JP5169438B2 - Waveform analysis apparatus, computer-executable waveform analysis program, interferometer apparatus, pattern projection shape measurement apparatus, and waveform analysis method - Google Patents

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Description

本発明は、干渉計装置、パターン投影形状測定装置などに適用される波形解析装置、コンピュータ実行可能な波形解析プログラム、干渉計装置、パターン投影形状測定装置、及び波形解析方法に関する。   The present invention relates to a waveform analysis device applied to an interferometer device, a pattern projection shape measurement device, and the like, a computer-executable waveform analysis program, an interferometer device, a pattern projection shape measurement device, and a waveform analysis method.

武田らによって発明されたフーリエ変換法による縞解析処理がよく知られている(非特許文献1を参照。)。干渉計などで測定された1枚の縞画像から縞の位相成分を算出するため、この縞解析処理にはキャリアの重畳された干渉縞が使用される。そして縞解析処理では縞画像の強度分布がフーリエ変換され、得られたフーリエスペクトルから+1次又は−1次のスペクトルが抽出され、そのスペクトルがフーリエ逆変換され、得られた複素振幅分布が所定の演算式へ当てはめられる。これによって算出された位相成分から既知であるキャリア成分を差し引けば、位相成分に含まれる信号成分を既知とすることができる。
Mitsuo Takeda et al. "Fourier-transform method of fringe-pattern analysis for computer-based topography and interferometry", Journal of the Optical Society of America.Vol. 72, No. 1, January 1982
The fringe analysis processing by the Fourier transform method invented by Takeda et al. Is well known (see Non-Patent Document 1). In order to calculate a fringe phase component from one fringe image measured by an interferometer or the like, an interference fringe on which carriers are superimposed is used for the fringe analysis processing. In the fringe analysis processing, the intensity distribution of the fringe image is Fourier-transformed, a + 1st-order or −1st-order spectrum is extracted from the obtained Fourier spectrum, the spectrum is inversely Fourier-transformed, and the obtained complex amplitude distribution is a predetermined amplitude. It is applied to the arithmetic expression. By subtracting a known carrier component from the calculated phase component, the signal component included in the phase component can be made known.
Mitsuo Takeda et al. "Fourier-transform method of fringe-pattern analysis for computer-based topography and interferometry", Journal of the Optical Society of America.Vol. 72, No. 1, January 1982

しかし、実測データである縞画像はそのデータ範囲が有限であり、縞のエッジ部ではデータが不連続となるので、フーリエ変換法による縞解析処理で算出される位相成分にはリップル状の解析誤差が重畳する。   However, since the data range of the fringe image, which is actually measured data, is limited, and the data is discontinuous at the fringe edge, the ripple component analysis error is included in the phase component calculated by the fringe analysis process using the Fourier transform method. Are superimposed.

そこで本発明は、データ範囲の有限性などに起因するリップル状の解析誤差を確実に抑えることのできるフーリエ変換法による波形解析装置、コンピュータ実行可能な波形解析プログラム、及び波形解析方法を提供することを目的とする。また、本発明は、測定精度の高い干渉計装置及びパターン投影形状測定装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a waveform analysis apparatus using a Fourier transform method, a computer-executable waveform analysis program, and a waveform analysis method that can reliably suppress ripple-like analysis errors caused by the finiteness of the data range. With the goal. It is another object of the present invention to provide an interferometer device and a pattern projection shape measuring device with high measurement accuracy.

本発明の波形解析装置の一態様は、フーリエ変換法を利用した解析処理を入力波形へ施すことにより、その入力波形の各成分を算出する本解析手段と、前記本解析手段が算出した各成分を基礎データとした関数フィッティングにより、各成分が既知のモデル波形を作成するモデル作成手段と、前記モデル作成手段が作成したモデル波形へ前記本解析手段と同じ解析処理を施すことにより、そのモデル波形の特定成分を算出するテスト解析手段と、前記テスト解析手段が算出した特定成分と前記モデル波形の実際の特定成分との差異を、前記テスト解析手段の特定成分に関する解析誤差として算出する誤差算出手段と、前記誤差算出手段が算出した解析誤差に基づき前記本解析手段が算出した特定成分を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。   One aspect of the waveform analysis apparatus of the present invention includes a main analysis unit that calculates each component of an input waveform by performing analysis processing using a Fourier transform method on the input waveform, and each component calculated by the main analysis unit. By means of function fitting using the basic data as a basic data, a model creation means for creating a model waveform with each component known, and the model waveform created by the model creation means is subjected to the same analysis processing as the analysis means to obtain the model waveform. Test analysis means for calculating a specific component of the test waveform, and error calculation means for calculating a difference between the specific component calculated by the test analysis means and the actual specific component of the model waveform as an analysis error for the specific component of the test analysis means And correction means for correcting the specific component calculated by the analysis means based on the analysis error calculated by the error calculation means. To.

本発明のコンピュータ実行可能な波形解析プログラムの一態様は、フーリエ変換法を利用した解析処理を入力波形へ施すことにより、その入力波形の各成分を算出する本解析手順と、前記本解析手順で算出された各成分を基礎データとした関数フィッティングにより、各成分が既知のモデル波形を作成するモデル作成手順と、前記モデル作成手順で作成されたモデル波形へ前記本解析手順と同じ解析処理を施すことにより、そのモデル波形の特定成分を算出するテスト解析手順と、前記テスト解析手順で算出された特定成分と前記モデル波形の実際の特定成分との差異を、前記テスト解析手順の特定成分に関する解析誤差として算出する誤差算出手順と、前記誤差算出手順で算出された解析誤差に基づき前記本解析手順で算出された特定成分を補正する補正手順とを含むことを特徴とする。   One aspect of the computer-executable waveform analysis program of the present invention includes a main analysis procedure for calculating each component of the input waveform by performing analysis processing using a Fourier transform method on the input waveform, and the main analysis procedure. A model creation procedure for creating a model waveform in which each component is known by function fitting using each calculated component as basic data, and a model waveform created in the model creation procedure is subjected to the same analysis processing as the main analysis procedure. The test analysis procedure for calculating the specific component of the model waveform and the difference between the specific component calculated in the test analysis procedure and the actual specific component of the model waveform are analyzed for the specific component of the test analysis procedure. An error calculation procedure to be calculated as an error, and a specific component calculated in the analysis procedure based on the analysis error calculated in the error calculation procedure Characterized in that it comprises a correction procedure for correcting.

本発明の干渉計装置の一態様は、本発明の波形解析装置の何れかの態様を備えたことを特徴とする。   One aspect of the interferometer apparatus of the present invention is characterized by including any aspect of the waveform analysis apparatus of the present invention.

本発明の投影形状測定装置の一態様は、本発明の波形解析装置の何れかの態様を備えたことを特徴とする。   One aspect of the projection shape measuring apparatus of the present invention is characterized by including any aspect of the waveform analysis apparatus of the present invention.


本発明の波形解析方法の一態様は、フーリエ変換法を利用した解析処理を入力波形へ施すことにより、その入力波形の各成分を算出する本解析手順と、前記本解析手順で算出された各成分を基礎データとした関数フィッティングにより、各成分が既知のモデル波形を作成するモデル作成手順と、前記モデル作成手順で作成されたモデル波形へ前記本解析手順と同じ解析処理を施すことにより、そのモデル波形の特定成分を算出するテスト解析手順と、前記テスト解析手順で算出された特定成分と前記モデル波形の実際の特定成分との差異を、前記テスト解析手順の特定成分に関する解析誤差として算出する誤差算出手順と、前記誤差算出手順で算出された解析誤差に基づき前記本解析手順で算出された特定成分を補正する補正手順とを含むことを特徴とする。

One aspect of the waveform analysis method of the present invention includes a main analysis procedure for calculating each component of the input waveform by applying an analysis process using a Fourier transform method to the input waveform, and each of the components calculated in the main analysis procedure. By performing function fitting based on components as basic data, a model creation procedure for creating a model waveform in which each component is known, and applying the same analysis process as the main analysis procedure to the model waveform created in the model creation procedure. A test analysis procedure for calculating a specific component of the model waveform, and a difference between the specific component calculated in the test analysis procedure and an actual specific component of the model waveform is calculated as an analysis error related to the specific component of the test analysis procedure An error calculation procedure and a correction procedure for correcting the specific component calculated in the analysis procedure based on the analysis error calculated in the error calculation procedure. The features.

