JP2005114470A

JP2005114470A - 被検体設置装置および該被検体設置装置を備えた干渉計装置

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Publication number: JP2005114470A
Application number: JP2003346997A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Ueki; 伸明植木; Shigenori Oi; 重徳大井
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2023-10-06
Also published as: JP4197640B2

Abstract

【課題】被検体を交換する際において保持手段に対する交換前後の各被検体の位置を互いに略一致させる位置合せ手段と、２つの被検体の各中心軸および回転軸を測定光軸に略一致させるアライメント手段とを備えることにより、３面合せ方法を実施する際に伴う誤差要因を抑制する。
【解決手段】鍔部２７および保持板３７に設けられたピン４１と、枠体７Ａ，７Ｂ，７Ｃに設けられたピン孔４２とにより位置合わせ手段が構成されている。また、第１の保持手段３Ａ側に設けられた１軸傾斜ステージ２１，第１の回転ステージ２２，Ｘステージ２３および第１の２軸調整機構２４と、第２の保持手段３Ｂ側に設けられた第２の２軸調整機構３１，第２の回転ステージ３２，第３の２軸調整機構３３およびＺステージ３９とによりアライメント手段が構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、干渉計を用いた計測の際に基準として用いられる基準板等の基準面の絶対形状を、いわゆる３面合せ方法を用いて計測する際に、略同一形状の基準面を有する３つの基準板等のうち所定の２つを、干渉光学系の光軸上の所定の２位置に配置するための被検体設置装置および該被検体設置装置を備えた干渉計装置に関するものである。

干渉計に用いられる基準板等の基準面は、被検面の形状を光干渉計測する際の形状の基準となるため、所定の形状を有するように極めて高精度に形成されている必要がある。従来、このような高精度な基準面の絶対形状を測定する方法として、いわゆる３面合せ方法が知られている（下記特許文献１、２参照）。

この種の３面合せ方法では、概ね次のような手順で測定を行なう。すなわち、互いに略同一形状の基準面を有する３つの基準板等を被検体として用意し、これら３つの被検体のうちの所定の２つを、組み合わせを変えて順次３回選択する。そして、この選択操作を行なう度に、選択された２つの被検体を、干渉光学系の光軸上の所定の２位置において、各々の基準面が被測定面となるように互いに所定の間隔をおいて対向するように配置して、これら対向する２つの被測定面の相対変位を２次元的に測定する。そして、３回の選択ごとの測定結果に基づき所定の演算を行ない各被検体の被測定面（基準面）の絶対形状を求める。

なお、３回のうち所定の２回の選択における測定においては、互いに対向する２つの被測定面の一方を他方に対して相対的に少しずつ回転させる操作が必要とされ、残りの１回の選択における測定においては、他の１回の選択において所定の２位置のうちの一方に配置された被検体を、該２位置のうちの他方に配置する操作が必要とされる。

特開平６−２８１４２７号公報特開平１１−３７７４２号公報

上述したような３面合せ方法を実施するためには、干渉光学系の光軸上の所定の２位置に配置保持するための機構や、互いに対向する２つの被測定面の一方を他方に対して相対的に少しずつ回転させるための機構が必要となる。従来、これらの機構を備えた被検体設置装置も知られているが、従来の被検体設置装置では、３面合せ方法を実施する際に伴う次のような誤差要因については十分な考慮がなされていない。

