JP4597467B2 - 基準面に対する物体の絶対位置及び表面プロファイルを測定するための高さ走査干渉計 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
本発明は、物体部位の点の空間位置を測定するための非接触技術に関し、選択された部位の表面高さをサブミクロン精度で測定することを含む。適用例としては、表面プロファイリング、異なる材料を含み得る表面形状の高さの測定、並びに、部位の位置及び方位を測定するための固定座標系又は基準面に対する表面形状の測定が挙げられる。
【０００２】
様々な光学的検出技術が、表面プロファイルの測定に利用可能である。本明細書中で参照するように、高さ走査干渉法では、広帯域の光源を使用し、通常はレーザを基にした干渉法に関連する干渉縞次数の曖昧さの無い３次元表面高さプロファイルを求める。可視領域において、この高さ走査は、本技術分野では、走査型白色光干渉法（ＳＷＬＩ）、コヒーレンス・レーダ、相関顕微鏡法、及び垂直走査型干渉法と呼ばれることが多い。
【０００３】
発明の概要
本発明は、反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の波長依存性（分散）等、干渉計及び物体部位を測定することによって生じるＰＣＯＲを補償することによって高さ走査干渉法の基礎技術を拡張する方法とシステムを特徴とする。このような影響を適切に補償すると、高さ測定走査の精度が改善される。例えば、異なる光学的性質の領域が在る物体部位をより正確に特徴付けできる。
【０００４】
また、本発明は、表面の絶対位置と方位が、表面の質感やプロファイルと同じくらい重要な計測学の問題にまで高さ走査干渉法を拡張する。従って、表面の形態と質感の提供に加えて、物体部位の全体位置（ピストン）、先端部及び傾きを、表面プロファイル構成時、基準の固定点又は固定面に対して測定し得る。
【０００５】
一般的に、１つの側面において、本発明は、複数の表面材料を含む物体表面上の複数点の相対位置を測定するための表面プロファイリング方法を特徴とする。この方法には、相対位置に関する干渉計データを収集する段階と、収集した干渉計データと、表面材料の各々に対する反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値とに基づいて、相対位置を計算する段階とが含まれる。
【０００６】
一般的に、他の側面において、本発明は、複数の表面材料を含む物体表面上の複数点の相対位置を測定するための表面プロファイリング方法を特徴とする。この方法には、相対位置に関する干渉計データを収集する段階と、収集した干渉計データと、表面材料の各々に対する反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ _ｐａｒｔ を示す少なくとも１つの値とに基づいて、相対位置を計算する段階とが含まれる。
【０００７】
一般的に、他の側面において、本発明は、物体表面上における複数の各点の共通基準表面に対する絶対位置を測定するための表面プロファイリング方法を特徴とする。この方法には、次の段階が含まれる。すなわち、絶対位置に関する干渉計データを収集する段階と、収集した干渉計データと、物体表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散及び干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値とに基づいて、絶対位置を計算する段階と、が含まれる。
【０００８】
一般的に、他の側面において、本発明は、物体表面上における複数の各点の共通基準表面に対する絶対位置を測定するための表面プロファイリング方法を特徴とする。この方法には、次の段階が含まれる。すなわち、絶対位置に関する干渉計データを収集する段階と、収集した干渉計データと、物体表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ _ｐａｒｔ 及び干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ _ｓｙｓ を示す少なくとも１つの値とに基づいて、絶対位置を計算する段階と、が含まれる。
【０００９】
一般的に、他の側面において、本発明は、測定物体の表面プロファイルに関する干渉計データを収集する段階と、収集した干渉計データと、測定物体のプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値とに基づいて、表面プロファイルを計算する段階と、が含まれる表面プロファイリング方法を特徴とする。
【００１０】
本発明のこの側面による実施形態には、以下の特徴のいずれかを含み得る。
表面プロファイルの計算は、収集した干渉計データ、及び測定物体のプロファイル測定表面の異なった領域の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す複数の値に基づき得る。
【００１１】
表面プロファイルの計算は、収集した干渉計データ、並びに測定物体のプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散及び干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値に基づき得る。
【００１２】
干渉計データの収集には、測定物体の表面プロファイルに関する走査干渉計データを収集する段階を含み得る。
収集した干渉計データは、プロファイル測定表面上の複数の各点に対する波数ベクトルｋにおける少なくとも１つの位相値φ（ｋ）を含むことが可能であり、表面プロファイルの計算は、以下の関係に基づいている。
【００１３】
【数７】

ここで、ｈは表面高さ、ζは基準オフセット位置、ｎは屈折率、γ_ｐａｒｔは波数ベクトルｋにおけるプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）、γ_ｓｙｓは、波長ベクトルｋにおける干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）、τ_ｐａｒｔは、基準波数ベクトルｋ_０に対するプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散、τ_ｓｙｓは、波数ベクトルｋ_０に対する干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散である。
【００１４】
収集した干渉計データは、プロファイル測定表面上の複数の各点に対する複数の波数ベクトル値ｋに対応する複数の位相値φ（ｋ）を含むことが可能であり、表面プロファイルの計算は、以下の関係に基づいている。
【００１５】
【数８】