本発明によれば、データ範囲の有限性などに起因するリップル状の解析誤差を確実に抑えることのできるフーリエ変換法による波形解析装置、コンピュータ実行可能な波形解析プログラム、及び波形解析方法が実現する。また、本発明によれば、測定精度の高い干渉計装置及びパターン投影形状測定装置が実現する。   According to the present invention, a waveform analysis device using a Fourier transform method, a computer-executable waveform analysis program, and a waveform analysis method that can reliably suppress ripple-like analysis errors caused by the finiteness of a data range and the like are realized. . Further, according to the present invention, an interferometer device and a pattern projection shape measuring device with high measurement accuracy are realized.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態は、干渉計装置の実施形態である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. This embodiment is an embodiment of an interferometer apparatus.

先ず、干渉計装置の構成を説明する。図1は、本実施形態の干渉計装置の概略構成図である。   First, the configuration of the interferometer apparatus will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the interferometer apparatus of the present embodiment.

図1に示すとおり、干渉計装置には、レーザ光源1、ビームエキスパンダ2、偏光ビームスプリッタ3、1/4波長板4、フィゾー板5、波面変換レンズ6、ビーム径変換光学系8、二次元画像検出器9が備えられる。また、図示省略したが、この干渉計装置にはコンピュータも備えられる。この干渉計装置にセットされる測定対象物7は、例えば、非球面ミラー、非球面レンズなどの光学素子であり、不図示のステージによって支持されている。測定対象物7の測定対象面7aの形状は、基本的に滑らかである。   As shown in FIG. 1, the interferometer apparatus includes a laser light source 1, a beam expander 2, a polarizing beam splitter 3, a quarter wavelength plate 4, a Fizeau plate 5, a wavefront conversion lens 6, a beam diameter conversion optical system 8, A dimensional image detector 9 is provided. Although not shown, the interferometer apparatus is also provided with a computer. The measurement object 7 set in the interferometer device is an optical element such as an aspherical mirror or an aspherical lens, and is supported by a stage (not shown). The shape of the measurement target surface 7a of the measurement target 7 is basically smooth.

このうち、レーザ光源1は、直線偏光した光束Lを出射する。その光束Lは、ビームエキスパンダ2を通過することによりその径を拡大させる。径の拡大された光束Lは、偏光ビームスプリッタ3へ入射し、その偏光ビームスプリッタ3の偏光分離面3aで反射する。なお、光束Lの偏光面は、偏光分離面3aで反射するように予め選ばれている。偏光分離面3aで反射した光束Lは、1/4波長板4を経てフィゾー板5のフィゾー面5aへ入射すると、フィゾー面5aを透過する光束LMと、フィゾー面5aを反射する光束LRとに分離される。以下、光束LMを「測定用光束LM」と称し、光束LRを「参照用光束LR」と称す。   Among these, the laser light source 1 emits a linearly polarized light beam L. The beam L expands its diameter by passing through the beam expander 2. The light beam L having an enlarged diameter enters the polarization beam splitter 3 and is reflected by the polarization separation surface 3 a of the polarization beam splitter 3. The polarization plane of the light beam L is selected in advance so as to be reflected by the polarization separation plane 3a. When the light beam L reflected by the polarization separation surface 3a enters the Fizeau surface 5a of the Fizeau plate 5 through the quarter-wave plate 4, the light beam LM passes through the Fizeau surface 5a and the light beam LR reflects the Fizeau surface 5a. To be separated. Hereinafter, the light beam LM is referred to as “measurement light beam LM”, and the light beam LR is referred to as “reference light beam LR”.

ここで、ビームエキスパンダ2を通過した光束Lには多少の強度ムラがあるが、その断面の強度分布は基本的に滑らかであり、測定用光束LMの断面の強度分布、参照用光束LRの断面の強度分布も、それぞれ滑らかである。   Here, although the light beam L that has passed through the beam expander 2 has some intensity unevenness, the intensity distribution of the cross section thereof is basically smooth, and the intensity distribution of the cross section of the measurement light beam LM, the reference light beam LR The cross-sectional intensity distribution is also smooth.

測定用光束LMは、波面変換レンズ6を通過することによりヌル波面となる。その測定用光束LMは、測定対象物7の測定対象面7aへ略垂直に入射する。なお、測定対象物7の光軸方向の位置は、入射球面波の波面と測定対象面7aとの乖離が小さくなるような位置に設定されている。   The measurement light beam LM becomes a null wavefront by passing through the wavefront conversion lens 6. The measurement light beam LM enters the measurement target surface 7a of the measurement target 7 substantially perpendicularly. The position of the measuring object 7 in the optical axis direction is set to a position where the difference between the wavefront of the incident spherical wave and the measuring object surface 7a is small.

その測定用光束LMは、測定対象面7aを反射することにより光路を折り返し、波面変換レンズ6、フィゾー板5、1/4波長板4を経て偏光ビームスプリッタ3へ入射する。その測定用光束LMは、1/4波長板4を往復することにより偏光面を90°回転させているので、偏光ビームスプリッタ3の偏光分離面3aを透過し、ビーム径変換光学系8へ入射する。その測定用光束LMは、ビーム径変換光学系8を通過することによりその径を縮小させ、その状態で二次元画像検出器9へ入射する。   The measurement light beam LM is reflected on the measurement target surface 7 a to return the optical path, and enters the polarization beam splitter 3 through the wavefront conversion lens 6, the Fizeau plate 5, and the quarter wavelength plate 4. The measurement light beam LM rotates the polarization plane by 90 ° by reciprocating the quarter-wave plate 4, so that it passes through the polarization separation surface 3 a of the polarization beam splitter 3 and enters the beam diameter conversion optical system 8. To do. The measurement light beam LM is reduced in diameter by passing through the beam diameter conversion optical system 8 and is incident on the two-dimensional image detector 9 in this state.

一方、参照用光束LRは、1/4波長板4を経て偏光ビームスプリッタ3へ入射する。その参照用光束LRは、1/4波長板4を往復することにより偏光面を90°回転させているので、偏光ビームスプリッタ3の偏光分離面3aを透過し、ビーム径変換光学系8へ入射する。その参照用光束LMは、ビーム径変換光学系8を通過することによりその径を縮小させ、その状態で二次元画像検出器9へ入射する。   On the other hand, the reference light beam LR is incident on the polarization beam splitter 3 through the quarter-wave plate 4. The reference light beam LR is rotated 90 ° by reciprocating the quarter-wave plate 4, so that it passes through the polarization separation surface 3 a of the polarization beam splitter 3 and enters the beam diameter conversion optical system 8. To do. The reference light beam LM is reduced in diameter by passing through the beam diameter converting optical system 8 and is incident on the two-dimensional image detector 9 in that state.

したがって、二次元画像検出器9上には、測定用光束LMと参照用光束LRとによる干渉縞が生起する。この干渉縞のパターンには、測定対象面7aの形状が反映されている。   Accordingly, interference fringes are generated on the two-dimensional image detector 9 due to the measurement light beam LM and the reference light beam LR. This interference fringe pattern reflects the shape of the measurement target surface 7a.

