JP5413072B2 - Waveform analysis apparatus, waveform measurement apparatus, 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、フーリエ変換法が適用された波形解析装置、波形測定装置、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, a waveform measurement device, a waveform analysis program, an interferometer device, a pattern projection shape measurement device, and a waveform analysis method to which a Fourier transform method is applied.

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。)。1枚の縞画像から縞の位相分布を算出するため、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。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次のスペクトルのみが抽出され、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分布から、既知であるキャリア成分を差し引けば、位相分布に含まれる信号成分を既知とすることができる。   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 the phase distribution of fringes from a single fringe image, interference fringes with carriers superimposed are used for the fringe analysis processing. In the fringe analysis processing, the intensity distribution of the fringe image is Fourier transformed, and only the + 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 predetermined. It is applied to By subtracting a known carrier component from the calculated phase distribution, the signal component included in the phase distribution 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 1982Mitsuo 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、必要な情報と不要な情報とを空間周波数のみによって分離するこのフーリエ変換法では、信号成分の空間周波数が広帯域に亘る場合などに、必要な情報の一部が誤って除去されたり、不要な情報の一部が除去しきれなかったりすることがあり、そのことが大きな解析誤差を引き起こしていた。   However, in this Fourier transform method that separates necessary information and unnecessary information only by spatial frequency, some of the necessary information is accidentally removed or unnecessary when the spatial frequency of the signal component covers a wide band. In some cases, some of the information could not be completely removed, which caused a large analysis error.

そこで本発明は、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、波形測定装置、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。   Therefore, an object of the present invention is to provide a waveform analysis apparatus, a waveform measurement apparatus, a waveform analysis program, and a waveform analysis method using a Fourier transform method that can reliably suppress analysis errors. 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を例示する一態様は、キャリアが重畳された入力波形へフーリエ変換法による波形解析処理を施すことにより前記入力波形の位相情報を抽出する波形解析装置であって、前記入力波形のフーリエスペクトルから+1次スペクトルと−1次スペクトルとの少なくとも一方を狭帯化してからそれらのスペクトルを分離し、分離されたそれらのスペクトルの一方に基づき前記入力波形の位相情報を算出する解析手段と、前記入力波形のモデルに対して前記解析手段と同じ波形解析を試験的に施すことにより、前記入力波形を波形解析する際に前記解析手段が発生させる解析誤差を見積もる見積もり手段と、
前記見積もり手段が見積もった解析誤差により前記解析手段が算出した位相情報を補正する補正手段とを備える。
One aspect illustrating the waveform analysis apparatus of the present invention is a waveform analysis apparatus that extracts phase information of the input waveform by performing waveform analysis processing by a Fourier transform method on an input waveform on which carriers are superimposed. Analysis that narrows at least one of the + 1st order spectrum and the −1st order spectrum from the Fourier spectrum of the waveform and then separates the spectra, and calculates the phase information of the input waveform based on one of the separated spectra. And an estimation means for estimating an analysis error generated by the analysis means when performing a waveform analysis on the input waveform by performing the same waveform analysis as the analysis means on the input waveform model,
Correction means for correcting the phase information calculated by the analysis means based on the analysis error estimated by the estimation means.

本発明の波形測定装置は、キャリアの重畳された縞を記録する一次元又は二次元の画素アレイと、前記画素アレイが記録した縞を前記入力波形として処理する、本発明の波形解析装置の一態様とを備え、前記画素アレイに含まれる個々の画素には、画素の開口率を制限する制限手段が設けられている。   The waveform measuring apparatus according to the present invention is a one-dimensional or two-dimensional pixel array that records fringes on which carriers are superimposed, and the waveform analyzing apparatus according to the present invention that processes the fringes recorded by the pixel array as the input waveform. A limiting means for limiting the aperture ratio of the pixel is provided in each pixel included in the pixel array.

本発明の波形解析プログラムを例示する一態様は、キャリアが重畳された入力波形へフーリエ変換法による波形解析処理を施すことにより前記入力波形の位相情報を抽出する波形解析プログラムであって、前記入力波形のフーリエスペクトルから+1次スペクトルと−1次スペクトルとの少なくとも一方を狭帯化してからそれらスペクトルを分離し、分離されたそれらスペクトルの一方に基づき前記入力波形の位相情報を算出する解析手順と、前記入力波形のモデルに対して前記解析手順と同じ波形解析を試験的に施すことにより、前記入力波形を波形解析する際に前記解析手順が発生させる解析誤差を見積もる見積もり手順と、前記見積もり手順で見積もった解析誤差により、前記解析手順で算出した位相情報を補正する補正手順とを含む。   An aspect of the waveform analysis program of the present invention is a waveform analysis program for extracting phase information of the input waveform by performing waveform analysis processing by a Fourier transform method on an input waveform on which a carrier is superimposed. An analysis procedure for narrowing at least one of the + 1st order spectrum and the −1st order spectrum from the Fourier spectrum of the waveform, separating the spectra, and calculating the phase information of the input waveform based on one of the separated spectra; An estimation procedure for estimating an analysis error caused by the analysis procedure when the input waveform is analyzed by performing the same waveform analysis as the analysis procedure on the input waveform model; and the estimation procedure A correction procedure for correcting the phase information calculated in the analysis procedure based on the analysis error estimated in

本発明の干渉計装置を例示する一態様は、本発明の波形解析装置を例示する一態様を備える。   One aspect illustrating the interferometer apparatus of the present invention includes one aspect illustrating the waveform analysis apparatus of the present invention.

本発明のパターン投影形状測定装置を例示する一態様は、本発明の波形解析装置を例示する一態様を備える。   One aspect which illustrates the pattern projection shape measuring apparatus of this invention is equipped with one aspect which illustrates the waveform analysis apparatus of this invention.

本発明の波形解析方法を例示する一態様は、キャリアが重畳された入力波形へフーリエ変換法による波形解析処理を施すことにより前記入力波形の位相情報を抽出する波形解析方法であって、前記入力波形のフーリエスペクトルから+1次スペクトルと−1次スペクトルとの少なくとも一方を狭帯化してからそれらスペクトルを分離し、分離されたそれらスペクトルの一方に基づき前記入力波形の位相情報を算出する解析手順と、前記入力波形のモデルに対して前記解析手順と同じ波形解析を試験的に施すことにより、前記入力波形を波形解析する際に前記解析手順が発生させる解析誤差を見積もる見積もり手順と、前記見積もり手順で見積もった解析誤差により、前記解析手順で算出した位相情報を補正する補正手順とを含む。   One aspect exemplifying the waveform analysis method of the present invention is a waveform analysis method for extracting phase information of the input waveform by performing waveform analysis processing by a Fourier transform method on an input waveform on which carriers are superimposed. An analysis procedure for narrowing at least one of the + 1st order spectrum and the −1st order spectrum from the Fourier spectrum of the waveform, separating the spectra, and calculating the phase information of the input waveform based on one of the separated spectra; An estimation procedure for estimating an analysis error caused by the analysis procedure when the input waveform is analyzed by performing the same waveform analysis as the analysis procedure on the input waveform model; and the estimation procedure And a correction procedure for correcting the phase information calculated in the analysis procedure based on the analysis error estimated in (1).

本発明によれば、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、波形測定装置、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 apparatus, a waveform measurement apparatus, a waveform analysis program, and a waveform analysis method using a Fourier transform method that can reliably suppress analysis errors 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. 測定対象面7aの形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the shape of the measuring object surface 7a. 干渉縞の強度分布の例を示す図である。It is a figure which shows the example of intensity distribution of an interference fringe. 第1実施形態の解析処理のフローチャートである。It is a flowchart of the analysis process of 1st Embodiment. フーリエスペクトルh(ω)の実部を示す図である。It is a figure which shows the real part of Fourier spectrum h ((omega)). フーリエスペクトルh(ω)の虚部を示す図である。It is a figure which shows the imaginary part of the Fourier spectrum h ((omega)). フーリエスペクトルh(ω)の実部を示す図である。It is a diagram showing the real part of the Fourier spectrum h 2 (ω). フーリエスペクトルh(ω)の虚部を示す図である。It is a diagram showing the imaginary part of the Fourier spectrum h 2 (ω). フーリエスペクトルh(ω)の実部を示す図である。It is a diagram showing the real part of the Fourier spectrum h 4 (ω). フーリエスペクトルh(ω)の虚部を示す図である。It is a diagram showing the imaginary part of the Fourier spectrum h 4 (ω). 従来のフーリエ変換法による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 analysis process by the conventional Fourier-transform method. 第1実施形態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 analysis process of 1st Embodiment. 第2実施形態の解析処理のフローチャートである。It is a flowchart of the analysis process of 2nd Embodiment. 第3実施形態の解析処理のフローチャートである。It is a flowchart of the analysis process of 3rd Embodiment. 前処理後の縞画像である。It is a stripe image after pre-processing. 0次スペクトルの除去後におけるフーリエスペクトルh’(ω)である。It is a Fourier spectrum h ′ (ω) after removal of the zeroth-order spectrum. −1次スペクトルの狭帯化後におけるフーリエスペクトルh(ω)である。It is a Fourier spectrum h 2 (ω) after narrowing the −1st order spectrum. +1次スペクトルの狭帯化後におけるフーリエスペクトルh(ω)である。It is a Fourier spectrum h 4 (ω) after narrowing the + 1st order spectrum. 第3実施形態の解析誤差を示す図である。It is a figure which shows the analysis error of 3rd Embodiment. 第4実施形態の解析処理(誤差補正付き解析処理)のフローチャートである。It is a flowchart of the analysis process (analysis process with an error correction) of 4th Embodiment. 第4実施形態の解析誤差を示す図である。It is a figure which shows the analysis error of 4th Embodiment. 第5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 5th Embodiment.

[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。   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).

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”.

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、球面波となる。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 spherical wave 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(例えば図2参照)が反映されている(なお、図2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2の縦軸は、位相を光源波長λで表したものである。)。   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. The interference fringe pattern reflects the shape of the measurement target surface 7a (see, for example, FIG. 2) (note that the horizontal axis in FIG. 2 indicates the distance from the optical axis to the number of pixels of the two-dimensional image detector 9). (The vertical axis in FIG. 2 represents the phase in terms of the light source wavelength λ.)

