計測装置および計測方法
【課題】対象面の面形状を計測する。
【解決手段】対象面に向かって光ビームを投射する投射部と、対象面で反射された光ビームを受光して対象面の局所的形状を特定する特定部と、光ビームの投射角度を維持しつつ光ビームを並進させる並進部と、光ビームの並進に伴って特定部が順次特定する局所的形状を蓄積して、対象面の連続的形状を算出する算出部と、光ビームの投射角度を変更する変更部と、変更部が投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、特定部に、第一角度による対象面への投射位置に第二角度により光ビームを投射させ、且つ、当該投射位置における局所的形状を再び特定させる制御部とを備える。
【解決手段】対象面に向かって光ビームを投射する投射部と、対象面で反射された光ビームを受光して対象面の局所的形状を特定する特定部と、光ビームの投射角度を維持しつつ光ビームを並進させる並進部と、光ビームの並進に伴って特定部が順次特定する局所的形状を蓄積して、対象面の連続的形状を算出する算出部と、光ビームの投射角度を変更する変更部と、変更部が投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、特定部に、第一角度による対象面への投射位置に第二角度により光ビームを投射させ、且つ、当該投射位置における局所的形状を再び特定させる制御部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続した曲面を有する計測対象に光ビームを投射して、投射光と当該対象面による反射光との関係から当該対象面の曲面形状を計測する計測装置がある（特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００３−３４４０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、精度の高い計測装置は計測範囲が狭いので、計測対象の寸法が限られる。一方、光ビームを変位させる光学系を加えて測定対象範囲を拡げると測定精度が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第一態様として、対象面に向かって光ビームを投射する投射部と、対象面で反射された光ビームを受光して対象面の局所的形状を特定する特定部と、光ビームの投射角度を維持しつつ光ビームを並進させる並進部と、光ビームの並進に伴って特定部が順次特定する局所的形状を蓄積して、対象面の連続的形状を算出する算出部と、光ビームの投射角度を変更する変更部と、変更部が投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、特定部に、第一角度による対象面への投射位置に第二角度により光ビームを投射させ、且つ、当該投射位置における局所的形状を再び特定させる制御部とを備え、対象面の形状を計測する計測装置が提供される。
【０００５】
また、本発明の第二態様として、対象面に向かって光ビームを投射する投射段階と、対象面で反射された光ビームを受光して対象面の局所的形状を特定する特定段階と、光ビームの投射角度を維持しつつ光ビームを並進させて、局所的形状を順次蓄積する蓄積段階と、蓄積された局所的形状から対象面の連続的形状を算出する算出段階と、対象面で反射された光ビームの投射角度を変更する変更段階と、投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、第一角度による対象面への投射位置に第二角度により光ビームを投射し、当該投射位置における局所的形状を再び特定する再特定段階とを備え、対象面の形状を計測する計測方法が提供される。
【０００６】
上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】計測装置１００の構造を示す模式的正面図である。
【図２】計測装置１００を用いた計測手順を示す流れ図である。
【図３】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図４】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図５】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図６】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図７】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図８】計測装置１００の他の構造を示す模式的正面図である。
【図９】計測装置１００の他の構造を示す模式的正面図である。
【図１０】計測装置１００の他の構造を示す模式的平面図である。
【図１１】計測装置１００の構造を示す模式的正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、計測装置１００の構造を示す模式的正面図である。計測装置１００は、枠体１１０と、枠体１１０に装着されたオートコリメータ１２０、並進テーブル１３０、回転テーブル１４０および光学系１５０を備える。
【００１０】
枠体１１０は、水平な定盤１１６と、定盤１１６上に起立する複数の支柱１１４と、支柱１１４に水平に支持されたガイドレール１１２とを有する。ガイドレール１１２、支柱１１４および定盤１１６はそれぞれ高剛性な材料により形成される。これにより、後述する計測装置１００の動作に伴う反力が作用した場合も枠体１１０は変形しない。なお、定盤１１６の上面には、計測装置１００に形状を計測される対象となる試料１６０が置かれる。
【００１１】
オートコリメータ１２０は、支柱１１４のひとつに水平に支持されて、水平な光ビームＢ１を出射する。光ビームＢ１は、後述する固定鏡１５４および回転鏡１５２に順次反射されて、試料１６０上面の投射位置Ｐ１に投射される。
【００１２】
なお、オートコリメータ１２０は、試料１６０に投射した光ビームＢ１の反射光を受光して、光ビームＢ１が投射された投射位置Ｐ１における試料１６０表面の傾きを測定する。換言すれば、オートコリメータ１２０の測定範囲は、出射した光ビームＢ１の反射光を、オートコリメータ１２０自体が受光できる範囲に制限される。
【００１３】
並進テーブル１３０は、ガイドレール１１２から支持されつつ、図示していない駆動部に駆動されて、ガイドレール１１２に沿って水平に並進する。ここで、ガイドレール１１２および並進テーブル１３０には、図示していないリニアスケールおよびリニアエンコーダ等が配され、並進テーブル１３０の移動量を検出できる。
【００１４】