二次元画像検出器9は、干渉縞を撮像して縞画像を取得する。その縞画像は、不図示のコンピュータへ入力される。不図示のコンピュータは、入力された縞画像に対し解析処理を施す。なお、コンピュータには、その解析処理のプログラムが予めインストールされている。   The two-dimensional image detector 9 captures interference fringes and acquires a fringe image. The fringe image is input to a computer (not shown). A computer (not shown) performs analysis processing on the input fringe image. Note that the analysis processing program is preinstalled in the computer.

ここで、フィゾー板5の配置角度は、フィゾー面5aに対する光束Lの入射角度が0以外の所定角度となるように設定されている。この場合、測定用光束LMが二次元画像検出器9に入射するときの角度と、参照用光束LRが二次元画像検出器9に入射するときの角度とに差異が生じる。このため、干渉縞にはストライプ状のキャリア縞(空間キャリア)が重畳する。このキャリア縞の重畳により、必要な情報の空間周波数が不要な情報の空間周波数よりも高くなるので、フーリエ変換法による解析処理の適用が可能となる。   Here, the arrangement angle of the Fizeau plate 5 is set so that the incident angle of the light beam L with respect to the Fizeau surface 5a is a predetermined angle other than zero. In this case, there is a difference between the angle at which the measurement light beam LM is incident on the two-dimensional image detector 9 and the angle at which the reference light beam LR is incident on the two-dimensional image detector 9. For this reason, stripe-shaped carrier stripes (spatial carriers) are superimposed on the interference fringes. By superimposing the carrier fringes, the spatial frequency of necessary information becomes higher than the spatial frequency of unnecessary information, so that it is possible to apply analysis processing by the Fourier transform method.

なお、フィゾー板5の傾斜方向は、二次元画像検出器9のx軸とy軸との双方に対して45°の角度を成すように選択される。この場合、キャリア縞は、x方向とy方向との双方に亘って共通の空間周波数を有することになる。   The inclination direction of the Fizeau plate 5 is selected so as to form an angle of 45 ° with respect to both the x axis and the y axis of the two-dimensional image detector 9. In this case, the carrier fringe has a common spatial frequency in both the x direction and the y direction.

次に、コンピュータによる解析処理を説明する。   Next, analysis processing by a computer will be described.

図2は、本実施形態の解析処理のフローチャートである。各ステップを順に説明する。   FIG. 2 is a flowchart of the analysis processing of this embodiment. Each step will be described in turn.

ステップS10:コンピュータは、縞画像を入力する。縞画像I(x,y)は、式(1)で表される。   Step S10: The computer inputs a fringe image. The fringe image I (x, y) is expressed by Expression (1).

Figure 0005169438
式(1)においてa(x,y)は光束L、測定用光束LM、参照用光束LRの強度ムラに起因する第1因子(未知)であり、b(x,y)はそれらの強度ムラに起因する第2因子(未知)であり、φ(x,y)は縞の位相成分(未知)である。
Figure 0005169438
In Expression (1), a (x, y) is a first factor (unknown) due to the intensity unevenness of the light beam L, the measurement light beam LM, and the reference light beam LR, and b (x, y) is the intensity unevenness thereof. Is a second factor (unknown) due to, and φ (x, y) is a fringe phase component (unknown).

因みに、解析処理の対象が干渉縞である場合、位相成分φ(x,y)は式(2)に示すとおりキャリア成分φ(x,y)(既知)と信号成分φ(x,y)(未知)との和で表される。 Incidentally, when the object of analysis processing is an interference fringe, the phase component φ (x, y) is expressed by the carrier component φ c (x, y) (known) and the signal component φ s (x, y) as shown in the equation (2). ) (Unknown).

Figure 0005169438
ステップS11:コンピュータは、縞画像I(x,y)に対しフーリエ変換法による本解析処理を施し、位相成分φ(x,y)、第1因子a(x,y)、第2因子b(x,y)をそれぞれ算出する。
Figure 0005169438
Step S11: The computer subjects the fringe image I (x, y) to the main analysis process by the Fourier transform method, and the phase component φ (x, y), the first factor a (x, y), and the second factor b ( x, y) are calculated respectively.

但し、それらの算出結果には解析誤差が含まれているので、真の位相成分φ(x,y)、真の第1因子a(x,y)、真の第2因子b(x,y)と区別するために、以下では本ステップで算出された位相成分φ(x,y)を「算出位相成分φ(x,y)」と称し、本ステップで算出された第1因子a(x,y)を「算出第1因子a(x,y)」と称し、本ステップで算出された第2因子b(x,y)を「算出第2因子b(x,y)」と称する。 However, since these calculation results include analysis errors, the true phase component φ (x, y), the true first factor a (x, y), and the true second factor b (x, y) In the following, the phase component φ (x, y) calculated in this step is referred to as “calculated phase component φ A (x, y)”, and the first factor a ( x, y) is referred to as “calculated first factor a A (x, y)”, and the second factor b (x, y) calculated in this step is referred to as “calculated second factor b A (x, y)”. Called.

なお、図3に示すのは、算出第1因子a(x,y)のx方向の分布(一例)であり、図4に示すのは、算出第2因子b(x,y)のx方向の分布(一例)である。図3、図4の横軸は、光軸からの距離を二次元画像検出器9の画素数で表したものであり、図3、図4の縦軸は強度である。 FIG. 3 shows a distribution (an example) of the calculated first factor a A (x, y) in the x direction, and FIG. 4 shows the calculated second factor b A (x, y). This is a distribution in the x direction (an example). 3 and 4, the horizontal axis represents the distance from the optical axis in terms of the number of pixels of the two-dimensional image detector 9, and the vertical axes in FIGS. 3 and 4 represent the intensity.

これらの図3、図4に示すとおり、算出第1因子a(x,y)、算出第2因子b(x,y)の双方には、リップルが生じている。前述したとおり光束の断面の強度分布は滑らかなので、真の第1因子a(x,y)、真の第2因子b(x,y)のそれぞれは、滑らかな分布を示すはずである。よって、算出第1因子a(x,y)、算出第2因子b(x,y)の双方に生じたリップルは、本解析処理の解析誤差に起因するものである。図示省略したが、算出位相成分φ(x,y)にもリップル状の解析誤差が生じている。 As shown in FIGS. 3 and 4, ripples are generated in both the calculated first factor a A (x, y) and the calculated second factor b A (x, y). As described above, since the intensity distribution of the cross section of the light beam is smooth, each of the true first factor a (x, y) and the true second factor b (x, y) should show a smooth distribution. Therefore, the ripple generated in both the calculated first factor a A (x, y) and the calculated second factor b A (x, y) is due to the analysis error of this analysis process. Although not shown in the figure, a ripple-like analysis error also occurs in the calculated phase component φ (x, y).

ここで、本ステップの本解析処理を式にすると式(3)、(4)、(5)、(6)のとおりである。   Here, the main analysis processing in this step is expressed as equations (3), (4), (5), and (6).

Figure 0005169438
Figure 0005169438

Figure 0005169438
Figure 0005169438

Figure 0005169438
Figure 0005169438

Figure 0005169438
但し、これらの式においてF[X]はXのフーリエ変換を示し、F−1[X]はXのフーリエ逆変換を示し、Re[X]はXの実部を示し、Im[X]はXの虚部を示し、fは0次スペクトルを切り出すためのフィルタ処理を示し、f+1は1次スペクトルを切り出すためのフィルタ処理を示す。
Figure 0005169438
In these equations, F [X] represents the Fourier transform of X, F −1 [X] represents the inverse Fourier transform of X, Re [X] represents the real part of X, and Im [X] is An imaginary part of X is indicated, f 0 indicates a filter process for cutting out a zeroth-order spectrum, and f + 1 indicates a filter process for cutting out a first-order spectrum.

