JP7838992B2 - 表面形状の測定方法および表面形状測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、干渉計光学ヘッドを用いた表面形状の測定方法および表面形状測定装置に関する。

従来、光の干渉によって生じる干渉縞の輝度情報を用いて例えば被測定物の表面形状を精密に測定する表面形状測定装置が知られている。

例えば白色光のようなコヒーレンシーの低い光を照射する光源を用いる表面形状測定装置においては、参照光路と測定光路の光路長が一致するピント位置では各波長の干渉縞のピークが重なり合い合成される干渉縞の輝度が大きくなる。したがって、表面形状測定装置では、参照光路または測定光路の光路長を変化させながら干渉光強度の二次元の分布を示す干渉縞画像をＣＣＤカメラ等の撮像素子により撮影し、撮影視野内の各測定位置で干渉光の強度がピークとなるピント位置を検出することで、各測定位置における測定面（つまり被測定物の表面）の高さを測定し、被測定物の表面形状を測定することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１－１９１１１８号公報

上述のような表面形状測定装置では、干渉を生じる光の波長程度の周期で干渉光の輝度変化が生じるため、波長よりも十分に細かい間隔で参照光路または測定光路の光路長を変化させながら干渉縞画像の撮影を繰り返す必要がある。そして、表面形状測定装置は、撮りためた数百～千枚程度の干渉縞画像を解析して各画素位置における測定面の高さを特定する。この解析には、干渉光の強度が最大となる高さを大まかに検出するラフピーク検出処理と詳細な高さを求めるファインピーク検出処理が含まれる。

ラフピーク検出処理では、干渉縞画像を構成する各画素位置について、高さ方向の位置に対する輝度値の変化を示す信号波形を求める処理、信号波形に対し二乗、積分、平滑化微分等の信号処理を施した上でピークサーチを行って干渉光の強度が最大となる高さを求める。また、ファインピーク検出処理では、干渉縞画像を構成する各画素位置における信号波形の位相に着目して、測定面の詳細な高さを求める。具体的には、ファインピーク検出処理では、ラフピーク検出処理によって干渉部周辺のデータを抽出し、その後、抽出されたデータに対してＦＦＴを用いて位相の解析を行い、干渉信号のピークを解析する。

このように、従来の表面形状測定装置では、多数の干渉縞画像を撮影した後に、さらに得られた全ての画像に対する解析処理を行うため、１回の表面形状測定に多くの時間がかかっていた。また、撮り溜めた多数の画像に対して横断的に実施する解析処理は、膨大なワークメモリと高い演算処理能力を必要とするものであった。また、従来のファインピーク検出処理は、ラフピーク検出処理と並列に実行することができないものであった。

そこで、本発明は上記の課題を解決し、解析処理に必要なワークメモリや演算処理能力を抑制することができ、延いては測定時間を短縮することができる表面形状の測定方法および表面形状測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するべく、本発明に係る表面形状の測定方法は、光源から照射したインコヒーレントな光をビームスプリッタにより参照ミラーへの参照光と測定対象面への測定光に分割して、それぞれから反射してきた光の光路差により発生させた干渉縞画像を取得する干渉計光学ヘッドを用い、干渉計光学ヘッドを測定対象面に対して、干渉計光学ヘッドの光軸に沿ったＺ軸方向に始点から終点に向かって走査しながらＮ枚（ただしＮ≧２）の干渉縞画像を取得し、Ｎ枚の干渉縞画像に基づいて測定対象面の表面形状を測定する。この測定方法において、Ｎ枚の干渉縞画像における共通の位置について、Ｚ軸方向に沿った干渉光強度の変化を示すＮ点の値からなる干渉信号について、所定の解析波長Λの光が作り出す干渉縞の位相φを求め、当該位相φに基づいて、当該解析波長の範囲内での測定対象面のＺ軸方向の相対位置Ｚ_ＦΛを特定する。

本発明では、測定対象面のＺ軸方向の相対位置Ｚ_ＦΛを、式（１）
により算出するとよい。

本発明では、Ｚ軸方向のスキャンピッチをｚ_ｐ、始点から数えたデータ点の順番をｎ番目として、干渉信号ｆ（ｚ）の解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ^－１）を、式（２）に基づき求め、
複素数として得られるＦ（Λ^－１）の偏角に基づき解析波長Λの光が作り出す干渉縞の位相φを求めるとよい。