二次元画像検出器9の光入射側には、個々の画素の開口率を制限するための手段(絞りアレイ、或いは、絞りアレイに相当するマスクパターンなど)が設けられている。個々の画素の開口サイズは、例えば画素ピッチの1/8程度に設定されている。このような二次元画像検出器9としては、例えば、サブナイキスト干渉法による干渉計装置(米国特許第4791584号明細書)に搭載されているものと同じCCDを採用することができる。このような二次元画像検出器9は、画素ピッチが共通であり、かつ開口率が全く制限されていない通常の二次元画像検出器と比較して、細かい縞ピッチの縞画像を検出することができる。
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。
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。
例えば、測定対象面7aの形状が図2に示すとおりであったとすると、キャリア縞の重畳により、干渉縞は、例えば図3に示すとおりになる(なお、図3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の縦軸は、干渉強度である。)。このような干渉縞では、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。
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。
On the light incident side of the two-dimensional image detector 9, means for limiting the aperture ratio of each pixel (a diaphragm array or a mask pattern corresponding to the diaphragm array) is provided. The opening size of each pixel is set to about 1/8 of the pixel pitch, for example. As such a two-dimensional image detector 9, for example, the same CCD as that mounted on an interferometer apparatus (US Pat. No. 4,791,584) using sub-Nyquist interferometry can be employed. Such a two-dimensional image detector 9 can detect a fringe image having a finer fringe pitch than a normal two-dimensional image detector having a common pixel pitch and an aperture ratio that is not limited at all. it can.
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.
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.
For example, if the shape of the measurement target surface 7a is as shown in FIG. 2, the interference fringes are as shown in FIG. 3, for example, due to the overlapping of the carrier fringes (note that the horizontal axis in FIG. Is represented by the number of pixels of the two-dimensional image detector 9, and the vertical axis in FIG. In such interference fringes, the spatial frequency of necessary information is higher than the spatial frequency of unnecessary information, and therefore analysis processing by the Fourier transform method can be applied.
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。
図4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。
ステップS10:
コンピュータは、縞画像を入力する。縞画像の強度分布g(x,y)は、式(1)で表される。
Next, analysis processing by a computer will be described.
FIG. 4 is a flowchart of the analysis processing of this embodiment. Each step will be described in turn.
Step S10:
The computer inputs a fringe image. The intensity distribution g (x, y) of the fringe image is expressed by Expression (1).

式(1)において、a(x,y)は、干渉縞の背景ムラ(未知)であり、b(x,y)は、干渉縞の振幅ムラ(未知)であり、φ(x,y)は、干渉縞の位相分布(未知)である。このうち、位相分布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。 In Expression (1), a (x, y) is the background unevenness (unknown) of the interference fringes, b (x, y) is the amplitude unevenness (unknown) of the interference fringes, and φ (x, y) Is the phase distribution (unknown) of the interference fringes. Among these, the phase distribution φ (x, y) is expressed by the sum of the carrier component φ c (x, y) (known) and the signal component φ s (x, y) (unknown) as shown in the equation (2). Is done.

なお、ここでは解析対象が干渉縞なので、信号成分φ(x,y)は、測定対象面7aの形状の設計データφ(x,y)(既知)と、測定対象面7aの形状の設計データからの乖離量δ(x,y)(未知)との和からなる。通常、乖離量δ(x,y)は小さいので、設計データφ(x,y)(既知)は、信号成分φ(x,y)(未知)と類似する。 Here, since the analysis target is an interference fringe, the signal component φ s (x, y) includes the design data φ d (x, y) (known) of the shape of the measurement target surface 7a and the shape of the measurement target surface 7a. It consists of the sum with the deviation amount δ (x, y) (unknown) from the design data. Since the deviation amount δ (x, y) is usually small, the design data φ d (x, y) (known) is similar to the signal component φ s (x, y) (unknown).

ステップS11:
コンピュータは、縞画像の強度分布g(x,y)をフーリエ変換することにより、図5、図6に示すようなフーリエスペクトルh(ω)を取得する。図5は、フーリエスペクトルh(ω)の実部を示しており、図6は、フーリエスペクトルh(ω)の虚部を示している。
Step S11:
The computer obtains a Fourier spectrum h (ω) as shown in FIGS. 5 and 6 by performing a Fourier transform on the intensity distribution g (x, y) of the fringe image. FIG. 5 shows the real part of the Fourier spectrum h (ω), and FIG. 6 shows the imaginary part of the Fourier spectrum h (ω).

ステップS12:
コンピュータは、図5、図6に示すフーリエスペクトルh(ω)から0次スペクトルを除去する。その除去処理は、ω=0を中心とした所定帯域の強度を0とし、他の帯域の強度を維持するようなバンドパスフィルタ処理である。これによって、フーリエスペクトルh(ω)から背景ムラa(x,y)が除去される。
Step S12:
The computer removes the zero-order spectrum from the Fourier spectrum h (ω) shown in FIGS. The removal process is a bandpass filter process in which the intensity of a predetermined band centered at ω = 0 is set to 0 and the intensity of other bands is maintained. As a result, the background unevenness a (x, y) is removed from the Fourier spectrum h (ω).

ステップS13:
コンピュータは、除去後のフーリエスペクトルh’(ω)をフーリエ逆変換することにより、複素振幅分布g(x,y)を取得する。複素振幅分布g(x,y)は、式(3)で表される。
Step S13:
The computer obtains a complex amplitude distribution g 1 (x, y) by performing Fourier inverse transform on the Fourier spectrum h ′ (ω) after removal. The complex amplitude distribution g 1 (x, y) is expressed by Expression (3).

式(3)の右辺において、第1項が+1次スペクトルに対応し、第2項が−1次スペクトルに対応する。0次スペクトルに対応する項は、除去されている。
ステップS14:
コンピュータは、複素振幅分布g(x,y)に対し−1次スペクトルの狭帯化処理を施す。この狭帯化処理では、複素振幅分布g(x,y)に対して式(4)で表される狭帯化係数α(x,y)が乗算される。
On the right side of Equation (3), the first term corresponds to the + 1st order spectrum, and the second term corresponds to the −1st order spectrum. The term corresponding to the zeroth order spectrum has been removed.
Step S14:
The computer subjects the complex amplitude distribution g 1 (x, y) to a -1st order spectrum narrowing process. In this narrowing process, the complex amplitude distribution g 1 (x, y) is multiplied by a narrowing coefficient α (x, y) expressed by the equation (4).

但し、式(4)中のφsm(x,y)は、信号成分φ(x,y)と類似する既知のモデル(モデル信号成分)である。ここでは、モデル信号成分φsm(x,y)に、信号成分φの設計データφ(x,y)(既知)が使用されるものとする。 However, φ sm (x, y) in the equation (4) is a known model (model signal component) similar to the signal component φ s (x, y). Here, it is assumed that design data φ d (x, y) (known) of the signal component φ s is used for the model signal component φ sm (x, y).

そして、狭帯化処理後の複素振幅分布g(x,y)は、式(5)で表される。 Then, the complex amplitude distribution g 2 (x, y) after the band narrowing process is expressed by Expression (5).

式(5)の右辺において、第1項が+1次スペクトルに対応し、第2項が−1次スペクトルに対応する。
ここで、モデル信号成分φsm(x,y)が信号成分φ(x,y)と類似することを考慮すれば、+1次スペクトルに対応する第1項の位相成分(φ+φsm+φ)は(φ+2φ)に類似し、−1次スペクトルに対応する第2項の位相成分(φ−φsm+φ)はφに類似していることがわかる。このことは、+1次スペクトルが広帯化され、−1次スペクトルが狭帯化されたことを示している。
On the right side of Equation (5), the first term corresponds to the + 1st order spectrum, and the second term corresponds to the −1st order spectrum.
Here, considering that the model signal component φ sm (x, y) is similar to the signal component φ s (x, y), the phase component (φ c + φ sm + φ of the first term corresponding to the + 1st order spectrum is used. s ) is similar to (φ c + 2φ s ), and the phase component (φ c −φ sm + φ s ) of the second term corresponding to the −1st order spectrum is similar to φ c . This indicates that the + 1st order spectrum is widened and the −1st order spectrum is narrowed.

ステップS15:
コンピュータは、複素振幅分布g(x,y)をフーリエ変換することにより、図7、図8に示すようなフーリエスペクトルh(ω)を取得する。図7は、フーリエスペクトルh(ω)の実部を示しており、図8は、フーリエスペクトルh(ω)の虚部を示している。図7、図8に明らかなとおり、フーリエスペクトルh(ω)では、+1次スペクトルが広帯化されており、−1次スペクトルが狭帯化されている。
Step S15:
The computer obtains a Fourier spectrum h 2 (ω) as shown in FIGS. 7 and 8 by performing a Fourier transform on the complex amplitude distribution g 2 (x, y). FIG. 7 shows the real part of the Fourier spectrum h 2 (ω), and FIG. 8 shows the imaginary part of the Fourier spectrum h 2 (ω). As is apparent from FIGS. 7 and 8, in the Fourier spectrum h 2 (ω), the + 1st order spectrum is widened and the −1st order spectrum is narrowed.

ステップS16:
コンピュータは、図7、図8に示すフーリエスペクトルh(ω)から−1次スペクトルを除去する。除去処理には、−1次スペクトルのピーク位置を中心とした所定帯域の強度を0とし、他の帯域の強度を維持するようなバンドパスフィルタ処理である。−1次スペクトルは狭帯化されているので、このバンドパスフィルタ処理では、不要な情報を確実に除去しながら、必要な情報の欠落を防ぐことができる。
Step S16:
The computer removes the −1st order spectrum from the Fourier spectrum h 2 (ω) shown in FIGS. The removal process is a bandpass filter process in which the intensity of a predetermined band centered on the peak position of the −1st order spectrum is set to 0 and the intensity of other bands is maintained. Since the minus first-order spectrum is narrowed, this bandpass filter process can prevent missing of necessary information while reliably removing unnecessary information.

ステップS17:
コンピュータは、除去後のフーリエスペクトルh’(ω)をフーリエ逆変換することにより、複素振幅分布g(x,y)を取得する。この複素振幅分布g(x,y)は、式(6)で表される。
Step S17:
The computer obtains a complex amplitude distribution g 3 (x, y) by performing Fourier inverse transform on the Fourier spectrum h 2 ′ (ω) after removal. This complex amplitude distribution g 3 (x, y) is expressed by Expression (6).

式(6)の右辺は、広帯化された+1次スペクトルを表している。   The right side of Equation (6) represents a widened + first order spectrum.

ステップS18:
コンピュータは、複素振幅分布g(x,y)に対し+1次スペクトルの狭帯化処理を施す。この狭帯化処理では、複素振幅分布g(x,y)に対して式(7)で表される狭帯化係数β(x,y)が乗算される。
Step S18:
The computer performs a narrowing process of the + first order spectrum on the complex amplitude distribution g 3 (x, y). In this narrowing process, the complex amplitude distribution g 3 (x, y) is multiplied by a narrowing coefficient β (x, y) expressed by Expression (7).

そして、狭帯化処理後の複素振幅分布g(x,y)は、式(8)で表される。 Then, the complex amplitude distribution g 4 (x, y) after the band narrowing process is expressed by Expression (8).

式(8)の右辺は、狭帯化された+1次スペクトルを表している。   The right side of Equation (8) represents a narrowed + first order spectrum.

ここで、モデル信号成分φsm(x,y)が信号成分φ(x,y)と類似することを考慮すれば、この項の位相成分(φ−φsm+φ)はφに類似していることがわかる。このことは、+1次スペクトルが狭帯化されたことを示している。 Here, considering that the model signal component φ sm (x, y) is similar to the signal component φ s (x, y), the phase component (φ c −φ sm + φ s ) of this term becomes φ c You can see that they are similar. This indicates that the + 1st order spectrum is narrowed.

