JP4049349B2 - 両面形状および厚みムラ測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平行平面板の両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光学部材等の被検体の表面形状を測定する手段として、光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定する干渉計装置が知られている。また、このような干渉計を用いた両面形状および厚みムラ測定装置も知られている。
【０００３】
この両面形状および厚みムラ測定装置は、被検体となる不透明の平行平面板を被検体保持部材で保持するとともに、その両側に１対の干渉計を対向配置した状態で、該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、平行平面板の両面の表面形状の測定を行うとともに両干渉計の干渉縞測定結果を用いて平行平面板の厚みムラを解析的に測定するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の両面形状および厚みムラ測定装置においては、両干渉計の基準面相互の平行度が十分確保されているとの前提で干渉縞測定が行われているが、平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合には、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラの測定結果が不正確なものとなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、両干渉計の基準面相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる両面形状および厚みムラ測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の両面形状および厚みムラ測定装置は、干渉縞測定に際して両干渉計の基準面相互の平行度を測定し得る構成としたことを特徴とするものである。
【０００７】
すなわち、本発明に係る第１の装置は、光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定するように構成された１対の干渉計と、被検体となる不透明の平行平面板を保持する被検体保持部材とを備えてなり、前記平行平面板の両側に前記１対の干渉計を対向配置した状態で該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置において、
前記被検体保持部材が、前記１対の干渉計の光路外へ退避可能に設けられているとともに、前記１対の干渉計のうち少なくとも一方に、該干渉計の光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明に係る第２の装置は、光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定するように構成された１対の干渉計と、被検体となる不透明の平行平面板を保持する被検体保持部材とを備えてなり、前記平行平面板の両側に前記１対の干渉計を対向配置した状態で該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置において、
前記被検体保持部材に、前記各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が穿設され、かつ前記１対の干渉計のうちいずれか一方に、該干渉計の光源からの可干渉光のうち前記透孔部に入射する可干渉光を遮断する遮光部材が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明に係る第３の装置は、光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定するように構成された１対の干渉計と、被検体となる不透明の平行平面板を保持する被検体保持部材とを備えてなり、前記平行平面板の両側に前記１対の干渉計を対向配置した状態で該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置において、
前記被検体保持部材に、前記各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が穿設され、かつ前記各干渉計に、該干渉計の光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、本発明に係る第１の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置１０を示す全体構成図である。
【００１３】
図示のように、この両面形状および厚みムラ測定装置１０は、１対の干渉計１２Ａ、１２Ｂと、被検体となる不透明の平行平面板（例えば、セラミック板、金属板、ブロックゲージ等）２を保持する被検体保持部材１４と、コンピュータ１６と、モニタ１８とを備えてなり、平行平面板２の両側に１対の干渉計１２Ａ、１２Ｂを対向配置した状態で平行平面板２の両面２ａ、２ｂを被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面２ａ、２ｂの表面形状および平行平面板２の厚みムラを測定するように構成されている。
【００１４】
各干渉計１２Ａ、１２Ｂは、フィゾー型の干渉計であって、その干渉計本体２０Ａ、２０Ｂにより、図示しない光源からの可干渉光を基準板２２Ａ、２２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａに入射させ、該基準面２２Ａａ、２２Ｂａにおいて透過光線束と反射光線束とに２分割し、透過光線束を被検面２ａ、２ｂに入射させてその反射光を物体光とするとともに基準面２２Ａａ、２２Ｂａにおける反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を図示しないＣＣＤカメラに取り込んで干渉縞を測定するようになっている。
【００１５】
これら各干渉計１２Ａ、１２Ｂは、フリンジスキャン解析機能を備えている。すなわち、各干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準板２２Ａ、２２Ｂは、ＰＺＴ駆動回路２４Ａ、２４Ｂに接続された複数のピエゾ素子２６Ａ、２６Ｂを介して基準板支持部材２８Ａ、２８Ｂに支持されている。そして、各干渉計１２Ａ、１２Ｂにおいては、所定のタイミングでピエゾ素子２６Ａ、２６Ｂに所定電圧を印加して該ピエゾ素子２６Ａ、２６Ｂを駆動することにより基準板２２Ａ、２２Ｂを光軸Ａｘ方向に移動させるとともに、この移動により変化する干渉縞の画像データをコンピュータ１６に出力するようになっている。
【００１６】
コンピュータ１６は、各干渉計１２Ａ、１２Ｂから入力された干渉縞の画像データに基づいてフリンジスキャニング法を用いて干渉縞の自動解析を行い、被検面２ａ、２ｂの形状測定（凹凸判定および立体形状測定）を行うとともに、干渉縞あるいは立体形状の画像データをモニタ１８に表示するようになっている。このとき用いられるフリンジスキャニング法は、基準面２２Ａａ、２２Ｂａと被検面２ａ、２ｂとの相対距離を変化させながら所定のフリンジスキャンステップ毎の干渉縞画像データから被検面２ａ、２ｂの各点における干渉縞強度を測定し、その測定結果を用いて各点の位相計算等の干渉縞解析を行う手法である。