本発明では、ξを整数として、Λ＝Ｎ・ｚ_ｐ／ξとなるようにξおよびΛを選択し、離散フーリエ変換によりＦ（Λ^－１）を求めるとよい。

本発明では、１枚目の干渉縞画像を取得した後、Ｍ枚目（ただし２≦Ｍ≦Ｎ）の干渉縞画像を順次取得しながらＭ－１枚目までの干渉縞画像に対する解析処理を実施し、Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した後、１枚目からＮ枚目までの干渉縞画像に対する解析処理を実施する。
解析処理は、少なくとも、最後に取得したＫ枚目の干渉縞画像内の各位置について、
式（３）を算出して、
Ｋ－１番目までの点について求めてあるフーリエ変換Ｆ（Λ^－１）の離散和である式（４）に加えることで、
Ｋ番目までの点についての解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ^－１）の離散和である式（５）
を算出するフーリエ変換処理を含む。
そして、Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した後に行う解析処理におけるフーリエ変換処理で得られた離散和を、干渉信号ｆ（ｚ）の解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ^－１）とするとよい。

本発明では、測定対象面のＺ軸方向の絶対位置Ｚ_ｓを、ｍを整数として、Ｚ_ｓ＝Λ×ｍ＋Ｚ_ＦΛと表すときの整数ｍを、相対位置Ｚ_ＦΛの算出とは異なる手法により得た測定対象面のＺ軸方向位置Ｚ_Ｒに基づいて特定し、Ｚ_ｓ＝Λ×ｍ＋Ｚ_ＦΛにより絶対位置Ｚ_ｓを算出するとよい。

本発明では、ｍを（Ｚ_Ｒ－Ｚ_ＦΛ）／Λに最も近い整数とするとよい。この場合、解析波長Λは、ｋ×２^ｎ（ただし、ｋはその２以上の整数倍がスキャンピッチｚ_ｐとなる値）となるように選択されるとよい。

本発明では、干渉信号の２乗または絶対値を積分することにより得られる、Ｎ点の値からなる積分曲線から、測定対象面よりも始点側における干渉が生じない範囲である始点側ノイズ部を近似する始点側ノイズ部直線、測定対象面よりも終点側における干渉が生じない範囲である終点側ノイズ部を近似する終点側ノイズ部直線、および測定対象面の近傍の干渉が生じる範囲である干渉部を近似する干渉部直線を求め、始点側ノイズ部直線、終点側ノイズ部直線、および干渉部直線に基づいて、測定対象面のＺ軸方向位置Ｚ_Ｒを求めるとよい。

本発明では、解析波長Λは、光源から照射した光を、干渉縞画像を撮像するための受光素子で受光したときに信号強度が最大となる波長の近傍から選択されるとよい。解析波長Λは２９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下とするとよい。解析波長Λは３２０ｎｍとすると特によい。

また、本発明に係る表面形状測定装置は、被測定物の測定対象面の表面形状を測定する。当該表面形状測定装置は、インコヒーレントな光を照射する光源から照射した光を、ビームスプリッタにより参照ミラーへの参照光と測定対象面への測定光に分割して、それぞれから反射してきた光の光路差により発生させた干渉縞画像を撮像素子により取得する干渉計光学ヘッドと、干渉計光学ヘッドにより取得した干渉縞画像に基づいて測定対象面の表面形状を求める解析手段とを備える。干渉計光学ヘッドは、測定対象面に対して、干渉計光学ヘッドの光軸に沿ったＺ軸方向に始点から終点に向かって走査しながらＮ枚（ただしＮ≧２）の干渉縞画像を取得する。解析手段は、干渉計光学ヘッドが取得したＮ枚の干渉縞画像における共通の位置について、Ｚ軸方向に沿った干渉光強度の変化を示すＮ点の値からなる干渉信号について、解析波長Λの光が作り出す干渉縞の位相を求め、当該位相に基づいて、解析波長の範囲内での測定対象面のＺ軸方向の相対位置Ｚ_ＦΛを特定する。

