された測定データから算出される前記試料の表面性状の測定値と、前記測定機から出力された複数の測定データから算出された前記測定機の測定のばらつき度合いとの比較に基づいて、前記試料の表面性状測定に対する前記設定の妥当性を評価する
    処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
    

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