【００１７】
本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置１０は、上述したように平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定を行うとともに、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの干渉縞測定結果を用いて平行平面板２の厚みムラを解析的に測定するように構成されている。この厚みムラ測定は、図３に示すように、平行平面板２の各面２ａ、２ｂにおける各点の光軸直交平面からの変位量Δａ、Δｂのデータを用い、その差Δａ−Δｂを算出することにより行われる。
【００１８】
その際、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａが完全に平行であれば、上記Δａ−Δｂの値がそのまま平行平面板２の厚みムラを表わすこととなるが、一般には基準面２２Ａａ、２２Ｂａが完全に平行ということはあり得ないので、本実施形態においては、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度を加味して厚みムラの測定が行われるようになっている。具体的には、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間に形成される干渉縞を測定し、その測定結果を用いて両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度を測定し、そのずれを補正するようになっている。
【００１９】
本実施形態においては、被検面２ａ、２ｂおよび基準面２２Ａａ、２２Ｂａ間の干渉縞測定とともに基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定を行い得るようにするため、以下のような構成が採用されている。
【００２０】
図１は、被検面２ａ、２ｂおよび基準面２２Ａａ、２２Ｂａ間の干渉縞測定の様子を示すものであり、図２が、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定の様子を示している。
【００２１】
被検体保持部材１４は、図１および２において矢印で示すように、両基準板２２Ａ、２２Ｂの中間において両干渉計１２Ａ、１２Ｂの光路内の被検体測定位置（図１に示す位置）と光路外の退避位置（図２に示す位置）とを採り得るよう光軸直交方向に移動可能に設けられている。そして、この被検体保持部材１４は、被検面２ａ、２ｂおよび基準面２２Ａａ、２２Ｂａ間に形成される干渉縞を測定する際には、被検体測定位置に移動せしめられ、これにより各干渉計１２Ａ、１２Ｂによる被検面２ａ、２ｂの形状測定を可能ならしめるようになっている。一方、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞を測定する際には、退避位置に移動せしめられるようになっている。
【００２２】
また、１対の干渉計１２Ａ、１２Ｂのうち一方の干渉計１２Ｂには、その光源からの可干渉光を遮蔽し得る遮光部材３０が設けられている。この遮光部材３０は、図１および２において矢印で示すように、干渉計本体２０Ｂと基準面２２Ｂａとの間において光路内の遮蔽位置（図２に示す位置）と光路外の退避位置（図１に示す位置）とを採り得るよう光軸直交方向に移動可能に設けられている。そして、この遮光部材３０は、被検面２ａ、２ｂおよび基準面２２Ａａ、２２Ｂａ間に形成される干渉縞を測定する際には、退避位置に移動せしめられた状態にあるが、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間に形成される干渉縞を測定する際には、遮蔽位置に移動せしめられ、これにより干渉計１２Ｂの光源からの可干渉光を遮蔽した状態で、他方の干渉計１２Ａによる基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定を可能ならしめるようになっている。
【００２３】
以上詳述したように、本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置１０は、各干渉計１２Ａ、１２Ｂにより被検体保持部材１４に保持された平行平面板２の各面２ａ、２ｂを被検面として干渉縞測定を行うようになっているが、被検体保持部材１４は１対の干渉計１２Ａ、１２Ｂの光路外へ退避可能に設けられるとともに、一方の干渉計１２Ｂにはその光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材３０が設けられているので、上記干渉縞測定の前または後に、被検体保持部材３０を光路外に退避させるとともに遮光部材３０により干渉計１２Ｂの光源からの可干渉光を遮断することにより、この状態で干渉計１２Ａによる基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定を行うことができる。
【００２４】
そしてこれにより、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定結果を用いてその平行度のずれを補正することができる。
【００２５】
したがって、本実施形態によれば、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。
【００２６】
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
【００２７】
図４は、本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置１１０を示す全体構成図である。
【００２８】
図示のように、この両面形状および厚みムラ測定装置１１０は、基本的構成は図１に示す両面形状および厚みムラ測定装置１０と同様であるが、被検体保持部材１４および遮光部材３０の構成が異なっている。
【００２９】
すなわち、本実施形態における被検体保持部材１１４は両干渉計１２Ａ、１２Ｂの光路内に固定配置されており、該被検体保持部材１１４には、各干渉計１２Ａ、１２Ｂの可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部１１４ａが形成されている。また、本実施形態における遮光部材１３０は、干渉計１２Ｂの光源からの可干渉光のうち透孔部１１４ａに入射する可干渉光を遮断するようにして固定配置されている。
【００３０】
本実施形態においては、遮光部材１３０が設けられていない干渉計１２Ａにより透孔部１１４ａを透して基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定を行うことができる。しかも、この基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定と同時に、各干渉計１２Ａ、１２Ｂにより平行平面板２の各面２ａ、２ｂを被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができる。そして、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定結果を用いてその平行度のずれを補正することができる。