表面形状測定装置１の全体構成を示す斜視図である。 干渉計光学ヘッド１５２の構成を光路とともに示す模式図である。 対物レンズ部２２の構造と測定光路および参照光路を示す要部拡大図である。 コンピュータ本体２０１の構成を示すブロック図である。 図５（ａ）は干渉信号の一例を示し、図５（ｂ）は干渉信号に基づく積分曲線ｗの一例を示している。 積分曲線を近似する３本の直線（Ｌ１～Ｌ３）と、これらの直線から算出される中間直線Ｌ４、並びに測定対象面の位置Ｚ_{ｃｒｏｓｓ}を示す図である。 本実施形態の表面形状測定におけるラフピーク検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の表面形状測定におけるファインピーク検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。

〔表面形状測定装置の構成〕
以下、本発明に係る表面形状測定装置１の第１実施形態である干渉光学系と画像測定装置とを組み合わせた表面形状測定装置１について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、第１実施形態に係る表面形状測定装置１の全体構成を示す斜視図である。表面形状測定装置１は、被測定物（ワーク）Ｗの測定対象面の表面形状を測定する。表面形状測定装置１は、非接触型の画像測定機１０と、この画像測定機１０を駆動制御すると共に、必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム２とを備える。なお、表面形状測定装置１は、これらの他、計測結果等をプリントアウトするプリンタ等を適宜備えてもよい。

画像測定機１０は、架台１１と、試料台（ステージ）１２と、支持アーム１３ａおよび１３ｂと、Ｘ軸ガイド１４と、撮像ユニット１５とを備える。図１に示されるように、表面形状測定装置１は、フロアに設置された除振台３上に配置される。除振台３はフロアの振動が台上の表面形状測定装置１に伝搬するのを防ぐ。除振台３はアクティブ型及びパッシブ型のいずれであってもよい。除振台３の天板上には架台１１が配置され、その上に、ワークＷを載置するステージ１２がその上面をベース面として水平面と一致するように載置される。以下では、ステージ１２のベース面と平行な方向にＸ軸およびＹ軸、ベース面に垂直な方向にＺ軸が伸びるものとして説明する。ステージ１２は、図示しないＹ軸駆動機構によってＹ軸方向に駆動され、ワークＷを撮像ユニットに対してＹ軸方向に移動可能とされている。架台１１の両側縁中央部には上方に延びる支持アーム１３ａ、１３ｂが固定され、この支持アーム１３ａ、１３ｂの両上端部を連結するようにＸ軸ガイド１４が固定される。このＸ軸ガイド１４は、撮像ユニット１５を支持する。撮像ユニット１５は、図示しないＸ軸駆動機構によってＸ軸ガイド１４に沿って駆動される。

撮像ユニット１５は、ワークＷの二次元画像を撮像する画像光学ヘッド１５１および光干渉測定によりワークＷの表面形状を測定する干渉計光学ヘッド１５２を備え、いずれかのヘッドを用いて、コンピュータシステム２が設定する測定位置でワークＷを測定する。画像光学ヘッド１５１の測定視野は干渉計光学ヘッド１５２の測定視野よりも通常広く設定し、コンピュータシステム２による制御により、両ヘッドを切り替えて使用できる。画像光学ヘッド１５１と干渉計光学ヘッド１５２は、一定の位置関係を保つよう、共通の支持板により支持され、切り替えの前後で測定の座標軸が変化しないよう予めキャリブレーションされる。

画像光学ヘッド１５１は、ＣＣＤカメラ、照明装置、フォーカシング機構等を備え、ワークＷの二次元画像を撮影する。撮影された二次元画像のデータはコンピュータシステム２に取り込まれる。

図２は、干渉計光学ヘッド１５２の構成を光路とともに示す模式図である。干渉計光学ヘッド１５２は、後述するように、測定光路および参照光路のそれぞれから反射してきた光の光路差により発生させた干渉縞画像を撮像素子により取得する。干渉計光学ヘッド１５２は、図２に示すようにマイケルソン型の干渉計を構成し、光出射部２０と、照明導光部２１と、対物レンズ部２２と、結像レンズ２４と、撮像部２５と、駆動機構部２６とを備える。