また、並進テーブル１３０には、回転テーブル１４０および光学系１５０が搭載される。並進テーブル１３０が移動した場合、回転テーブル１４０および光学系１５０も並進テーブル１３０と共に移動する。
【００１５】
光学系１５０は、回転鏡１５２および固定鏡１５４を含む。固定鏡１５４は、並進テーブル１３０に直接に固定され、並進テーブル１３０が移動した場合は共に並進する。また、固定鏡１５４は、オートコリメータ１２０が出射した水平な光ビームＢ１を、並進テーブル１３０の位置に関わりなく、回転鏡１５２に向かって反射する。
【００１６】
回転鏡１５２は、並進テーブル１３０に搭載された回転テーブル１４０に対して固定される。回転テーブル１４０は、光ビームＢ１および並進テーブル１３０の並進方向に直交する回転軸の回りに回転する。回転鏡１５２は、回転テーブル１４０の回転軸と平行な反射面を有する。
【００１７】
なお、回転テーブル１４０および並進テーブル１３０の間には、図示していないロータリースケールおよびロータリエンコーダが配される。これにより、回転テーブル１４０が回転した場合の回転角度を計測できる。
【００１８】
これにより、回転テーブル１４０が回転した場合、回転鏡１５２は、固定鏡１５４から受けた光ビームＢ１の試料１６０に対する投射角度を変化させることができる。光ビームＢ１の投射角度を変化させた場合は、試料１６０による光ビームＢ１の反射光の反射角度も変化する。ただし、光ビームＢ１の投射角度を変化させた場合、定盤１１６上における試料１６０に対する光ビームＢ１の投射位置Ｐ１も変化する。
【００１９】
回転テーブル１４０を固定した状態で並進テーブル１３０を並進させた場合は、試料１６０に対する光ビームＢ１の投射角度を維持したまま、光ビームＢ１を並進させることができる。これにより、光ビームＢ１の試料１６０に対する照射角度を維持したまま、照射位置Ｐ１を移動させることができる。
【００２０】
ここで、回転鏡１５２および固定鏡１５４の一対の反射鏡を組み合わせて光ビームＢ１を誘導することにより、ガイドレール１１２の不陸等に起因する並進テーブル１３０の並進に伴う傾きの変化等を自律的に打ち消すことができる。これにより、並進テーブル１３０を移動させながら計測した場合の計測精度が維持される。
【００２１】
なお、制御部１１８は、上記並進テーブル１３０および回転テーブル１４０の動作を制御する。また、並進テーブル１３０を並進させた場合、および、回転テーブル１４０を回転させた場合、制御部１１８は、その移動量および回転量を測定して保持する。更に、制御部１１８は、オートコリメータ１２０の測定結果に基づいて、後述するように試料１６０の形状を算出する。
【００２２】
図２は、計測装置１００を用いた計測手順を示す流れ図である。また、図３から図７は、計測装置１００の動作を、その段階毎に示す。以下、図３から図７までを順次参照しつつ、図２に示す計測手順を説明する。なお、図２から図７までにおいて、図１と同じ要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００２３】
まず、定盤１１６に試料１６０を載置し、次いでオートコリメータ１２０を起動して、図１に示したように、固定鏡１５４および回転鏡１５２を介して、光ビームＢ１を試料１６０に投射する（ステップＳ１０１）。ここで、制御部１１８は、投射された光ビームＢ１の、試料１６０による反射光がオートコリメータ１２０に受光されているか否かを調べる（ステップＳ１０２）。
【００２４】
図３に示すように、試料１６０による反射光がオートコリメータ１２０に受光されている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、オートコリメータ１２０が、光ビームＢ１が投射された位置における試料１６０の表面の傾きを測定し、制御部１１８が測定結果を記録する（ステップＳ１０３）。これにより、光ビームＢ１が投射された投射位置Ｐ１における試料１６０の局所的な形状が特定される。
【００２５】
更に、投射位置Ｐ１における試料１６０の局所的な形状を特定できた場合に、制御部１１８は、当該局所的形状を最後に特定できた投射位置を記録する。更に、以下のステップで局所的形状が特定される毎に、制御部１１８は当該投射位置を更新する（ステップＳ１０４）。
【００２６】
なお、試料１６０に対する光ビームＢ１の投射位置は、例えば、光ビームＢ１の投射位置に他の光源から投射したビームマーカにより記録できる。また、並進テーブル１３０の位置および光ビームＢ１の投射角度に基づいて、制御部１１８が光ビームＢ１の投射位置を算出して、制御部１１８がその値を保持してもよい。
【００２７】
次に、図４に矢印Ｍ１で示すように、制御部１１８は、並進テーブル１３０をガイドレール１１２に沿って移動させる（ステップＳ１０５）。並進テーブル１３０を移動させた後には、投射した光ビームＢ１が試料１６０に投射されているか否かを調べる（ステップＳ１０６）。
【００２８】
光ビームＢ１の投射位置が試料１６０の存在する範囲を通りすぎている場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）は、試料１６０の形状計測を終了する。なお、光ビームＢ１の投射位置が試料１６０の存在する範囲を通りすぎていることは、試料１６０の既知の仕様から予測することもできるし、オートコリメータ１２０による測定結果が突然に大きく変化したことにより検知することもできる。
【００２９】
並進テーブル１３０の移動後も光ビームＢ１が試料１６０に投射されている場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）は、ステップＳ１０２からステップＳ１０６までを繰り返すことにより、例えば、図４に示すように、投射位置Ｐ１からＰ２まで、試料１６０の表面の局所的な傾きを次々に計測して蓄積できる。このとき、回転テーブル１４０は固定されており、光ビームＢ１の試料１６０に対する投射角度は角度αに保たれる。
【００３０】
ただし、例えば、図５に示すように光ビームＢ１の投射位置がＰ３まで移動して、試料１６０表面の傾きが大きく変化した場合、光ビームＢ１の反射光がオートコリメータ１２０に受光されなくなる（ステップＳ１０２：ＮＯ）。このような場合、制御部１１８は、図６に矢印Ｒで示すように、回転テーブル１４０を回転させて回転鏡１５２の角度を角度βに変更する（ステップＳ１０７）。
【００３１】
更に、制御部１１８は、投射角度を角度βに保ったまま、図７に矢印Ｍ３で示すように、並進テーブル１３０を移動させて、光ビームＢ１の試料１６０に対する投射位置を、局所的形状を特定できた最後の投射位置として記録されている投射位置Ｐ２に合わせる（ステップＳ１０８）。この状態で、再び、光ビームＢ１の試料１６０による反射光がオートコリメータ１２０に受光されているか否かを調べる（ステップＳ１０２）。