ここで、ｈは表面高さ、ζは基準オフセット位置、ｎは屈折率、τ_ｐａｒｔは、基準波数ベクトルｋ_０に対するプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散、τ_ｓｙｓは、基準波数ベクトルｋ_０に対する干渉計データを収集するために用いられる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散である。
【００１６】
干渉計データは、プロファイル測定表面上の複数の各点に対する走査基準ミラーの複数の位置ζに対応する複数の位相値φ（ζ）を含む走査干渉計データであり、又、表面プロファイルの計算には、波数ベクトル領域の各点に対する複数の位相値を変換する段階と、波数ベクトルに対して各点の変換された位相値の微分係数を計算する段階と、各点の微分係数と測定物体のプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値とから表面プロファイルを計算する段階と、が含まれる。
【００１７】
このような実施形態において、この少なくとも１つの値は、測定物体のプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散及び干渉計データを収集するために用いる走査干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示すことが可能であり、又、計算された表面プロファイルは、プロファイル測定表面上の複数の各点に対して、共通基準表面に対する絶対位置を与える。干渉計データには、コヒーレンスプロファイリングデータ及び位相プロファイリングデータが含まれ、表面プロファイルの計算には、コヒーレンスプロファイリングデータと反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値とを用いて表面プロファイルの初期推定値を求める段階と、位相プロファイリングデータの干渉縞の曖昧さを解決するために初期推定値を用いる段階と、が含まれる。
【００１８】
この少なくとも１つの値は、τ_ｐａｒｔ＋τ_ｓｙｓであってよく、ここで、τ_ｐａｒｔは、基準波数ベクトルｋ_０に対するプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であり、τ_ｓｙｓは、基準波数ベクトルｋ_０に対する干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散である。
【００１９】
この少なくとも１つの値は、τ_ｐａｒｔ及びτ_ｓｙｓを含んでよく、ここで、τ_ｐａｒｔは基準波数ベクトルｋ_０に対するプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であり、τ_ｓｙｓは、基準波数ベクトルｋ_０に対する干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散である。
【００２０】
このような実施形態において、この少なくとも１つの値は、更に、γ_ｐａｒｔ及びγ_ｓｙｓを含んでよく、ここで、γ_ｐａｒｔは、個々の波数ベクトルｋにおけるプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）であり、γ_ｓｙｓは、波数ベクトルｋにおける干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）である。
【００２１】
この少なくとも１つの値には、プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す第１の値と、特定の波数ベクトルｋに対するプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）を示す第２の値と、を含み得る。
【００２２】
計算された表面プロファイルは、プロファイル測定表面上における複数の各点の共通基準表面に対する絶対位置を提供し得る。
収集された干渉計データは、基準ミラー走査位置ζの関数として、コヒーレンス・プロファイリング強度データを含んでよく、表面プロファイルの計算は、以下の関係に基づいている。
【００２３】
【数９】

ここで、ｈは表面高さであり、ζ_ｍａｘは強度データが最大である基準走査位置であり、ｎは屈折率であり、τ_ｐａｒｔは基準波数ベクトルｋ_０に対するプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であり、τ_ｓｙｓは、基準波数ベクトルｋ_０に対する干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散である。
【００２４】
一般的に、他の側面において、本発明は、動作中に測定物体の表面プロファイルに関する干渉計データを提供する干渉計システムと、干渉計システムに接続された電子処理装置と、を備える表面プロファイリングシステムであって、電子処理装置は、動作中に干渉計データと測定物体のプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つのパラメータとに基づき表面プロファイルを計算する前記表面プロファイリングシステムが特徴である。
【００２５】
本発明のこの側面による実施形態には、この表面プロファイリング方法の上述したいずれかの特徴と以下の特徴のいずれかも含み得る。
この少なくとも１つのパラメータは、測定物体のプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散及び干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示すことが可能であり、電子処理装置によって計算された表面プロファイルは、プロファイル測定表面上における複数の各点の共通基準表面に対する絶対位置を含む。
【００２６】
電子処理装置は、干渉計データと、プロファイル測定表面の異なった表面材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示すパラメータとに基づき、表面プロファイルを計算し得る。
【００２７】
干渉計システムには、広帯域光源と、動作中に基準経路に沿って光源から得られる第１波面と測定物体に接触する測定経路に沿って光源から得られる第２波面とを導き、又、第２波面が測定物体に接触した後、波面を合成して光学干渉パターンを生成する走査干渉計と、光学干渉パターンに応じて干渉計データを生成する検出器と、干渉計と検出器に接続され、動作中、走査干渉計に基準経路と測定経路との間の光路差を変更させる走査制御装置と、が含まれる。
【００２８】
一般的に、他の側面において、本発明は、基準波数ベクトルｋ _０ に対する干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｓｙｓ、及び干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散τ_ｓｙｓの内少なくとも１つを測定するために干渉計システムを較正するための方法を特徴とする。この較正方法には、干渉計システムを用いて試験表面に関する干渉計データを収集する段階と、試験表面のプロファイルｈ、基準波数ベクトルｋ _０ に対する試験表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｐａｒｔ、及び試験表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散τ_ｐａｒｔ からは独立した情報を提供する段階と、干渉計データと、独立した情報とに基づいて、干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｓｙｓ、及び干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散τ_ｓｙｓの内少なくとも一つを計算する段階と、が含まれる。
【００２９】
本発明のこの側面による実施形態は、以下の特徴いずれかを含み得る。
収集した干渉計データには、試験表面上の複数の各点に対する波数ベクトルｋにおける少なくとも１つの位相値φ（ｋ）を含むことができ、表面プロファイルの計算は、以下の関係に基づいている。
【００３０】
【数１０】

ここで、ζは基準オフセット位置であり、ｎは屈折率である。
γ_ｓｙｓとτ_ｓｙｓの内の少なくとも１つは、γ_ｓｙｓを含み得る。
γ_ｓｙｓとτ_ｓｙｓの内の少なくとも１つは、τ_ｓｙｓを含み得る。
γ_ｓｙｓとτ_ｓｙｓの内の少なくとも１つは、γ_ｓｙｓとτ_ｓｙｓとを含み、干渉計データは、実験的に観測された位相ギャップＧ_ｅｘを提供し、又τ_ｓｙｓの計算は、τ_ｓｙｓ＝〔（γ_ｐａｒｔ＋γ_ｓｙｓ−Ｇ_ｅｘ）／ｋ_０〕−τ_ｐａｒｔの関係に基づく。
【００３１】
一般的に、他の側面において、本発明は、基準波数ベクトルｋ _０ に対する試験材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｐａｒｔ及び試験材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散τ_ｐａｒｔの内の少なくとも１つを測定するための方法を特徴とする。この方法には、干渉計システムを用いて試験表面に関する干渉計データを収集する段階と、基準波数ベクトルｋ _０ に対する干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｓｙｓ及び干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散τ_ｓｙｓ からは独立した情報を提供する段階と、干渉計データと、独立した情報とに基づいて、試験材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｐａｒｔ及び試験材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散τ_ｐａｒｔの内の少なくとも一つを計算する段階と、が含まれる。幾つかの実施形態において、γ_ｐａｒｔ 及びτ_ｐａｒｔの内の少なくとも１つはτ_ｐａｒｔ であり、干渉計データは、実験的に観測された位相ギャップＧ_ｅｘを提供し、又、τ_ｐａｒｔの計算は、τ_ｐａｒｔ＝〔（γ_ｐａｒｔ＋γ_ｓｙｓ−Ｇ_ｅｘ）／ｋ_０〕−τ_ｓｙｓの関係に基づく。
本発明の他の側面、利点、及び特徴は以下の通りである。
【００３２】
詳細な説明
本発明は、図１に示す２ビームマイケルソン干渉計１００等の高さ走査干渉計に関する。干渉計１００には、広帯域光源１１０と、基準ミラー１３０への基準経路及び物体部位１５０の表面１４０への測定経路を画成するためのビームスプリッタ１２０等の干渉計光学部品と、基準区間及び測定区間からの波面の再合成により生じる干渉像を記録するためのカメラ１６０と、が含まれる。また、干渉計１００には、制御により光路を修正又は走査するための機構１８０であって、基準ミラー１３０に接続される圧電変換器等の機構１８０と、カメラ１６０とカメラによって記録された干渉計データを分析するための走査機構とに接続されるデータ処理装置１９０とが含まれる。分散補償要素１７０は、ビームスプリッタによって生じた分散に対する経路長さを補償するために基準経路に配置される。
【００３３】
従って、干渉計１００は、干渉位相情報を用いて、物体部位表面上の各点ｘ、ｙにおけるｚ座標方向の高さｈを測定するように配置される。仮想表面Ｈは、全ての高さ及び干渉位相測定の基準となる光プロファイラの基準面である。角波数ｋ＝２π／λの第１次数に対して、Ｈに対する干渉位相φは、以下のとおりである。
【００３４】
【数１１】