すなわち、３面合せ方法では被検体の組み合わせを変えて各測定を行なうので測定毎に被検体を交換するが、交換の前後で被検体の測定光軸（干渉光学系の光軸）に対する位置が変わってしまうと誤差が生じる。また、測定時に一方の被検体を少しずつ測定光軸回りに回転させる必要があるが、この回転軸が測定光軸と一致していないといわゆる味噌摺りが起きて誤差となる。さらに、対向配置される２つの被検体の各中心軸が測定光軸と平行になっていないと、一方の被検体の回転に従い２つの被測定面の相対的な傾き姿勢が変わるので誤差が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、３面合せ方法を実施する際に伴う上記誤差要因、すなわち被検体交換時における被検体の測定光軸に対する位置ずれ、被検体の回転軸と測定光軸との不一致、および対向配置される２つの被検体の各中心軸と測定光軸との傾きの不一致を抑制し得る被検体設置装置および該被検体設置装置を備えた干渉計装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の被検体設置装置は、
互いに略同一形状の被測定面を有する３つの被検体のうちの所定の２つを、組み合わせを変えて順次３回選択し、この選択操作を行なう度に、選択された２つの被検体を、干渉光学系の光軸上の所定の２位置において各々の前記被測定面が互いに所定の間隔をおいて対向するように配置して、これら対向する被測定面の相対変位を２次元的に測定し、３回の測定結果を演算して前記各被検体の前記被測定面の形状を求める３面合せ方法を実施するための被検体設置装置において、
前記選択操作により選択された前記２つの被検体のうちの一方を、前記２位置のうちの一方において保持する第１の保持手段と、
前記選択操作により選択された前記２つの被検体のうちの他方を、前記２位置のうちの他方において所定の回転軸を中心に回転可能に保持する第２の保持手段と、
前記第１および／または第２の保持手段に保持されていた前記被検体が他の被検体に交換される際、該保持手段に対する交換前後の該各被検体の各中心軸の位置を互いに略一致させる位置合せ手段と、
前記第１の保持手段に保持された前記被検体の中心軸、前記第２の保持手段に保持された前記被検体の中心軸、および前記回転軸を、前記光軸に略一致させるアライメント手段とを備えてなることを特徴とするものである。

前記アライメント手段は、前記第１の保持手段に保持された前記被検体の中心軸を前記光軸と略平行にする第１の２軸傾き調整機構と、前記回転軸を前記光軸と略平行にする第２の２軸傾き調整機構と、前記第２の保持手段に保持された前記被検体の中心軸を前記回転軸と略平行にする第３の２軸傾き調整機構と、前記回転軸の位置を前記光軸の位置に略一致させる軸位置調整機構とを備えているものとすることができる。

また、前記被検体は、該被検体を取り付け可能な枠体を介して、前記第１および第２の保持手段に保持されるように構成され、前記位置合せ手段は、前記被検体が前記他の被検体に交換される際の前記第１および／または第２の保持手段と前記枠体との位置合せ用として、これら保持手段および枠体にそれぞれ設けられた位置合せ指標を備えてなるものとすることができる。

また、本発明の干渉計装置は、前記干渉光学系を備えた干渉計本体部と、上記特徴を備えた本発明の被検体設置装置と、前記３面合せ方法における所定の演算を実施する演算部とを備えてなることを特徴とするものである。

本発明の被検体設置装置によれば、上記構成を備えていることにより、３面合せ方法を実施する際に伴う誤差要因、すなわち被検体交換時における被検体の測定光軸に対する位置ずれ、被検体の回転軸と測定光軸との不一致、および対向配置される２つの被検体の各中心軸と測定光軸との傾きの不一致を抑制することが可能となる。

また、本発明の干渉計装置によれば、上記のような本発明の被検体設置装置を備えていることにより、３面合せ方法を実施する際に伴う上記誤差要因を抑制することができるので、基準板等の基準面の絶対形状測定を高精度に行なうことが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る被検体設置装置を備えた干渉計装置の概略構成図である。

〈装置構成〉
図１に示す干渉計装置１は、干渉計を用いた計測の際に基準として用いられる基準板等の基準面の絶対形状を、３面合わせ方法を用いて計測するためのもので、干渉計本体部２および第１および第２の保持手段３Ａ，３Ｂからなる被検体設置装置３を備えてなる。また、干渉計装置１は、撮像された干渉縞を観察するモニタや、干渉縞の解析や後述する３面合わせ方法における演算を実行するコンピュータ等の演算部（いずれも図示略）を備えている。