光出射部２０は、コヒーレンシーの低い（インコヒーレントな）光を照射する光源である。ここで、コヒーレンシーの低い光とは、例えば、コヒーレンス長が１００μｍ程度以下の光とするとよい。光出射部２０は、広帯域（例えば波長５００～８００ｎｍ）にわたる多数の波長成分を有しコヒーレンシーの低い広帯域光を出力する。光出射部２０には、例えば、ハロゲン等のランプ光源、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などが用いられる。光出射部２０が出力する光は、例えば白色光が好適であるが、コヒーレンシーの低い光であればこれに限定されない。

照明導光部２１は、ビームスプリッタ２１１と、コリメータレンズ２１２とを備えている。光出射部２０から出射した光は、対物レンズ部２２の光軸と直角の方向から、コリメータレンズ２１２を介してビームスプリッタ２１１に平行に照射され、ビームスプリッタ２１１からは光軸に沿った光が出射されて、対物レンズ部２２に対して上方から平行ビームが照射される。

対物レンズ部２２は、対物レンズ２２１、ビームスプリッタ２２２、参照ミラー部２２３等を備えて構成される。また、参照ミラー部２２３は、所定位置に参照ミラー２２４を備える。対物レンズ部２２においては、上方から平行ビームが対物レンズ２２１に入射した場合、入射光は対物レンズ２２１で収束光となり、ビームスプリッタ２２２の内部の反射面２２２ａに入射する。

入射光は、ビームスプリッタ２２２にて参照ミラー部２２３内の参照光路を進む反射光（参照光）と、ワークＷを配置した測定光路を進む透過光（測定光）とに分岐する。反射光は、参照ミラー２２４で反射されて、更にビームスプリッタ２２２の反射面２２２ａにより反射される。一方、透過光は、集束しつつワークＷで反射され、ビームスプリッタ２２２の反射面２２２ａを透過する。参照ミラー２２４からの反射光とワークＷからの反射光とはビームスプリッタ２２２の反射面２２２ａにより合成されて合成波となる。

ビームスプリッタ２２２の反射面２２２ａの位置で合成された合成波は、対物レンズ２２１で平行ビームになり上方へ進み、照明導光部２１を通過して、結像レンズ２４に入射する（図２中一点鎖線）。結像レンズ２４は合成波を収束させ撮像部２５上に干渉縞画像を結像させる。

撮像部２５は、撮像手段を構成するための２次元の撮像素子からなるＣＣＤカメラ等であり、対物レンズ部２２から出力された合成波（ワークＷからの反射光と参照ミラー２２４からの反射光）の干渉縞画像を撮像する。

図３は、対物レンズ部２２の要部拡大図である。駆動機構部２６は、本発明の光路長可変手段に相当し、コンピュータシステム２からの移動指令によって、干渉計光学ヘッド１５２を光軸方向に移動させる。図３は参照光路（破線）と、測定光路（実線）の光路長が等しい状態を示している。測定に際しては、干渉計光学ヘッド１５２を光軸方向（すなわちＺ軸方向）に移動させつつ干渉縞画像を撮影することで、測定光路の長さが異なった状態で多数の干渉縞画像を取得するが、測定光路の長さと参照光路の長さとの差が光源からのコヒーレント長程度以下の場合に干渉が生じ、測定光路の長さが参照光路の長さに一致するときに干渉強度が最も強くなる（つまり、干渉縞のコントラストが最大となる）。なお、上記では干渉計光学ヘッド１５２を移動させる場合を例示して説明したが、ステージ１２を移動させることで測定光路の長さを調整する構成としてもよい。また、参照ミラー２２４を光軸方向（すなわち図３の左右方向）に移動することにより参照光路の長さを可変とする構成としてもよい。このように、干渉計光学ヘッド１５２において、参照光路または測定光路の何れか一方の光路長が可変とされる。

干渉計光学ヘッド１５２は、コンピュータシステム２による制御の下、駆動機構部２６により光軸方向の位置を移動走査され、所定の距離を移動する毎に撮像部２５が撮像を行う。干渉縞画像は、順次、コンピュータシステム２に転送されて取り込まれる。

図１に戻ると、コンピュータシステム２は、コンピュータ本体２０１、キーボード２０２、ジョイスティックボックス（以下、Ｊ／Ｓと呼ぶ）２０３、マウス２０４及びディスプレイ２０５を備える。コンピュータシステム２は、干渉計光学ヘッド１５２により取得した干渉縞画像に基づいて測定対象面の表面形状を求める。コンピュータシステム２は、本発明における解析手段として機能する。