ステップS12:コンピュータは、繰り返し回数iを初期値「1」に設定する。なお、繰り返し回数iとは、後続するステップS14〜S17の繰り返し回数である。   Step S12: The computer sets the number of repetitions i to an initial value “1”. Note that the number of repetitions i is the number of repetitions of subsequent steps S14 to S17.

ステップS13:コンピュータは、多項式フィッティングの基礎データφ’(x,y)、a’(x,y)、b’(x,y)を、それぞれ初期値に設定する。   Step S13: The computer sets the basic data φ ′ (x, y), a ′ (x, y), and b ′ (x, y) for polynomial fitting to initial values.

基礎データφ’(x,y)の初期値は、式(7)で示すとおり算出位相成分φ(x,y)である。 The initial value of the basic data φ ′ (x, y) is the calculated phase component φ A (x, y) as shown in the equation (7).

Figure 0005169438
また、基礎データa’(x,y)の初期値は、式(8)で示すとおり算出第1因子a(x,y)である。
Figure 0005169438
Further, the initial value of the basic data a ′ (x, y) is the calculated first factor a A (x, y) as shown in the equation (8).

Figure 0005169438
また、基礎データb’(x,y)の初期値は、式(9)で示すとおり算出第2因子b(x,y)である。
Figure 0005169438
Further, the initial value of the basic data b ′ (x, y) is the calculated second factor b A (x, y) as shown in the equation (9).

Figure 0005169438
ステップS14:コンピュータは基礎データφ’(x,y)、a’(x,y)、b’(x,y)の各々に多項式フィッティングを施すことによりリップル部分を排除し、真の位相成分φ(x,y)に類似したモデルφ(x,y)、真の第1因子a(x,y)に類似したモデルa(x,y)、真の第2因子b(x,y)に類似したモデルb(x,y)を作成する。フィッティングに使用される多項式は、二次元形状を表す所定の多項式であり、例えば所定次数のツェルニケ多項式である。
Figure 0005169438
Step S14: The computer eliminates the ripple portion by applying polynomial fitting to each of the basic data φ ′ (x, y), a ′ (x, y), b ′ (x, y), and the true phase component φ Model φ m (x, y) similar to (x, y), model a m (x, y) similar to true first factor a (x, y), true second factor b (x, y) A model b m (x, y) similar to) is created. The polynomial used for the fitting is a predetermined polynomial representing a two-dimensional shape, for example, a Zernike polynomial of a predetermined order.

因みに、モデルφ(x,y)は、基礎データφ’(x,y)とフィッティング残差δφ(x,y)とにより以下の式(10)で表される。 Incidentally, the model φ m (x, y) is expressed by the following equation (10) by the basic data φ ′ (x, y) and the fitting residual δφ (x, y).

Figure 0005169438
また、モデルa(x,y)は、基礎データa'(x,y)とフィッティング残差δa(x,y)とにより以下の式(11)で表される。
Figure 0005169438
The model a m (x, y) is expressed by the following equation (11) with the basic data a ′ (x, y) and the fitting residual δa (x, y).

Figure 0005169438
また、モデルb(x,y)は、基礎データb’(x,y)とフィッティング残差δb(x,y)とにより以下の式(12)で表される。
Figure 0005169438
The model b m (x, y) is expressed by the following equation (12) by the basic data b ′ (x, y) and the fitting residual δb (x, y).

Figure 0005169438
ステップS15:コンピュータは、前のステップS14で取得されたモデルφ(x,y)、a(x,y)、b(x,y)を以下の式(13)に当てはめることにより、各成分が既知のモデル縞画像I(x,y)を作成する。
Figure 0005169438
Step S15: The computer applies the models φ m (x, y), a m (x, y), b m (x, y) obtained in the previous step S14 to the following equation (13), A model fringe image I m (x, y) in which each component is known is created.

Figure 0005169438
ここで、前述したとおりモデルφ(x,y)、a(x,y)、b(x,y)は、真の位相成分φ(x,y)、真の第1因子a(x,y)、真の第2因子b(x,y)にそれぞれ類似する。よって、モデル縞画像I(x,y)に対する解析処理と、縞画像I(x,y)に対する解析処理とが同じアルゴリズムであるならば、両者の解析誤差は互いに類似するはずである。
Figure 0005169438
Here, as described above, the models φ m (x, y), a m (x, y), and b m (x, y) have the true phase component φ (x, y) and the true first factor a ( x, y) and true second factor b (x, y), respectively. Therefore, if the analysis processing for the model fringe image I m (x, y) and the analysis processing for the fringe image I (x, y) are the same algorithm, the analysis errors of both should be similar to each other.

ステップS16:コンピュータは、本解析処理(ステップS11)と同じアルゴリズムのテスト解析処理をモデル縞画像I(x,y)に対し施すことにより、算出位相成分φ”(x,y)、算出第1因子a”(x,y)、算出第2因子b”(x,y)を取得する。本ステップのテスト解析処理を式にすると式(14)、(15)、(16)、(17)のとおりである。 Step S16: The computer applies the test analysis process of the same algorithm as the main analysis process (Step S11) to the model fringe image I m (x, y), thereby calculating the calculated phase component φ ″ (x, y), 1 factor a ″ (x, y) and calculated second factor b ″ (x, y) are acquired. When the test analysis process in this step is expressed as an equation, equations (14), (15), (16), (17 ).

Figure 0005169438
Figure 0005169438

Figure 0005169438
Figure 0005169438

Figure 0005169438
Figure 0005169438

Figure 0005169438
但し、これらの式においてF[X]はXのフーリエ変換を示し、F−1[X]はXのフーリエ逆変換を示し、Re[X]はXの実部を示し、Im[X]はXの虚部を示し、fは0次スペクトルを切り出すためのフィルタ処理を示し、f+1は1次スペクトルを切り出すためのフィルタ処理を示す。
Figure 0005169438
In these equations, F [X] represents the Fourier transform of X, F −1 [X] represents the inverse Fourier transform of X, Re [X] represents the real part of X, and Im [X] is An imaginary part of X is indicated, f 0 indicates a filter process for cutting out a zeroth-order spectrum, and f + 1 indicates a filter process for cutting out a first-order spectrum.

ステップS17:コンピュータは、テスト解析処理(ステップS16)の解析誤差を算出する。その解析誤差には位相成分に関する解析誤差Δφと、第1因子に関する解析誤差Δaと、第2因子に関する解析誤差Δbとがある。   Step S17: The computer calculates an analysis error of the test analysis process (step S16). The analysis errors include an analysis error Δφ related to the phase component, an analysis error Δa related to the first factor, and an analysis error Δb related to the second factor.

このうち解析誤差Δφは、式(18)で示すとおり算出位相成分φ”(x,y)からモデルφ(x,y)を差し引くことにより算出される。 Of these, the analysis error Δφ is calculated by subtracting the model φ m (x, y) from the calculated phase component φ ″ (x, y) as shown in the equation (18).

Figure 0005169438
また、解析誤差Δaは、式(19)で示すとおり算出第1因子a”(x,y)からモデルa(x,y)を差し引くことにより算出される。
Figure 0005169438
The analysis error Δa is calculated by subtracting the model a m (x, y) from the calculated first factor a ″ (x, y) as shown in the equation (19).

Figure 0005169438
また、解析誤差Δbは、式(20)で示すとおり算出第2因子b”(x,y)からモデルb(x,y)を差し引くことにより算出される。
Figure 0005169438
Further, the analysis error Δb is calculated by subtracting the model b m (x, y) from the calculated second factor b ″ (x, y) as shown in the equation (20).