上記干渉計本体部２は、上記第１の保持手段３Ａ側に配置されており、レーザ光等の光束を射出する光源部、被検体に測定光を照射するための拡大レンズやコリメータレンズ等を含む照射光学系、および被検体の干渉像を撮像するための結像レンズやＣＣＤ等の撮像素子等を有する撮像光学系（いずれも図示略）を備えている。また、被検体に対する光束の出射端には第１の２軸傾き調整機構２４が装備され、該第１の２軸傾き調整機構２４には干渉縞の位相をシフトするためのフリンジスキャンアダプタ２５が取り付けられている。該フリンジスキャンアダプタ２５には枠体ホルダ２６が取り付けられ、位相シフト計測をする際はフリンジスキャンアダプタ２５内のピエゾ素子（不図示）により光軸Ｌに沿った方向（図中の矢印方向）に微動可能である。枠体ホルダ２６の鍔部２７には、所定の位置に位置決め用のピン４１が設けられている。該ピン４１と、被検体４または５または６（図１では被検体４）を保持した枠体７Ａまたは７Ｂまたは７Ｃ（図１では７Ａ）のピン孔４２とを嵌合させ、図示しないネジで枠体７Ａを鍔部２７に位置決め固定している。

また、この干渉計本体部２は、１軸傾斜ステージ２１および第１の回転ステージ２２を介してＸステージ２３上に載置されており、Ｘステージ２３により紙面に垂直な方向への移動が可能となっているとともに、１軸傾斜ステージ２１により干渉光学系の光軸Ｌの紙面内での傾き調整が可能で、また、第１の回転ステージ２２により干渉光学系の光軸Ｌの紙面に垂直な水平面内での回転角度調整が可能となっている。

上記第２の保持手段３Ｂ側には、３つの被検体４，５，６のうちの所定の１つ（図１では被検体５）の被測定面（図１では被測定面５ａ）を干渉計本体部２の光軸Ｌを中心に回転させながら順次干渉計測が実行できるように、被検体５を回転させるための第２の回転ステージ３２と、該回転ステージ３２の回転軸Ｒと上記干渉計本体部２の光軸Ｌとを一致させるための第２の２軸傾き調整機構３１およびＺステージ３９と、上記第２の回転ステージ３２に取り付けられた第２の保持手段３Ｂ側の被測定面５ａを上記干渉計本体部２側の被測定面４ａに対してヌル状態に対向させるための第３の２軸傾き調整機構３３とが配備されている。

上記第２の回転ステージ３２は、上記第２の２軸傾き調整機構３１の可動板３５に一体的に取り付けられており、その回転軸Ｒを中心とした中央部に光束通過用の開口（図１中に破線で表示）を持つ。また、上記可動板３５との取付面の反対面には、第３の２軸傾き調整機構３３の固定板３８が取り付けられ、上記第２の回転ステージ３２の上記回転軸Ｒまわりの回転に従い上記固定板３８も回転するようになっている。また、上記第２の回転ステージ３２の側面に設けられた図示しない角度読み取り機構で回転角度の読み取りが可能である。

上記第２の２軸傾き調整機構３１は、支持体３６と可動板３５と調整ネジと図示しないコイルバネで構成されている。上記第２の回転ステージ３２を一体的に取り付けた上記第２の傾き調整機構３１の可動板３５は、第２の傾き調整機構３１の調整ネジを回転操作することにより支持体３６に対して傾き調整することが可能である。このことにより、上記第２の回転ステージ３２の回転軸Ｒを上記干渉計本体部２の光軸Ｌと平行になるように傾き調整することが可能となっている。