図４は、コンピュータ本体２０１の構成を示すブロック図を示す。図４に示すように、コンピュータ本体２０１は、制御の中心をなすＣＰＵ４０と、記憶部４１と、ワークメモリ４２と、インタフェース（図５において「ＩＦ」と示す。）４３、４４、４５、４６と、ディスプレイ２０５での表示を制御する表示制御部４７とを備える。

キーボード２０２、Ｊ／Ｓ２０３又はマウス２０４から入力されるオペレータの指示情報は、インタフェース４３を介してＣＰＵ４０に入力される。インタフェース４４は、画像測定機１０と接続され、画像測定機１０に対しＣＰＵ４０からの各種制御信号を供給し、画像測定機１０から各種のステータス情報や画像等を受信してＣＰＵ４０に入力する。

画像測定モードが選択されている場合、表示制御部４７は、ディスプレイ２０５に画像光学ヘッド１５１のＣＣＤカメラから供給された画像信号による画像を表示する。光干渉測定モードが選択されている場合、表示制御部４７は、干渉計光学ヘッド１５２により撮影した画像、干渉計光学ヘッド１５２により測定した表面形状データ等を、ＣＰＵ４０による制御に基づき適宜ディスプレイ２０５に表示する。画像光学ヘッド１５１や干渉計光学ヘッド１５２による測定結果は、インタフェース４５を介してプリンタに出力することができる。

ワークメモリ４２は、ＣＰＵ４０の各種処理のための作業領域を提供する。記憶部４１は、例えばハードディスクドライブやＲＡＭ等により構成され、ＣＰＵ４０により実行されるプログラム、表面形状測定装置１による測定結果等を格納する。ＣＰＵ４０により実行されるプログラムには、後述の解析処理を行うプログラムが含まれる。

ＣＰＵ４０は、各インタフェースを介した各種入力情報、オペレータの指示及び記憶部４１に格納されたプログラム等に基づいて、画像光学ヘッド１５１による画像測定モードと干渉計光学ヘッド１５２による光干渉測定モードとの切り替え、測定範囲の指定、撮像ユニット１５のＸ軸方向への移動、ステージ１２のＹ軸方向への移動、画像光学ヘッド１５１による二次元画像の撮像、干渉計光学ヘッド１５２による干渉縞画像の測定および表面形状の算出等の各種の処理を実行する。

表面形状を算出する際には、ＣＰＵ４０は、干渉縞画像内の各画素位置について、干渉縞のピークが生じる移動走査位置を特定し、干渉縞画像内の各画素位置における高さ（Ｚ軸方向の位置）とする。

続いて、本実施形態の表面形状測定装置１を用いて干渉縞画像内の各画素位置における高さを求める手法について説明する。以下では、干渉計光学ヘッド１５２を光軸に沿ったＺ軸方向に始点（例えばＺ軸方向の走査範囲におけるワークＷに最も近い位置）から終点（例えばＺ軸方向の走査範囲におけるワークＷから最も離れた位置）に向かって走査しながらＮ枚（ただしＮ≧２）の干渉縞画像を取得するものとする。そして、このようにして取得したＮ枚の干渉縞画像に基づいて各画素位置における高さ（Ｚ軸方向位置）を求める。求めた各画素位置の高さから、ワークＷの表面形状を把握することができる。

〔ラフピーク検出処理〕
はじめに、ラフピーク検出処理について説明する。本実施形態のラフピーク検出処理では、Ｎ枚の干渉縞画像における共通の画素位置について、Ｚ軸方向に沿った各撮像位置における干渉光強度（画素の輝度値）の変化を示す信号を干渉信号（図５（ａ））とし、この干渉信号を２乗した値または干渉信号の絶対値を求め、さらにこれを積分することにより得られる積分曲線から各画素位置における高さ（Ｚ軸方向位置）を求める。