【００３２】
以下、光ビームＢ１の反射光がオートコリメータ１２０に受光されるまで、上記のステップＳ１０２、Ｓ１０７およびＳ１０８を繰り返すことにより、新たな投射角度で、最後に局部的形状を特定できた投射位置Ｐ２から、試料１６０の形状特定を再開できる。これにより、試料１６０が存在する範囲から光ビームＢ１の投射位置がはずれるまで、試料１６０の表面の局所的形状を繰り返し特定できる。こうして得られた局所的形状を積分することにより、試料１６０の表面形状を、正確且つ連続的に計測できる。
【００３３】
なお、上記の例では、投射角度の変更（ステップＳ１０７）、投射位置合わせ（ステップＳ１０８）および反射光の受光確認（ステップＳ１０２）を繰り返すと記載した。しかしながら、試料１６０の表面形状は、多くの場合滑らかに連続しているので、直前の計測内容から、次に設定すべき投射角度と、当該投射角度に応じた投射位置合わせに求められる並進テーブル１３０の移動量を予測することができる。
【００３４】
また、上記の説明では、オートコリメータ１２０が反射光を受光しなくなってから投射角度を変更する手順を説明した。しかしながら、オートコリメータ１２０による試料１６０表面の測定値が、オートコリメータ１２０の測定限界にある程度近づいた時点で、投射角度を変更してもよい。これにより、オートコリメータ１２０の測定可能範囲の中央付近を使って、より高い精度で試料１６０の局所的形状を特定できる。
【００３５】
図８は、計測装置１００の他の構造を示す模式的正面図である。なお、図８に示した計測装置１００は、以下に説明する部分を除くと、図１に示した計測装置１００と同じ構造を有する。そこで、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００３６】
図８に示す計測装置１００は、オートコリメータ１２０に換えて、１対のレーザ測長機１７２、１７４を備える点に固有の特徴がある。即ち、一対のレーザ測長機１７２、１７４は、僅かな間隔をおいて平行な光ビームＢ３、Ｂ４を出射して、固定鏡１５４および回転鏡１５２を介して試料１６０に照射する。
【００３７】
一対のレーザ測長機１７２、１７４の各々は、測定対象までの距離を測定できるが、上記のような構成とすることにより、差動レーザ測長機１７０を形成できる。これにより、個々のレーザ測長機１７２、１７４の測定誤差を打ち消して、光ビームＢ３、Ｂ４の投射位置までの距離を高精度に特定できる。よって、試料１６０の表面に沿って繰り返し計測した投射位置を蓄積して積分することにより、試料１６０の表面の形状を高精度に計測できる。
【００３８】
なお、この計測装置１００の場合も、試料１６０に対する光ビームＢ３、Ｂ４の投射角度を変更した場合に、最後に形状を特定できた位置と同じ、試料１６０の表面における投射位置に光ビームＢ３、Ｂ４を投射して計測を再開する。これにより、高い測定精度を連続的に継続させた表面形状を計測できる。
【００３９】
上記のような計測装置１００においては、1対のレーザ測長機１７２、１７４が発生する２本の光ビームＢ３、Ｂ４の間隔を変更できる。よって、計測に求められる計測精度が低い場合は、光ビームＢ３、Ｂ４の間隔をより広くして、測定作業にかかる時間を短縮できる。なお、局所的形状の測定間隔を拡げることによっても同様の効果が得られる。
【００４０】
図９は、計測装置１００のまた他の構造を示す模式的正面図である。なお、図９に示した計測装置１００も、以下に説明する部分を除くと、図１に示した計測装置１００と同じ構造を有する。そこで、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００４１】
図９に示す計測装置１００は、並進テーブル１３０上の回転テーブル１４０に、回転鏡１５２に換えて、他のオートコリメータ１２４を搭載する点に固有の特徴がある。オートコリメータ１２４が出射する光ビームＢ１は、定盤１１６上の試料１６０に直接に投射される。
【００４２】
また、計測装置１００は、並進テーブル１３０に固定された固定鏡１５６と、支柱１１４のひとつに水平に固定されたオートコリメータ１２２とを備える。固定鏡１５６は、オートコリメータ１２２が出射した光ビームＢ５を反射して、再びオートコリメータ１２２に返す。これにより、並進テーブル１３０の移動に伴ってオートコリメータ１２４に生じた傾き等をオートコリメータ１２２により検出して、オートコリメータ１２４による計測値を補正できる。
【００４３】
更に、この計測装置１００の場合も、回転テーブル１４０を回転させて試料１６０に対する光ビームＢ１の投射角度を変更した場合に、その直前に試料の局部的形状を特定できた位置に、再び光ビームＢ１を投射して、同じ位置の局部的形状を、異なる投射角度の光ビームＢ１により特定する。これにより、高い測定精度を連続的に継続させた表面形状を計測できる。
【００４４】
上記のような計測装置１００においては、計測に使用する光ビームＢ１、Ｂ５の各々の光路長が短い。これにより、計測環境の温度変化、雰囲気の揺らぎ等の影響を受け難く、測定精度の向上と安定が得られる。
【００４５】
なお、上記の計測装置１００において、回転するオートコリメータ１２４は、当該オートコリメータ１２４の光軸と回転テーブル１４０の回転軸とが交差するように配置されてもよい。これにより、試料１６０の全体の形状を算出する場合の計算が容易になる。ただし、オートコリメータ１２４の光軸と回転テーブル１４０の回転軸とが交差していない場合であっても、両者のずれ量が判っていれば、試料１６０の正確な形状を算出できる。換言すれば、当該ずれ量の測定を誤った場合は、測定結果に誤差が生じる。
【００４６】
図１０は、計測装置１００の他の構造を示す模式的平面図である。また、図１１は、図１０に示した計測装置１００の、図中Ｙ方向から見た側面図である。図１０および図１１においても、他の計測装置１００と共通の要素に同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００４７】
計測装置１００は、定盤１１６から起立した支柱の上端面に、一対のガイドレール１８２を備える。ガイドレール１８２は、図１１において紙面に直交し、図１０に示すＹ方向に延在する。また、ガイドレール１８２は、Ｘ方向に延在する移動ガイドレール１８４の両端と係合する。これにより、移動ガイドレール１８４は、ガイドレール１８２に沿って、図１１において紙面に直交するＹ方向に移動する。
【００４８】
また、一方の支柱１１４の上端に、ガイドレール１８２と平行に、オートコリメータ１２０が支持される。オートコリメータ１２０は、ガイドレール１８２と平行に、移動ガイドレール１８４の側面に向かって光ビームＢ１を出射する。
【００４９】