ここで、ｋ_０は公称波数であり、ζは基準ミラー走査位置であり、γ_ｐａｒｔは部位表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）であり、γ_ｓｙｓは干渉計システムに帰属するＨに対するシステム位相オフセットである。値γ_ｓｙｓには、干渉計光学部品からのＰＣＯＲ寄与分、及び、例えば走査開始位置ζから生じる何らかの一定のオフセット値が含まれる。線形分散係数τ_ｐａｒｔ及びτ_ｓｙｓは、位相オフセット値γ_ｐａｒｔ及びγ_ｓｙｓにそれぞれ対応する。位相オフセット値γ_ｐａｒｔ、γ_ｓｙｓは、公称波数ｋ_０で求める。空気に対する屈折率ｎは、波数とは独立であると仮定する。材料の屈折率の波数依存性を考慮することによって、本発明の教示内容が、空気よりも比重の大きい透明媒体に拡張できることを当業者は認識されるであろう。式（９）の全ての項は、潜在的に場の位置ｘ、ｙの関数であるが、以下の記述の場合、変数ｎ、ζ、ｋ_０は、視野において一定であると仮定する。
【００３５】
走査干渉法の測定においては、基準区間と測定区間との間の光路差（ＯＰＤ）が広帯域放射のコヒーレンス長さ内にある場合にのみ干渉縞が生成されるように、光源１１０は広帯域放射を行なう。従って、走査干渉法の測定は、干渉効果例えば、干渉縞のコントラストの局所化広帯域特性を用いるという点で“コヒーレンス・プロファイリング”モードと見なすことができ、あるいは等価的に、波数に伴う干渉位相における変化の割合の測定と見なし得る。
【００３６】
図２は、基準ミラー位置ζを走査する時のコヒーレンス・プロファイリング強度信号の例を示す。式（１）によれば、広帯域光源の様々な発光に対して重なり合う干渉縞は、正規化強度Ｉとなり、以下のように表される。
【００３７】
【数１２】

ここで、Ｖは干渉縞コントラストの包絡線である。包絡線Ｖは、カメラ自体のスペクトル感度を含み、カメラによって検出された光のスペクトル分布のフーリエ変換に比例する。図２において、光源は、対称的でほぼガウス分布を示すスペクトル発光であると仮定する。
【００３８】
対称的なコントラスト包絡線の場合、干渉縞コントラスト包絡線のピーク値は、ｄφ／ｄｋ＝０の時の走査位置によって与えられる。これは、固定位相位置であり、ここで、干渉位相は同様に波数から独立しており、全ての干渉パターンが重なり強め合う。更に、一般的には、固定位相条件ｄφ／ｄｋ＝０は干渉縞コントラスト包絡線Ｖの中心に対応することが分かる。固定位相位置と、最近接のゼロ位相点φ＝０の位置との間の位相ギャップＧは、以下の通りである。
【００３９】
【数１３】

これは、波数ｋから独立しているが、システムと部位パラメータに依存する一定の位相オフセット値である。位相φ_０は、（ζ＝０の走査位置に関して）公称波数ｋ_０における位相であり、例えば、式（１）から、以下のようになる。
【００４０】
【数１４】

式（２）と図２から、走査位置ζ＝ｈ＋（τ_ｓｙｓ＋τ_ｐａｒｔ）／２ｎの時、干渉縞コントラストが最大又はピークになることが分かる。従って、１つのデータ処理の実施形態において、システムは、例えば、電子的すなわちデジタル変換によって、カメラの画素毎にζの関数として干渉縞コントラスト包絡線Ｖを求める。次に、包絡線Ｖが特定の値、例えば、その最大又はピーク値に達する時の走査位置ζ_ｍａｘが求められる。対応する高さｈは、この走査位置から分散オフセット値を差し引いた値である。
【００４１】
【数１５】

他の信号処理方法において、コヒーレンス・プロファイリング強度信号は、周波数領域の走査位置ζに対して（すなわち、周波数の波数ｋに対して）フーリエ変換される。変換されたデータの位相は、ちょうど式（１）の位相φ（ｋ）に一致する。この位相から、信号処理装置は、位相微分係数ｄφ／ｄｋを計算し、又、以下の式に基づきカメラ画素毎に高さｈを求める。
【００４２】
【数１６】