Figure 0005169438
ステップS18:コンピュータは、現在の繰り返し回数iが最大値imaxに至ったか否かを判別し、最大値imaxに至っていなければステップS19へ移行し、最大値imaxに至っていればステップS21へ移行する。
Figure 0005169438
Step S18: The computer current iteration number i, it is determined whether or not reached the maximum value i max, the process proceeds to step S19 if not reached the maximum value i max, step S21 if reached the maximum value i max Migrate to

なお、最大値imaxは本装置の製造者又は使用者が予め設定した値であり、高い測定精度が要求される場合には大きな値に設定され、解析時間の短縮が要求される場合には小さな値に設定される。 The maximum value i max is a value set in advance by the manufacturer or user of this apparatus, and is set to a large value when high measurement accuracy is required, and when the analysis time is required to be shortened. Set to a small value.

ステップS19:コンピュータは、繰り返し回数iを1だけインクリメントする。   Step S19: The computer increments the number of repetitions i by one.

ステップS20:コンピュータは、現在の基礎データφ’(x,y)、a’(x,y)、b’(x,y)を、前のステップS17で算出された解析誤差Δφ(x,y)、Δa(x,y)、Δb(x,y)によって更新する。   Step S20: The computer uses the current basic data φ ′ (x, y), a ′ (x, y), b ′ (x, y) as the analysis error Δφ (x, y) calculated in the previous step S17. ), Δa (x, y), Δb (x, y).

ここで、更新後の基礎データφ’(x,y)は、式(21)のとおり算出位相成分φ(x,y)から解析誤差Δφ(x,y)を差し引いたものである。 Here, the updated basic data φ ′ (x, y) is obtained by subtracting the analysis error Δφ (x, y) from the calculated phase component φ A (x, y) as shown in equation (21).

Figure 0005169438
また、更新後の基礎データa’(x,y)は、式(22)のとおり算出第1因子a(x,y)から解析誤差Δa(x,y)を差し引いたものである。
Figure 0005169438
The updated basic data a ′ (x, y) is obtained by subtracting the analysis error Δa (x, y) from the calculated first factor a A (x, y) as shown in the equation (22).

Figure 0005169438
また、更新後の基礎データb’(x,y)は、式(23)のとおり算出第1因子b(x,y)から解析誤差Δb(x,y)を差し引いたものである。
Figure 0005169438
Further, the updated basic data b ′ (x, y) is obtained by subtracting the analysis error Δb (x, y) from the calculated first factor b A (x, y) as shown in Expression (23).

Figure 0005169438
これらの更新によれば、基礎データφ’(x,y)は真の位相成分φ(x,y)に近づき、基礎データa’(x,y)は真の第1因子a(x,y)に近づき、基礎データb’(x,y)は真の第2因子b(x,y)に近づく。
Figure 0005169438
According to these updates, the basic data φ ′ (x, y) approaches the true phase component φ (x, y), and the basic data a ′ (x, y) becomes the true first factor a (x, y). ), The basic data b ′ (x, y) approaches the true second factor b (x, y).

その後、コンピュータはステップS14に戻り、更新後の基礎データφ’(x,y)、a’(x,y)、b’(x,y)によりモデル縞画像の作成及びテスト解析処理を再実行する。つまり、コンピュータは、基礎データφ’(x,y)、a’(x,y)、b’(x,y)を更新しつつ、繰り返し回数iが最大値imaxに到達するまでモデル縞画像の作成及びテスト解析処理を繰り返す。 Thereafter, the computer returns to step S14 to re-execute model fringe image creation and test analysis processing using the updated basic data φ ′ (x, y), a ′ (x, y), b ′ (x, y). To do. That is, the computer updates the basic data φ ′ (x, y), a ′ (x, y), b ′ (x, y), and updates the model fringe image until the number of repetitions i reaches the maximum value i max. Repeat the creation and test analysis process.

この繰り返しの回数が増えるに従い、モデルφ(x,y)は真の位相成分φ(x,y)に近づき、モデルa(x,y)は真の第1因子a(x,y)に近づき、モデルb(x,y)は真の第2因子b(x,y)に近づくので、テスト解析処理の解析誤差Δφ(x,y)、Δa(x,y)、Δb(x,y)は、本解析処理の位相成分に関する解析誤差、本解析処理の第1因子に関する解析誤差、本解析処理の第2因子に関する解析誤差にそれぞれ近づく。 As the number of repetitions increases, the model φ m (x, y) approaches the true phase component φ (x, y), and the model a m (x, y) is the true first factor a (x, y). Since the model b m (x, y) approaches the true second factor b (x, y), the analysis errors Δφ (x, y), Δa (x, y), Δb (x , Y) approaches an analysis error related to the phase component of the analysis process, an analysis error related to the first factor of the analysis process, and an analysis error related to the second factor of the analysis process.

ステップS21:コンピュータは、前のステップS17で算出されたテスト解析処理の解析誤差Δφを、本解析処理で算出した算出位相成分φ(x,y)から差し引くことにより、その算出位相成分φ(x,y)を補正する(式(24))。 Step S21: The computer subtracts the analysis error Δφ of the test analysis process calculated in the previous step S17 from the calculated phase component φ A (x, y) calculated in the present analysis process, thereby calculating the calculated phase component φ A. (X, y) is corrected (formula (24)).

Figure 0005169438
これによって、算出位相成分φ(x,y)に重畳されていた解析誤差(本解析処理に起因する解析誤差)は、高精度に除去される。
Figure 0005169438
As a result, the analysis error (analysis error resulting from this analysis process) superimposed on the calculated phase component φ A (x, y) is removed with high accuracy.

その後、コンピュータは、補正後の算出位相成分φ’(x,y)からキャリア成分φ(x,y)(既知)を差し引くことにより、位相成分φ(x,y)に含まれる信号成分φ(x,y)を既知とし、その信号成分φ(x,y)と光源波長とに基づき測定対象面7aの形状を既知とする。 Thereafter, the computer subtracts the carrier component φ c (x, y) (known) from the corrected calculated phase component φ A ′ (x, y) to thereby obtain a signal component included in the phase component φ (x, y). φ s (x, y) is known, and the shape of the measurement target surface 7a is known based on the signal component φ s (x, y) and the light source wavelength.

以上、本実施形態の解析処理では、本解析処理(ステップS11)の解析結果(φ、a、b)を基礎データとした多項式フィッティングを行い、各成分が既知のモデル縞画像(I)を作成する(ステップS13、S14、S15)。そして、モデル縞画像Iを使用したテスト解析処理(ステップS16、S17)により解析誤差(Δφ、Δa、Δb)を算出すると、その解析誤差で本解析処理(ステップS11)の解析結果(φ)を補正する(ステップS21)。 As described above, in the analysis processing of the present embodiment, polynomial fitting is performed using the analysis results (φ A , a A , b A ) of the analysis processing (step S11) as basic data, and each component has a known model fringe image (I m ) is created (steps S13, S14, S15). Then, the test analysis using model fringe image I m (step S16, S17) by analysis error ([Delta] [phi, .DELTA.a, [Delta] b) calculating the analysis result of the analysis at the analysis error (step S11) (phi A ) Is corrected (step S21).

したがって、本実施形態の解析処理では、従来の解析処理(テスト解析処理を行わない場合)と比較して高精度に解析結果(φ’)を得ることができる。 Therefore, in the analysis processing of the present embodiment, the analysis result (φ A ′) can be obtained with higher accuracy than the conventional analysis processing (when the test analysis processing is not performed).

しかも、本実施形態の解析処理では、基礎データ(φ’、a’、b’)を更新しながらテスト解析処理(ステップS16、S17)を繰り返すことにより、テスト解析処理の解析誤差(Δφ、Δa、Δb)を本解析処理の解析誤差に近づける。   Moreover, in the analysis processing of this embodiment, the test analysis processing errors (Δφ, Δa) are repeated by repeating the test analysis processing (steps S16, S17) while updating the basic data (φ ′, a ′, b ′). , Δb) is brought close to the analysis error of this analysis process.