【００３１】
したがって、本実施形態によれば、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。しかも、本実施形態においては、被検体保持部材１４を光路外に退避させる必要がないので、短時間で干渉縞測定を行うことができる。
【００３２】
次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。
【００３３】
図５は、本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置２１０を示す全体構成図である。
【００３４】
図示のように、この両面形状および厚みムラ測定装置２１０も、基本的構成は図１に示す両面形状および厚みムラ測定装置１０と同様であるが、被検体保持部材１４および遮光部材３０の構成が異なっている。
【００３５】
すなわち、本実施形態においては、図４に示す被検体保持部材１１４と同様、被検体保持部材２１４が両干渉計１２Ａ、１２Ｂの光路内に固定配置されており、該被検体保持部材２１４には、各干渉計１２Ａ、１２Ｂの可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部２１４ａが形成されている。
【００３６】
また、本実施形態においては、１対の遮光部材２３０Ａ、２３０Ｂが用いられている。これら遮光部材２３０Ａ、２３０Ｂは、図１に示す遮光部材３０と同様、干渉計本体２０Ａ、２０Ｂと基準面２２Ａａ、２２Ｂａとの間において光路内の遮蔽位置と光路外の退避位置とを採り得るよう光軸直交方向に移動可能に設けられている。ただし、これら遮光部材２３０Ａ、２３０Ｂは、一方が遮蔽位置にあるとき、他方は退避位置にあるように移動制御されるようになっている。
【００３７】
本実施形態においては、遮光部材２３０Ｂにより干渉計１２Ｂの光源からの可干渉光を遮断した状態で、干渉計１２Ａにより基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定および平行平面板２の干渉計１２Ａ側の面２ａを被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができ、また、遮光部材２３０Ａにより干渉計１２Ａの光源からの可干渉光を遮断した状態で、干渉計１２Ｂにより基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定および平行平面板２の干渉計１２Ｂ側の面２ｂを被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができる。
【００３８】
そして、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定結果を用いてその平行度のずれを補正することができる。
【００３９】
したがって、本実施形態によれば、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。
【００４０】
その際、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定結果は、いずれか一方の干渉計のものを用いれば足りるが、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの干渉縞測定結果を用いて透孔部２１４ａの光軸直交方向の位置ズレ（例えば透孔部２１４ａの中心位置の位置ズレ）を比較するようにすれば、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの光軸ズレをも測定することができる。したがって、この測定結果を用いて、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際に光軸ズレの補正を行うようにすれば、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状およびその厚みムラをより正確に測定することができる。
【００４１】
最後に、より高精度な測定を行うために、上記実施形態における厚みムラ測定についての具体的な数式演算をその各ステップを列挙する形式で簡単に説明する。なお、この場合においては上記両干渉計の光軸直交方向の位置ズレは無視できるものとする。
【００４２】
▲１▼ サンプルを挿入せずに、図６に示す如き基準板Ａと基準板Ｂの相対形状をいずれかの干渉計により測定する。この測定結果をφＡＢ（ｘ，ｙ）とし、また、それぞれの基準面の形状を、Ａ（ｘ，ｙ）、Ｂ（ｘ，ｙ）とし、傾き量をＴ（ｘ，ｙ）とすると、
φＡＢ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）＋Ｂ（ｘ，ｙ）＋Ｔ（ｘ，ｙ）…（１）
と表される。なお、図６において実線は面形状、点線はその傾きを表わす。
【００４３】
▲２▼ これに対し、解析的手法を用いて傾きを補正し、φ’ＡＢ（ｘ，ｙ）を求めると、
φ’ＡＢ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）＋Ｂ（ｘ，ｙ） …（２）
と表される。
【００４４】
▲３▼ 次に図７に示す如く、基準板Ａ，Ｂの間に測定サンプルを挿入する。
【００４５】
▲４▼ 基準面Ａとサンプル上面ＳＡ、基準面Ｂとサンプル下面ＳＢ、基準面Ａと基準面Ｂの各面上における一部の測定を行う。このサンプルのそれぞれの面形状（ウェッジを含む）をＳＡ（ｘ，ｙ）、ＳＢ（ｘ，ｙ）とし、それぞれの対向する基準板の傾き量をＴＡ（ｘ，ｙ）、ＴＢ（ｘ，ｙ）とすると、基準面Ａとサンプル上面ＳＡとの相対形状の測定結果φＳＡ（ｘ，ｙ）は、
φＳＡ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）＋ＳＡ（ｘ，ｙ）＋ＴＡ（ｘ，ｙ）…（３）
となる。
【００４６】
また、基準面Ｂとサンプル下面ＳＢとの相対形状の測定結果φＳＢ（ｘ，ｙ）は、
φＳＢ（ｘ，ｙ）＝Ｂ（ｘ，ｙ）＋ＳＢ（ｘ，ｙ）＋ＴＢ（ｘ，ｙ）…（４）
となる。
【００４７】
基準面Ａ、基準面Ｂの各面上における一部分形状をＡＰ（ｘ，ｙ）、ＢＰ（ｘ，ｙ）とし、さらにその相対形状の測定結果をφＰＡＢ（ｘ，ｙ）、このときの傾き量をＴＰ（ｘ，ｙ）とすると、
φＰＡＢ（ｘ，ｙ）＝ＡＰ（ｘ，ｙ）＋ＢＰ（ｘ，ｙ）＋ＴＰ（ｘ，ｙ）…（５）
と表される。
【００４８】
ここで、ＴＡ（ｘ，ｙ）およびＴＢ（ｘ，ｙ）は、基準板の光軸に対する傾き量のみを意味しているので、
ＴＰ（ｘ，ｙ）＝ＴＡ（ｘ，ｙ）＋ＴＢ（ｘ，ｙ） …（６）
と表される。
【００４９】
また、上記（２）式により、対向する基準板どうしの傾き量を含まない形状は求まっているため、このφ’ＡＢ（ｘ，ｙ）のφＰＡＢ（ｘ，ｙ）に対応する一部を抽出し、それをφ’ＰＡＢ（ｘ，ｙ）とすると、
φ’ＰＡＢ（ｘ，ｙ）＝ＡＰ（ｘ，ｙ）＋ＢＰ（ｘ，ｙ） …（７）
と表される。
その後、式（５）から式（７）を差し引けば、式（６）が求まる。
【００５０】
▲５▼ 最後に、式（３）と式（４）を加えたものから、式（２）および式（６）を差し引けば、基準板形状誤差を含まず、かつウェッジむらを含んだ厚み形状が求まる。
【００５１】
なお、上記各実施形態においては、各干渉計１２Ａ、１２Ｂとしてフィゾー型の干渉計を用いたものについて説明したが、マイケルソン型の干渉計を用いた場合等においても、上記各実施形態と同様の構成を採用することにより上記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