また、上記支持体３６にはＺステージ３９が備えられており、上記回転ステージ３２の回転軸Ｒと上記干渉計本体部２の光軸Ｌとの高さを合致させることが可能となっている。

上記第３の２軸傾き調整機構３３は、上記第２の回転ステージ３２に取り付けられた固定板３８と保持板３７と調整ネジと図示しないコイルバネで構成され、固定板３８と保持板３７の中央部には、上記第２の回転ステージ３２に設けられた光束通過用の開口と同様の光束通過用開口（図１中に破線で表示）が設けられている。保持板３７の固定板３８との反対面には、所定の位置に位置決め用のピン４１が設けられている。該ピン４１と、被検体４または５または６（図１では被検体５）を保持した枠体７Ａまたは７Ｂまたは７Ｃ（図１では７Ｂ）のピン孔４２とを嵌合させ、図示しないネジで枠体７Ｂを保持板３７に位置決め固定できるようになっている。これらのことから、第３の２軸傾き調整機構３３の調整ネジを回転操作することにより第１の保持手段３Ａ側の被検体４の被測定面４ａに対して被検体５の被測定面５ａの傾きを調整することが可能となっている。

上記３つの被検体４，５，６は干渉計の基準板として用いられるもので、各々の被測定面４ａ，５ａ，６ａは、干渉計測において被検平面の形状の比較対照の基準面（参照面）となるように、それぞれ高精度に平面研磨されたものである。３つの被検体４，５，６は枠体７Ａ，７Ｂ，７Ｃにそれぞれ取り付けられており、これら枠体７Ａ，７Ｂ，７Ｃを介して上記枠体ホルダ２６の鍔部２７および第３の２軸傾き調整機構３３の保持板３７に保持されるようになっている。すなわち、鍔部２７および保持板３７には、３つの被検体４，５，６を保持する際、枠体７Ａ，７Ｂ，７Ｃとの位置合わせ用として用いられるピン４１がそれぞれ２個所に設けられており、枠体７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、上記ピンと係合して位置合わせをするための位置合せ指標となるピン孔４２がそれぞれ２個所に設けられている。これらピン４１およびピン孔４２は、本発明の位置合わせ手段を構成するものであり、これらを互いに係合させることにより、被検体４，５，６の各中心軸Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３が、３面合わせ測定中に枠体７Ａ，７Ｂ，７Ｃを取り替えながら鍔部２７あるいは保持板３７に取り付けられた際にも常に略一致した状態となるように構成されている。

また、上記第１の保持手段３Ａ側に設けられた１軸傾斜ステージ２１，第１の回転ステージ２２，Ｘステージ２３および第１の２軸調整機構２４と、上記第２の保持手段３Ｂ側に設けられた第２の２軸調整機構３１，第２の回転ステージ３２，第３の２軸調整機構３３およびＺステージ３９とにより、本発明のアライメント手段が構成されており、このうちの１軸傾斜ステージ２１，第１の回転ステージ２２，Ｘステージ２３およびＺステージ３９により軸位置調整機構が構成されている。

本実施形態では以下に示すセットアップ手順により、上記第１の保持手段３Ａに保持された被検体４または５または６（図１では被検体４）の中心軸、上記第２の保持手段３Ｂに保持された被検体４または５または６（図１では被検体５）の中心軸、および上記回転軸Ｒを、上記光軸Ｌに略一致させるアライメントを行なう。また、アライメントが完了した状態を確認するために、抜きピン３４，３４が用いられる。この抜きピン３４，３４は、アライメントが完了した状態の場合のみ、第１および第２の保持手段３Ａ，３Ｂにそれぞれ保持された枠体７Ａまたは７Ｂまたは７Ｃ（図１では枠体７Ａ，７Ｂ）および上記第３の２軸傾き調整機構３３の固定板３８の所定位置にそれぞれ形成されている各抜きピン孔４３に連通できるように構成されている。なお、上記第２の２軸傾き調整機構３１の可動板３５および支持体３６と、上記第３の２軸傾き調整機構３３の保持体３７には、上記抜きピン３４の挿通を許容するため上記抜きピン孔４３よりも大径の挿通孔４４が設けられている。