移動ガイドレール１８４の側面には、水平面上で光ビームＢ１の伝播方向を変更する導入鏡１８６が配される。導入鏡１８６により反射されることにより、光ビームＢ１は、ガイドレール１８２上の移動ガイドレール１８４の位置如何にかかわらず、移動ガイドレール１８４の長手方向に、移動ガイドレール１８４と平行に伝播する。
【００５０】
また、移動ガイドレール１８４の側面には、並進テーブル１３０と、並進テーブル１３０に搭載された回転テーブル１４０とが配される。並進テーブル１３０には固定鏡１５４が、回転テーブル１４０には回転鏡１５２がそれぞれ搭載される。
【００５１】
並進テーブル１３０は、図示していない駆動部に駆動されて、移動ガイドレール１８４に沿って水平に並進する。固定鏡１５４は、並進テーブル１３０と共に並進する。固定鏡１５４は、導入鏡１８６により反射された光ビームＢ１を受けて、並進テーブル１３０の位置に関わりなく回転鏡１５２に向かって反射する。
【００５２】
回転鏡１５２は、固定鏡１５４から受けた光ビームＢ１の投射角度を変化させることができる。光ビームＢ１の投射角度を変化させた場合、定盤１１６上における試料１６０に対する光ビームＢ１の投射位置Ｐ１も変化する。よって、回転鏡１５２を適切に回転させることにより、試料１６０に対する光ビームＢ１の投射位置Ｐ１を変更できる。
【００５３】
また、回転テーブル１４０を固定した状態で並進テーブル１３０を並進させた場合、試料１６０に対する光ビームＢ１の照射角度を維持したまま、光ビームＢ１を並進させることができる。これにより、光ビームＢ１の試料１６０に対する照射角度を維持したまま、照射位置Ｐ１を移動させることができる。
【００５４】
よって、移動ガイドレール１８４が停止している場合、移動ガイドレール１８４を、図１におけるガイドレール１１２と見做すことにより、移動ガイドレール１８４と平行なひとつの面で切った試料１６０の表面形状を、図１に示した計測装置１００と同様に計測できる。
【００５５】
更に、移動ガイドレール１８４を移動させることにより、他の面で切った場合の試料１６０の表面形状を計測できる。従って、移動ガイドレール１８４を繰り返し移動させることにより、試料１６０の表面の二次元的な形状を計測できる。
【００５６】
なお、定盤１１６上で試料１６０を支持する試料台１９０を回転可能にすることにより、レンズのように回転体形状を有する試料１６０の形状を効率よく計測できる。
【００５７】
なお、上記の実施形態はいずれの場合も、水平の定盤１１６または試料台１９０に試料１６０を載置して、その上面の形状を計測している。しかしながら、計測時の光ビームの方向がこれに限られるわけではない。また、光学素子の表面形状の計測等では、試料の形状への重力の影響も加味して、実装状態の光学素子の表面形状を測定する場合もある。このような場合は、いわば、試料１６０に対して計測装置１００を取り付けて形状を測定する。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１００ 計測装置、１１０ 枠体、１１２、１８２ ガイドレール、１１４ 支柱、１１６ 定盤、１１８ 制御部、１２０、１２２、１２４ オートコリメータ、１３０ 並進テーブル、１４０ 回転テーブル、１５０ 光学系、１５２ 回転鏡、１５４、１５６ 固定鏡、１６０ 試料、１７０ 差動レーザ測長機、１７２、１７４ レーザ測長機、１８４ 移動ガイドレール、１８６ 導入鏡、１９０ 試料台
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続した曲面を有する計測対象に光ビームを投射して、投射光と当該対象面による反射光との関係から当該対象面の曲面形状を計測する計測装置がある（特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００３−３４４０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、精度の高い計測装置は計測範囲が狭いので、計測対象の寸法が限られる。一方、光ビームを変位させる光学系を加えて測定対象範囲を拡げると測定精度が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第一態様として、対象面に向かって光ビームを投射する投射部と、対象面で反射された光ビームを受光して対象面の局所的形状を特定する特定部と、光ビームの投射角度を維持しつつ光ビームを並進させる並進部と、光ビームの並進に伴って特定部が順次特定する局所的形状を蓄積して、対象面の連続的形状を算出する算出部と、光ビームの投射角度を変更する変更部と、変更部が投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、特定部に、第一角度による対象面への投射位置に第二角度により光ビームを投射させ、且つ、当該投射位置における局所的形状を再び特定させる制御部とを備え、対象面の形状を計測する計測装置が提供される。
【０００５】
また、本発明の第二態様として、対象面に向かって光ビームを投射する投射段階と、対象面で反射された光ビームを受光して対象面の局所的形状を特定する特定段階と、光ビームの投射角度を維持しつつ光ビームを並進させて、局所的形状を順次蓄積する蓄積段階と、蓄積された局所的形状から対象面の連続的形状を算出する算出段階と、対象面で反射された光ビームの投射角度を変更する変更段階と、投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、第一角度による対象面への投射位置に第二角度により光ビームを投射し、当該投射位置における局所的形状を再び特定する再特定段階とを備え、対象面の形状を計測する計測方法が提供される。
【０００６】
上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】計測装置１００の構造を示す模式的正面図である。
【図２】計測装置１００を用いた計測手順を示す流れ図である。
【図３】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図４】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図５】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図６】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図７】計測装置１００の動作を示す模式的正面図である。
【図８】計測装置１００の他の構造を示す模式的正面図である。
【図９】計測装置１００の他の構造を示す模式的正面図である。
【図１０】計測装置１００の他の構造を示す模式的平面図である。