ここで、微分係数ｄφ／ｄｋはζ＝０に対して計算される。式（６）は、式（１）から直接導かれる。
【００４３】
式（５）及び（６）から分かるように、コヒーレンスプロファイリングデータに基づく表面高さ測定値は、例えば、較正により、干渉計システム及び試験部位に対するＰＣＯＲ分散（例えば、τ_ｐａｒｔ及びτ_ｓｙｓ）を考慮することによってより正確に計算し得る。
【００４４】
また、コヒーレンス・プロファイリングに加えて、表面高さ測定値は、干渉位相φ（ｋ）が１つ以上の波数ｋに対して直接測定される干渉位相プロファイリングデータに基づき得る。例えば、位相シフト干渉法（ＰＳＩ）技術が、このような測定に用い得る。式１から明らかに、直接干渉位相測定値が、高さｈを求めるために用いられる場合、ＰＣＯＲγ_ｐａｒｔ及びγ_ｓｙｓ（並びに公称波数ｋ_０以外の波数に対するＰＣＯＲ分散τ_ｐａｒｔ及びτ_ｓｙｓ）を考慮すると、高さ測定の精度が改善される。
【００４５】
一般的に、コヒーレンス・プロファイリング測定の場合の特定の雑音源に対する感度は、位相プロファイリング測定に対するものと異なるため、特定の技術が特定の用途に対して好ましいことがあったり、又は、互いに補うために用いたりする。しかしながら、数多くの位相プロファイリング測定における１つの欠点は、測定された位相φ（ｋ）が、２πの干渉縞の曖昧さを含むことである。比較的滑らかな表面の場合、表面全体での相対的な干渉縞の曖昧さは、標準的な干渉縞除去手順を用いて、複数のカメラ画素のデータから補間してよい。しかしながら、更に一般的には、このような干渉縞の曖昧さを取り除くために、コヒーレンスプロファイリングデータ等、独立した測定値を有することが好ましい。従って、絶対的な表面プロファイル測定値を得るために、コヒーレンス・プロファイリング高さ測定は、単独で用いたり、又は、位相プロファイリング測定から絶対的な干渉縞の曖昧さを取り除くために用いたりできるが、このことは、コヒーレンス測定よりも正確な場合がある。
【００４６】
１つのこのような実施形態において、コヒーレンス・プロファイリング測定値から求めた高さｈを用いて、以下の式に基づき、位相φ_０＝φ（ｋ_０）に対する位相プロファイリングデータに基づく絶対位相プロファイリング高さ測定値ｈ’を計算する。
【００４７】
【数１７】

ここで、Ｉｎｔ［ ］は、引数に対して最も近い整数を返す。式（７）は、部位表面のあらゆる点ｘ、ｙに独立して適用し得る。また、式７から明らかなように、ＰＣＯＲ値γ_ｐａｒｔ及びγ_ｓｙｓを考慮すると、絶対位相プロファイリング測定の精度が改善される。更に、式７は、ｈをコヒーレンス・プロファイリングで求めることによって、無条件にＰＣＯＲ分散値τ_ｐａｒｔ及びτ_ｓｙｓに依存する。
【００４８】
図３は、周波数変換されたコヒーレンスプロファイリングデータφ（ｋ）が、如何にして位相プロファイリング測定値から干渉縞の曖昧さを取り除くかをグラフで示す。位相の変化の割合を示す直線ｄφ／ｄｋは、φ_０に関する数個の位相データ点を取ることによって評価される。式（３）に基づき、その直線に対する位相軸切片の点Ｇが分かっているとすると、この直線により干渉縞次数の曖昧さが除去される。位相と位相微分係数データを求めるための生データは、図２に示すような走査を必要とするが、この評価は、基準走査位置ζ＝０の場合である。このグラフにおいて、ギャップＧは、位相軸切片の点即ち波数ゼロでの位相である。
【００４９】
絶対高さ測定値を計算するための上記表現を用いるために、ＰＣＯＲ及びＰＣＯＲ分散に対する値が、システム及びその部位に対して求められる。γ_ｓｙｓ、τ_ｓｙｓを確定する手順は、システムの特徴付けである。また、システムの特徴付けは、光プロファイラ基準面Ｈの位置と形状を無条件に確定する。システムの特徴付けには、既知の光学特性γ_ａｒｔ、τ_ａｒｔ、及び表面形態ｈ_ａｒｔを有する特徴付け用の模型を含む。図４において、模型４１０は、干渉計１００の視野に一時的に挿入され、又、模型表面４１１のｘ、ｙに依存する位相プロファイルφ_０の測定値は、システム位相オフセット値γ_ｓｙｓを求めるために必要な情報を提供する。
【００５０】
【数１８】

ここで、全ての値は、潜在的にｘ、ｙ領域への依存性を有することを理解されたい。留意されたいことは、位相プロファイルφ_０は、除去されなければならず、このことは、模型が連続的な表面であるという前提の下で、２πの干渉縞の飛び越しが除去されなければならないことを意味することである。
【００５１】
式（８）によって定義される手順は、予め求められた表面プロファイルマップｈ_ａｒｔの原点の表面に光プロファイラ基準面Ｈを効果的に位置付ける。従って、例えば、この模型が完全に平坦であることが分かっている場合、全てのｘ、ｙに対してｈ_ａｒｔ＝０と設定でき、光プロファイラ基準面Ｈは、特徴付け用模型の表面に一致する平面として定義される。あらゆる先端部／傾きすなわち考慮されない表面プロファイル情報は、この場合、システム位相オフセット値γ_ｓｙｓに組み込まれる。
【００５２】
一旦、γ_ｓｙｓが分かれば、τ_ｓｙｓの値は、以下のように求めることができる。
【００５３】
【数１９】