〈セットアップ手順〉
以下、３面合せ方法を実施するための装置のセットアップ手順について、手順番号を付して説明する。なお、以下の説明では、３面合せ方法における３回の選択操作の１回目に被検体４，５が選択され、２回目に被検体６，５が選択され、３回目に被検体６，４が選択される場合を例にとって説明する。また、セットアップの各段階において実施される３面合せ方法による測定手順については、後述する。

（１）まず、枠体７Ａに収納された被検体４を第１の保持手段３Ａ側に取り付ける。このとき、枠体７Ａの２つのピン孔４２，４２と第１の保持手段３Ａ側の枠体ホルダ２６の鍔部２７に設けられた２つのピン４１，４１とを互いに係合させ、かつ被検体４の被測定面４ａが、第２の保持手段３Ｂ側を向くようにする。

（２）次に、上記第１の２軸傾き調整機構２４により、被検体４の中心軸Ｃ_１と光軸Ｌとが互いに略一致するようにアライメントする。なお、このアライメントに際しては、光軸Ｌの延長線上（例えば図１において第２の保持手段３Ｂの左側）に配置したコーナーキューブ（図示略）を利用する方法を用いることができる。すなわち、まず干渉計本体部２のアライメント光学系（図示略）を用いてコーナーキューブのアライメントスポットに被測定面４ａのアライメントスポットを合わせ、その後、干渉画像を見ながらコーナーキューブの干渉画像がヌル状態となるように、第１の２軸傾き調整機構２４による調整を行なう。

（３）次いで、枠体７Ｂに収納された被検体５を第２の保持手段３Ｂ側に取り付ける。このとき、枠体７Ｂの２つのピン孔４２，４２と第２の保持手段３Ｂ側の保持体３７の２つのピン４１，４１とを互いに係合させ、かつ被検体５の被測定面５ａが、第１の保持手段３Ａ側の被検体４の被測定面４ａと対向するようにする。

（４）取り付け後、第１の保持手段３Ａ側の１軸傾斜ステージ２１，第１の回転ステージ２２と、第２の保持手段３Ｂ側の第３の２軸傾き調整機構３３により、上述した干渉計本体部２のアライメント光学系を用いて、被検体４の被測定面４ａのアライメントスポットに被検体５の被測定面５ａのアライメントスポットが合致するようにして、被検体４の中心軸Ｃ_１と被検体５の中心軸Ｃ_２とが互いに略平行となるように傾き調整する。なお、この調整の際、干渉計本体部２の撮像光学系をアライメント光学系から干渉画像撮影光学系に切り替え、その画面を見ながら、Ｘステージ２３により第１の保持手段３Ａ側の上部（干渉計本体部２を含む）を図１の紙面に垂直な方向に移動させ、上記第２の保持手段３Ｂ側のＺステージ３９により第２の保持手段３Ｂ側を上下方向に移動させることによって、被検体４の中心軸Ｃ_１と被検体５の中心軸Ｃ_２との位置合せについても、概略的に行なう。

（５）次に、上記第２の２軸傾き調整機構３１を用いて、上記第２の回転ステージ３２の回転軸Ｒと被検体４の中心軸Ｃ_１とが互いに略平行となるように調整する。具体的には、以下のように行なう。まず、干渉計本体部２の撮像光学系をアライメント光学系に戻して、被検体５を上記第２の回転ステージ３２により回転する。この時、被測定面５ａは回転ステージ３２の回転軸Ｒを中心として回転するから、第２の回転ステージ３２の回転軸Ｒに対して被検体４の中心軸Ｃ_１が傾いていた場合は、被測定面５ａのアライメントスポットは一点で静止することなく傾きに応じた径の円を描くことになる。この円の径が最小となるように、上記第２の２軸傾き調整機構３１の調整ネジを操作すればよい。