【図１１】計測装置１００の構造を示す模式的正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、計測装置１００の構造を示す模式的正面図である。計測装置１００は、枠体１１０と、枠体１１０に装着されたオートコリメータ１２０、並進テーブル１３０、回転テーブル１４０および光学系１５０を備える。
【００１０】
枠体１１０は、水平な定盤１１６と、定盤１１６上に起立する複数の支柱１１４と、支柱１１４に水平に支持されたガイドレール１１２とを有する。ガイドレール１１２、支柱１１４および定盤１１６はそれぞれ高剛性な材料により形成される。これにより、後述する計測装置１００の動作に伴う反力が作用した場合も枠体１１０は変形しない。なお、定盤１１６の上面には、計測装置１００に形状を計測される対象となる試料１６０が置かれる。
【００１１】
オートコリメータ１２０は、支柱１１４のひとつに水平に支持されて、水平な光ビームＢ１を出射する。光ビームＢ１は、後述する固定鏡１５４および回転鏡１５２に順次反射されて、試料１６０上面の投射位置Ｐ１に投射される。
【００１２】
なお、オートコリメータ１２０は、試料１６０に投射した光ビームＢ１の反射光を受光して、光ビームＢ１が投射された投射位置Ｐ１における試料１６０表面の傾きを測定する。換言すれば、オートコリメータ１２０の測定範囲は、出射した光ビームＢ１の反射光を、オートコリメータ１２０自体が受光できる範囲に制限される。
【００１３】
並進テーブル１３０は、ガイドレール１１２から支持されつつ、図示していない駆動部に駆動されて、ガイドレール１１２に沿って水平に並進する。ここで、ガイドレール１１２および並進テーブル１３０には、図示していないリニアスケールおよびリニアエンコーダ等が配され、並進テーブル１３０の移動量を検出できる。
【００１４】
また、並進テーブル１３０には、回転テーブル１４０および光学系１５０が搭載される。並進テーブル１３０が移動した場合、回転テーブル１４０および光学系１５０も並進テーブル１３０と共に移動する。
【００１５】
光学系１５０は、回転鏡１５２および固定鏡１５４を含む。固定鏡１５４は、並進テーブル１３０に直接に固定され、並進テーブル１３０が移動した場合は共に並進する。また、固定鏡１５４は、オートコリメータ１２０が出射した水平な光ビームＢ１を、並進テーブル１３０の位置に関わりなく、回転鏡１５２に向かって反射する。
【００１６】
回転鏡１５２は、並進テーブル１３０に搭載された回転テーブル１４０に対して固定される。回転テーブル１４０は、光ビームＢ１および並進テーブル１３０の並進方向に直交する回転軸の回りに回転する。回転鏡１５２は、回転テーブル１４０の回転軸と平行な反射面を有する。
【００１７】
なお、回転テーブル１４０および並進テーブル１３０の間には、図示していないロータリースケールおよびロータリエンコーダが配される。これにより、回転テーブル１４０が回転した場合の回転角度を計測できる。
【００１８】
これにより、回転テーブル１４０が回転した場合、回転鏡１５２は、固定鏡１５４から受けた光ビームＢ１の試料１６０に対する投射角度を変化させることができる。光ビームＢ１の投射角度を変化させた場合は、試料１６０による光ビームＢ１の反射光の反射角度も変化する。ただし、光ビームＢ１の投射角度を変化させた場合、定盤１１６上における試料１６０に対する光ビームＢ１の投射位置Ｐ１も変化する。
【００１９】
回転テーブル１４０を固定した状態で並進テーブル１３０を並進させた場合は、試料１６０に対する光ビームＢ１の投射角度を維持したまま、光ビームＢ１を並進させることができる。これにより、光ビームＢ１の試料１６０に対する照射角度を維持したまま、照射位置Ｐ１を移動させることができる。
【００２０】
ここで、回転鏡１５２および固定鏡１５４の一対の反射鏡を組み合わせて光ビームＢ１を誘導することにより、ガイドレール１１２の不陸等に起因する並進テーブル１３０の並進に伴う傾きの変化等を自律的に打ち消すことができる。これにより、並進テーブル１３０を移動させながら計測した場合の計測精度が維持される。
【００２１】
なお、制御部１１８は、上記並進テーブル１３０および回転テーブル１４０の動作を制御する。また、並進テーブル１３０を並進させた場合、および、回転テーブル１４０を回転させた場合、制御部１１８は、その移動量および回転量を測定して保持する。更に、制御部１１８は、オートコリメータ１２０の測定結果に基づいて、後述するように試料１６０の形状を算出する。
【００２２】
図２は、計測装置１００を用いた計測手順を示す流れ図である。また、図３から図７は、計測装置１００の動作を、その段階毎に示す。以下、図３から図７までを順次参照しつつ、図２に示す計測手順を説明する。なお、図２から図７までにおいて、図１と同じ要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００２３】
まず、定盤１１６に試料１６０を載置し、次いでオートコリメータ１２０を起動して、図１に示したように、固定鏡１５４および回転鏡１５２を介して、光ビームＢ１を試料１６０に投射する（ステップＳ１０１）。ここで、制御部１１８は、投射された光ビームＢ１の、試料１６０による反射光がオートコリメータ１２０に受光されているか否かを調べる（ステップＳ１０２）。
【００２４】
図３に示すように、試料１６０による反射光がオートコリメータ１２０に受光されている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、オートコリメータ１２０が、光ビームＢ１が投射された位置における試料１６０の表面の傾きを測定し、制御部１１８が測定結果を記録する（ステップＳ１０３）。これにより、光ビームＢ１が投射された投射位置Ｐ１における試料１６０の局所的な形状が特定される。
【００２５】
更に、投射位置Ｐ１における試料１６０の局所的な形状を特定できた場合に、制御部１１８は、当該局所的形状を最後に特定できた投射位置を記録する。更に、以下のステップで局所的形状が特定される毎に、制御部１１８は当該投射位置を更新する（ステップＳ１０４）。
【００２６】
なお、試料１６０に対する光ビームＢ１の投射位置は、例えば、光ビームＢ１の投射位置に他の光源から投射したビームマーカにより記録できる。また、並進テーブル１３０の位置および光ビームＢ１の投射角度に基づいて、制御部１１８が光ビームＢ１の投射位置を算出して、制御部１１８がその値を保持してもよい。
【００２７】
次に、図４に矢印Ｍ１で示すように、制御部１１８は、並進テーブル１３０をガイドレール１１２に沿って移動させる（ステップＳ１０５）。並進テーブル１３０を移動させた後には、投射した光ビームＢ１が試料１６０に投射されているか否かを調べる（ステップＳ１０６）。
【００２８】
