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公開番号2025086575
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-09
出願番号2023200651
出願日2023-11-28
発明の名称表面形状測定装置及び表面形状測定方法
出願人株式会社東京精密
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01B 11/24 20060101AFI20250602BHJP(測定;試験)
要約【課題】透明材料が配置された対象物の測定面の表面形状を簡単かつ効率的に測定できる表面形状測定装置及び表面形状測定方法を提供する。
【解決手段】表面形状測定装置は、光源部と、測定面にて反射した測定光と参照面にて反射した参照光との干渉光を生成する干渉部と、干渉光の検出信号を生成する光検出部と、検出信号の強度の変化に基づいて、測定面の表面の高さ位置を示す表面形状データを算出する表面形状データ算出部と、測定面の各位置に対する検出信号の検出感度を示す感度データに基づいて、透明材料の分布を算出する分布算出部と、透明材料の分布に基づいて、測定面において、透明材料が配置されていない非透明領域における表面形状データから、透明材料が配置された透明領域における基材の表面の高さ位置を示す基材形状データを推定する推定部と、基材形状データに基づいて、透明領域の表面形状データを補正する形状データ補正部と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基材と前記基材上の透明材料とを含む対象物の測定面の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、
光を出射する光源を有する光源部と、
前記光源から出射された前記光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を前記測定面に出射し且つ前記参照光を参照面に出射し、前記測定面にて反射した前記測定光と前記参照面にて反射した前記参照光との干渉光を生成する干渉部と、
前記干渉光を検出して前記干渉光の検出信号を生成する光検出部と、
前記測定光と前記参照光との光路長差を変化させた場合における前記検出信号の強度の変化に基づいて、前記測定面の表面の高さ位置を示す表面形状データを算出する表面形状データ算出部と、
前記測定面の各位置に対する前記検出信号の検出感度を示す感度データに基づいて、前記測定面における前記透明材料の分布を算出する分布算出部と、
前記分布算出部が算出した前記透明材料の分布に基づいて、前記測定面において前記透明材料が配置されていない非透明領域における前記表面形状データから、前記測定面において前記透明材料が配置された透明領域における前記基材の表面の高さ位置を示す基材形状データを推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記基材形状データに基づいて、前記透明領域における前記表面形状データを補正する形状データ補正部と、
を備える表面形状測定装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記形状データ補正部は、前記基材形状データから得られる前記透明領域における前記基材の表面の高さ位置と、前記表面形状データから得られる前記透明領域における前記測定面の表面の高さ位置との差分に基づいて、前記透明材料の厚みを算出する、
請求項１に記載の表面形状測定装置。
【請求項３】
前記差分をｄとし、前記透明材料の屈折率をｎとし、前記透明材料の厚みをＬとした場合、
前記形状データ補正部は、前記透明材料の厚みを下記の式、
Ｌ＝ｄ／（ｎ－１）
を用いて算出する、請求項２に記載の表面形状測定装置。
【請求項４】
前記形状データ補正部は、前記基材形状データから前記透明領域における前記基材の表面の高さ位置に対して前記透明材料の厚みを加算することにより、前記透明領域における補正後の前記表面形状データを算出する、
請求項２に記載の表面形状測定装置。
【請求項５】
前記光源は白色光又は波長掃引光を出射可能な光源である、請求項１から４のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項６】
基材と前記基材上の透明材料とを含む対象物の測定面の表面形状を測定する表面形状測定方法であって、
光源から出射された光を測定光と参照光とに分割し、前記測定光を前記測定面に出射し且つ前記参照光を参照面に出射し、前記測定面にて反射した前記測定光と前記参照面にて反射した前記参照光との干渉光を生成する干渉生成ステップと、
前記干渉光を示す検出信号を検出する光検出ステップと、
前記測定光と前記参照光との光路長差を変化させた場合における前記検出信号の強度の変化に基づいて、前記測定面の表面の高さ位置を示す表面形状データを算出する表面形状データ算出ステップと、
前記測定面の各位置に対する前記検出信号の検出感度を示す感度データに基づいて、前記測定面における前記透明材料の分布を算出する分布算出ステップと、