（６）この調整後、上記第３の２軸傾き調整機構３３により、被検体５の中心軸Ｃ_２の第２の回転ステージ３２に対する傾きを調整して、被検体５の中心軸Ｃ_２と第２の回転ステージ３２の回転軸Ｒとが互いに略一致するようにアライメントする。具体的には、上記（５）の手順で最小の径を描くように調整された被測定面５ａのアライメントスポットが、被検体４の被測定面４ａのアライメントスポットに重なり、被検体５を回転させても、略１点に静止するように上記第３の２軸傾き調整機構３３の調整ネジを操作すればよい。

（７）上記（５）および（６）の操作を繰り返し行ない、被検体５の中心軸Ｃ_２と第２の回転ステージ３２の回転軸Ｒとが互いに略一致するとともに、これら中心軸Ｃ_２および回転軸Ｒが被検体４の中心軸Ｃ_１と略平行となるように調整する。

（８）この調整後、図示しない角度読み取り機構により回転角度を読み取りながら、第２の回転ステージ３２を初期角度位置に調整する。

（９）次に、２つの抜きピン３４，３４を用いて、枠体７Ａ，７Ｂおよび固定板３８の相互間の位置を確認しながら、Ｘステージ２３およびＺステージ３９により、被検体４の中心軸Ｃ_１，第２の回転ステージ３２の回転軸Ｒおよび被検体５の中心軸Ｃ_２が互いに略一致するように位置決め調整する。これら中心軸Ｃ_１、中心軸Ｃ_２および回転軸Ｒが互いに略一致した状態において、２つの抜きピン３４，３４は、枠体７Ａ，７Ｂおよび固定板３８の所定位置にそれぞれ形成されている各抜きピン孔４３と、可動板３５，支持体３６および保持体３７にそれぞれ形成されている各挿通孔４４内に連通される。

（１０）位置決め調整の完了後、２つの抜きピン３４，３４を抜くことにより、セットアップの第１段階が終了する。このセットアップの第１段階が終了後、３面合せ方法による１回目の測定が行なわれる。

（１１）１回目の測定終了後、Ｘステージ２３により第１の保持手段３Ａ側の枠体ホルダ２６を干渉計本体部２と共に紙面と垂直な方向に移動させ、被検体４を枠体７Ａに収納したまま枠体ホルダ２６の鍔部２７から取り外す。

（１２）次に、枠体７Ｃに収納された被検体６を第１の保持手段３Ａ側に取り付ける。このとき、枠体７Ｃの２つのピン孔４２，４２と枠体ホルダ２６の鍔部２７の２つのピン４１，４１とを互いに係合させ、かつ被検体６の被測定面６ａが、第２の保持手段３Ｂ側を向くようにする。なお、鍔部２７側の２つのピン４１，４１と枠体７Ｃ側の２つのピン孔４２，４２とを互いに係合させることにより、鍔部２７に対する交換後の被検体６の中心軸Ｃ_３の位置は、交換前の被検体４の中心軸Ｃ_１の位置に略一致する。

（１３）取り付け後、上記第１の２軸傾き調整機構２４により、被検体６の中心軸Ｃ_３と光軸Ｌとが互いに平行となるようにアライメントする。このとき、Ｘステージ２３により第１の保持手段３Ａ側を概ね元の位置に移動させることによって、被検体５の中心軸Ｃ_２と被検体６の中心軸Ｃ_３との位置合せについても、概略的に行なう。

（１４）次に、２つの抜きピン３４，３４を用いて、枠体７Ｂ，７Ｃおよび固定板３８の相互間の位置を確認しながら、Ｘステージ２３およびＺステージ３９により、被検体５の中心軸Ｃ_２，第２の回転ステージ３２の回転軸Ｒおよび被検体６の中心軸Ｃ_３が互いに略一致するように位置決め調整する。これら中心軸Ｃ_２、中心軸Ｃ_３および回転軸Ｒが互いに略一致した状態において、２つの抜きピン３４，３４は、枠体７Ｂ，７Ｃおよび固定板３８の所定位置にそれぞれ形成されている各抜きピン孔４３と、可動板３５，支持体３６および保持体３７にそれぞれ形成されている各挿通孔４４内に連通される。