ステップS19:
コンピュータは、複素振幅分布g(x,y)をフーリエ変換することにより、図9、図10に示すようなフーリエスペクトルh(ω)を取得する。図9は、フーリエスペクトルh(ω)の実部を示しており、図10は、フーリエスペクトルh(ω)の虚部を示している。図9、図10に明らかなとおり、フーリエスペクトルh(ω)では、+1次スペクトルが狭帯化されている。
Step S19:
The computer obtains a Fourier spectrum h 4 (ω) as shown in FIGS. 9 and 10 by performing a Fourier transform on the complex amplitude distribution g 4 (x, y). FIG. 9 shows the real part of the Fourier spectrum h 4 (ω), and FIG. 10 shows the imaginary part of the Fourier spectrum h 4 (ω). As is apparent from FIGS. 9 and 10, in the Fourier spectrum h 4 (ω), the + 1st order spectrum is narrowed.

ステップS20:
コンピュータは、フーリエスペクトルh(x,y)から、+1次スペクトルのみを抽出する。その抽出処理は、+1次スペクトルのピーク位置を中心とした所定帯域の強度を0とし、他の帯域の強度を保持するバンドパスフィルタ処理である。+1次スペクトルは狭帯化されているので、このバンドパスフィルタ処理では、不要な情報を確実に除去しながら、必要な情報の欠落を防ぐことができる。
Step S20:
The computer extracts only the + first-order spectrum from the Fourier spectrum h 4 (x, y). The extraction process is a bandpass filter process in which the intensity of a predetermined band centered on the peak position of the + 1st order spectrum is set to 0 and the intensity of other bands is maintained. Since the + 1st order spectrum is narrowed, this band pass filter process can prevent missing of necessary information while reliably removing unnecessary information.

ステップS21:
コンピュータは、抽出された+1次スペクトルをフーリエ逆変換することにより、複素振幅分布g(x,y)を取得する。
Step S21:
The computer obtains a complex amplitude distribution g 5 (x, y) by performing Fourier inverse transform on the extracted + 1st order spectrum.

ステップS22:
コンピュータは、複素振幅分布g(x,y)に対し正規化処理を施す。この正規化処理では、式(9)で表される正規化係数γ(x,y)が複素振幅分布g(x,y)に乗算される。
Step S22:
The computer performs normalization processing on the complex amplitude distribution g 5 (x, y). In this normalization process, the complex amplitude distribution g 5 (x, y) is multiplied by the normalization coefficient γ (x, y) represented by Expression (9).

つまり、正規化係数γによる正規化処理は、狭帯化係数α、βによる狭帯化処理を相殺するような処理である。
そして、正規化処理後の複素振幅分布g(x,y)は、式(10)で表される。
That is, the normalization process using the normalization coefficient γ is a process that cancels the narrowing process using the narrowing coefficients α and β.
Then, the complex amplitude distribution g 6 (x, y) after the normalization process is expressed by Expression (10).

式(10)に明らかなとおり、正規化処理によれば、狭帯化処理よって発生した成分(モデル信号成分φsm(x,y))が消去される。 As apparent from Expression (10), according to the normalization process, the component (model signal component φ sm (x, y)) generated by the narrowing process is deleted.

ステップS23:
コンピュータは、複素振幅分布g(x,y)を次式(11)に当てはめることにより、アンラッピング前の位相分布φ’(x,y)を算出する。この位相分布φ’(x,y)の値は、−πから+πの範囲に制限されている。
Step S23:
The computer calculates the phase distribution φ ′ (x, y) before unwrapping by applying the complex amplitude distribution g 6 (x, y) to the following equation (11). The value of the phase distribution φ ′ (x, y) is limited to a range from −π to + π.

但し、関数I[g]はgの虚部を示し、関数R[g]はgの実部を示す。 However, the function I [g 6 ] indicates the imaginary part of g 6 and the function R [g 6 ] indicates the real part of g 6 .

ステップS24:
コンピュータは、算出された位相分布φ’(x,y)のアンラッピング(位相接続)を行い、アンラッピング後の位相分布φ”(x,y)を取得する。さらに、その位相分布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、信号成分φ(x,y)の値を算出する。以下、この値を、「算出信号成分φ’(x,y)」と称す。この算出信号成分φ’(x,y)が、測定対象面7aの形状を表す。
以上、本実施形態の解析処理では、フーリエスペクトルから不要なスペクトルを除去する(ステップS16)に当たり、そのスペクトルを狭帯化するので(ステップS14)、不要な情報を確実に除去しながら、必要な情報の欠落を防ぐことができる。
また、本実施形態の解析処理では、フーリエスペクトルから必要なスペクトルを抽出する(ステップS20)に当たり、そのスペクトルを狭帯化するので(ステップS18)、不要な情報を確実に除去しながら、必要な情報の欠落を防ぐことができる。
図11は、従来のフーリエ変換法による解析処理の解析誤差を示す図であり、図12は、本実施形態の解析処理の解析誤差を示す図である。図11、図12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11、図12の縦軸は、解析誤差(単位は位相)を、光源波長λで表したものである。
図11、図12に明らかなとおり、本実施形態の解析処理の解析誤差は、従来のそれよりも格段に小さい。
したがって、本実施形態の干渉計装置によれば、測定対象面7aの形状を高精度に測定することができる。
なお、本実施形態の解析処理では、モデル信号成分φsm(x,y)に信号成分φ(x,y)の設計データφ(x,y)を使用したが、信号成分φ(x,y)と類似した他のデータを使用してもよい。
例えば、同じ縞画像から他の解析処理(例えば、従来のフーリエ変換法によるもの)で取得された算出信号成分を、モデル信号成分φsm(x,y)に使用してもよい。
また、同じ測定対象面7aを他の形状測定装置(例えば、座標計測器)で測定することにより取得された算出信号成分を、モデル信号成分φsm(x,y)に使用してもよい。
また、算出信号成分を冪級数やツェルニケ多項式などの多項式でフィッティングし、フィッティング後の算出信号成分をモデル信号成分φsm(x,y)に使用してもよい。
なお、使用されるモデル信号成分φsm(x,y)が信号成分φ(x,y)に類似しているほど、解析誤差は小さくなるので好ましい。
Step S24:
The computer performs unwrapping (phase connection) of the calculated phase distribution φ ′ (x, y), and obtains the phase distribution φ ″ (x, y) after unwrapping. Further, the phase distribution φ ″ ( The value of the signal component φ s (x, y) is calculated by subtracting the carrier component φ c (x, y) (known) from x, y). Hereinafter, this value is referred to as “calculated signal component φ s ′ (x, y)”. This calculated signal component φ s ′ (x, y) represents the shape of the measurement target surface 7a.
As described above, in the analysis processing of the present embodiment, the unnecessary spectrum is removed from the Fourier spectrum (step S16), and the spectrum is narrowed (step S14). Missing information can be prevented.
In the analysis processing of the present embodiment, the necessary spectrum is extracted from the Fourier spectrum (step S20), and the spectrum is narrowed (step S18). Missing information can be prevented.
FIG. 11 is a diagram showing an analysis error of the analysis process by the conventional Fourier transform method, and FIG. 12 is a diagram showing an analysis error of the analysis process of the present embodiment. 11 and 12, 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. 11 and 12 represent the analysis error (unit is phase). , Expressed by the light source wavelength λ.
As is apparent from FIGS. 11 and 12, the analysis error of the analysis processing of this embodiment is much smaller than that of the conventional one.
Therefore, according to the interferometer apparatus of this embodiment, the shape of the measurement target surface 7a can be measured with high accuracy.
In the analysis process of the present embodiment, the model signal component φ sm (x, y) signal component φ s (x, y) in the design data φ d (x, y) of it was used, the signal component phi s ( Other data similar to x, y) may be used.
For example, a calculated signal component acquired from the same fringe image by other analysis processing (for example, by a conventional Fourier transform method) may be used as the model signal component φ sm (x, y).
Moreover, you may use the calculation signal component acquired by measuring the same measurement object surface 7a with another shape measuring apparatus (for example, coordinate measuring device) for model signal component (phi) sm (x, y).
Alternatively, the calculated signal component may be fitted with a polynomial such as a power series or Zernike polynomial, and the calculated signal component after the fitting may be used as the model signal component φ sm (x, y).
It is preferable that the model signal component φ sm (x, y) used is more similar to the signal component φ s (x, y) because the analysis error becomes smaller.

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態も、干渉計装置の実施形態である。ここでは、第1実施形態との相違点のみ説明する。相違点は、解析処理の内容にある。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is also an embodiment of an interferometer device. Here, only differences from the first embodiment will be described. The difference is in the content of the analysis process.

図13は、本実施形態の解析処理のフローチャートである。このフローチャートは、図4のフローチャートにおいて、ステップ101,102,103を追加したものに相当する。以下、図13の各ステップを順に説明する。
ステップS10:
コンピュータは、第1実施形態のステップS10と同様に、縞画像を入力する。縞画像の強度分布g(x,y)は、式(1),式(2)で表される。
ステップS101:
コンピュータは、モデル信号成分φsm(x,y)を初期値に設定する。ここでは、初期値として、信号成分φ(x,y)の設計データφ(x,y)(既知)を使用することとする。
FIG. 13 is a flowchart of the analysis processing of this embodiment. This flowchart corresponds to the flowchart of FIG. 4 with steps 101, 102, and 103 added. Hereafter, each step of FIG. 13 is demonstrated in order.
Step S10:
The computer inputs a fringe image as in step S10 of the first embodiment. The intensity distribution g (x, y) of the fringe image is expressed by Expression (1) and Expression (2).
Step S101:
The computer sets the model signal component φ sm (x, y) to an initial value. Here, design data φ d (x, y) (known) of the signal component φ s (x, y) is used as an initial value.

ステップS11:
コンピュータは、第1実施形態のステップS11と同様に、強度分布g(x,y)をフーリエ変換してフーリエスペクトルh(ω)を取得する(図5,図6)。
Step S11:
The computer Fourier-transforms the intensity distribution g (x, y) as in step S11 of the first embodiment to obtain a Fourier spectrum h (ω) (FIGS. 5 and 6).

ステップS12:
コンピュータは、第1実施形態のステップS11と同様に、フーリエスペクトルh(ω)から0次スペクトルを除去する。
Step S12:
The computer removes the zeroth-order spectrum from the Fourier spectrum h (ω) as in step S11 of the first embodiment.

ステップS13:
コンピュータは、第1実施形態のステップS13と同様に、除去後のフーリエスペクトルh’(ω)をフーリエ逆変換して複素振幅分布g(x,y)を取得する(式(3))。
ステップS14:
コンピュータは、第1実施形態のステップS14と同様に、複素振幅分布g(x,y)に対し−1次スペクトルの狭帯化処理を施す(式(4)、式(5))。この狭帯化処理で使用されるモデル信号成分は、設定中のモデル信号成分φsm(x,y)である。
ステップS15:
コンピュータは、第1実施形態のステップS15と同様に、複素振幅分布g(x,y)をフーリエ変換することによりフーリエスペクトルh(ω)を取得する(図7,図8)。
Step S13:
The computer obtains a complex amplitude distribution g 1 (x, y) by inverse Fourier transform of the Fourier spectrum h ′ (ω) after the removal, as in Step S13 of the first embodiment (Formula (3)).
Step S14:
As in step S14 of the first embodiment, the computer performs a -1st order spectrum narrowing process on the complex amplitude distribution g 1 (x, y) (expressions (4) and (5)). The model signal component used in this narrowing process is the model signal component φ sm (x, y) being set.
Step S15:
The computer obtains a Fourier spectrum h 2 (ω) by performing a Fourier transform on the complex amplitude distribution g 2 (x, y) as in step S15 of the first embodiment (FIGS. 7 and 8).