本実施形態の手法では、このような積分曲線を、図６に示したように、始点側ノイズ部直線Ｌ１、干渉部直線Ｌ２、および終点側ノイズ部直線Ｌ３からなる３本の直線で近似する。始点側ノイズ部直線Ｌ１は、測定対象面よりも始点側における干渉が生じない範囲である始点側ノイズ部を近似する。また、終点側ノイズ部直線Ｌ３は、測定対象面よりも終点側における干渉が生じない範囲である終点側ノイズ部を近似する。また、干渉部直線Ｌ２は、測定対象面の近傍の干渉が生じる範囲である干渉部を近似する。

始点側ノイズ部直線Ｌ１は、積分曲線における始点から予め定められた数の点（例えば１０点）に基づき求めるとよい。終点側ノイズ部直線Ｌ３は、積分曲線における終点から予め定められた数の点（例えば１０点）に基づき求めるとよい。また、始点側ノイズ部直線Ｌ１と終点側ノイズ部直線Ｌ３の傾きが等しいという制約の下で始点側ノイズ部直線Ｌ１と終点側ノイズ部直線Ｌ３を求めるとよい。

干渉部直線Ｌ２は、積分曲線における連続する予め定められた数の点についての近似直線のうち傾き最大となる直線とするとよい。例えば、連続する予め定められた数の点の全てについて最小二乗法を適用することにより近似直線を求めるとよい。あるいは、連続する予め定められた数の点の両端の点を結ぶ直線を近似直線としてもよい。

そして、始点側ノイズ部直線Ｌ１、終点側ノイズ部直線Ｌ３、および干渉部直線Ｌ２に基づいて、測定対象面のＺ軸方向の位置（高さ）を求める。具体的には、始点側ノイズ部直線Ｌ１の傾きと終点側ノイズ部直線Ｌ３の傾きを平均した傾きを有し、始点側ノイズ部直線の切片と終点側ノイズ部直線の切片を平均した切片を有する中間直線Ｌ４を求める。そして、中間直線Ｌ４と干渉部直線Ｌ２との交点Ｚ_{ｃｒｏｓｓ}を求め、この交点の位置を測定対象面のＺ軸方向の位置（高さ）Ｚ_Ｒとする。

干渉縞画像内のすべての画素について上記の手法を適用してＺ軸方向の位置Ｚ_Ｒを求めることにより、ワークＷの表面形状が得られる。

測定対象面のＺ軸方向の位置Ｚ_Ｒは、上記の手法により積分曲線から求められるが、積分曲線を構成するＮ個の点の全てが揃う前に（つまりＮ枚の干渉縞画像を撮像し終える前に）、画素位置における高さを求めるための解析処理を始めることができる。以下では、図７に示したフローチャートを参照しつつ、干渉計光学ヘッド１５２での干渉縞画像の撮像およびコンピュータシステム２への転送を行いながら、既にコンピュータシステム２に格納されている干渉縞画像を用いて、Ｎ枚の干渉縞画像全てが揃う前に、解析処理の少なくとも一部を実行する手法を説明する。この手法により、処理時間の短縮と処理負荷の軽減を実現することができる。

すでに説明したように、表面形状測定装置１では、干渉計光学ヘッド１５２の光軸に沿ったＺ軸方向に始点から終点に向かって走査しながらＮ枚（ただしＮ≧２）の干渉縞画像を順次撮像し、コンピュータシステム２に転送する。本手法によるラフピーク検出処理では、表面形状測定装置１は、測定を開始すると、はじめに１枚目の干渉縞画像を取得する（ステップＳ１０）。その後、干渉計光学ヘッド１５２の位置を走査しつつＭ枚目（ただし２≦Ｍ≦Ｎ）の干渉縞画像を順次取得し、これと並行してコンピュータシステム２では、Ｍ－１枚目までの干渉縞画像に対する解析処理を実施する（ステップＳ２０）。

Ｍ－１枚目までの干渉縞画像に対する解析処理は、最後に取得したＭ－１枚目の干渉縞画像内の各位置について、積分曲線を構成する始点からＭ－１番目の点の値を求める積分曲線更新処理（ステップＳ２１）を含む。この積分曲線更新処理は、Ｍ－１枚目の干渉縞画像内の各位置について、輝度値を２乗した値を、Ｍ－２枚目までの積分値に加算することにより積分曲線におけるＭ－１番目の点を求める処理である。なお、積分値の初期値（つまりＭ＝２のときに輝度値を２乗した値を加算するＭ－２＝０枚目までの積分値）は０とする。