光ビームＢ１の投射位置が試料１６０の存在する範囲を通りすぎている場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）は、試料１６０の形状計測を終了する。なお、光ビームＢ１の投射位置が試料１６０の存在する範囲を通りすぎていることは、試料１６０の既知の仕様から予測することもできるし、オートコリメータ１２０による測定結果が突然に大きく変化したことにより検知することもできる。
【００２９】
並進テーブル１３０の移動後も光ビームＢ１が試料１６０に投射されている場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）は、ステップＳ１０２からステップＳ１０６までを繰り返すことにより、例えば、図４に示すように、投射位置Ｐ１からＰ２まで、試料１６０の表面の局所的な傾きを次々に計測して蓄積できる。このとき、回転テーブル１４０は固定されており、光ビームＢ１の試料１６０に対する投射角度は角度αに保たれる。
【００３０】
ただし、例えば、図５に示すように光ビームＢ１の投射位置がＰ３まで移動して、試料１６０表面の傾きが大きく変化した場合、光ビームＢ１の反射光がオートコリメータ１２０に受光されなくなる（ステップＳ１０２：ＮＯ）。このような場合、制御部１１８は、図６に矢印Ｒで示すように、回転テーブル１４０を回転させて回転鏡１５２の角度を角度βに変更する（ステップＳ１０７）。
【００３１】
更に、制御部１１８は、投射角度を角度βに保ったまま、図７に矢印Ｍ３で示すように、並進テーブル１３０を移動させて、光ビームＢ１の試料１６０に対する投射位置を、局所的形状を特定できた最後の投射位置として記録されている投射位置Ｐ２に合わせる（ステップＳ１０８）。この状態で、再び、光ビームＢ１の試料１６０による反射光がオートコリメータ１２０に受光されているか否かを調べる（ステップＳ１０２）。
【００３２】
以下、光ビームＢ１の反射光がオートコリメータ１２０に受光されるまで、上記のステップＳ１０２、Ｓ１０７およびＳ１０８を繰り返すことにより、新たな投射角度で、最後に局部的形状を特定できた投射位置Ｐ２から、試料１６０の形状特定を再開できる。これにより、試料１６０が存在する範囲から光ビームＢ１の投射位置がはずれるまで、試料１６０の表面の局所的形状を繰り返し特定できる。こうして得られた局所的形状を積分することにより、試料１６０の表面形状を、正確且つ連続的に計測できる。
【００３３】
なお、上記の例では、投射角度の変更（ステップＳ１０７）、投射位置合わせ（ステップＳ１０８）および反射光の受光確認（ステップＳ１０２）を繰り返すと記載した。しかしながら、試料１６０の表面形状は、多くの場合滑らかに連続しているので、直前の計測内容から、次に設定すべき投射角度と、当該投射角度に応じた投射位置合わせに求められる並進テーブル１３０の移動量を予測することができる。
【００３４】
また、上記の説明では、オートコリメータ１２０が反射光を受光しなくなってから投射角度を変更する手順を説明した。しかしながら、オートコリメータ１２０による試料１６０表面の測定値が、オートコリメータ１２０の測定限界にある程度近づいた時点で、投射角度を変更してもよい。これにより、オートコリメータ１２０の測定可能範囲の中央付近を使って、より高い精度で試料１６０の局所的形状を特定できる。
【００３５】
図８は、計測装置１００の他の構造を示す模式的正面図である。なお、図８に示した計測装置１００は、以下に説明する部分を除くと、図１に示した計測装置１００と同じ構造を有する。そこで、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００３６】
図８に示す計測装置１００は、オートコリメータ１２０に換えて、１対のレーザ測長機１７２、１７４を備える点に固有の特徴がある。即ち、一対のレーザ測長機１７２、１７４は、僅かな間隔をおいて平行な光ビームＢ３、Ｂ４を出射して、固定鏡１５４および回転鏡１５２を介して試料１６０に照射する。
【００３７】
一対のレーザ測長機１７２、１７４の各々は、測定対象までの距離を測定できるが、上記のような構成とすることにより、差動レーザ測長機１７０を形成できる。これにより、個々のレーザ測長機１７２、１７４の測定誤差を打ち消して、光ビームＢ３、Ｂ４の投射位置までの距離を高精度に特定できる。よって、試料１６０の表面に沿って繰り返し計測した投射位置を蓄積して積分することにより、試料１６０の表面の形状を高精度に計測できる。
【００３８】
なお、この計測装置１００の場合も、試料１６０に対する光ビームＢ３、Ｂ４の投射角度を変更した場合に、最後に形状を特定できた位置と同じ、試料１６０の表面における投射位置に光ビームＢ３、Ｂ４を投射して計測を再開する。これにより、高い測定精度を連続的に継続させた表面形状を計測できる。
【００３９】
上記のような計測装置１００においては、1対のレーザ測長機１７２、１７４が発生する２本の光ビームＢ３、Ｂ４の間隔を変更できる。よって、計測に求められる計測精度が低い場合は、光ビームＢ３、Ｂ４の間隔をより広くして、測定作業にかかる時間を短縮できる。なお、局所的形状の測定間隔を拡げることによっても同様の効果が得られる。
【００４０】
図９は、計測装置１００のまた他の構造を示す模式的正面図である。なお、図９に示した計測装置１００も、以下に説明する部分を除くと、図１に示した計測装置１００と同じ構造を有する。そこで、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００４１】
図９に示す計測装置１００は、並進テーブル１３０上の回転テーブル１４０に、回転鏡１５２に換えて、他のオートコリメータ１２４を搭載する点に固有の特徴がある。オートコリメータ１２４が出射する光ビームＢ１は、定盤１１６上の試料１６０に直接に投射される。
【００４２】
また、計測装置１００は、並進テーブル１３０に固定された固定鏡１５６と、支柱１１４のひとつに水平に固定されたオートコリメータ１２２とを備える。固定鏡１５６は、オートコリメータ１２２が出射した光ビームＢ５を反射して、再びオートコリメータ１２２に返す。これにより、並進テーブル１３０の移動に伴ってオートコリメータ１２４に生じた傾き等をオートコリメータ１２２により検出して、オートコリメータ１２４による計測値を補正できる。
【００４３】
更に、この計測装置１００の場合も、回転テーブル１４０を回転させて試料１６０に対する光ビームＢ１の投射角度を変更した場合に、その直前に試料の局部的形状を特定できた位置に、再び光ビームＢ１を投射して、同じ位置の局部的形状を、異なる投射角度の光ビームＢ１により特定する。これにより、高い測定精度を連続的に継続させた表面形状を計測できる。
【００４４】