ステップS16:
コンピュータは、第1実施形態のステップS16と同様に、フーリエスペクトルh(ω)から−1次スペクトルを除去する。
Step S16:
The computer removes the −1st order spectrum from the Fourier spectrum h 2 (ω) as in step S16 of the first embodiment.

ステップS17:
コンピュータは、第1実施形態のステップS17と同様に、除去後のフーリエスペクトルh’(ω)をフーリエ逆変換することにより、複素振幅分布g(x,y)を取得する(式(6))。
Step S17:
The computer obtains the complex amplitude distribution g 3 (x, y) by inverse Fourier transform of the Fourier spectrum h 2 ′ (ω) after the removal, as in step S17 of the first embodiment (formula (6) )).

ステップS18:
コンピュータは、第1実施形態のステップS18と同様に、複素振幅分布g(x,y)に対し+1次スペクトルの狭帯化処理を施す(式(7)、式(8))。この狭帯化処理で使用されるモデル信号成分は、設定中のモデル信号成分φsm(x,y)である。
ステップS19:
コンピュータは、第1実施形態のステップS19と同様に、複素振幅分布g(x,y)をフーリエ変換することによりフーリエスペクトルh(ω)を取得する(図9,図10)。
Step S18:
As in step S18 of the first embodiment, the computer performs a + 1st order spectrum narrowing process on the complex amplitude distribution g 3 (x, y) (expressions (7) and (8)). The model signal component used in this narrowing process is the model signal component φ sm (x, y) being set.
Step S19:
The computer obtains a Fourier spectrum h 4 (ω) by performing a Fourier transform on the complex amplitude distribution g 4 (x, y) as in step S19 of the first embodiment (FIGS. 9 and 10).

ステップS20:
コンピュータは、第1実施形態のステップS20と同様に、フーリエスペクトルh(x,y)から+1次スペクトルのみを抽出する。
Step S20:
The computer extracts only the + 1st order spectrum from the Fourier spectrum h 4 (x, y) as in step S20 of the first embodiment.

ステップS21:
コンピュータは、第1実施形態のステップS21と同様に、抽出された+1次スペクトルをフーリエ逆変換することにより、複素振幅分布g(x,y)を取得する。
Step S21:
The computer acquires the complex amplitude distribution g 5 (x, y) by performing Fourier inverse transform on the extracted + 1st order spectrum, similarly to step S21 of the first embodiment.

ステップS22:
コンピュータは、第1実施形態のステップS22と同様に、複素振幅分布g(x,y)に対し正規化処理を施す(式(9)、式(10))。この正規化処理で使用されるモデル信号成分は、設定中のモデル信号成分φsm(x,y)である。
Step S22:
The computer performs normalization processing on the complex amplitude distribution g 5 (x, y) as in step S22 of the first embodiment (equations (9) and (10)). The model signal component used in the normalization process is the model signal component φ sm (x, y) being set.

ステップS23:
コンピュータは、第1実施形態のステップS23と同様に、複素振幅分布g(x,y)からアンラッピング前の位相分布φ’(x,y)を算出する(式(11))。
Step S23:
The computer calculates the phase distribution φ ′ (x, y) before unwrapping from the complex amplitude distribution g 6 (x, y), similarly to step S23 of the first embodiment (formula (11)).

ステップS24:
コンピュータは、第1実施形態のステップS24と同様に、位相分布φ’(x,y)のアンラッピングを行うことによりアンラッピング後の位相分布φ”(x,y)を取得し、その位相分布φ”(x,y)からキャリア成分φ(x,y)(既知)を除去することで算出信号成分φ’(x,y)を取得する。
ステップS102:
コンピュータは、現在の算出信号成分φ’(x,y)と、その前回値との差異が閾値以下であるか否かを判別し、閾値以下である場合は現在の算出信号成分φ’(x,y)の値を最終結果とみなしてフローを終了する。一方、両者の差異が閾値より大きい場合は、ステップS103へ移行する。
ステップS103:
コンピュータは、モデル信号成分φsm(x,y)の値を、現在の算出信号成分φ’(x,y)と同じ値に設定する。これによって、モデル信号成分φsm(x,y)が更新される。その後、コンピュータは、ステップS11へ戻る。
以上、本実施形態のコンピュータは、モデル信号成分φsm(x,y)を更新しながら図13のループを繰り返す。そして、各回のループで使用されるモデル信号成分φsm(x,y)の値は、前回のループで取得された算出信号成分φ’(x,y)と同じ値に設定される。そして、算出信号成分φ’(x,y)が収束した時点で、繰り返しを終了する。
ここで、1回目のループで取得される算出信号成分φ’(x,y)は、モデル信号成分φsm(x,y)の初期値(ここでは信号成分φ(x,y)の設計データφ(x,y))よりも、信号成分φ(x,y)に近いと考えられる。したがって、2回目のループで使用されるモデル信号成分φsm(x,y)は、1回目のループで使用されるモデル信号成分φsm(x,y)よりも、信号成分φ(x,y)に近づく。
前述したとおり、モデル信号成分φsm(x,y)が信号成分φ(x,y)に近いほど解析誤差は小さくなるので、2回目のループの解析誤差は、1回目のループの解析誤差よりも小さくなるはずである。
したがって、図13のループを繰り返すことにより、算出信号成分φ’(x,y)を信号成分φ(x,y)に徐々に近づけることができる。したがって、本実施形態の解析処理は、第1実施形態の解析処理よりもさらに高精度に測定対象面7aの形状を測定することができる。
Step S24:
The computer acquires the phase distribution φ ″ (x, y) after unwrapping by unwrapping the phase distribution φ ′ (x, y) as in step S24 of the first embodiment, and the phase distribution The calculated signal component φ s ′ (x, y) is obtained by removing the carrier component φ c (x, y) (known) from φ ″ (x, y).
Step S102:
The computer determines whether or not the difference between the current calculated signal component φ s ′ (x, y) and its previous value is equal to or smaller than a threshold value. If the difference is equal to or smaller than the threshold value, the computer calculates the current calculated signal component φ s ′. The flow is terminated by regarding the value of (x, y) as the final result. On the other hand, when the difference between the two is larger than the threshold, the process proceeds to step S103.
Step S103:
The computer sets the value of the model signal component φ sm (x, y) to the same value as the current calculated signal component φ s ′ (x, y). As a result, the model signal component φ sm (x, y) is updated. Thereafter, the computer returns to step S11.
As described above, the computer of this embodiment repeats the loop of FIG. 13 while updating the model signal component φ sm (x, y). Then, the value of the model signal component φ sm (x, y) used in each loop is set to the same value as the calculated signal component φ s ′ (x, y) acquired in the previous loop. Then, when the calculated signal component φ s ′ (x, y) converges, the repetition is finished.
Here, the calculated signal component φ s ′ (x, y) acquired in the first loop is an initial value of the model signal component φ sm (x, y) (here, the signal component φ s (x, y)). It is considered that the design data φ d (x, y)) is closer to the signal component φ s (x, y). Therefore, the model signal component φ sm (x, y) used in the second loop is more signal component φ s (x, y) than the model signal component φ sm (x, y) used in the first loop. Approach y).
As described above, the analysis error becomes smaller as the model signal component φ sm (x, y) is closer to the signal component φ s (x, y). Therefore, the second loop analysis error is the first loop analysis error. Should be smaller than.
Therefore, by repeating the loop of FIG. 13, the calculated signal component φ s ′ (x, y) can be gradually brought closer to the signal component φ s (x, y). Therefore, the analysis process of the present embodiment can measure the shape of the measurement target surface 7a with higher accuracy than the analysis process of the first embodiment.

なお、本実施形態の解析処理では、ループの繰り返しの終了タイミングを、算出信号成分φ’(x,y)が収束した時点としたが、ループの繰り返し回数が所定回数となった時点としてもよい。
また、本実施形態の解析処理では、モデル信号成分φsm(x,y)の初期値に信号成分φ(x,y)の設計データφ(x,y)を使用したが、信号成分φ(x,y)と類似した他のデータを使用してもよい。
例えば、同じ縞画像から他の解析処理(例えば、従来のフーリエ変換法)で取得された算出信号成分を、モデル信号成分φsm(x,y)の初期値に使用してもよい。
また、同じ測定対象面7aを他の形状測定装置(例えば、座標計測器)で測定することにより取得された算出信号成分を、モデル信号成分φsm(x,y)の初期値に使用してもよい。
In the analysis processing of the present embodiment, the end timing of loop iteration is the time when the calculated signal component φ s ′ (x, y) has converged, but it may also be the time when the loop iteration count reaches a predetermined number. Good.
In the analysis processing of the present embodiment, the design data φ d (x, y) of the signal component φ s (x, y) is used as the initial value of the model signal component φ sm (x, y). Other data similar to φ s (x, y) may be used.
For example, a calculated signal component acquired from the same fringe image by other analysis processing (for example, a conventional Fourier transform method) may be used as the initial value of the model signal component φ sm (x, y).
In addition, a calculated signal component obtained by measuring the same measurement target surface 7a with another shape measuring device (for example, a coordinate measuring instrument) is used as an initial value of the model signal component φ sm (x, y). Also good.

また、算出信号成分を冪級数やツェルニケ多項式などの多項式でフィッティングし、フィッティング後の算出信号成分をモデル信号成分φsm(x,y)の初期値に使用してもよい。さらに、各回のループでのモデル信号成分φsm(x,y)の更新時においても、算出信号成分を多項式でフィッティングし、フィッティング後の算出信号成分を更新後のモデル信号成分φsm(x,y)としてもよい。 Alternatively, the calculated signal component may be fitted with a polynomial such as a power series or Zernike polynomial, and the calculated signal component after the fitting may be used as an initial value of the model signal component φ sm (x, y). Furthermore, the model signal component φ sm (x, y) in each round of the loop even when updating, fitting the calculated signal components by a polynomial, a model signal component after the update calculation signal component after fitting phi sm (x, y).