ここで、Ｇ_ｅｘは、実験的に観測した位相ギャップ（図３参照）であり、以下の通りである。
【００５４】
【数２０】

またここで、ｎ及びｋ_０を除いた値は、全て色収差及び球面収差等の光の歪みに関するｘ、ｙ領域依存性を有すると予想される。また、部位の先端部及び傾きにも依存し、依存度が大きければ、ｘ、ｙ領域依存性と全く同じ方法で、残りの計算において記録し用いなければならない。
【００５５】
部分的に特徴付け用模型自体の位置及び方位の関数であるシステムパラメータγ_ｓｙｓ、τ_ｓｙｓ の先端部、傾き及びピストンの全てを維持する必要はない。従って、共通の先端部、傾き及びピストンの項を領域依存データγ_ｓｙｓ、τ_ｓｙｓから減算することが可能であるが、これらの項間の関係を維持するように領域依存データγ_ｓｙｓ、τ_ｓｙｓの双方に対して、全く同じ方法で実行される限り可能である。このことは、γ_ｓｙｓから先端部／傾きを最初に取り除き、そして式（９）を用いてτ_ｓｙｓを再計算することにより実行される。システムパラメータの先端部、傾き及びピストンを調整することは、光プロファイラ基準面Ｈの先端部、傾き及びピストンを調整することに等しい。
【００５６】
特徴付け用模型に対しては、幾つかの選択肢が在る。最も簡単なものは、被覆されていないガラス部位又は他の純粋な絶縁体である。この場合、全てのｘ、ｙに対して、γ_ａｒｔ＝０であり、又（先端部と傾きを除き）τ_ａｒｔ＝０であることが確実に分かっている。次に、模型が、確定しようと望む光プロファイラ基準面と全く同じ形状を持つとすると、単にγ_ｓｙｓ＝φ_０（平面絶縁性模型）及びτ_ｓｙｓ＝Ｇ_ｅｘ（絶縁性模型）となる。前者の表現は、光学基準面Ｈの位置及び形状が絶縁性模型自体の位置及び表面形状と同一であると定義していることに留意されたい。
【００５７】
模型が充分に透明であれば、システムの固定部位として測定経路に残し得る。システムを特徴付けるために、基準ミラーが、透明模型の部分的な表面反射が干渉を生じる位置まで走査する。試験部位を測定するために、基準ミラーは、透明模型からの干渉効果がほぼゼロコントラスとなる位置まで走査される。この場合、特徴付け表面に対しては、反射による位相変化と透過による位相変化との差異を網羅するように注意しなければならない。
【００５８】
部位ＰＣＯＲ値γ_ｐａｒｔは、インタフェースからの反射を支配する充分に確立した物理学の原理（例えば、フレネルの方程式）及び部位材料の複素屈折率ｎ＋ｉｋに対する値の一覧表から計算し得る。部位ＰＣＯＲ分散値τ_ｐａｒｔは、実験的に観測した位相ギャップＧ_ｅｘ、並びにγ_ｐａｒｔ及びτ_ｓｙｓに対する既知の値を用いて、システム特徴付けと同様な方法で求め得る。
【００５９】
【数２１】

最も純粋な材料の場合、高さオフセット値τ_ｐａｒｔ／２ｎは、γ_ｐａｒｔ／２ｎｋ_０と同じ次数であり、又同じ符号を有することが予想される。τ_ｐａｒｔを求めるための他の選択可能な方法は、波長の関数として一覧表化されたｎ＋ｉｋの値を用いて、計算したＰＣＯＲ値の分散を計算することである。
【００６０】
表１には、Ｅ．Ｄ．Ｐａｌｉｋ、Ｅｄによる、固体の光学定数ハンドブック（アカデミックプレス社、オーランド州、１９８５年）に掲載してあるｎ＋ｉｋの一覧表データから部分的に計算された部位材料の光学特性に関する高さオフセット値の幾つかの例が提供されている。高さオフセット値τ_ｐａｒｔ／２ｎ及びγ_ｐａｒｔ／２ｎｋ_０は、表２に示すように、薄膜で被覆された物体の場合、よりいっそう重要な意味を成し得る。これらの例は、固定基準面に対して、表面プロファイル、方位及び位置を計算する場合、物体材料の光学特性を組み込むことの重要性を示す。
【００６１】
【表１】

【表２】

幾つかの実施形態の場合、干渉計１００が、部位表面の相対的なプロファイルのみを決定し、又、部位表面の位置及び方位は測定しないことが望ましい。しかしながら、式（５）及び（６）のコヒーレンス・プロファイリング結果によれば、試験表面を構成する材料が変化すると、τ_ｐａｒｔが局部的に変化し、従って、計算された高さｈが変化する。こうして、τ_ｓｙｓが視野（ＦＯＶ）において一定であると仮定し得る場合でも、相対的表面プロファイルの正確な測定値を求めるには、τ_ｐａｒｔも考慮する必要がある。このことによって、部位表面のＰＣＯＲ分散が位置ごとに変化しても、コヒーレンスプロファイリングモードにおいて正確に測定値できる。また、勿論、τ_ｓｙｓが視野（ＦＯＶ）において一定でない場合、式（５）及び（６）を用いて、相対高さ測定値を改善し得る。同様に、相対位相プロファイリング測定の精度は、式（７）のγ_ｐａｒｔ及びγ_ｓｙｓの局部的な変化を考慮することによって、又、局部的な表面高さｈに対するコヒーレンス・プロファイリング結果から干渉縞の次数を求める場合のτ_ｐａｒｔ及びτ_ｓｙｓの局部的な変化を考慮することによって改善し得る。従って、本発明の実施形態は、ＰＣＯＲ分散を含む部位表面の光学特性が、位置ごとに変化する場合でも、コヒーレンス及び位相プロファイリングモードにおいて異なる材料を網羅する。
【００６２】
他の実施形態において、本発明は、表面の絶対位置及び方位が表面質感及びプロファイルと同じ様に重要な計測学の問題に高さ走査干渉法を拡張する。特に、上記式の全てにおいて、高さの測定結果は、基準面Ｈを基準としている。この基準面は、平面又は他の何らかの有用な構造を有してよい。本明細書中に開示された方法を用いて、システム及び物体部位の全ての主たる光学特性は、その結果生じる全ての高さ測定値が、同じ基準面Ｈを基準にするように特徴付けられる。従って、表面プロファイルに加えて、固定座標系に対する物体部位の表面の先端部、傾き、及び距離を求め得る。
【００６３】
上述したように、システムの特徴付けは、全ての測定が基準とする内部の仮想的な光プロファイラの基準面Ｈを効果的に確定する。しかしながら、Ｈの正確な空間的位置は、例えば、装置を構成する様々な光学的及び機械的な構成要素に熱膨張や熱収縮が生じる結果として、時間と共に角度及び位置が緩やかに変動し得る。従って、空間における特定の位置に対するＨの現在位置及び方位を求めるための手順が存在することは有用である。空間の機械的な基準点に対する光学基準面Ｈの位置及び方位を測定するプロセスは、本明細書中において初期化と呼ばれる。
【００６４】
従って、初期化の目的は、例えば、初期化用模型によって提供される空間の物理的な平面に対するプロファイラ基準面Ｈの位置をモニタすることである。次の例において、基準面Ｈは、平面であると仮定されるが、階段状構造、球体、及び柱体を含む他の基準表面が可能である。更に、初期化用模型は、ＰＣＯＲ値がゼロ、ＰＣＯＲ分散値がゼロ、及び光基準平面Ｈが同一形状の絶縁体であることも仮定する。更に一般的な場合には、式（８）、（９）に示すものと同様の補正項が含まれる。
【００６５】
図５において、初期化用模型５１０の表面５１１が走査され、そして、データ処理装置により平面がその表面プロファイルに整合され、光学基準面Ｈに対する初期化用模型の平均高さＤ及び方位角α、βが計算される。このようにして、空間の実際の物体に対して、基準面Ｈの位置及び方位は分からない。初期化用模型はこの時点で取り除いてもよく、又はこれが透明又は部分的に不透明であれば、後続の測定では視野に残してもよい。
【００６６】
光プロファイラの基準面Ｈの位置を確定した後、後続の部位測定は、以下に示す式を用いて、初期化用模型の元の位置を参照する。
【００６７】
【数２２】