上記のような計測装置１００においては、計測に使用する光ビームＢ１、Ｂ５の各々の光路長が短い。これにより、計測環境の温度変化、雰囲気の揺らぎ等の影響を受け難く、測定精度の向上と安定が得られる。
【００４５】
なお、上記の計測装置１００において、回転するオートコリメータ１２４は、当該オートコリメータ１２４の光軸と回転テーブル１４０の回転軸とが交差するように配置されてもよい。これにより、試料１６０の全体の形状を算出する場合の計算が容易になる。ただし、オートコリメータ１２４の光軸と回転テーブル１４０の回転軸とが交差していない場合であっても、両者のずれ量が判っていれば、試料１６０の正確な形状を算出できる。換言すれば、当該ずれ量の測定を誤った場合は、測定結果に誤差が生じる。
【００４６】
図１０は、計測装置１００の他の構造を示す模式的平面図である。また、図１１は、図１０に示した計測装置１００の、図中Ｙ方向から見た側面図である。図１０および図１１においても、他の計測装置１００と共通の要素に同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００４７】
計測装置１００は、定盤１１６から起立した支柱の上端面に、一対のガイドレール１８２を備える。ガイドレール１８２は、図１１において紙面に直交し、図１０に示すＹ方向に延在する。また、ガイドレール１８２は、Ｘ方向に延在する移動ガイドレール１８４の両端と係合する。これにより、移動ガイドレール１８４は、ガイドレール１８２に沿って、図１１において紙面に直交するＹ方向に移動する。
【００４８】
また、一方の支柱１１４の上端に、ガイドレール１８２と平行に、オートコリメータ１２０が支持される。オートコリメータ１２０は、ガイドレール１８２と平行に、移動ガイドレール１８４の側面に向かって光ビームＢ１を出射する。
【００４９】
移動ガイドレール１８４の側面には、水平面上で光ビームＢ１の伝播方向を変更する導入鏡１８６が配される。導入鏡１８６により反射されることにより、光ビームＢ１は、ガイドレール１８２上の移動ガイドレール１８４の位置如何にかかわらず、移動ガイドレール１８４の長手方向に、移動ガイドレール１８４と平行に伝播する。
【００５０】
また、移動ガイドレール１８４の側面には、並進テーブル１３０と、並進テーブル１３０に搭載された回転テーブル１４０とが配される。並進テーブル１３０には固定鏡１５４が、回転テーブル１４０には回転鏡１５２がそれぞれ搭載される。
【００５１】
並進テーブル１３０は、図示していない駆動部に駆動されて、移動ガイドレール１８４に沿って水平に並進する。固定鏡１５４は、並進テーブル１３０と共に並進する。固定鏡１５４は、導入鏡１８６により反射された光ビームＢ１を受けて、並進テーブル１３０の位置に関わりなく回転鏡１５２に向かって反射する。
【００５２】
回転鏡１５２は、固定鏡１５４から受けた光ビームＢ１の投射角度を変化させることができる。光ビームＢ１の投射角度を変化させた場合、定盤１１６上における試料１６０に対する光ビームＢ１の投射位置Ｐ１も変化する。よって、回転鏡１５２を適切に回転させることにより、試料１６０に対する光ビームＢ１の投射位置Ｐ１を変更できる。
【００５３】
また、回転テーブル１４０を固定した状態で並進テーブル１３０を並進させた場合、試料１６０に対する光ビームＢ１の照射角度を維持したまま、光ビームＢ１を並進させることができる。これにより、光ビームＢ１の試料１６０に対する照射角度を維持したまま、照射位置Ｐ１を移動させることができる。
【００５４】
よって、移動ガイドレール１８４が停止している場合、移動ガイドレール１８４を、図１におけるガイドレール１１２と見做すことにより、移動ガイドレール１８４と平行なひとつの面で切った試料１６０の表面形状を、図１に示した計測装置１００と同様に計測できる。
【００５５】
更に、移動ガイドレール１８４を移動させることにより、他の面で切った場合の試料１６０の表面形状を計測できる。従って、移動ガイドレール１８４を繰り返し移動させることにより、試料１６０の表面の二次元的な形状を計測できる。
【００５６】
なお、定盤１１６上で試料１６０を支持する試料台１９０を回転可能にすることにより、レンズのように回転体形状を有する試料１６０の形状を効率よく計測できる。
【００５７】
なお、上記の実施形態はいずれの場合も、水平の定盤１１６または試料台１９０に試料１６０を載置して、その上面の形状を計測している。しかしながら、計測時の光ビームの方向がこれに限られるわけではない。また、光学素子の表面形状の計測等では、試料の形状への重力の影響も加味して、実装状態の光学素子の表面形状を測定する場合もある。このような場合は、いわば、試料１６０に対して計測装置１００を取り付けて形状を測定する。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１００ 計測装置、１１０ 枠体、１１２、１８２ ガイドレール、１１４ 支柱、１１６ 定盤、１１８ 制御部、１２０、１２２、１２４ オートコリメータ、１３０ 並進テーブル、１４０ 回転テーブル、１５０ 光学系、１５２ 回転鏡、１５４、１５６ 固定鏡、１６０ 試料、１７０ 差動レーザ測長機、１７２、１７４ レーザ測長機、１８４ 移動ガイドレール、１８６ 導入鏡、１９０ 試料台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象面に向かって光ビームを投射する投射部と、
前記対象面で反射された前記光ビームを受光して前記対象面の局所的形状を特定する特定部と、
前記光ビームの投射角度を維持しつつ前記光ビームを並進させる並進部と、
前記光ビームの並進に伴って前記特定部が順次特定する前記局所的形状を蓄積して、前記対象面の連続的形状を算出する算出部と、
前記光ビームの投射角度を変更する変更部と、
前記変更部が前記投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、前記特定部に、前記第一角度による前記対象面への投射位置に前記第二角度により前記光ビームを投射させ、且つ、当該投射位置における局所的形状を再び特定させる制御部と
を備え、前記対象面の形状を計測する計測装置。
【請求項２】
前記変更部は、前記対象面により反射された前記光ビームが、前記特定部に受光される範囲に前記投射角度を変更する請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記変更部は、前記対象面による前記光ビームの反射角度がより小さくなるように前記投射角度を変更する請求項１または請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記特定部は、前記対象面の局所的な傾斜を特定する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項５】