また、上記説明においては、干渉計としていわゆる縦型のものを用いているが、これに代え、光軸を水平方向に配したいわゆる横型の干渉計を用いることも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に係る第１の両面形状および厚みムラ測定装置は、被検体保持部材が１対の干渉計の光路外へ退避可能に設けられており、これら１対の干渉計のうち少なくとも一方に該干渉計の光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられているので、干渉縞測定の前または後に、被検体保持部材を光路外に退避させるとともに遮光部材により一方の干渉計の光源からの可干渉光を遮断した状態で、他方の干渉計により基準面相互間の干渉縞測定を行うことができる。
【００５４】
そこで、各干渉計により平行平面板の各面を被検面として干渉縞測定を行うとともに、これと前後して基準面相互間の干渉縞測定を行うようにすれば、平行平面板の両面の表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面相互間の干渉縞測定結果を用いて両干渉計の基準面相互の平行度のずれを補正することができる。
【００５５】
したがって、本発明に係る第１の装置によれば、両干渉計の基準面相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。
【００５６】
本発明に係る第２の両面形状および厚みムラ測定装置は、被検体保持部材に各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が形成されているとともに、いずれか一方の干渉計にその光源からの可干渉光のうち透孔部に入射する可干渉光を遮断する遮光部材が設けられているので、遮光部材が設けられていない他方の干渉計により透孔部を透して基準面相互間の干渉縞測定を行ことができ、しかもこの基準面相互間の干渉縞測定と同時に各干渉計により平行平面板の各面を被検面として干渉縞測定を同時に行うことができる。
【００５７】
そして、平行平面板の両面の表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面相互間の干渉縞測定結果を用いて両干渉計の基準面相互の平行度のずれを補正することができる。
【００５８】
したがって、本発明に係る第２の装置によれば、両干渉計の基準面相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。しかもその際、被検体保持部材を光路外に退避させる必要がないので、短時間で干渉縞測定を行うことができる。
【００５９】
本発明に係る第３の両面形状および厚みムラ測定装置は、被検体保持部材に各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が形成されているとともに、各干渉計にその光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられているので、遮光部材により一方の干渉計の光源からの可干渉光を遮断した状態で、他方の干渉計により基準面相互間の干渉縞測定および平行平面板の第１面を被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができ、また、遮光部材により上記他方の干渉計の光源からの可干渉光を遮断した状態で、上記一方の干渉計により基準面相互間の干渉縞測定および平行平面板の第２面を被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができる。
【００６０】
そして、平行平面板の両面の表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面相互間の干渉縞測定結果を用いて両干渉計の基準面相互の平行度のずれを補正することができる。
【００６１】
したがって、本発明に係る第３の装置によれば、両干渉計の基準面相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。その際、基準面相互間の干渉縞測定結果は、いずれか一方の干渉計のものを用いれば足りるが、両干渉計の干渉縞測定結果を用いて透孔部の光軸直交方向の位置ズレを比較するようにすれば、両干渉計の光軸ズレをも測定することができるので、この測定結果を用いて平行平面板の両面の表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際に光軸ズレの補正を行うようにすれば、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラをより正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置を示す全体構成図
【図２】図１の実施形態装置において基準面相互間の干渉縞測定の様子を示す図
【図３】図１の実施形態装置において干渉縞測定結果を用いて平行平面板の厚みムラを解析的に測定する手順を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置を示す全体構成図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置を示す全体構成図
【図６】本発明の実施形態を数式を用いて説明する際に用いられる図
【図７】本発明の実施形態を数式を用いて説明する際に用いられる図
【符号の説明】
２ 平行平面板
２ａ、２ｂ 両面（被検面）
１０、１１０、２１０ 両面形状および厚みムラ測定装置
１２Ａ、１２Ｂ 干渉計
１４、１１４、２１４ 被検体支持部材
１６ コンピュータ
１８ モニタ
２０Ａ、２０Ｂ 干渉計本体
２２Ａ、２２Ｂ 基準板
２２Ａａ、２２Ｂａ 基準面
２４Ａ、２４Ｂ ＰＺＴ駆動回路
２６Ａ、２６Ｂ ピエゾ素子
２８Ａ、２８Ｂ 基準板支持部材
３０、１３０、２３０Ａ、２３０Ｂ 遮光部材
Ａｘ 光軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、平行平面板の両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光学部材等の被検体の表面形状を測定する手段として、光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定する干渉計装置が知られている。また、このような干渉計を用いた両面形状および厚みムラ測定装置も知られている。
【０００３】