ここで、
【００６８】
【数２３】

は、初期化用模型に対する部位表面上の点の高さである。
同じ模型又は可能性として同一の干渉計データをも用いて、システム特徴付けと同時に初期化を行なおうとする場合、α、βの値は、システム特徴づけ時、任意の先端部／傾きにより生成される値と同一であることに留意されたい。
【００６９】
図６は、上述したシステム特徴付け、システム初期化、部位特徴付け、及び部位測定の段階を要約したフローチャートである。
位相プロファイリングの場合、連続的な表面の或るタイプの測定に対して堅牢であり得る他のデータ処理法は、測定した位相φに対する標準的な干渉縞除去手順に依拠し、その後、干渉縞次数の全体的な評価が続く。第１の段階において、データ処理装置は、全視野において干渉位相φを推定し、次に、位相シフト干渉法からの従来の技術を用いて、除去された又は接続された高さマップｈ”を作成する。この除去された高さマップに対する干渉縞次数は、次の通りである。
【００７０】
【数２４】

ここで、λは波長であり、括弧＜＞は、視野領域における全ての画素の平均値を示す。最終的な高さは、次の通りである。
【００７１】
【数２５】

この選択可能なアルゴリズムは、表面が充分に滑らかで且つ連続的である場合、最良の手法であり、従って、位相除去手順時、不連続点を生成する可能性は無い。更に、複雑な表面構造の場合、式（１３）は、領域毎に適用し得る。
【００７２】
上述した式の数は、位相評価が、公称波数ｋ_０において行なわれ、又、システム及び部位パラメータも同じ固定値ｋ_０において評価されると仮定することに留意されたい。ｋ_０に対する値は、システム特徴付けの時、実験データにおいて観測されたフーリエスペクトルに対するピーク又は平均波数
【００７３】
【数２６】

を識別することによって選択される。しかしながら、他の選択可能な実施形態において、データ処理装置は、画素毎に位相評価波数に対して、測定毎に更新される最適値
【００７４】
【数２７】

を選択することができ、且つデータ処理装置は、信号強度が最も強い値を常に選択する。例えば、位相プロファイリング測定の場合、以下の式が得られる。
【００７５】
【数２８】

又は、等価的に、以下の式が得られる。
【００７６】
【数２９】

これらの式は、ｋ_０に対して評価される線形分散要素τ_ｓｙｓ、τ_ｐａｒｔを充分に組み込む場合、可変波数が可能であることを示す。従って、他の選択可能な実施形態において、式（７）の代わりに式（１６）の反転した形態を用いる選択肢が在り、この場合、位相は何れか都合の良い波数において評価し得る。
【００７７】
上述したデータ処理方法は、広範な干渉計システムに適用でき、特に、あらゆる高さ走査干渉計に適用し得る。例えば、干渉計の光源は、以下の何れでもよい。即ち、スペクトル帯域通過フィルタが在る又は無しのハロゲン球又はハロゲン化金属ランプ等の白熱光源、広帯域レーザダイオード、発光ダイオード、同種又は異種の幾つかの光源を組み合わせたもの、アークランプ、可視スペクトル領域のあらゆる光源、ＩＲスペクトル領域の特に粗い表面の観察及び位相プロファイリング用のあらゆる光源、ＵＶスペクトル領域、特に強化された水平解像度用のあらゆる光源、及び、平均波長の０．１％よりも広い正味スペクトル帯域幅を有するあらゆる光源又はその光源を組み合わせたもの、の内何れでもよい。更に、走査システムは、圧電素子、ステッパモータ、及び音声コイルの何れかによって駆動してよく、（例えば、液晶、電子光学効果、歪ファイバ、及び回転波長板の何れかを用いることによって）単なる移動によってというよりはむしろ光機械学的に又は光電子工学的に実行してよく、又、撓み取り付け台を有するドライバ及び機械的ステージを有するあらゆるドライバ、例えば、ころ軸受け又は空気軸受けの何れかであってよい。また、干渉計光学部品は、例えば、ミラウ又はマイケルソン対物レンズを用いる干渉顕微鏡、トワイマン・グリーンシステム、ゼロＯＰＤからはかなり離れたコヒーレンスピークを提供するように、フィルタ処理された又は構成された光源スペクトルを用いるフィゾー干渉計、ファイバ干渉計、及び、特に、透明媒体のプロファイリング用のマッハツェンダー干渉計、の何れかを構成し得る。最後に、データ分析には、周波数領域分析（ＦＤＡ）、ピーク干渉縞分析、リアルタイムで干渉縞を可視状態にするための動的フィルタ処理、干渉縞を可視状態にすると同時に位相を抽出するための最小二乗法、及び、干渉縞可視性分析と、修正した光源スペクトルによる位相の別々の測定を潜在的に含み得るそれに続く位相分析の何れかが含まれる。
【００７８】
上記分析の段階は、標準的なプログラミング技術を用いてコンピュータプログラムで実行し得る。このようなプログラムは、電子処理装置、データ記憶システム（メモリ及び／又は記憶要素）、少なくとも１つの入力装置、及びディスプレイ又はプリンタ等の少なくとも１つの出力装置から各々構成されるプログラム可能なコンピュータ上で動作するようになっている。プログラムコードは、入力データ（例えば、カメラからの像）に適用され、本明細書中に記述した機能を実行し、又、１つ以上の出力装置に利用される出力情報（例えば、表面プロファイル）を生成する。このような各コンピュータプログラムは、ハイレベル手順又はオブジェクト指向のプログラミング言語、又はアセンブリ言語もしくは機械語で実現し得る。更に、言語は、コンパイル式言語あるいは翻訳式言語でもよい。このような各コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例えば、ＣＤ・ＲＯＭ又は磁気ディスケット）に記憶することができ、コンピュータで読み取られると、コンピュータの処理装置は、本明細書中に記述した分析を実行し得る。
【００７９】
他の側面、利点、及び変形例は、前述の請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 高さ測定干渉計を示す概略図。
【図２】 干渉計のコヒーレンスプロファイリングデータ並びにＰＣＯＲ及びＰＣＯＲ分散の影響を示すグラフ。
【図３】 ＰＣＯＲ及びＰＣＯＲ分散の影響を示すために、波数の関数として干渉計の位相を示すグラフ。
【図４】 高さ走査干渉計のシステム調整を示す概略図。
【図５】 高さ走査干渉計のシステム初期化を示す概略図。
【図６】 システム特性試験及び初期化並びに部分特性試験及び測定の要約を示すフローチャート。