[第1実施形態、第2実施形態に共通の補足]
なお、上述した何れかの実施形態では、解析処理の抽出対象を信号成分(キャリア成分含まず)としたので、狭帯化係数の算出にモデル信号成分を使用したが、解析処理の抽出対象を位相分布(キャリア成分含む)とする場合は、狭帯化係数の算出にモデル位相分布を使用すればよい。その場合は、キャリア成分を厳密に既知とする必要がなくなるなどの利点がある。但し、その場合は、狭帯化されたスペクトルのピーク位置(周波数)が、ゼロへとシフトするので、バンドパスフィルタ処理のパスバンドもずらしておく必要がある(後述する第3実施形態及び第4実施形態を参照。)。
[Supplement common to the first embodiment and the second embodiment]
In any of the above-described embodiments, the extraction target of the analysis process is the signal component (excluding the carrier component), so the model signal component is used to calculate the narrowing coefficient. When the phase distribution (including the carrier component) is used, the model phase distribution may be used to calculate the narrowing coefficient. In that case, there is an advantage that the carrier component does not need to be strictly known. However, in that case, the peak position (frequency) of the narrowed spectrum shifts to zero, so it is necessary to shift the passband of the bandpass filter processing (the third embodiment and the later described). See 4 embodiments).

また、上述した何れかの実施形態では、正規化処理の実行タイミングがアンラッピングの前であったがアンラッピングの後としてもよい(後述する第3実施形態及び第4実施形態を参照。)。   In any of the above-described embodiments, the execution timing of the normalization process is before unwrapping, but it may be after unwrapping (see third and fourth embodiments described later).

[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態を説明する。本実施形態も、干渉計装置の実施形態である。第2実施形態との主な相違点は、解析処理の抽出対象を位相分布(キャリア成分含む)として狭帯化係数の算出にモデル位相分布を使用する点と、正規化処理の実行タイミングをアンラッピング後にした点とにある。
[Third Embodiment]
The third embodiment of the present invention will be described below. This embodiment is also an embodiment of an interferometer device. The main difference from the second embodiment is that the extraction target of the analysis process is the phase distribution (including the carrier component), the model phase distribution is used for calculating the narrowing coefficient, and the execution timing of the normalization process is undefined. The point after wrapping.

図14は、本実施形態の解析処理のフローチャートである。以下、図14の各ステップを順に説明する。   FIG. 14 is a flowchart of the analysis processing of this embodiment. Hereinafter, each step of FIG. 14 is demonstrated in order.

ステップS10:
コンピュータは、縞画像を入力し、その縞画像に対して前処理を施す。前処理は、例えば、縞画像の有効領域の平均輝度を算出し、有効領域からその平均輝度を減算する処理と、縞画像の非有効領域の輝度をゼロに置換する処理とからなる。なお、本実施形態では、前述した二次元画像検出器9を想定し、前処理後の縞画像を、図15に示した縞画像と仮定する。この縞画像の空間周波数は広帯域に亘り、縞ピッチの細かい部分はエリアシングが発生するほどの細かさである。このような縞画像は、従来のフーリエ変換法では解析困難とされていた。
Step S10:
The computer inputs a striped image and performs preprocessing on the striped image. The preprocessing includes, for example, processing for calculating the average luminance of the effective area of the stripe image, subtracting the average luminance from the effective area, and processing for replacing the luminance of the non-effective area of the stripe image with zero. In the present embodiment, the two-dimensional image detector 9 described above is assumed, and the stripe image after the preprocessing is assumed to be the stripe image shown in FIG. The spatial frequency of the fringe image covers a wide band, and the portion with a fine fringe pitch is fine enough to cause aliasing. Such a fringe image has been difficult to analyze by the conventional Fourier transform method.

ステップS101’:
コンピュータは、モデル位相分布φ(x,y)を初期値に設定する。モデル位相分布φ(x,y)の初期値には、位相分布φ(x,y)の設計データが使用される。
Step S101 ′:
The computer sets the model phase distribution φ m (x, y) to an initial value. Design data of the phase distribution φ (x, y) is used as the initial value of the model phase distribution φ m (x, y).

ステップS11:
コンピュータは、前処理後の縞画像の強度分布g(x,y)をフーリエ変換してフーリエスペクトルh(ω)を取得する。
Step S11:
The computer obtains a Fourier spectrum h (ω) by performing a Fourier transform on the intensity distribution g (x, y) of the stripe image after the preprocessing.

ステップS12:
コンピュータは、フーリエスペクトルh(ω)から0次スペクトルを除去する除去処理を施す。その除去処理は、ω=0を中心とした所定帯域の強度を0とし、他の帯域の強度を維持するようなバンドパスフィルタ処理である。除去処理後のフーリエスペクトルh’(ω)は、図16に示すとおりである。前述したとおり本実施形態の縞画像の空間周波数は広帯域に亘るため、このフーリエスペクトルh’(ω)における±1次スペクトルは、互いの帯域を重複させており、これが理由で従来のフーリエ変換法では分離が困難であった。
Step S12:
The computer performs a removal process for removing the zeroth-order spectrum from the Fourier spectrum h (ω). The removal process is a bandpass filter process in which the intensity of a predetermined band centered at ω = 0 is set to 0 and the intensity of other bands is maintained. The Fourier spectrum h ′ (ω) after the removal process is as shown in FIG. As described above, since the spatial frequency of the fringe image of the present embodiment covers a wide band, the ± first-order spectra in the Fourier spectrum h ′ (ω) overlap each other, which is why the conventional Fourier transform method is used. It was difficult to separate.

ステップS13:
コンピュータは、除去後のフーリエスペクトルh’(ω)をフーリエ逆変換することにより、複素振幅分布g(x,y)を取得する。
Step S13:
The computer obtains a complex amplitude distribution g 1 (x, y) by performing Fourier inverse transform on the Fourier spectrum h ′ (ω) after removal.

ステップS14:
コンピュータは、複素振幅分布g(x,y)に対し、不要なスペクトル(ここでは−1次スペクトルとする。)の狭帯化処理を施す。この狭帯化処理では、式(12)で表される狭帯化係数α(x,y)が複素振幅分布g(x,y)に対して乗算される。
Step S14:
The computer subjects the complex amplitude distribution g 1 (x, y) to a narrowing process of an unnecessary spectrum (hereinafter referred to as a −1st-order spectrum). In this narrowing processing, the complex amplitude distribution g 1 (x, y) is multiplied by the narrowing coefficient α (x, y) represented by Expression (12).

ステップS15:
コンピュータは、狭帯化後の複素振幅分布g(x,y)をフーリエ変換することによりフーリエスペクトルh(ω)を取得する(図17参照。)。なお、前述した狭帯化では、キャリア成分を含んだモデル(ここではモデル位相分布φ(x,y))を使用したので、そのフーリエスペクトルh(ω)において、狭帯化されたスペクトル(−1次スペクトル)のピーク位置(周波数)は、中心(ゼロ)へとシフトしている。
Step S15:
The computer obtains a Fourier spectrum h 2 (ω) by Fourier transforming the complex amplitude distribution g 2 (x, y) after narrowing (see FIG. 17). In the above-described narrowing, since a model including a carrier component (here, model phase distribution φ m (x, y)) is used, the narrowed spectrum in the Fourier spectrum h 2 (ω). The peak position (frequency) of (−1st order spectrum) is shifted to the center (zero).

ステップS16:
コンピュータは、フーリエスペクトルh(ω)から、その中心に位置している不要なスペクトル(−1次スペクトル)を除去する。この除去処理は、ω=0を中心とした所定帯域の強度を0とし、他の帯域の強度を維持するようなバンドパスフィルタ処理である。不要なスペクトル(前述した−1次スペクトル)は狭帯化されているので、このバンドパスフィルタ処理では、不要な情報を確実に除去しながら、必要な情報の欠落を防ぐことができる。
Step S16:
The computer removes an unnecessary spectrum (−1st order spectrum) located at the center of the Fourier spectrum h 2 (ω). This removal process is a bandpass filter process in which the intensity of a predetermined band centered at ω = 0 is set to 0 and the intensity of other bands is maintained. Since the unnecessary spectrum (the above-described −1st order spectrum) is narrowed, the band-pass filter process can prevent missing of necessary information while reliably removing unnecessary information.

ステップS17:
コンピュータは、除去後のフーリエスペクトルh’(ω)をフーリエ逆変換することにより、複素振幅分布g(x,y)を取得する。
Step S17:
The computer obtains a complex amplitude distribution g 3 (x, y) by performing Fourier inverse transform on the Fourier spectrum h 2 ′ (ω) after removal.

ステップS18:
コンピュータは、複素振幅分布g(x,y)に対して必要なスペクトル(+1次スペクトル)の狭帯化処理を施す。この狭帯化処理では、式(13)で表される狭帯化係数β(x,y)が複素振幅分布g(x,y)に対して乗算される。
Step S18:
The computer subjects the complex amplitude distribution g 3 (x, y) to a necessary spectrum (+ 1st order spectrum) narrowing process. In this narrowing processing, the complex amplitude distribution g 3 (x, y) is multiplied by the narrowing coefficient β (x, y) represented by Expression (13).

ステップS19:
コンピュータは、狭帯化後の複素振幅分布g(x,y)をフーリエ変換することにより、フーリエスペクトルh(ω)を取得する(図18参照)。なお、前述した狭帯化では、キャリア成分を含んだモデル(ここではモデル位相分布φ(x,y))を使用したので、そのフーリエスペクトルh(ω)において、狭帯化されたスペクトル(+1次スペクトル)のピーク位置(周波数)は、中心(ゼロ)へとシフトしている。
Step S19:
The computer obtains a Fourier spectrum h 4 (ω) by performing a Fourier transform on the complex amplitude distribution g 4 (x, y) after narrowing (see FIG. 18). In the above-described narrowing, since a model including a carrier component (here, model phase distribution φ m (x, y)) is used, the narrowed spectrum in the Fourier spectrum h 4 (ω) is used. The peak position (frequency) of (+ 1st order spectrum) is shifted to the center (zero).

ステップS20:
コンピュータは、フーリエスペクトルh(x,y)から、その中心に位置している必要なスペクトル(+1次スペクトル)を抽出する。その抽出処理は、ω=0を中心とした所定帯域の強度を維持し、他の帯域の強度を0とするようなバンドパスフィルタ処理である。必要なスペクトル(+1次スペクトル)は狭帯化されているので、このバンドパスフィルタ処理では、不要な情報を確実に除去しながら、必要な情報の欠落を防ぐことができる。
Step S20:
The computer extracts a necessary spectrum (+ 1st order spectrum) located at the center of the Fourier spectrum h 4 (x, y). The extraction process is a band-pass filter process that maintains the intensity of a predetermined band centered on ω = 0 and sets the intensity of other bands to 0. Since the necessary spectrum (+ 1st order spectrum) is narrowed, this bandpass filter process can prevent missing of necessary information while reliably removing unnecessary information.

ステップS21:抽出された+1次スペクトルをフーリエ逆変換することにより、複素振幅分布g(x,y)を取得する。 Step S21: A complex amplitude distribution g 5 (x, y) is obtained by performing inverse Fourier transform on the extracted + first order spectrum.

ステップS23:
コンピュータは、複素振幅分布g(x,y)を式(14)に当てはめることにより、アンラッピング前の位相分布φ’(x,y)を算出する。
Step S23:
The computer calculates the phase distribution φ ′ (x, y) before unwrapping by fitting the complex amplitude distribution g 5 (x, y) to the equation (14).