この両面形状および厚みムラ測定装置は、被検体となる不透明の平行平面板を被検体保持部材で保持するとともに、その両側に１対の干渉計を対向配置した状態で、該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、平行平面板の両面の表面形状の測定を行うとともに両干渉計の干渉縞測定結果を用いて平行平面板の厚みムラを解析的に測定するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の両面形状および厚みムラ測定装置においては、両干渉計の基準面相互の平行度が十分確保されているとの前提で干渉縞測定が行われているが、平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合には、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラの測定結果が不正確なものとなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、両干渉計の基準面相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる両面形状および厚みムラ測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の両面形状および厚みムラ測定装置は、干渉縞測定に際して両干渉計の基準面相互の平行度を測定し得る構成としたことを特徴とするものである。
【０００７】
すなわち、本発明に係る第１の装置は、光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定するように構成された１対の干渉計と、被検体となる不透明の平行平面板を保持する被検体保持部材とを備えてなり、前記平行平面板の両側に前記１対の干渉計を対向配置した状態で該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置において、
前記被検体保持部材が、前記１対の干渉計の光路外へ退避可能に設けられているとともに、前記１対の干渉計のうち少なくとも一方に、該干渉計の光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明に係る第２の装置は、光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定するように構成された１対の干渉計と、被検体となる不透明の平行平面板を保持する被検体保持部材とを備えてなり、前記平行平面板の両側に前記１対の干渉計を対向配置した状態で該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置において、
前記被検体保持部材に、前記各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が穿設され、かつ前記１対の干渉計のうちいずれか一方に、該干渉計の光源からの可干渉光のうち前記透孔部に入射する可干渉光を遮断する遮光部材が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明に係る第３の装置は、光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定するように構成された１対の干渉計と、被検体となる不透明の平行平面板を保持する被検体保持部材とを備えてなり、前記平行平面板の両側に前記１対の干渉計を対向配置した状態で該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置において、
前記被検体保持部材に、前記各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が穿設され、かつ前記各干渉計に、該干渉計の光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、本発明に係る第１の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置１０を示す全体構成図である。
【００１３】
図示のように、この両面形状および厚みムラ測定装置１０は、１対の干渉計１２Ａ、１２Ｂと、被検体となる不透明の平行平面板（例えば、セラミック板、金属板、ブロックゲージ等）２を保持する被検体保持部材１４と、コンピュータ１６と、モニタ１８とを備えてなり、平行平面板２の両側に１対の干渉計１２Ａ、１２Ｂを対向配置した状態で平行平面板２の両面２ａ、２ｂを被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面２ａ、２ｂの表面形状および平行平面板２の厚みムラを測定するように構成されている。
【００１４】
各干渉計１２Ａ、１２Ｂは、フィゾー型の干渉計であって、その干渉計本体２０Ａ、２０Ｂにより、図示しない光源からの可干渉光を基準板２２Ａ、２２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａに入射させ、該基準面２２Ａａ、２２Ｂａにおいて透過光線束と反射光線束とに２分割し、透過光線束を被検面２ａ、２ｂに入射させてその反射光を物体光とするとともに基準面２２Ａａ、２２Ｂａにおける反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を図示しないＣＣＤカメラに取り込んで干渉縞を測定するようになっている。
【００１５】
これら各干渉計１２Ａ、１２Ｂは、フリンジスキャン解析機能を備えている。すなわち、各干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準板２２Ａ、２２Ｂは、ＰＺＴ駆動回路２４Ａ、２４Ｂに接続された複数のピエゾ素子２６Ａ、２６Ｂを介して基準板支持部材２８Ａ、２８Ｂに支持されている。そして、各干渉計１２Ａ、１２Ｂにおいては、所定のタイミングでピエゾ素子２６Ａ、２６Ｂに所定電圧を印加して該ピエゾ素子２６Ａ、２６Ｂを駆動することにより基準板２２Ａ、２２Ｂを光軸Ａｘ方向に移動させるとともに、この移動により変化する干渉縞の画像データをコンピュータ１６に出力するようになっている。
【００１６】
コンピュータ１６は、各干渉計１２Ａ、１２Ｂから入力された干渉縞の画像データに基づいてフリンジスキャニング法を用いて干渉縞の自動解析を行い、被検面２ａ、２ｂの形状測定（凹凸判定および立体形状測定）を行うとともに、干渉縞あるいは立体形状の画像データをモニタ１８に表示するようになっている。このとき用いられるフリンジスキャニング法は、基準面２２Ａａ、２２Ｂａと被検面２ａ、２ｂとの相対距離を変化させながら所定のフリンジスキャンステップ毎の干渉縞画像データから被検面２ａ、２ｂの各点における干渉縞強度を測定し、その測定結果を用いて各点の位相計算等の干渉縞解析を行う手法である。
【００１７】
本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置１０は、上述したように平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定を行うとともに、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの干渉縞測定結果を用いて平行平面板２の厚みムラを解析的に測定するように構成されている。この厚みムラ測定は、図３に示すように、平行平面板２の各面２ａ、２ｂにおける各点の光軸直交平面からの変位量Δａ、Δｂのデータを用い、その差Δａ−Δｂを算出することにより行われる。
【００１８】
その際、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａが完全に平行であれば、上記Δａ−Δｂの値がそのまま平行平面板２の厚みムラを表わすこととなるが、一般には基準面２２Ａａ、２２Ｂａが完全に平行ということはあり得ないので、本実施形態においては、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度を加味して厚みムラの測定が行われるようになっている。具体的には、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間に形成される干渉縞を測定し、その測定結果を用いて両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度を測定し、そのずれを補正するようになっている。