Claims (29)

1. 複数の表面材料を含む物体表面上の複数点の相対位置を測定するための表面プロファイリング方法であって、
   前記相対位置に関する干渉計データを収集する段階と、
   前記収集した干渉計データと、前記表面材料の各々に対する反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値とに基づいて、前記相対位置を計算する段階と、が含まれることを特徴とする方法。
2. 物体表面上における複数の各点の共通基準表面に対する絶対位置を測定するための表面プロファイリング方法であって、
   前記絶対位置に関する干渉計データを収集する段階と、
   前記収集した干渉計データと、前記物体表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散及び前記干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値とに基づいて、前記絶対位置を計算する段階と、が含まれることを特徴とする方法。
3. 物体表面上における複数の各点の共通基準表面に対する絶対位置を測定するための表面プロファイリング方法であって、
   前記絶対位置に関する干渉計データを収集する段階と、
   前記収集した干渉計データと、前記物体表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ _ｐａｒｔ 及び前記干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ _ｓｙｓ を示す少なくとも１つの値とに基づいて、前記絶対位置を計算する段階と、が含まれることを特徴とする方法。
4. 表面プロファイリング方法であって、
   測定物体の表面プロファイルに関する干渉計データを収集する段階と、
   前記収集した干渉計データと、前記測定物体の前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値とに基づいて、前記表面プロファイルを計算する段階と、が含まれることを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、
   前記表面プロファイルの前記計算は、前記収集した干渉計データ及び前記測定物体の前記プロファイル測定表面の異なった領域の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す複数の値に基づくことを特徴とする方法。
6. 請求項４に記載の方法であって、
   前記表面プロファイルの前記計算は、前記収集した干渉計データ並びに前記測定物体の前記プロファイル測定表面の異なった領域の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）及び前記干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つの値に基づくことを特徴とする方法。
7. 請求項４に記載の方法であって、
   干渉計データの前記収集には、前記測定物体の前記表面プロファイルに関する走査干渉計データを収集する段階が含まれることを特徴とする方法。
8. 請求項４に記載の方法であって、
   前記収集した干渉計データは、前記プロファイル測定表面上の複数の各点に対する波数ベクトルｋにおける少なくとも１つの位相値φ（ｋ）を含み、前記表面プロファイルの前記計算は、
   

   

   の関係に基づき、ここで、ｈは表面高さ、ζは基準オフセット位置、ｎは屈折率、γ_ｐａｒｔは波数ベクトルｋにおける前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）、γ_ｓｙｓは前記波長ベクトルｋにおける前記干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）、τ_ｐａｒｔは基準波数ベクトルｋ_０に対する前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散、τ_ｓｙｓは波数ベクトルｋ_０に対する前記干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であることを特徴とする方法。
9. 請求項４に記載の方法であって、
   前記収集した干渉計データは、前記プロファイル測定表面上の複数の各点に対する複数の波数ベクトル値ｋに対応する複数の位相値φ（ｋ）を含み、前記表面プロファイルの前記計算は、
   

   

   の関係に基づき、ここで、ｈは表面高さ、ζは基準オフセット位置、ｎは屈折率、τ_ｐａｒｔは、基準波数ベクトルｋ_０に対する前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散、τ_ｓｙｓは、基準波数ベクトルｋ_０に対する前記干渉計データを収集するために用いられる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であることを特徴とする方法。
10. 請求項４に記載の方法であって、
    前記干渉計データは、前記プロファイル測定表面上の複数の各点に対する走査基準ミラーの複数の位置ζに対応する複数の位相値φ（ζ）を含む走査干渉計データであり、又、前記表面プロファイルの前記計算には、波数ベクトル領域の各点に対する前記複数の位相値を変換する段階と、波数ベクトルに対して各点の前記変換された位相値の微分係数を計算する段階と、各点の微分係数と前記測定物体の前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す前記少なくとも１つの値とから表面プロファイルを計算する段階と、が含まれることを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記少なくとも１つの値は、前記測定物体の前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の前記分散及び前記干渉計データを収集するために用いる走査干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の前記分散を示し、又、前記計算された表面プロファイルは、前記プロファイル測定表面上の前記複数の各点に対して、共通基準表面に対する絶対位置を含むことを特徴とする方法。
12. 請求項４に記載の方法であって、
    前記干渉計データには、コヒーレンスプロファイリングデータ及び位相プロファイリングデータが含まれ、前記表面プロファイルの前記計算には、前記コヒーレンスプロファイリングデータと反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の前記分散を示す前記少なくとも１つの値とを用いて前記表面プロファイルの初期推定値を求める段階と、前記初期推定値を用いて前記位相プロファイリングデータの干渉縞の曖昧さを解決する段階と、が含まれることを特徴とする方法。
13. 請求項４に記載の方法であって、
    前記少なくとも１つの値は、τ_ｐａｒｔ＋τ_ｓｙｓであり、ここで、τ_ｐａｒｔは、基準波数ベクトルｋ_０に対する前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であり、τ_ｓｙｓは、前記基準波数ベクトルｋ_０に対する前記干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であることを特徴とする方法。
14. 請求項４に記載の方法であって、
    前記少なくとも１つの値は、τ_ｐａｒｔ及びτ_ｓｙｓを含み、ここで、τ_ｐａｒｔは基準波数ベクトルｋ_０に対する前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であり、τ_ｓｙｓは、前記基準波数ベクトルｋ_０に対する前記干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であることを特徴とする方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記少なくとも１つの値は、更に、γ_ｐａｒｔ及びγ_ｓｙｓを含み、ここで、γ_ｐａｒｔは、個々の波数ベクトルｋにおける前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）であり、γ_ｓｙｓは、前記波数ベクトルｋにおける前記干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）であることを特徴とする方法。
16. 請求項４に記載の方法であって、
    前記少なくとも１つの値には、前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の前記分散を示す第１の値と、特定の波数ベクトルｋに対する前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）を示す第２の値と、が含まれることを特徴とする方法。
17. 請求項４に記載の方法であって、
    前記計算された表面プロファイルは、前記プロファイル測定表面上における複数の各点の共通基準表面に対する絶対位置を含むことを特徴とする方法。
18. 請求項４に記載の方法であって、
    前記収集された干渉計データは、基準ミラー走査位置ζの関数として、コヒーレンス・プロファイリング強度データを含み、前記表面プロファイルの前記計算は、
    