また、Ｍ－１枚目までの干渉縞画像に対する解析処理は、積分曲線のＭ－１番目の点を最も終点側の点として含む連続する予め定められた数の点について、近似直線を求める最新近似直線算出処理（ステップＳ２２）を含む。なお、Ｍ－１が予め定められた数に満たない場合には、最新近似直線算出処理は実施しなくてよい。

また、Ｍ－１枚目までの干渉縞画像に対する解析処理は、積分曲線のＭ－１番目までの点における連続する予め定められた数の点についての近似直線のうち傾きが最大である暫定干渉部直線を求める暫定干渉部直線更新処理（ステップＳ２３）を含む。この暫定干渉部直線更新処理は、積分曲線のＭ－２番目までの点について求めた暫定干渉部直線と、最新近似直線算出処理で求めた近似直線とを比較し、傾きが大きい方を新たな暫定干渉部直線とする。なお、Ｍ－１が予め定められた数に満たない場合には、暫定干渉部直線更新処理は実施しなくてよい。

このように、Ｍ枚目の干渉縞画像を取得しながら、既に取得済みのＭ－１枚目までの干渉画像に対する解析処理を進めることで、Ｎ枚の干渉縞画像の全てを取得する前に、測定対象面の高さを求める処理の一部を進めることができる。

ステップＳ２０の後、Ｎ枚目の干渉縞画像を未だ取得していない場合（ステップＳ３０；Ｎｏ）には、ステップＳ２０に戻り次の干渉縞画像を取得しつつ、取得済みの干渉縞画像についての解析処理を実施する。

Ｎ枚目の干渉縞画像を取得するまでステップＳ２０を繰り返した後（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、１枚目からＮ枚目までの干渉縞画像に対する解析処理（ステップＳ４０）を実施する。１枚目からＮ枚目までの干渉縞画像に対する解析処理は、積分曲線におけるＮ番目の点の値を求める積分曲線更新処理（ステップＳ４１）、最新近似直線算出処理（ステップＳ４２）、および暫定干渉部直線更新処理（ステップＳ４３）を含む。１枚目からＮ枚目までの干渉縞画像に対する解析処理における暫定干渉部直線更新処理で得られた暫定干渉部直線を、干渉部直線とする。

このようにすることで、Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した時点で、既に取得済みのＮ－１点目までの積分曲線や、Ｎ－１点目までの積分曲線に基づく暫定的な干渉部直線を求めておくことができる。そして、Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した後は、積分曲線におけるＮ点目（最後の１点）を求めるだけで積分曲線の全体が確定する。さらに、Ｎ番目の点を含む近似直線を求めて、それをＮ－１点目までの積分曲線に基づく暫定的な干渉部直線と比較して選択するだけで、最終的な干渉部直線を得ることができる。

また、Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した後の解析処理において、積分曲線における始点から予め定められた数の点と積分曲線における終点から予め定められた数の点とに基づき、始点側ノイズ部直線Ｌ１と終点側ノイズ部直線Ｌ３を求める（ステップＳ４４）。

なお、始点側ノイズ部直線Ｌ１と終点側ノイズ部直線Ｌ３の傾きが等しいという制約を設けない場合には、Ｍ－１が始点側ノイズ部直線Ｌ１を求めるのに必要な点の数に一致したときに、Ｍ－１枚目までの干渉縞画像に対する解析処理において、始点側ノイズ部直線Ｌ１を求め、Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した後の解析処理において、終点側ノイズ部直線Ｌ３を求めてもよい。

Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した後の解析処理では、続いて、始点側ノイズ部直線Ｌ１と終点側ノイズ部直線Ｌ３から中間直線を求める（ステップＳ４５）。さらに中間直線と干渉部直線の交点を求め、この交点の位置Ｚ_{ｃｒｏｓｓ}を測定対象面のＺ軸方向の位置（高さ）Ｚ_Ｒとする（ステップＳ４６）。

このように、干渉部直線を求めた後は、比較的少ない点数での直線近似、直線同士の交点算出といた、処理負荷が比較的低く、膨大なワークメモリを要しない処理により測定対象面の高さを求めることができる。

以上で説明したように、本実施形態に係る表面形状測定装置１では、ラフピーク検出処理において解析処理に必要なワークメモリや演算処理能力を抑制することができる。また、干渉縞画像の撮影と解析処理とを並行して行うことで、測定時間を短縮することができる。