したがって、本実施形態の解析処理では、繰り返しの最後の回で算出された解析誤差(Δφ)により、本解析処理の解析結果(φ)を高精度に補正することができる(ステップS21)。 Therefore, in the analysis processing of this embodiment, the analysis result (φ A ) of this analysis processing can be corrected with high accuracy by the analysis error (Δφ) calculated in the last iteration.

図5は、従来の解析処理の解析誤差を示す図であり、図6は、本実施形態の解析処理(図2)のトータルの解析誤差(imax=10の場合)を示す図である。図5、図6の横軸は、光軸からの距離を二次元画像検出器9の画素数で表したものであり、図5、図6の縦軸は、位相を光源波長λで表したものである。 FIG. 5 is a diagram showing the analysis error of the conventional analysis process, and FIG. 6 is a diagram showing the total analysis error (when i max = 10) of the analysis process (FIG. 2) of the present embodiment. 5 and 6, the horizontal axis represents the distance from the optical axis by the number of pixels of the two-dimensional image detector 9, and the vertical axes in FIGS. 5 and 6 represent the phase by the light source wavelength λ. Is.

これらの図5、図6を比較すれば明らかなとおり、従来の解析処理ではリップル状の解析誤差が発生しているのに対し、本実施形態の解析処理ではリップル状の解析誤差が除去されていることが分かる。   As is clear from comparison between FIGS. 5 and 6, a ripple-like analysis error occurs in the conventional analysis process, whereas the ripple-like analysis error is removed in the analysis process of this embodiment. I understand that.

以上の結果、本実施形態の干渉計装置は、測定対象面7aの形状測定を高精度に行うことができる。   As a result of the above, the interferometer device of this embodiment can measure the shape of the measurement target surface 7a with high accuracy.

なお、本実施形態のステップS20における更新対象は、基礎データφ’、a’、b’の全てであったが、基礎データφ’のみに制限されてもよい。但し、φ’、a’、b’の全てとした方が、本実施形態の解析処理のトータルの解析誤差は、より小さくなる。   Note that the update target in step S20 of the present embodiment is all of the basic data φ ′, a ′, and b ′, but may be limited to only the basic data φ ′. However, when all of φ ′, a ′, and b ′ are set, the total analysis error of the analysis processing of the present embodiment becomes smaller.

また、本実施形態の干渉計装置は、測定対象面7aの形状(つまり高さの空間分布)を測定するものであったが、測定対象面7aの任意の点の高さの時間変化を測定してもよい。   Further, the interferometer apparatus of the present embodiment measures the shape of the measurement target surface 7a (that is, the spatial distribution of the height), but measures the time change of the height of an arbitrary point on the measurement target surface 7a. May be.

その場合、キャリア縞(つまり空間キャリア)を発生させる代わりに、時間キャリアを発生させながら、その点に対応する画素値の時間変化波形を測定し、その時間変化波形を解析対象とすればよい。   In that case, instead of generating carrier fringes (that is, spatial carriers), a time change waveform of a pixel value corresponding to that point may be measured while generating a time carrier, and the time change waveform may be set as an analysis target.

また、この測定を各画素について行えば、測定対象面7aの形状変化(測定対象面7aの移動による形状変化も含む)を測定することができる。このような測定は、マイクロミラーアレイなど、表面形状が可変の素子を測定するのに好適である。   If this measurement is performed for each pixel, the shape change of the measurement target surface 7a (including the shape change due to the movement of the measurement target surface 7a) can be measured. Such measurement is suitable for measuring an element having a variable surface shape, such as a micromirror array.

なお、干渉計装置で時間キャリアを発生させるには、フィゾー板5又は測定対象物7をピエゾ素子などで光軸方向に変位させればよい。因みに、空間キャリアを発生させない場合は、フィゾー面5aを傾斜させる必要は無い。   In order to generate a time carrier by the interferometer device, the Fizeau plate 5 or the measurement object 7 may be displaced in the optical axis direction by a piezo element or the like. Incidentally, when no spatial carrier is generated, it is not necessary to incline the Fizeau surface 5a.

また、本実施形態の干渉計装置には、フィゾー型の干渉計が適用されたが、トワイマングリーン型など他のタイプの干渉計が適用されてもよい。因みに、トワイマングリーン型の干渉計において空間キャリアを発生させるには、参照面を傾斜させればよく、時間キャリアを発生させるには、参照面を光軸方向へ移動させればよい。   Further, although the Fizeau interferometer is applied to the interferometer apparatus of the present embodiment, other types of interferometers such as a Twiman Green type may be applied. Incidentally, in order to generate a spatial carrier in a Twiman Green interferometer, the reference plane may be inclined, and in order to generate a time carrier, the reference plane may be moved in the optical axis direction.

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態は、パターン投影形状測定装置の実施形態である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is an embodiment of a pattern projection shape measuring apparatus.

図7は、本実施形態のパターン投影形状測定装置の概略構成図である。図7に示すとおり、パターン投影形状測定装置には、測定対象物11を支持するステージ12と、投影部13と、撮像部14とが備えられる。また、パターン投影形状測定装置には、不図示のコンピュータも備えられる。測定対象物11の表面11aが、測定対象面である。   FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the pattern projection shape measuring apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 7, the pattern projection shape measurement apparatus includes a stage 12 that supports the measurement object 11, a projection unit 13, and an imaging unit 14. The pattern projection shape measuring apparatus also includes a computer (not shown). The surface 11a of the measurement object 11 is a measurement object surface.

投影部13は、光源21と、照明光学系22と、パターン形成部23と、投影光学系24を備えており、ステージ12上の測定対象面11aを斜め方向から照明する。   The projection unit 13 includes a light source 21, an illumination optical system 22, a pattern formation unit 23, and a projection optical system 24, and illuminates the measurement target surface 11a on the stage 12 from an oblique direction.

このうち、パターン形成部23は、測定対象面11aに向かう光束の強度を、空間方向にかけて所定の空間周波数で正弦波状に強度変調する。これによって、測定対象面11aには、ストライプ状のキャリア縞が投影される。そのキャリア縞は、測定対象面11aの形状に応じて歪む。   Among these, the pattern forming unit 23 modulates the intensity of the light beam directed toward the measurement target surface 11a in a sine wave shape at a predetermined spatial frequency in the spatial direction. As a result, a stripe-shaped carrier stripe is projected onto the measurement target surface 11a. The carrier stripe is distorted according to the shape of the measurement target surface 11a.

撮像部14は、結像光学系25と、撮像素子26とを備えており、測定対象面11aに現れた縞を正面から撮像する。撮像部14が撮像で取得した縞の画像(縞画像)は、不図示のコンピュータへ入力される。   The imaging unit 14 includes an imaging optical system 25 and an imaging element 26, and images a stripe appearing on the measurement target surface 11a from the front. The fringe image (the fringe image) acquired by the imaging unit 14 through imaging is input to a computer (not shown).

コンピュータは、入力された縞画像へ解析処理を施すことにより、縞の位相成分を算出する。この解析処理は、前述した実施形態の解析処理と同じである。そして、コンピュータは、算出された位相成分とキャリア成分(既知)とに基づき位相成分に含まれる信号成分を既知とし、その信号成分と光源波長とに基づき測定対象面11aの形状を既知とする。なお、コンピュータには、その解析処理のプログラムが予めインストールされている。   The computer calculates the fringe phase component by performing an analysis process on the inputted fringe image. This analysis process is the same as the analysis process of the above-described embodiment. Then, the computer makes the signal component included in the phase component known based on the calculated phase component and carrier component (known), and makes the shape of the measurement target surface 11a known based on the signal component and the light source wavelength. Note that the analysis processing program is preinstalled in the computer.