前記分布算出ステップにより算出された前記透明材料の分布に基づいて、前記測定面において前記透明材料が配置されていない非透明領域における前記表面形状データから、前記測定面において前記透明材料が配置された透明領域における前記基材の表面の高さ位置を示す基材形状データを推定する推定ステップと、
前記推定ステップにより推定された前記基材形状データに基づいて、前記透明領域における前記表面形状データを補正する形状データ補正ステップと、
を備える表面形状測定方法。
【請求項７】
前記形状データ補正ステップは、前記基材形状データから得られる前記透明領域における前記基材の表面の高さ位置と、前記表面形状データから得られる前記透明領域における前記測定面の表面の高さ位置との差分に基づいて、前記透明材料の厚みを算出する、
請求項６に記載の表面形状測定方法。
【請求項８】
前記差分をｄとし、前記透明材料の屈折率をｎとし、前記透明材料の厚みをＬとした場合、
前記形状データ補正ステップは、前記透明材料の厚みを下記の式、
Ｌ＝ｄ／（ｎ－１）
を用いて算出する、請求項７に記載の表面形状測定方法。
【請求項９】
前記形状データ補正ステップは、前記基材形状データから前記透明領域における前記基材の表面の高さ位置に対して前記透明材料の厚みを加算することにより、前記透明領域における補正後の前記表面形状データを算出する、
請求項７に記載の表面形状測定方法。
【請求項１０】
前記光源は白色光又は波長掃引光を出射可能な光源である、請求項６から９のいずれか一項に記載の表面形状測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明材料が配置された測定対象物の測定面の表面形状を測定する表面形状測定装置及び表面形状測定方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、測定対象物の測定面の表面形状を測定するために、光を用いた表面形状測定装置が知られている。例えば、白色干渉方式を採用した表面形状測定装置は、白色光の干渉現象を利用して、測定対象物の測定面の表面形状を測定する。
【０００３】
このような光を用いた表面形状測定装置では、測定対象物の測定面に透明材料が存在する場合、透明材料の屈折率の影響により、測定対象物の測定面の表面形状を精度良く測定することが困難な場合がある。
【０００４】
例えば特許文献１には、白色干渉法を用いて透明材料の膜厚測定を行う測定装置が開示されている。この測定装置では、測定対象物に塗布された透明材料のうちの１つについて屈折率を測定して記憶し、記憶された屈折率を用いて残りの透明材料の膜厚を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－１０５７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の測定装置では、透明材料が測定対象物の測定面上でどのように分布しているかを示す情報が必要である。そのため、このような情報がない場合には事前に透明材料を特定する手間が生じ、測定作業が煩雑になる要因となる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、測定作業の煩雑化を招ことなく、透明材料が配置された測定対象物の測定面の表面形状を簡単かつ効率的に測定することができる表面形状測定装置及び表面形状測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１態様の表面形状測定装置は、基材と基材上の透明材料とを含む対象物の測定面の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、光を出射する光源を有する光源部と、光源から出射された光を測定光と参照光とに分割し、測定光を測定面に出射し且つ参照光を参照面に出射し、測定面にて反射した測定光と参照面にて反射した参照光との干渉光を生成する干渉部と、干渉光を示す検出信号を検出する光検出部と、測定光と参照光との光路長差を変化させた場合における検出信号の強度の変化に基づいて、測定面の表面の高さ位置を示す表面形状データを算出する表面形状データ算出部と、測定面の各位置に対する検出信号の検出感度を示す感度データに基づいて、測定面における透明材料の分布を算出する分布算出部と、分布算出部が算出した透明材料の分布に基づいて、測定面において透明材料が配置されていない非透明領域における表面形状データから、測定面において透明材料が配置された透明領域における基材の表面の高さ位置を示す基材形状データを推定する推定部と、推定部が推定した基材形状データに基づいて、透明領域における表面形状データを補正する形状データ補正部と、を備える。
【０００９】
第２態様の表面形状測定装置において、形状データ補正部は、基材形状データから得られる透明領域における基材の表面の高さ位置と、表面形状データから得られる透明領域における測定面の表面の高さ位置との差分に基づいて、透明材料の厚みを算出する。
【００１０】
第３態様の表面形状測定装置において、差分をｄとし、透明材料の屈折率をｎとし、透明材料の厚みをＬとした場合、形状データ補正部は、透明材料の厚みを下記の式、Ｌ＝ｄ／（ｎ－１）を用いて算出する。
（【００１１】以降は省略されています）

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