ステップS24’:
コンピュータは、算出された位相分布φ’(x,y)のアンラッピングを行い、アンラッピング後の位相分布φ”(x,y)を取得する。
Step S24 ':
The computer unwraps the calculated phase distribution φ ′ (x, y), and obtains the unwrapped phase distribution φ ″ (x, y).

ステップS241:
コンピュータは、アンラッピング後の位相分布φ”(x,y)に対して正規化処理を施す。この正規化処理は、式(15)で表される値τ(x,y)を位相分布φ”(x,y)に対して加算する処理である。以下、正規化処理後の位相分布φ”(x,y)を、「算出位相分布φ”(x,y)」と称す。
Step S241:
The computer performs a normalization process on the unwrapped phase distribution φ ″ (x, y). In this normalization process, the value τ (x, y) expressed by Equation (15) is converted into the phase distribution φ. "It is a process of adding to (x, y). Hereinafter, the normalized phase distribution φ ″ (x, y) is referred to as “calculated phase distribution φ ″ (x, y)”.

ステップS102:現在の算出位相分布φ”(x,y)と、その前回値との差異が閾値以下であるか否かを判別し、閾値以下である場合は現在の算出位相分布φ”(x,y)を最終結果とみなしてステップS242へ移行する。一方、両者の差異が閾値より大きい場合は、ステップS103へ移行する。   Step S102: It is determined whether or not the difference between the current calculated phase distribution φ ″ (x, y) and the previous value is equal to or smaller than a threshold value. If the difference is equal to or smaller than the threshold value, the current calculated phase distribution φ ″ (x , Y) is regarded as the final result, and the process proceeds to step S242. On the other hand, when the difference between the two is larger than the threshold, the process proceeds to step S103.

ステップS103:
コンピュータは、モデル位相分布φ(x,y)の値を、現在の算出位相分布φ”(x,y)と同じ値に設定する。これによって、モデル位相分布φ(x,y)が更新される。その後、コンピュータはステップS11へ戻る。したがって、算出位相分布φ”(x,y)が収束するまで、図14のループは繰り返される。なお、ここでは、ループの繰り返し回数は、3であったと仮定する。因みに、図17に示したフーリエスペクトルh(ω)と、図18に示したフーリエスペクトルh(ω)とは、何れも3回目のループで取得されたものである。
Step S103:
The computer sets the value of the model phase distribution φ m (x, y) to the same value as the current calculated phase distribution φ ″ (x, y). Thus, the model phase distribution φ m (x, y) Thereafter, the computer returns to step S11, and thus the loop of FIG. 14 is repeated until the calculated phase distribution φ ″ (x, y) converges. Here, it is assumed that the number of loop iterations is three. Incidentally, the Fourier spectrum h 2 (ω) shown in FIG. 17 and the Fourier spectrum h 4 (ω) shown in FIG. 18 are both acquired in the third loop.

ステップS242:
コンピュータは、現在の算出位相分布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信号成分φ(x,y)の値を算出し、フローを終了する。
Step S242:
The computer calculates the value of the signal component φ s (x, y) by subtracting the carrier component φ c (x, y) (known) from the current calculated phase distribution φ ″ (x, y), and ends the flow. To do.

図19は、本実施形態の解析誤差を示している。この解析誤差は、シミュレーションによって計算したものである。   FIG. 19 shows the analysis error of this embodiment. This analysis error is calculated by simulation.

このシミュレーションでは、Zernike多項式のZ9項(3次の球面収差)に15.0λP−Vの非球面形状が重畳されたものを信号成分の設計データと仮定し、かつZernike多項式のZ9項(3次の球面収差)に16.5λP−Vの非球面形状が重畳されたものを信号成分の真値と仮定した。その結果、解析誤差のRMS値は、3.1mλに抑えられた(但し、λは波長である。)。   In this simulation, the Z9 term (third order spherical aberration) of the Zernike polynomial is assumed to be the design data of the signal component obtained by superimposing the aspherical shape of 15.0λP-V, and the Z9 term (third order of the Zernike polynomial). Spherical aberration of 16.5λP-V is assumed to be the true value of the signal component. As a result, the RMS value of the analysis error was suppressed to 3.1 mλ (where λ is the wavelength).

以上、本実施形態の解析処理によると、空間周波数が広帯域に亘る縞画像を十分に低い解析誤差で解析することができる。したがって、本実施形態の解析処理と、画素の開口率が制限された二次元画像検出器9との組み合わせによれば、複雑な形状の測定対象面を高精度に測定することが可能である。なお、本実施形態と同様の効果は、第2実施形態の解析処理によっても得ることができる。   As described above, according to the analysis processing of the present embodiment, it is possible to analyze a fringe image having a spatial frequency over a wide band with a sufficiently low analysis error. Therefore, according to the combination of the analysis processing of this embodiment and the two-dimensional image detector 9 in which the aperture ratio of the pixels is limited, it is possible to measure a measurement target surface having a complicated shape with high accuracy. In addition, the same effect as this embodiment can be acquired also by the analysis process of 2nd Embodiment.

[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態を説明する。本実施形態は、第3実施形態の解析処理の変形例である。第3実施形態の解析処理との相違点は、第3実施形態の解析処理に対して、解析誤差の見積もり処理(ステップS201〜S204)と、解析誤差の除去処理(ステップS205)とを付加した点にある。
[Fourth Embodiment]
The fourth embodiment of the present invention will be described below. This embodiment is a modification of the analysis processing of the third embodiment. The difference from the analysis process of the third embodiment is that an analysis error estimation process (steps S201 to S204) and an analysis error removal process (step S205) are added to the analysis process of the third embodiment. In the point.

図20は、本実施形態の解析処理(誤差補正付き解析処理)のフローチャートである。以下、図20の各ステップを順に説明する。   FIG. 20 is a flowchart of the analysis processing (analysis processing with error correction) of this embodiment. Hereafter, each step of FIG. 20 is demonstrated in order.

ステップS100:
コンピュータは、第3実施形態の解析処理(図14)のうち、キャリア成分の除去処理(ステップS242)以外の全ステップを実行することにより、算出位相分布φ”(x,y)を取得する。なお、ここでもループの繰り返し回数は3であったと仮定する。以下、本ステップの処理を「本解析処理」と称す。
Step S100:
The computer acquires the calculated phase distribution φ ″ (x, y) by executing all the steps of the analysis process (FIG. 14) of the third embodiment except for the carrier component removal process (step S242). Here, it is assumed that the number of loop iterations is 3. Hereinafter, the processing of this step is referred to as “main analysis processing”.

ステップS201:
コンピュータは、モデル位相分布φ’(x,y)を作成する。このモデル位相分布φ’(x,y)は、モデル縞画像の作成に使用すべきものである。モデル位相分布φ’(x,y)は、狭帯化係数の算出に使用すべき位相分布φ(x,y)の初期値と同じあってもよいが、異なるものであってもよい。
Step S201:
The computer creates a model phase distribution φ m ′ (x, y). This model phase distribution φ m ′ (x, y) should be used to create a model fringe image. The model phase distribution φ m ′ (x, y) may be the same as the initial value of the phase distribution φ m (x, y) to be used for calculating the narrowing coefficient, or may be different. .

例えば、本ステップのコンピュータは、二次元形状を表す所定の多項式(冪級数や、所定次数のツェルニケ多項式などの多項式)で算出位相分布φ”(x,y)をフィッティングすることにより、モデル位相分布φ’(x,y)を作成する。このようにして作成されたモデル位相分布φ’(x,y)の波形は、算出位相分布φ”(x,y)の波形よりも滑らかである。 For example, the computer in this step fits the calculated phase distribution φ ″ (x, y) with a predetermined polynomial (a polynomial such as a power series or a Zernike polynomial of a predetermined order) representing a two-dimensional shape, thereby obtaining a model phase distribution. φ m ′ (x, y) is created, and the waveform of the model phase distribution φ m ′ (x, y) created in this way is smoother than the waveform of the calculated phase distribution φ ″ (x, y). is there.

或いは、本ステップのコンピュータは、算出位相分布φ”(x,y)を平滑化処理することによりモデル位相分布φ’(x,y)を作成する。このようにして作成されたモデル位相分布φ’(x,y)の波形は、算出位相分布φ”(x,y)の波形よりも滑らかである。 Alternatively, the computer in this step creates the model phase distribution φ m ′ (x, y) by smoothing the calculated phase distribution φ ″ (x, y). The model phase distribution thus created The waveform of φ m ′ (x, y) is smoother than the waveform of the calculated phase distribution φ ″ (x, y).

ステップS202:
コンピュータは、式(1)中のφ(x,y)に対してモデル位相分布φ’(x,y)の値を当てはめると共に、式(1)中のa(x,y)、b(x,y)の各々に対して所定値を当てはめる。なお、ここでは、a(x,y)=1とし、b(x,y)=1とする。そして、コンピュータは、式(1)中の右辺を計算することにより、g(x,y)の値を求め、その値をモデル縞画像の強度分布とする。これによって、モデル縞画像が作成されたことになる。
Step S202:
The computer applies the value of the model phase distribution φ m ′ (x, y) to φ (x, y) in equation (1), and a (x, y), b (in equation (1). A predetermined value is applied to each of x, y). Here, a (x, y) = 1 and b (x, y) = 1. Then, the computer calculates the value of g (x, y) by calculating the right side in the equation (1), and sets the value as the intensity distribution of the model fringe image. As a result, a model fringe image is created.

ステップS203:
コンピュータは、作成されたモデル縞画像に対して本解析処理(ステップS100)と同じ処理を施すことにより算出位相分布φ”(x,y)を取得する。以下、本ステップの解析処理を「テスト解析処理」と称し、テスト解析処理で取得した算出位相分布φ”(x,y)を、本解析処理(ステップS100)で取得した算出位相分布φ”(x,y)と区別するため、「算出位相分布φ’’’(x,y)」と称す。
Step S203:
The computer obtains the calculated phase distribution φ ″ (x, y) by performing the same process as the main analysis process (step S100) on the created model fringe image. In order to distinguish the calculated phase distribution φ ″ (x, y) acquired in the test analysis process from the calculated phase distribution φ ″ (x, y) acquired in the present analysis process (step S100), This is referred to as “calculated phase distribution φ ′ ″ (x, y)”.

なお、解析誤差を正しく見積もるため、このテスト解析処理と本解析処理(ステップS100)との間では、モデル位相分布φ(x,y)の初期値、バンドパスフィルタのパスバンド範囲、ループの繰り返し回数なども共通とされる。但し、ループの繰り返し回数を共通にする代わりに、繰り返しの終了条件(ステップS102における閾値)を共通としてもよい。 In order to correctly estimate the analysis error, the initial value of the model phase distribution φ m (x, y), the passband range of the bandpass filter, the loop of the loop between this test analysis process and the main analysis process (step S100). The number of repetitions is also common. However, instead of making the number of loop iterations common, the iteration end condition (threshold in step S102) may be made common.