（１５）位置決め調整の完了後、２つの抜きピン３４，３４を抜くことにより、セットアップの第２段階が終了する。このセットアップの第２段階が終了後、３面合せ方法による２回目の測定が行なわれる。

（１６）２回目の測定終了後、被検体５を枠体７Ｂに収納したまま第２の保持手段３Ｂ側から取り外す。

（１７）次に、１回目の測定終了後に取り外した被検体４を枠体７Ａに収納したまま第２の保持手段３Ｂ側に取り付ける。このとき、枠体７Ａの２つのピン孔４２，４２と第２の保持手段３Ｂ側の保持体３７の２つのピン４１，４１とを互いに係合させ、かつ被検体４の被測定面４ａが被検体６の被測定面６ａと対向するようにする。すなわち、被検体４を、第１の保持手段３Ａ側に保持されていた状態に対して表裏反転させた状態となるようにして、保持体３７に取り付ける。なお、保持体３７側の２つのピン４１，４１と、枠体７Ａ側の２つのピン孔４２，４２とを互いに係合させることにより、保持体３７に対する交換後の被検体４の中心軸Ｃ_１の位置は、交換前の被検体５の中心軸Ｃ_２の位置に略一致する。したがって、枠体７Ａを表裏反転させた状態で保持体３７に取り付けた段階で、被検体４の中心軸Ｃ_１は、第２の回転ステージ３２の回転軸Ｒおよび被検体６の中心軸Ｃ_３に略一致する。

（１８）取り付け後、上記第３の２軸傾き調整機構３３により、被検体４の中心軸Ｃ_１の傾きを微調整して、セットアップの第３段階が終了する。このセットアップ第３段階が終了後、３面合せ方法による３回目の測定が行なわれる。

〈３面合せ方法による測定手順〉
以下、上記セットアップの各段階において実施される３面合せ方法による測定手順について、簡単に説明する。なお、以下に説明する測定手順は、上記特許文献２に記載された３面合せ方法の手順に準じている。

上記セットアップの第１段階終了時点における１回目の測定では、第２の回転ステージ３２により被検体５を回転軸Ｒ回りに所定角度ずつ回転させ、回転ごとに、被測定面４ａからの反射光と被測定面５ａからの反射光との光干渉により生じる干渉縞のフリンジスキャン測定を行ない、この測定結果を平均化することにより、被測定面５ａの回転対称成分と被測定面４ａとの相対的形状データＡを得る。

上記セットアップの第２段階終了時点における２回目の測定では、第２の回転ステージ３２により被検体５を回転軸Ｒ回りに所定角度ずつ回転させ、回転ごとに、被測定面６ａからの反射光と被測定面５ａからの反射光との光干渉により生じる干渉縞のフリンジスキャン測定を行ない、この測定結果を平均化することにより、被測定面５ａの回転対称成分と被測定面６ａとの相対的形状データＢを得る。

上記セットアップの第３段階終了時点における３回目の測定では、反転された被測定面４ａからの反射光と被測定面６ａからの反射光との光干渉により生じる干渉縞のフリンジスキャン測定を行ない、被測定面６ａと反転された被測定面４ａとの相対的形状データＣを得る。

次に、演算部において、上記１回目の測定で得られた被測定面５ａの回転対称成分と被測定面４ａとの相対的形状のデータＡに対して、被測定面４ａが表裏反転されたように座標変換する座標変換処理を施して、被測定面５ａの回転対称成分とソフト的に反転された被測定面４ａとの相対的形状データＡ´を得る。