したがって、本実施形態のパターン投影形状測定装置は、測定対象面11aの形状を高精度に測定することができる。   Therefore, the pattern projection shape measuring apparatus of the present embodiment can measure the shape of the measurement target surface 11a with high accuracy.

なお、本実施形態のパターン投影形状測定装置は、空間方向に変調された波形を解析して測定対象面11aの形状(高さの空間分布)を測定するものであったが、その波形を時間方向にも変調した上で測定対象面11aの形状を測定してもよい。   Note that the pattern projection shape measurement apparatus of the present embodiment analyzes the waveform modulated in the spatial direction and measures the shape (space distribution of the height) of the measurement target surface 11a. The shape of the measurement target surface 11a may be measured after the direction is also modulated.

因みに、パターン投影形状測定装置で空間キャリアと時間キャリアとの双方を発生させるには、投影部13によるキャリア縞の投影位置を、縞のピッチ方向へ走査すればよい。   Incidentally, in order to generate both a spatial carrier and a time carrier in the pattern projection shape measuring apparatus, the projection position of the carrier fringes by the projection unit 13 may be scanned in the pitch direction of the fringes.

[その他]
なお、本発明の波形解析装置の一態様は、前記誤差算出手段が算出した解析誤差に基づき前記基礎データの特定成分を更新しながら、前記モデル作成手段、前記テスト解析手段、前記誤差算出手段を繰り返し動作させる繰り返し手段を更に備え、前記補正手段は、前記繰り返しの最後の回に前記誤差算出手段が算出した解析誤差に基づき前記補正を行ってもよい。
[Others]
In one aspect of the waveform analysis apparatus of the present invention, the model creation unit, the test analysis unit, and the error calculation unit are updated while updating a specific component of the basic data based on the analysis error calculated by the error calculation unit. The apparatus may further include a repeating unit that repeatedly operates, and the correction unit may perform the correction based on the analysis error calculated by the error calculation unit in the last round of the repetition.

また、前記テスト解析手段は、前記モデル波形の各成分を算出し、前記誤差算出手段は、前記テスト解析手段が算出した各成分と前記モデル波形の実際の各成分との差異を、前記テスト解析手段の各成分に関する解析誤差として算出し、前記繰り返し手段は、前記誤差算出手段が算出した各成分の解析誤差に基づき前記基礎データの各成分を更新してもよい。   Further, the test analysis means calculates each component of the model waveform, and the error calculation means calculates the difference between each component calculated by the test analysis means and each actual component of the model waveform in the test analysis. It may be calculated as an analysis error regarding each component of the means, and the repetition means may update each component of the basic data based on the analysis error of each component calculated by the error calculation means.

また、前記入力波形は、例えば空間方向に変調された波形である。   The input waveform is a waveform modulated in the spatial direction, for example.

また、前記入力波形は、例えば時間方向に変調された波形である。   The input waveform is a waveform modulated in the time direction, for example.

また、本発明のコンピュータ実行可能な波形解析プログラムの一態様は、前記誤差算出手順で算出された解析誤差に基づき前記基礎データの特定成分を更新しながら、前記モデル作成手順、前記テスト解析手順、前記誤差算出手順を繰り返し実行する繰り返し手順を更に含み、前記補正手順は、前記繰り返しの最後の回に前記誤差算出手順で算出された解析誤差に基づき前記補正を行ってもよい。   Further, one aspect of the computer-executable waveform analysis program of the present invention is to update the specific component of the basic data based on the analysis error calculated by the error calculation procedure, while the model creation procedure, the test analysis procedure, The method may further include an iterative procedure for repeatedly executing the error calculating procedure, and the correcting procedure may perform the correction based on the analysis error calculated by the error calculating procedure in the last round of the repetition.

また、前記テスト解析手順では、前記モデル波形の各成分を算出し、前記誤差算出手順では、前記テスト解析手順で算出された各成分と前記モデル波形の実際の各成分との差異を、前記テスト解析手順の各成分に関する解析誤差として算出し、前記繰り返し手順では、前記誤差算出手順で算出された各成分の解析誤差に基づき前記基礎データの各成分を更新してもよい。   In the test analysis procedure, each component of the model waveform is calculated. In the error calculation procedure, a difference between each component calculated in the test analysis procedure and each actual component of the model waveform is calculated. It may be calculated as an analysis error regarding each component of the analysis procedure, and in the repetition procedure, each component of the basic data may be updated based on the analysis error of each component calculated in the error calculation procedure.

また、前記入力波形は、例えば空間方向に変調された波形である。   The input waveform is a waveform modulated in the spatial direction, for example.

また、前記入力波形は、例えば時間方向に変調された波形である。   The input waveform is a waveform modulated in the time direction, for example.

第1実施形態の干渉計装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the interferometer apparatus of 1st Embodiment. 解析処理のフローチャートである。It is a flowchart of an analysis process. 算出第1因子a(x,y)のx方向の分布(一例)である。Calculating first factor a A (x, y) is the x-direction distribution of (for example). 算出第2因子b(x,y)のx方向の分布(一例)である。Calculating a second factor b A (x, y) is the x-direction distribution of (for example). 従来の解析処理の解析誤差を示す図である。It is a figure which shows the analysis error of the conventional analysis process. 本実施形態の解析処理(図2)のトータルの解析誤差(imax=10の場合)を示す図である。It is a figure which shows the total analysis error (in the case of imax = 10) of the analysis process (FIG. 2) of this embodiment. 第2実施形態のパターン投影形状測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the pattern projection shape measuring apparatus of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・レーザ光源,2・・・ビームエキスパンダ,3・・・偏光ビームスプリッタ,4・・・1/4波長板,5・・・フィゾー板,6・・・波面変換レンズ,8・・・ビーム径変換光学系,9・・・二次元画像検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source, 2 ... Beam expander, 3 ... Polarizing beam splitter, 4 ... 1/4 wavelength plate, 5 ... Fizeau plate, 6 ... Wavefront conversion lens, 8 * ..Beam diameter conversion optical system, 9 ... Two-dimensional image detector

Claims (13)