    

    の関係に基づき、ここで、ｈは表面高さであり、ζ_ｍａｘは前記強度データが最大である前記基準走査位置であり、ｎは屈折率であり、τ_ｐａｒｔは基準波数ベクトルｋ_０に対するプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であり、τ_ｓｙｓは、前記基準波数ベクトルｋ_０に対する前記干渉計データを収集するために用いる干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散であることを特徴とする方法。
19. 動作中、測定物体の表面プロファイルに関する干渉計データを提供する干渉計システムと、
    前記干渉計システムに接続された電子処理装置と、を備え、
    前記電子処理装置は、動作中、前記干渉計データと、前記測定物体のプロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示す少なくとも１つのパラメータとに基づき、前記表面プロファイルを計算することを特徴とする表面プロファイリングシステム。
20. 請求項１９に記載の表面プロファイリングシステムであって、
    前記少なくとも１つのパラメータは、前記測定物体の前記プロファイル測定表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散及び前記干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示し、前記電子処理装置によって計算された前記表面プロファイルには、前記プロファイル測定表面上における複数の各点の共通基準表面に対する絶対位置が含まれることを特徴とするシステム。
21. 請求項１９に記載の表面プロファイリングシステムであって、
    動作中、前記電子処理装置は、前記干渉計データと、前記プロファイル測定表面の異なった表面材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の分散を示すパラメータとに基づき、前記表面プロファイルを計算することを特徴とするシステム。
22. 請求項１９に記載の表面プロファイリングシステムであって、前記干渉計システムには、
    広帯域光源と、
    動作中、基準経路に沿って前記光源から得られる第１波面と前記測定物体に接触する測定経路に沿って前記光源から得られる第２波面とを導く走査干渉計であって、前記第２波面が前記測定物体に接触した後、前記波面を合成して光学干渉パターンを生成する前記走査干渉計と、
    前記光学干渉パターンに応じて前記干渉計データを生成する検出器と、
    前記干渉計と前記検出器に接続され、動作中、前記走査干渉計に前記基準経路と測定経路との間の前記光路差を変更させる走査制御装置と、が含まれることを特徴とするシステム。
23. 基準波数ベクトルｋ _０ に対する干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｓｙｓ及び前記干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散τ_ｓｙｓの内少なくとも１つを測定するために前記干渉計システムの較正を行なうための方法であって、
    前記干渉計システムを用いて、試験表面に関する干渉計データを収集する段階と、
    前記試験表面のプロファイルｈ、基準波数ベクトルｋ _０ に対する前記試験表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｐａｒｔ、及び前記試験表面の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散τ_ｐａｒｔ からは独立した情報を提供する段階と、
    前記干渉計データと前記独立した情報とに基づいて、前記干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｓｙｓ、及び前記干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の前記線形分散τ_ｓｙｓの内の少なくとも１つを計算する段階と、が含まれることを特徴とする方法。
24. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記収集した干渉計データには、前記試験表面上の複数の各点に対する波数ベクトルｋにおける少なくとも１つの位相値φ（ｋ）を含み、前記表面プロファイルの前記計算は、
    

    

    の関係に基づき、ここで、ζは基準オフセット位置であり、ｎは屈折率であることを特徴とする方法。
25. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記γ_ｓｙｓ 及びτ_ｓｙｓの内の少なくとも１つは、γ_ｓｙｓ であることを特徴とする方法。
26. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記γ_ｓｙｓ 及びτ_ｓｙｓの内の少なくとも１つは、τ_ｓｙｓ であることを特徴とする方法。
27. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記γ_ｓｙｓ 及びτ_ｓｙｓの内の少なくとも１つは、γ_ｓｙｓ 及びτ_ｓｙｓ であり、前記干渉計データは、実験的に観測された位相ギャップＧ_ｅｘを提供し、又、τ_ｓｙｓの前記計算は、
    

    

    の関係に基づくことを特徴とする方法。
28. 基準波数ベクトルｋ _０ に対する試験材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｐａｒｔ及び前記試験材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の線形分散τ_ｐａｒｔの内の少なくとも１つを測定するための方法であって、
    干渉計システムを用いて試験表面に関する干渉計データを収集する段階と、
    基準波数ベクトルｋ _０ に対する前記干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｓｙｓ及び前記干渉計システムの反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の前記線形分散τ_ｓｙｓ からは独立した情報を提供する段階と、
    前記干渉計データと前記独立した情報とに基づいて、前記試験材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）γ_ｐａｒｔ及び前記試験材料の反射による位相変化（ＰＣＯＲ）の前記線形分散τ_ｐａｒｔの内の少なくとも１つを計算する段階と、が含まれることを特徴とする方法。
29. 請求項２８に記載の方法であって、
    前記γ_ｐａｒｔ 及びτ_ｐａｒｔの内の少なくとも１つは、τ_ｐａｒｔ であり、前記干渉計データは、実験的に観測された位相ギャップＧ_ｅｘを提供し、又、τ_ｐａｒｔの前記計算は、
    

    

    の関係に基づくことを特徴とする方法。

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