この後、（データＡ´−データＣ＋データＢ）／２を演算することにより、被測定面５ａの回転対称成分の形状データを得る。そして、この被測定面５ａの回転対称成分の形状データに基づき被測定面４ａおよび６ａの絶対形状データを得、そのデータにより被測定面５ａの絶対形状データを得る。

なお、上記実施形態では、平面基準板が被検体とされているが、曲面形状を光干渉計測するための基準レンズを被検体とした場合においても、上記第１の保持手段３Ａと上記第２の保持手段３Ｂのいずれか一方、あるいはその両方に、被検面を光軸Ｌに沿って移動可能な１軸移動ステージを付加することにより、同様に本発明を適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係る被検体設置装置を備えた干渉計装置の概略構成図

符号の説明

１干渉計装置
２干渉計本体部
３被検体設置装置
３Ａ第１の保持手段
３Ｂ第２の保持手段
４，５，６被検体
４ａ，５ａ，６ａ被測定面
７Ａ〜７Ｃ枠体
２１１軸傾斜ステージ
２２第１の回転ステージ
２３Ｘステージ
２４第１の２軸傾き調整機構
２５フリンジスキャンアダプタ
２６枠体ホルダ
２７鍔部
３１第２の２軸傾き調整機構
３２第２の回転ステージ
３３第３の２軸傾き調整機構
３４抜きピン
３５可動板
３６支持体
３７保持体
３８固定板
３９Ｚステージ
４１ピン
４２ピン孔
４３抜きピン孔
４４挿通孔
Ｌ光軸
Ｒ回転軸
Ｃ_１〜Ｃ_３中心軸

Claims

互いに略同一形状の被測定面を有する３つの被検体のうちの所定の２つを、組み合わせを変えて順次３回選択し、この選択操作を行なう度に、選択された２つの被検体を、干渉光学系の光軸上の所定の２位置において各々の前記被測定面が互いに所定の間隔をおいて対向するように配置して、これら対向する被測定面の相対変位を２次元的に測定し、３回の測定結果を演算して前記各被検体の前記被測定面の形状を求める３面合せ方法を実施するための被検体設置装置において、
前記選択操作により選択された前記２つの被検体のうちの一方を、前記２位置のうちの一方において保持する第１の保持手段と、
前記選択操作により選択された前記２つの被検体のうちの他方を、前記２位置のうちの他方において所定の回転軸を中心に回転可能に保持する第２の保持手段と、
前記第１および／または第２の保持手段に保持されていた前記被検体が他の被検体に交換される際、該保持手段に対する交換前後の該各被検体の各中心軸の位置を互いに略一致させる位置合せ手段と、
前記第１の保持手段に保持された前記被検体の中心軸、前記第２の保持手段に保持された前記被検体の中心軸、および前記回転軸を、前記光軸に略一致させるアライメント手段とを備えてなることを特徴とする被検体設置装置。
前記アライメント手段は、前記第１の保持手段に保持された前記被検体の中心軸を前記光軸と略平行にする第１の２軸傾き調整機構と、前記回転軸を前記光軸と略平行にする第２の２軸傾き調整機構と、前記第２の保持手段に保持された前記被検体の中心軸を前記回転軸と略平行にする第３の２軸傾き調整機構と、前記回転軸の位置を前記光軸の位置に略一致させる軸位置調整機構とを備えていることを特徴とする請求項１記載の被検体設置装置。
前記被検体は、該被検体を取り付け可能な枠体を介して、前記第１および第２の保持手段に保持されるように構成され、
前記位置合せ手段は、前記被検体が前記他の被検体に交換される際の前記第１および／または第２の保持手段と前記枠体との位置合せ用として、これら保持手段および枠体にそれぞれ設けられた位置合せ指標を備えてなることを特徴とする請求項１または２記載の被検体設置装置。
前記干渉光学系を備えた干渉計本体部と、請求項１〜３までのいずれか１項に記載された被検体設置装置と、前記３面合せ方法における所定の演算を実施する演算部とを備えてなることを特徴とする干渉計装置。