ステップS204:
コンピュータは、テスト解析処理(ステップS203)で取得した算出位相分布φ’’’(x,y)からモデル位相分布φ’(x,y)を差し引くことにより、テスト解析処理(ステップS203)の解析誤差Δφ(x,y)を求める。この解析誤差Δφ(x,y)が、本解析処理(ステップS100)の解析誤差の見積もり値である。以下、この解析誤差Δφ(x,y)を、「見積もり解析誤差Δφ(x,y)」と称す。
Step S204:
The computer subtracts the model phase distribution φ m ′ (x, y) from the calculated phase distribution φ ′ ″ (x, y) acquired in the test analysis process (step S203), thereby performing the test analysis process (step S203). An analysis error Δφ (x, y) is obtained. This analysis error Δφ (x, y) is an estimated value of the analysis error in the present analysis process (step S100). Hereinafter, this analysis error Δφ (x, y) is referred to as “estimation analysis error Δφ (x, y)”.

ステップS205:
コンピュータは、本解析処理(ステップS100)で取得した算出位相分布φ”(x,y)から見積もり解析誤差Δφ(x,y)を差し引くことにより、誤差補正後の算出位相分布φ”(x,y)を取得する。
Step S205:
The computer subtracts the estimated analysis error Δφ (x, y) from the calculated phase distribution φ ″ (x, y) obtained in the present analysis process (step S100), thereby calculating the calculated phase distribution φ ″ (x, y after error correction). y) is obtained.

ステップS206:
コンピュータは、誤差補正後の算出位相分布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信号成分φ(x,y)の値を算出し、フローを終了する。
Step S206:
The computer calculates the value of the signal component φ s (x, y) by subtracting the carrier component φ c (x, y) (known) from the calculated phase distribution φ ″ (x, y) after error correction, and the flow Exit.

図21は、本実施形態の解析処理(誤差補正付き解析処理)の解析誤差である。この解析誤差は、シミュレーションによって計算したものである。   FIG. 21 shows analysis errors in the analysis processing (analysis processing with error correction) of the present embodiment. This analysis error is calculated by simulation.

このシミュレーションでは、第3実施形態のシミュレーションと同様、Zernike多項式のZ9項(3次の球面収差)に15.0λP−Vの非球面形状が重畳されたものを信号成分の設計データと仮定し、かつZernike多項式のZ9項(3次の球面収差)に16.5λP−Vの非球面形状が重畳されたものを信号成分の真値と仮定した。その結果、誤差補正付き解析処理の解析誤差のRMS値は、1.6mλであった(但し、λは波長である。)。   In this simulation, as in the simulation of the third embodiment, it is assumed that the Z9 term (third-order spherical aberration) of the Zernike polynomial is superimposed with an aspherical shape of 15.0λP-V as design data of the signal component, In addition, it is assumed that the true value of the signal component is obtained by superimposing an aspherical shape of 16.5λP-V on the Z9 term (third-order spherical aberration) of the Zernike polynomial. As a result, the RMS value of the analysis error of the analysis process with error correction was 1.6 mλ (where λ is the wavelength).

この解析誤差を、第3実施形態の解析誤差(図19)と比較すると、本実施形態の誤差補正に顕著な効果のあることがわかる。   When this analysis error is compared with the analysis error of the third embodiment (FIG. 19), it can be seen that the error correction of the present embodiment has a remarkable effect.

なお、本実施形態では、モデル縞画像の作成に使用すべきモデル位相分布φ’(x,y)を、算出位相分布φ”(x,y)に基づき作成したが、位相分布φ(x,y)に類似した他のデータを使用してもよい。 In the present embodiment, the model phase distribution φ m ′ (x, y) to be used for creating the model fringe image is created based on the calculated phase distribution φ ″ (x, y), but the phase distribution φ (x , Y) other data similar to may be used.

例えば、同じ縞画像から他の解析処理(例えば、従来のフーリエ変換法)で取得された算出位相分布を、モデル位相分布φ’(x,y)に使用してもよい。 For example, a calculated phase distribution acquired from the same fringe image by another analysis process (for example, a conventional Fourier transform method) may be used for the model phase distribution φ m ′ (x, y).

また、同じ測定対象面7aを他の形状測定装置(例えば、座標計測器)で測定することにより取得された算出位相分布を、モデル位相分布φ’(x,y)に使用してもよい。 In addition, a calculated phase distribution obtained by measuring the same measurement target surface 7a with another shape measuring device (for example, a coordinate measuring instrument) may be used for the model phase distribution φ m ′ (x, y). .

[第3実施形態及び第4実施形態に共通の補足]
なお、第3実施形態の解析処理、第4実施形態の本解析処理及びテスト解析処理では、ループの繰り返しの終了タイミングを、算出位相分布φ”(x,y)が収束した時点としたが、ループの繰り返し回数が所定回数となった時点としてもよい。
[Supplementary to the third embodiment and the fourth embodiment]
In the analysis process of the third embodiment, the main analysis process, and the test analysis process of the fourth embodiment, the loop repetition end timing is set to the time when the calculated phase distribution φ ″ (x, y) converges. It may be the time when the number of loop repetitions reaches a predetermined number.

また、第3実施形態の解析処理、第4実施形態の本解析処理及びテスト解析処理では、狭帯化係数の算出に使用すべきモデル位相分布φ(x,y)の初期値に位相分布の設計データを使用したが、位相分布φ(x,y)に類似した他のデータを使用してもよい。 In the analysis process of the third embodiment, the main analysis process and the test analysis process of the fourth embodiment, the phase distribution is set to the initial value of the model phase distribution φ m (x, y) to be used for calculating the narrowing coefficient. However, other data similar to the phase distribution φ (x, y) may be used.

例えば、同じ縞画像から他の解析処理(例えば、従来のフーリエ変換法)で取得された算出位相分布を、モデル位相分布φ(x,y)の初期値に使用してもよい。 For example, a calculated phase distribution acquired from the same fringe image by another analysis process (for example, a conventional Fourier transform method) may be used as the initial value of the model phase distribution φ m (x, y).

また、同じ測定対象面7aを他の形状測定装置(例えば、座標計測器)で測定することにより取得された算出位相分布を、モデル位相分布φ(x,y)の初期値に使用してもよい。 In addition, a calculated phase distribution obtained by measuring the same measurement target surface 7a with another shape measuring device (for example, a coordinate measuring device) is used as an initial value of the model phase distribution φ m (x, y). Also good.

また、算出位相分布を冪級数やツェルニケ多項式などの多項式でフィッティングし、フィッティング後の算出位相分布をモデル位相分布φ(x,y)の初期値に使用してもよい。さらに、各回のループでのモデル位相分布φ(x,y)の更新時においても、算出位相分布を多項式でフィッティングし、フィッティング後の算出位相分布を更新後のモデル位相分布としてもよい。 Alternatively, the calculated phase distribution may be fitted with a polynomial such as a power series or Zernike polynomial, and the calculated phase distribution after the fitting may be used as the initial value of the model phase distribution φ m (x, y). Furthermore, even when the model phase distribution φ m (x, y) is updated in each loop, the calculated phase distribution may be fitted with a polynomial, and the calculated phase distribution after fitting may be used as the updated model phase distribution.

[第1実施形態〜4実施形態に共通の補足]
なお、第4実施形態は第3実施形態の変形例であったが、第2実施形態をそれと同様に変形してもよい。
[Supplement common to the first to fourth embodiments]
In addition, although 4th Embodiment was a modification of 3rd Embodiment, you may deform | transform 2nd Embodiment similarly to it.

また、上述した何れかの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。
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。
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。
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。
また、上述した何れかの実施形態のステップS11〜S20の処理では、最終的に抽出されるスペクトルを+1次スペクトルとしたが、−1次スペクトルとしてもよい。その場合、ステップS14における狭帯化の対象は、+1次スペクトルとなり、ステップS16における除去対象は+1次スペクトルとなり、ステップS18における狭帯化の対象は、−1次スペクトルとなり、ステップS20における抽出対象は−1次スペクトルとなる。また、狭帯化係数(式(4),(7),(12),(13))における虚数「i」の符号は、反転する。
また、上述した何れかの実施形態の解析処理は、「不要なスペクトルを狭帯化してから除去し、その後に必要なスペクトルを狭帯化してから抽出する」という2つの手順によって構成されたが、「必要なスペクトルを狭帯化してから抽出する」という1つの手順によって構成されてもよい。但し、前者の方が解析誤差を小さくすることができる。
また、上述した何れかの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, the interferometer device of any of the above-described embodiments measures the shape of the measurement target surface 7a (that is, the spatial distribution of the height), but the height of an arbitrary point on the measurement target surface 7a. You may measure a time change.
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.
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.
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.
Moreover, in the process of step S11-S20 of any embodiment mentioned above, although the spectrum finally extracted was made into the + 1st order spectrum, it is good also as a -1st order spectrum. In this case, the band narrowing target in step S14 is the + 1st order spectrum, the removal target in step S16 is the + 1st order spectrum, the band narrowing target in step S18 is the −1st order spectrum, and the extraction target in step S20. Becomes the −1st order spectrum. In addition, the sign of the imaginary number “i” in the narrowing coefficient (equations (4), (7), (12), (13)) is inverted.
In addition, the analysis processing of any of the above-described embodiments is configured by two procedures of “removing an unnecessary spectrum after narrowing and then extracting a necessary spectrum after narrowing”. , It may be constituted by one procedure of “extracting a necessary spectrum after narrowing it”. However, the former can reduce the analysis error.
Further, although the Fizeau interferometer is applied to the interferometer apparatus of any of the above-described embodiments, 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5実施形態]
以下、本発明の第5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。
図22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22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。
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。
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。
撮像部14は、結像光学系25と、撮像素子(二次元画像検出器)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。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is an embodiment of a pattern projection shape measuring apparatus.
FIG. 22 is a schematic configuration diagram of the pattern projection shape measuring apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 22, the pattern projection shape measuring 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.
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.
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.
The imaging unit 14 includes an imaging optical system 25 and an imaging element (two-dimensional image detector) 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).

撮像素子26の光入射側には、個々の画素の開口率を制限するための手段(絞りアレイ、或いは、絞りアレイに相当するマスクパターンなど)が設けられている。個々の画素の開口サイズは、例えば画素ピッチの1/8程度に設定されている。このような撮像素子26としては、例えば、サブナイキスト干渉法による干渉計装置(米国特許第4791584号明細書)に搭載されているものと同じCCDを採用することができる。このような撮像素子26は、画素ピッチが共通であり、かつ開口率が全く制限されていない通常の撮像素子と比較して、細かい縞ピッチの縞画像を検出することができる。   On the light incident side of the image sensor 26, means (a diaphragm array or a mask pattern corresponding to the diaphragm array) for limiting the aperture ratio of each pixel is provided. The opening size of each pixel is set to about 1/8 of the pixel pitch, for example. As such an image pickup element 26, for example, the same CCD as that mounted on an interferometer apparatus (US Pat. No. 4,791,584) based on sub-Nyquist interferometry can be employed. Such an image pickup device 26 can detect a fringe image having a finer stripe pitch than a normal image pickup device having a common pixel pitch and an aperture ratio that is not limited at all.