前記特定部は、前記対象面までの距離を特定する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項６】
前記算出部は、蓄積された前記局所的形状を積分して前記連続的形状を算出する請求項１から請求項５までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項７】
前記変更部は、
発生した前記光ビームを反射する固定鏡と、
前記固定鏡が反射した光ビームを更に反射して前記対象面に投射し、且つ、揺動して前記投射角度を変更する可動鏡と
を有する請求項１から請求項６までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項８】
前記変更部は、
前記対象面に向かって光ビームを投射するオートコリメータと、
前記オートコリメータを支持しつつ回転する回転台と
を有する請求項１から請求項６までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第一角度および前記第一角度で前記局所的形状を特定した場合の前記対象面までの距離から、前記投射位置を特定する請求項１から請求項８までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記対象面にマーカビームを投射して前記第一角度による投射位置を表示する表示部を有する請求項１から請求項８までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項１１】
対象面に向かって光ビームを投射する投射段階と、
前記対象面で反射された前記光ビームを受光して前記対象面の局所的形状を特定する特定段階と、
前記光ビームの投射角度を維持しつつ前記光ビームを並進させて、前記局所的形状を順次蓄積する蓄積段階と、
蓄積された前記局所的形状から前記対象面の連続的形状を算出する算出段階と、
前記対象面で反射された前記光ビームの投射角度を変更する変更段階と、
前記投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、前記第一角度による前記対象面への投射位置に前記第二角度により前記光ビームを投射し、当該投射位置における局所的形状を再び特定する再特定段階と
を備え、前記対象面の形状を計測する計測方法。
【請求項１】
対象面に向かって光ビームを投射する投射部と、
前記対象面で反射された前記光ビームを受光して前記対象面の局所的形状を特定する特定部と、
前記光ビームの投射角度を維持しつつ前記光ビームを並進させる並進部と、
前記光ビームの並進に伴って前記特定部が順次特定する前記局所的形状を蓄積して、前記対象面の連続的形状を算出する算出部と、
前記光ビームの投射角度を変更する変更部と、
前記変更部が前記投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、前記特定部に、前記第一角度による前記対象面への投射位置に前記第二角度により前記光ビームを投射させ、且つ、当該投射位置における局所的形状を再び特定させる制御部と
を備え、前記対象面の形状を計測する計測装置。
【請求項２】
前記変更部は、前記対象面により反射された前記光ビームが、前記特定部に受光される範囲に前記投射角度を変更する請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記変更部は、前記対象面による前記光ビームの反射角度がより小さくなるように前記投射角度を変更する請求項１または請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記特定部は、前記対象面の局所的な傾斜を特定する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項５】
前記特定部は、前記対象面までの距離を特定する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項６】
前記算出部は、蓄積された前記局所的形状を積分して前記連続的形状を算出する請求項１から請求項５までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項７】
前記変更部は、
発生した前記光ビームを反射する固定鏡と、
前記固定鏡が反射した光ビームを更に反射して前記対象面に投射し、且つ、揺動して前記投射角度を変更する可動鏡と
を有する請求項１から請求項６までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項８】
前記変更部は、
前記対象面に向かって光ビームを投射するオートコリメータと、
前記オートコリメータを支持しつつ回転する回転台と
を有する請求項１から請求項６までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第一角度および前記第一角度で前記局所的形状を特定した場合の前記対象面までの距離から、前記投射位置を特定する請求項１から請求項８までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記対象面にマーカビームを投射して前記第一角度による投射位置を表示する表示部を有する請求項１から請求項８までのいずれかに記載の計測装置。
【請求項１１】
対象面に向かって光ビームを投射する投射段階と、
前記対象面で反射された前記光ビームを受光して前記対象面の局所的形状を特定する特定段階と、
前記光ビームの投射角度を維持しつつ前記光ビームを並進させて、前記局所的形状を順次蓄積する蓄積段階と、
蓄積された前記局所的形状から前記対象面の連続的形状を算出する算出段階と、
前記対象面で反射された前記光ビームの投射角度を変更する変更段階と、
前記投射角度を第一角度から第二角度に変更した場合に、前記第一角度による前記対象面への投射位置に前記第二角度により前記光ビームを投射し、当該投射位置における局所的形状を再び特定する再特定段階と
を備え、前記対象面の形状を計測する計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１７９８９１（Ｐ２０１１−１７９８９１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２７７４（Ｐ２０１０−４２７７４）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
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