【００１９】
本実施形態においては、被検面２ａ、２ｂおよび基準面２２Ａａ、２２Ｂａ間の干渉縞測定とともに基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定を行い得るようにするため、以下のような構成が採用されている。
【００２０】
図１は、被検面２ａ、２ｂおよび基準面２２Ａａ、２２Ｂａ間の干渉縞測定の様子を示すものであり、図２が、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定の様子を示している。
【００２１】
被検体保持部材１４は、図１および２において矢印で示すように、両基準板２２Ａ、２２Ｂの中間において両干渉計１２Ａ、１２Ｂの光路内の被検体測定位置（図１に示す位置）と光路外の退避位置（図２に示す位置）とを採り得るよう光軸直交方向に移動可能に設けられている。そして、この被検体保持部材１４は、被検面２ａ、２ｂおよび基準面２２Ａａ、２２Ｂａ間に形成される干渉縞を測定する際には、被検体測定位置に移動せしめられ、これにより各干渉計１２Ａ、１２Ｂによる被検面２ａ、２ｂの形状測定を可能ならしめるようになっている。一方、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞を測定する際には、退避位置に移動せしめられるようになっている。
【００２２】
また、１対の干渉計１２Ａ、１２Ｂのうち一方の干渉計１２Ｂには、その光源からの可干渉光を遮蔽し得る遮光部材３０が設けられている。この遮光部材３０は、図１および２において矢印で示すように、干渉計本体２０Ｂと基準面２２Ｂａとの間において光路内の遮蔽位置（図２に示す位置）と光路外の退避位置（図１に示す位置）とを採り得るよう光軸直交方向に移動可能に設けられている。そして、この遮光部材３０は、被検面２ａ、２ｂおよび基準面２２Ａａ、２２Ｂａ間に形成される干渉縞を測定する際には、退避位置に移動せしめられた状態にあるが、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間に形成される干渉縞を測定する際には、遮蔽位置に移動せしめられ、これにより干渉計１２Ｂの光源からの可干渉光を遮蔽した状態で、他方の干渉計１２Ａによる基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定を可能ならしめるようになっている。
【００２３】
以上詳述したように、本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置１０は、各干渉計１２Ａ、１２Ｂにより被検体保持部材１４に保持された平行平面板２の各面２ａ、２ｂを被検面として干渉縞測定を行うようになっているが、被検体保持部材１４は１対の干渉計１２Ａ、１２Ｂの光路外へ退避可能に設けられるとともに、一方の干渉計１２Ｂにはその光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材３０が設けられているので、上記干渉縞測定の前または後に、被検体保持部材３０を光路外に退避させるとともに遮光部材３０により干渉計１２Ｂの光源からの可干渉光を遮断することにより、この状態で干渉計１２Ａによる基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定を行うことができる。
【００２４】
そしてこれにより、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定結果を用いてその平行度のずれを補正することができる。
【００２５】
したがって、本実施形態によれば、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。
【００２６】
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
【００２７】
図４は、本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置１１０を示す全体構成図である。
【００２８】
図示のように、この両面形状および厚みムラ測定装置１１０は、基本的構成は図１に示す両面形状および厚みムラ測定装置１０と同様であるが、被検体保持部材１４および遮光部材３０の構成が異なっている。
【００２９】
すなわち、本実施形態における被検体保持部材１１４は両干渉計１２Ａ、１２Ｂの光路内に固定配置されており、該被検体保持部材１１４には、各干渉計１２Ａ、１２Ｂの可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部１１４ａが形成されている。また、本実施形態における遮光部材１３０は、干渉計１２Ｂの光源からの可干渉光のうち透孔部１１４ａに入射する可干渉光を遮断するようにして固定配置されている。
【００３０】
本実施形態においては、遮光部材１３０が設けられていない干渉計１２Ａにより透孔部１１４ａを透して基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定を行うことができる。しかも、この基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定と同時に、各干渉計１２Ａ、１２Ｂにより平行平面板２の各面２ａ、２ｂを被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができる。そして、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定結果を用いてその平行度のずれを補正することができる。
【００３１】
したがって、本実施形態によれば、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。しかも、本実施形態においては、被検体保持部材１４を光路外に退避させる必要がないので、短時間で干渉縞測定を行うことができる。
【００３２】
次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。
【００３３】
図５は、本実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置２１０を示す全体構成図である。
【００３４】
図示のように、この両面形状および厚みムラ測定装置２１０も、基本的構成は図１に示す両面形状および厚みムラ測定装置１０と同様であるが、被検体保持部材１４および遮光部材３０の構成が異なっている。
【００３５】
すなわち、本実施形態においては、図４に示す被検体保持部材１１４と同様、被検体保持部材２１４が両干渉計１２Ａ、１２Ｂの光路内に固定配置されており、該被検体保持部材２１４には、各干渉計１２Ａ、１２Ｂの可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部２１４ａが形成されている。
【００３６】