コンピュータは、入力された縞画像へ解析処理を施す。この解析処理は、前述した何れかの実施形態の解析処理と同じである。この解析処理により縞の位相分布の信号成分を算出すれば、測定対象面11aの形状が既知となる。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。
したがって、本実施形態のパターン投影形状測定装置は、複雑な形状の測定対象面11aを高精度に測定することができる。
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。
The computer performs an analysis process on the input fringe image. This analysis process is the same as the analysis process of any of the embodiments described above. If the signal component of the fringe phase distribution is calculated by this analysis processing, the shape of the measurement target surface 11a becomes known. Note that the analysis processing program is preinstalled in the computer.
Therefore, the pattern projection shape measuring apparatus of this embodiment can measure the measurement target surface 11a having a complicated shape with high accuracy.
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.

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9   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 9

Claims (17)

キャリアが重畳された入力波形へフーリエ変換法による波形解析処理を施すことにより前記入力波形の位相情報を抽出する波形解析装置であって、
前記入力波形のフーリエスペクトルから+1次スペクトルと−1次スペクトルとの少なくとも一方を狭帯化してからそれらのスペクトルを分離し、分離されたそれらのスペクトルの一方に基づき前記入力波形の位相情報を算出する解析手段と、
前記入力波形のモデルに対して前記解析手段と同じ波形解析を試験的に施すことにより、前記入力波形を波形解析する際に前記解析手段が発生させる解析誤差を見積もる見積もり手段と、
前記見積もり手段が見積もった解析誤差により、前記解析手段が算出した位相情報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。
A waveform analysis device for extracting phase information of the input waveform by performing a waveform analysis process by a Fourier transform method on an input waveform on which a carrier is superimposed,
After narrowing at least one of the + 1st order spectrum and the −1st order spectrum from the Fourier spectrum of the input waveform, the spectra are separated, and the phase information of the input waveform is calculated based on one of the separated spectra. Analysis means to
Estimating means for estimating an analysis error generated by the analyzing means when performing waveform analysis of the input waveform by performing the same waveform analysis as the analyzing means on the input waveform model;
Correction means for correcting the phase information calculated by the analysis means based on the analysis error estimated by the estimation means;
A waveform analysis apparatus comprising:
請求項1に記載の波形解析装置において、
前記解析手段は、
前記入力波形のフーリエスペクトルから0次スペクトルを除去する除去手段と、
前記入力波形のフーリエスペクトルの−1次スペクトルを狭帯化する狭帯化手段と、
前記入力波形のフーリエスペクトルから狭帯化された−1次スペクトルを除去する除去手段と、
前記入力波形のフーリエスペクトルの+1次スペクトルを狭帯化する狭帯化手段と、
前記入力波形のフーリエスペクトルから狭帯化された+1次スペクトルを抽出する抽出手段と
を有することを特徴とする波形解析装置。
The waveform analysis apparatus according to claim 1,
The analysis means includes
Removing means for removing a zero-order spectrum from the Fourier spectrum of the input waveform;
Narrowing means for narrowing the first-order spectrum of the Fourier spectrum of the input waveform;
Removing means for removing a narrowed first-order spectrum from the Fourier spectrum of the input waveform;
Narrowing means for narrowing the first order spectrum of the Fourier spectrum of the input waveform;
And a extracting means for extracting a narrowed first-order spectrum from the Fourier spectrum of the input waveform.
請求項1に記載の波形解析装置において、
前記解析手段は、
前記入力波形のフーリエスペクトルから0次スペクトルを除去する除去手段と、
前記入力波形のフーリエスペクトルの+1次スペクトルを狭帯化する狭帯化手段と、
前記入力波形のフーリエスペクトルから狭帯化された+1次スペクトルを除去する除去手段と、
前記入力波形のフーリエスペクトルの−1次スペクトルを狭帯化する狭帯化手段と、
前記入力波形のフーリエスペクトルから狭帯化された−1次スペクトルを抽出する抽出手段と
を有することを特徴とする波形解析装置。
The waveform analysis apparatus according to claim 1,
The analysis means includes
Removing means for removing a zero-order spectrum from the Fourier spectrum of the input waveform;
Narrowing means for narrowing the first order spectrum of the Fourier spectrum of the input waveform;
Removing means for removing a narrowed + 1st order spectrum from the Fourier spectrum of the input waveform;
Narrowing means for narrowing the first-order spectrum of the Fourier spectrum of the input waveform;
And a extracting unit for extracting a narrowed first-order spectrum from the Fourier spectrum of the input waveform.
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、
前記解析手段は、
前記位相情報のモデルから導出された狭帯化係数を前記入力波形の複素振幅分布に乗算することにより前記狭帯化を行う
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 analysis means includes
The waveform analysis apparatus characterized in that the narrowing is performed by multiplying the complex amplitude distribution of the input waveform by a narrowing coefficient derived from the phase information model.
請求項4に記載の波形解析装置において、
前記位相情報のモデルをφmとおくと、
前記+1次スペクトルを狭帯化するための狭帯化係数は、exp[−iφm]又はそれに応じた値に設定され、
前記−1次スペクトルを狭帯化するための狭帯化係数は、exp[+iφm]又はそれに応じた値に設定される
ことを特徴とする波形解析装置。
The waveform analysis apparatus according to claim 4,
If the phase information model is φm,
The narrowing coefficient for narrowing the + 1st order spectrum is set to exp [−iφm] or a value corresponding thereto,
The waveform analysis apparatus, wherein the narrowing coefficient for narrowing the negative spectrum is set to exp [+ iφm] or a value corresponding thereto.
請求項4又は請求項5に記載の波形解析装置において、
前記位相情報のモデルは、
前記位相情報の設計値である
ことを特徴とする波形解析装置。
In the waveform analysis apparatus according to claim 4 or 5,
The model of the phase information is
A waveform analysis apparatus characterized by being a design value of the phase information.
請求項4又は請求項5に記載の波形解析装置において、
前記位相情報のモデルは、
前記位相情報の実測値である
ことを特徴とする波形解析装置。
In the waveform analysis apparatus according to claim 4 or 5,
The model of the phase information is
A waveform analysis apparatus characterized by being an actual measurement value of the phase information.
請求項7に記載の波形解析装置において、
前記実測値は、
別の波形解析により前記入力波形から算出された位相情報である
ことを特徴とする波形解析装置。
The waveform analysis apparatus according to claim 7,
The measured value is
The waveform analysis apparatus is phase information calculated from the input waveform by another waveform analysis.
請求項7又は請求項8に記載の波形解析装置において、
前記位相情報のモデルは、
前記位相情報の実測値を所定の関数にフィッティングしたものである
ことを特徴とする波形解析装置。
In the waveform analysis device according to claim 7 or 8,
The model of the phase information is
A waveform analysis apparatus characterized by fitting an actual measurement value of the phase information to a predetermined function.
請求項4〜請求項9の何れか一項に記載の波形解析装置において、
前記解析手段は、
前記位相情報のモデルを変更しながら、前記位相情報の算出結果が収束するまで、前記位相情報の算出を繰り返す繰り返し手段を更に備え、
2回目以降の抽出では、
前回の算出結果が前記位相情報のモデルとして使用される
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 4 to 9,
The analysis means includes
Repetitive means for repeating the calculation of the phase information until the calculation result of the phase information converges while changing the model of the phase information,
In the second and subsequent extractions,
A waveform analysis apparatus, wherein a previous calculation result is used as a model of the phase information.
請求項1〜請求項10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 10,
The input waveform is
A waveform analyzer characterized by being a waveform modulated in a spatial direction.
請求項1〜請求項10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 10,
The input waveform is
A waveform analyzer characterized by a waveform modulated in the time direction.
キャリアの重畳された縞を記録する一次元又は二次元の画素アレイと、
前記画素アレイが記録した縞を前記入力波形として処理する請求項11に記載の波形解析装置とを備え、
前記画素アレイに含まれる個々の画素には、画素の開口率を制限する制限手段が設けられている
ことを特徴とする波形測定装置。
A one-dimensional or two-dimensional pixel array that records superimposed stripes of carriers;
The waveform analyzer according to claim 11, wherein the fringes recorded by the pixel array are processed as the input waveform.
Each of the pixels included in the pixel array is provided with a limiting unit that limits the aperture ratio of the pixel.
キャリアが重畳された入力波形へフーリエ変換法による波形解析処理を施すことにより前記入力波形の位相情報を抽出する波形解析プログラムであって、
前記入力波形のフーリエスペクトルから+1次スペクトルと−1次スペクトルとの少なくとも一方を狭帯化してからそれらスペクトルを分離し、分離されたそれらスペクトルの一方に基づき前記入力波形の位相情報を算出する解析手順と、
前記入力波形のモデルに対して前記解析手順と同じ波形解析を試験的に施すことにより、前記入力波形を波形解析する際に前記解析手順が発生させる解析誤差を見積もる見積もり手順と、
前記見積もり手順で見積もった解析誤差により、前記解析手順で算出した位相情報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プログラム。
A waveform analysis program for extracting phase information of the input waveform by performing a waveform analysis process by a Fourier transform method on an input waveform on which a carrier is superimposed,
Analysis that narrows at least one of the + 1st order spectrum and the −1st order spectrum from the Fourier spectrum of the input waveform and then separates the spectra, and calculates phase information of the input waveform based on one of the separated spectra Procedure and
By performing the same waveform analysis as the analysis procedure on the model of the input waveform, an estimation procedure for estimating an analysis error generated by the analysis procedure when the input waveform is analyzed,
A correction procedure for correcting the phase information calculated in the analysis procedure according to the analysis error estimated in the estimation procedure,
A waveform analysis program comprising:
請求項1〜請求項13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 device comprising the waveform analysis device according to any one of claims 1 to 13.
請求項1〜請求項13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 analyzing apparatus according to claim 1.
キャリアが重畳された入力波形へフーリエ変換法による波形解析処理を施すことにより前記入力波形の位相情報を抽出する波形解析方法であって、
前記入力波形のフーリエスペクトルから+1次スペクトルと−1次スペクトルとの少なくとも一方を狭帯化してからそれらスペクトルを分離し、分離されたそれらスペクトルの一方に基づき前記入力波形の位相情報を算出する解析手順と、
前記入力波形のモデルに対して前記解析手順と同じ波形解析を試験的に施すことにより、前記入力波形を波形解析する際に前記解析手順が発生させる解析誤差を見積もる見積もり手順と、
前記見積もり手順で見積もった解析誤差により、前記解析手順で算出した位相情報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。
A waveform analysis method for extracting phase information of the input waveform by performing a waveform analysis process by a Fourier transform method on an input waveform on which a carrier is superimposed,
Analysis that narrows at least one of the + 1st order spectrum and the −1st order spectrum from the Fourier spectrum of the input waveform and then separates the spectra, and calculates phase information of the input waveform based on one of the separated spectra Procedure and
By performing the same waveform analysis as the analysis procedure on the model of the input waveform, an estimation procedure for estimating an analysis error generated by the analysis procedure when the input waveform is analyzed,
A correction procedure for correcting the phase information calculated in the analysis procedure according to the analysis error estimated in the estimation procedure,
The waveform analysis method characterized by including.
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