フーリエ変換法を利用した解析処理を入力波形へ施すことにより、その入力波形の各成分を算出する本解析手段と、
前記本解析手段が算出した各成分を基礎データとした関数フィッティングにより、各成分が既知のモデル波形を作成するモデル作成手段と、
前記モデル作成手段が作成したモデル波形へ前記本解析手段と同じ解析処理を施すことにより、そのモデル波形の特定成分を算出するテスト解析手段と、
前記テスト解析手段が算出した特定成分と前記モデル波形の実際の特定成分との差異を、前記テスト解析手段の特定成分に関する解析誤差として算出する誤差算出手段と、
前記誤差算出手段が算出した解析誤差に基づき前記本解析手段が算出した特定成分を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする波形解析装置。
This analysis means for calculating each component of the input waveform by performing analysis processing using the Fourier transform method on the input waveform;
Model creation means for creating a model waveform in which each component is known by function fitting using each component calculated by the present analysis means as basic data;
Test analysis means for calculating a specific component of the model waveform by performing the same analysis processing as the main analysis means on the model waveform created by the model creation means;
An error calculation means for calculating a difference between the specific component calculated by the test analysis means and the actual specific component of the model waveform as an analysis error related to the specific component of the test analysis means;
A waveform analysis apparatus comprising: correction means for correcting the specific component calculated by the analysis means based on the analysis error calculated by the error calculation means.
請求項1に記載の波形解析装置において、
前記誤差算出手段が算出した解析誤差に基づき前記基礎データの特定成分を更新しながら、前記モデル作成手段、前記テスト解析手段、前記誤差算出手段を繰り返し動作させる繰り返し手段を更に備え、
前記補正手段は、前記繰り返しの最後の回に前記誤差算出手段が算出した解析誤差に基づき前記補正を行う
ことを特徴とする波形解析装置。
The waveform analysis apparatus according to claim 1,
Recurring means for repeatedly operating the model creating means, the test analyzing means, and the error calculating means while updating a specific component of the basic data based on the analysis error calculated by the error calculating means,
The waveform analyzer according to claim 1, wherein the correction unit performs the correction based on the analysis error calculated by the error calculation unit in the last round of the repetition.
請求項2に記載の波形解析装置において、
前記テスト解析手段は、前記モデル波形の各成分を算出し、
前記誤差算出手段は、前記テスト解析手段が算出した各成分と前記モデル波形の実際の各成分との差異を、前記テスト解析手段の各成分に関する解析誤差として算出し、
前記繰り返し手段は、前記誤差算出手段が算出した各成分の解析誤差に基づき前記基礎データの各成分を更新する
ことを特徴とする波形解析装置。
The waveform analysis apparatus according to claim 2,
The test analysis means calculates each component of the model waveform,
The error calculation means calculates the difference between each component calculated by the test analysis means and each actual component of the model waveform as an analysis error for each component of the test analysis means,
The waveform analysis apparatus characterized in that the repeating means updates each component of the basic data based on an analysis error of each component calculated by the error calculating means.
請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の波形解析装置において、
前記入力波形は、
空間方向に変調された波形である
ことを特徴とする波形解析装置。
In the waveform analysis apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The input waveform is
A waveform analyzer characterized by being a waveform modulated in a spatial direction.
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の波形解析装置において、
前記入力波形は、
時間方向に変調された波形である
ことを特徴とする波形解析装置。
In the waveform analysis apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The input waveform is
A waveform analyzer characterized by a waveform modulated in the time direction.
フーリエ変換法を利用した解析処理を入力波形へ施すことにより、その入力波形の各成分を算出する本解析手順と、
前記本解析手順で算出された各成分を基礎データとした関数フィッティングにより、各成分が既知のモデル波形を作成するモデル作成手順と、
前記モデル作成手順で作成されたモデル波形へ前記本解析手順と同じ解析処理を施すことにより、そのモデル波形の特定成分を算出するテスト解析手順と、
前記テスト解析手順で算出された特定成分と前記モデル波形の実際の特定成分との差異を、前記テスト解析手順の特定成分に関する解析誤差として算出する誤差算出手順と、
前記誤差算出手順で算出された解析誤差に基づき前記本解析手順で算出された特定成分を補正する補正手順と
を含むことを特徴とするコンピュータ実行可能な波形解析プログラム。
This analysis procedure for calculating each component of the input waveform by performing analysis processing using the Fourier transform method on the input waveform,
A model creation procedure for creating a model waveform in which each component is known by function fitting using each component calculated in the analysis procedure as basic data;
A test analysis procedure for calculating a specific component of the model waveform by performing the same analysis process as the main analysis procedure on the model waveform created in the model creation procedure;
An error calculation procedure for calculating a difference between the specific component calculated in the test analysis procedure and an actual specific component of the model waveform as an analysis error related to the specific component in the test analysis procedure;
A computer-executable waveform analysis program comprising: a correction procedure for correcting the specific component calculated in the analysis procedure based on the analysis error calculated in the error calculation procedure.
請求項6に記載のコンピュータ実行可能な波形解析プログラムにおいて、
前記誤差算出手順で算出された解析誤差に基づき前記基礎データの特定成分を更新しながら、前記モデル作成手順、前記テスト解析手順、前記誤差算出手順を繰り返し実行する繰り返し手順を更に含み、
前記補正手順は、前記繰り返しの最後の回に前記誤差算出手順で算出された解析誤差に基づき前記補正を行う
ことを特徴とするコンピュータ実行可能な波形解析プログラム。
The computer-executable waveform analysis program according to claim 6,
While updating the specific component of the basic data based on the analysis error calculated in the error calculation procedure, further includes a repetition procedure for repeatedly executing the model creation procedure, the test analysis procedure, the error calculation procedure,
The computer-executable waveform analysis program characterized in that the correction procedure performs the correction based on the analysis error calculated in the error calculation procedure in the last round of the repetition.
請求項6に記載のコンピュータ実行可能な波形解析プログラムにおいて、
前記テスト解析手順では、前記モデル波形の各成分を算出し、
前記誤差算出手順では、前記テスト解析手順で算出された各成分と前記モデル波形の実際の各成分との差異を、前記テスト解析手順の各成分に関する解析誤差として算出し、
前記繰り返し手順では、前記誤差算出手順で算出された各成分の解析誤差に基づき前記基礎データの各成分を更新する
ことを特徴とするコンピュータ実行可能な波形解析プログラム。
The computer-executable waveform analysis program according to claim 6,
In the test analysis procedure, each component of the model waveform is calculated,
In the error calculation procedure, the difference between each component calculated in the test analysis procedure and each actual component of the model waveform is calculated as an analysis error for each component in the test analysis procedure,
In the repetition procedure, each component of the basic data is updated based on an analysis error of each component calculated in the error calculation procedure. A computer-executable waveform analysis program.
請求項6〜請求項8の何れか一項に記載のコンピュータ実行可能な波形解析プログラムにおいて、
前記入力波形は、
空間方向に変調された波形である
ことを特徴とするコンピュータ実行可能な波形解析プログラム。
In the computer-executable waveform analysis program according to any one of claims 6 to 8,
The input waveform is
A computer-executable waveform analysis program characterized by being a waveform modulated in a spatial direction.
請求項6〜請求項9の何れか一項に記載のコンピュータ実行可能な波形解析プログラムにおいて、
前記入力波形は、
時間方向に変調された波形である
ことを特徴とするコンピュータ実行可能な波形解析プログラム。
In the computer-executable waveform analysis program according to any one of claims 6 to 9,
The input waveform is
A computer-executable waveform analysis program characterized in that the waveform is modulated in the time direction.
請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の波形解析装置を備えたことを特徴とする干渉計装置。   An interferometer apparatus comprising the waveform analysis apparatus according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の波形解析装置を備えたことを特徴とするパターン投影形状測定装置。   A pattern projection shape measuring apparatus comprising the waveform analysis apparatus according to claim 1. フーリエ変換法を利用した解析処理を入力波形へ施すことにより、その入力波形の各成分を算出する本解析手順と、
前記本解析手順で算出された各成分を基礎データとした関数フィッティングにより、各成分が既知のモデル波形を作成するモデル作成手順と、
前記モデル作成手順で作成されたモデル波形へ前記本解析手順と同じ解析処理を施すことにより、そのモデル波形の特定成分を算出するテスト解析手順と、
前記テスト解析手順で算出された特定成分と前記モデル波形の実際の特定成分との差異を、前記テスト解析手順の特定成分に関する解析誤差として算出する誤差算出手順と、
前記誤差算出手順で算出された解析誤差に基づき前記本解析手順で算出された特定成分を補正する補正手順と
を含むことを特徴とする波形解析方法。
This analysis procedure for calculating each component of the input waveform by performing analysis processing using the Fourier transform method on the input waveform,
A model creation procedure for creating a model waveform in which each component is known by function fitting using each component calculated in the analysis procedure as basic data;
A test analysis procedure for calculating a specific component of the model waveform by performing the same analysis process as the main analysis procedure on the model waveform created in the model creation procedure;
An error calculation procedure for calculating a difference between the specific component calculated in the test analysis procedure and an actual specific component of the model waveform as an analysis error related to the specific component in the test analysis procedure;
A correction procedure for correcting the specific component calculated in the analysis procedure based on the analysis error calculated in the error calculation procedure.
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