また、本実施形態においては、１対の遮光部材２３０Ａ、２３０Ｂが用いられている。これら遮光部材２３０Ａ、２３０Ｂは、図１に示す遮光部材３０と同様、干渉計本体２０Ａ、２０Ｂと基準面２２Ａａ、２２Ｂａとの間において光路内の遮蔽位置と光路外の退避位置とを採り得るよう光軸直交方向に移動可能に設けられている。ただし、これら遮光部材２３０Ａ、２３０Ｂは、一方が遮蔽位置にあるとき、他方は退避位置にあるように移動制御されるようになっている。
【００３７】
本実施形態においては、遮光部材２３０Ｂにより干渉計１２Ｂの光源からの可干渉光を遮断した状態で、干渉計１２Ａにより基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定および平行平面板２の干渉計１２Ａ側の面２ａを被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができ、また、遮光部材２３０Ａにより干渉計１２Ａの光源からの可干渉光を遮断した状態で、干渉計１２Ｂにより基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定および平行平面板２の干渉計１２Ｂ側の面２ｂを被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができる。
【００３８】
そして、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定結果を用いてその平行度のずれを補正することができる。
【００３９】
したがって、本実施形態によれば、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。
【００４０】
その際、基準面２２Ａａ、２２Ｂａ相互間の干渉縞測定結果は、いずれか一方の干渉計のものを用いれば足りるが、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの干渉縞測定結果を用いて透孔部２１４ａの光軸直交方向の位置ズレ（例えば透孔部２１４ａの中心位置の位置ズレ）を比較するようにすれば、両干渉計１２Ａ、１２Ｂの光軸ズレをも測定することができる。したがって、この測定結果を用いて、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際に光軸ズレの補正を行うようにすれば、平行平面板２の両面２ａ、２ｂの表面形状およびその厚みムラをより正確に測定することができる。
【００４１】
最後に、より高精度な測定を行うために、上記実施形態における厚みムラ測定についての具体的な数式演算をその各ステップを列挙する形式で簡単に説明する。なお、この場合においては上記両干渉計の光軸直交方向の位置ズレは無視できるものとする。
【００４２】
▲１▼ サンプルを挿入せずに、図６に示す如き基準板Ａと基準板Ｂの相対形状をいずれかの干渉計により測定する。この測定結果をφＡＢ（ｘ，ｙ）とし、また、それぞれの基準面の形状を、Ａ（ｘ，ｙ）、Ｂ（ｘ，ｙ）とし、傾き量をＴ（ｘ，ｙ）とすると、
φＡＢ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）＋Ｂ（ｘ，ｙ）＋Ｔ（ｘ，ｙ）…（１）
と表される。なお、図６において実線は面形状、点線はその傾きを表わす。
【００４３】
▲２▼ これに対し、解析的手法を用いて傾きを補正し、φ’ＡＢ（ｘ，ｙ）を求めると、
φ’ＡＢ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）＋Ｂ（ｘ，ｙ） …（２）
と表される。
【００４４】
▲３▼ 次に図７に示す如く、基準板Ａ，Ｂの間に測定サンプルを挿入する。
【００４５】
▲４▼ 基準面Ａとサンプル上面ＳＡ、基準面Ｂとサンプル下面ＳＢ、基準面Ａと基準面Ｂの各面上における一部の測定を行う。このサンプルのそれぞれの面形状（ウェッジを含む）をＳＡ（ｘ，ｙ）、ＳＢ（ｘ，ｙ）とし、それぞれの対向する基準板の傾き量をＴＡ（ｘ，ｙ）、ＴＢ（ｘ，ｙ）とすると、基準面Ａとサンプル上面ＳＡとの相対形状の測定結果φＳＡ（ｘ，ｙ）は、
φＳＡ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）＋ＳＡ（ｘ，ｙ）＋ＴＡ（ｘ，ｙ）…（３）
となる。
【００４６】
また、基準面Ｂとサンプル下面ＳＢとの相対形状の測定結果φＳＢ（ｘ，ｙ）は、
φＳＢ（ｘ，ｙ）＝Ｂ（ｘ，ｙ）＋ＳＢ（ｘ，ｙ）＋ＴＢ（ｘ，ｙ）…（４）
となる。
【００４７】
基準面Ａ、基準面Ｂの各面上における一部分形状をＡＰ（ｘ，ｙ）、ＢＰ（ｘ，ｙ）とし、さらにその相対形状の測定結果をφＰＡＢ（ｘ，ｙ）、このときの傾き量をＴＰ（ｘ，ｙ）とすると、
φＰＡＢ（ｘ，ｙ）＝ＡＰ（ｘ，ｙ）＋ＢＰ（ｘ，ｙ）＋ＴＰ（ｘ，ｙ）…（５）
と表される。
【００４８】
ここで、ＴＡ（ｘ，ｙ）およびＴＢ（ｘ，ｙ）は、基準板の光軸に対する傾き量のみを意味しているので、
ＴＰ（ｘ，ｙ）＝ＴＡ（ｘ，ｙ）＋ＴＢ（ｘ，ｙ） …（６）
と表される。
【００４９】
また、上記（２）式により、対向する基準板どうしの傾き量を含まない形状は求まっているため、このφ’ＡＢ（ｘ，ｙ）のφＰＡＢ（ｘ，ｙ）に対応する一部を抽出し、それをφ’ＰＡＢ（ｘ，ｙ）とすると、
φ’ＰＡＢ（ｘ，ｙ）＝ＡＰ（ｘ，ｙ）＋ＢＰ（ｘ，ｙ） …（７）
と表される。
その後、式（５）から式（７）を差し引けば、式（６）が求まる。
【００５０】
▲５▼ 最後に、式（３）と式（４）を加えたものから、式（２）および式（６）を差し引けば、基準板形状誤差を含まず、かつウェッジむらを含んだ厚み形状が求まる。
【００５１】
なお、上記各実施形態においては、各干渉計１２Ａ、１２Ｂとしてフィゾー型の干渉計を用いたものについて説明したが、マイケルソン型の干渉計を用いた場合等においても、上記各実施形態と同様の構成を採用することにより上記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
また、上記説明においては、干渉計としていわゆる縦型のものを用いているが、これに代え、光軸を水平方向に配したいわゆる横型の干渉計を用いることも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に係る第１の両面形状および厚みムラ測定装置は、被検体保持部材が１対の干渉計の光路外へ退避可能に設けられており、これら１対の干渉計のうち少なくとも一方に該干渉計の光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられているので、干渉縞測定の前または後に、被検体保持部材を光路外に退避させるとともに遮光部材により一方の干渉計の光源からの可干渉光を遮断した状態で、他方の干渉計により基準面相互間の干渉縞測定を行うことができる。
【００５４】
そこで、各干渉計により平行平面板の各面を被検面として干渉縞測定を行うとともに、これと前後して基準面相互間の干渉縞測定を行うようにすれば、平行平面板の両面の表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面相互間の干渉縞測定結果を用いて両干渉計の基準面相互の平行度のずれを補正することができる。
【００５５】
したがって、本発明に係る第１の装置によれば、両干渉計の基準面相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。
【００５６】
本発明に係る第２の両面形状および厚みムラ測定装置は、被検体保持部材に各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が形成されているとともに、いずれか一方の干渉計にその光源からの可干渉光のうち透孔部に入射する可干渉光を遮断する遮光部材が設けられているので、遮光部材が設けられていない他方の干渉計により透孔部を透して基準面相互間の干渉縞測定を行ことができ、しかもこの基準面相互間の干渉縞測定と同時に各干渉計により平行平面板の各面を被検面として干渉縞測定を同時に行うことができる。
【００５７】
そして、平行平面板の両面の表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面相互間の干渉縞測定結果を用いて両干渉計の基準面相互の平行度のずれを補正することができる。
【００５８】
したがって、本発明に係る第２の装置によれば、両干渉計の基準面相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。しかもその際、被検体保持部材を光路外に退避させる必要がないので、短時間で干渉縞測定を行うことができる。
【００５９】
本発明に係る第３の両面形状および厚みムラ測定装置は、被検体保持部材に各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が形成されているとともに、各干渉計にその光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられているので、遮光部材により一方の干渉計の光源からの可干渉光を遮断した状態で、他方の干渉計により基準面相互間の干渉縞測定および平行平面板の第１面を被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができ、また、遮光部材により上記他方の干渉計の光源からの可干渉光を遮断した状態で、上記一方の干渉計により基準面相互間の干渉縞測定および平行平面板の第２面を被検面とする干渉縞測定を同時に行うことができる。
【００６０】
そして、平行平面板の両面の表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際、基準面相互間の干渉縞測定結果を用いて両干渉計の基準面相互の平行度のずれを補正することができる。
【００６１】
したがって、本発明に係る第３の装置によれば、両干渉計の基準面相互の平行度が十分に得られないまま干渉縞測定が行われた場合においても、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラを正確に測定することができる。その際、基準面相互間の干渉縞測定結果は、いずれか一方の干渉計のものを用いれば足りるが、両干渉計の干渉縞測定結果を用いて透孔部の光軸直交方向の位置ズレを比較するようにすれば、両干渉計の光軸ズレをも測定することができるので、この測定結果を用いて平行平面板の両面の表面形状の測定およびその厚みムラの測定を行う際に光軸ズレの補正を行うようにすれば、平行平面板の両面の表面形状およびその厚みムラをより正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置を示す全体構成図
【図２】図１の実施形態装置において基準面相互間の干渉縞測定の様子を示す図
【図３】図１の実施形態装置において干渉縞測定結果を用いて平行平面板の厚みムラを解析的に測定する手順を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置を示す全体構成図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る両面形状および厚みムラ測定装置を示す全体構成図
【図６】本発明の実施形態を数式を用いて説明する際に用いられる図
【図７】本発明の実施形態を数式を用いて説明する際に用いられる図
【符号の説明】
２ 平行平面板
２ａ、２ｂ 両面（被検面）
１０、１１０、２１０ 両面形状および厚みムラ測定装置
１２Ａ、１２Ｂ 干渉計
１４、１１４、２１４ 被検体支持部材
１６ コンピュータ
１８ モニタ
２０Ａ、２０Ｂ 干渉計本体
２２Ａ、２２Ｂ 基準板
２２Ａａ、２２Ｂａ 基準面
２４Ａ、２４Ｂ ＰＺＴ駆動回路
２６Ａ、２６Ｂ ピエゾ素子
２８Ａ、２８Ｂ 基準板支持部材
３０、１３０、２３０Ａ、２３０Ｂ 遮光部材
Ａｘ 光軸
Claims (4)
- 光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定するように構成された１対の干渉計と、被検体となる不透明の平行平面板を保持する被検体保持部材とを備えてなり、
前記平行平面板の両側に前記１対の干渉計を対向配置した状態で該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置において、
前記被検体保持部材が、前記１対の干渉計の光路外へ退避可能に設けられているとともに、前記１対の干渉計のうち少なくとも一方に、該干渉計の光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられていることを特徴とする両面形状および厚みムラ測定装置。 - 光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定するように構成された１対の干渉計と、被検体となる不透明の平行平面板を保持する被検体保持部材とを備えてなり、
前記平行平面板の両側に前記１対の干渉計を対向配置した状態で該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置において、
前記被検体保持部材に、前記各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が穿設され、かつ前記１対の干渉計のうちいずれか一方に、該干渉計の光源からの可干渉光のうち前記透孔部に入射する可干渉光を遮断する遮光部材が設けられていることを特徴とする両面形状および厚みムラ測定装置。 - 光源からの可干渉光を２分割し、一方の光線束を被検面に入射させてその反射光を物体光とするとともに他方の光線束を基準面に入射させてその反射光を参照光とし、これら物体光および参照光の光干渉により生じる干渉縞を測定するように構成された１対の干渉計と、被検体となる不透明の平行平面板を保持する被検体保持部材とを備えてなり、
前記平行平面板の両側に前記１対の干渉計を対向配置した状態で該平行平面板の両面を被検面として干渉縞測定を行うことにより、該両面の表面形状および該平行平面板の厚みムラを測定するように構成された両面形状および厚みムラ測定装置において、
前記被検体保持部材に、前記各干渉計の可干渉光の一部を他方の干渉計の基準面まで到達させるための透孔部が穿設され、かつ前記各干渉計に、該干渉計の光源からの可干渉光を遮断し得る遮光部材が設けられていることを特徴とする両面形状および厚みムラ測定装置。 - 前記各干渉計が、該干渉計の基準面を可干渉光の光軸方向に移動させて該基準面と前記被検面との相対距離を変化させることにより、前記干渉縞の解析を行うように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の両面形状および厚みムラ測定装置。
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