〔ファインピーク検出処理〕
続いて、ファインピーク検出処理について説明する。本実施形態のファインピーク検出処理では、干渉信号の位相に着目して測定対象面のＺ軸方向の相対位置（高さ）を正確に特定する。

既に述べたように、光出射部２０から出射されるコヒーレンシーの低い（インコヒーレントな）光は、白色光に代表されるように、様々な波長の光が一定の割合で混合しており、コヒーレンスを故意に低くした光である。このようにインコヒーレントな光には複数の波長が混在しているため、ワークＷで反射する測定光路と、参照ミラーで反射する参照光路の長さがほぼ等しいときにのみ干渉縞が発生する。

しかし、光出射部２０から出射されるインコヒーレントな光は広い波長帯域を持っているため、反射光に含まれる波長帯域分布がワーク表面の色や形状などの原因によって変わってしまうと、干渉信号の歪みに直結し、測定誤差の要因となってしまう。また、複数の波長成分を含むインコヒーレントな光は位相を定義しにくい。これらの要因により、インコヒーレントな光が作り出す干渉信号を直接解析して得られる位相は、精度の高いものと言えない。そこで、本実施形態のファインピーク検出処理では、光源の持つ波長帯域から、特定の解析波長Λの成分を抜き出して解析する。そして、そのようにして得られる当該解析波長の位相から、測定対象面のＺ軸方向の相対位置（高さ）を正確に求めることが可能となる。なお、ここでの相対位置とは、解析波長Λの１波長分の範囲における位置を意味する。

光出射部２０から出射されるインコヒーレントな光に含まれる波長成分のうちの特定の解析波長Λについて位相解析を行うには、干渉信号をフーリエ変換し、干渉信号に含まれる解析波長Λについて解析を行う。干渉信号をフーリエ変換する方法としては、従来のファインピーク検出処理では、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform；ＦＦＴ）が用いられている。ＦＦＴは、畳み込みにより計算量が少なく、高速演算が可能であるが、データ点数を２^ｎ個としなければならないという制約があり、かつ、その区間が周期的な関数でなければならない。その区間が周期的でない場合には、窓関数を使用して区間の最初と最後をぼかして疑似的に周期的な関数とする方法も知られているが、窓関数を使うと解析誤差の発生を避けられない。そこで、本実施形態では、解析波長Λについて位相解析を行うために、離散フーリエ変換（Discrete Fourier transform；ＤＦＴ）を用いる。ＤＦＴは畳み込みを行わないため、データ点数の制約は緩和される。一方、ＤＦＴはＦＦＴより計算に時間がかかること知られているが、本実施形態では、選択した解析波長Λに対してのみＤＦＴを適用するため、計算時間の増加は限定的である。

干渉計光学ヘッド１５２の干渉光学系では、干渉計光学ヘッド１５２が変位すると、ワークＷへの入射光路、及び反射光路の双方の光路長が変化する。このため、撮像部２５への到達時には干渉計光学ヘッド１５２の変位量の２倍の光路差が生じる。よって、干渉光の波長は光源波長の２分の１となり、光源の波長をλ、干渉信号に含まれる解析波長をΛとすると、Λ＝λ／２の関係式となる。

以下では、干渉信号に含まれる解析波長Λについて解析を行う場合を考える。

上記の手法による表面形状測定の形状誤差は、撮像部２５で検出される干渉信号の強度が大きいほど、小さくなる傾向がある。このため、解析波長Λは、撮像部２５で検出される干渉信号の強度が最大となる波長の近傍から選択するとよい。例えば、Λは２６０ｎｍ～４００ｎｍとするとよく、２９０ｎｍ～３５０ｎｍとするとさらによく、３２０ｎｍとすると特によい。

干渉信号のデータ関数ｆ（ｚ）をフーリエ変換する定義式を、式（６）に示す。

ここで、干渉計光学ヘッド１５２がスキャンピッチｚ_ｐで等間隔に画像を取得するものとする。ｎを干渉光画像の撮像番号とすると、式（６）におけるｚはｎ・ｚ_ｐに置き換えることができ、式（６）は式（７）のように離散和に変形できる。

整数ξと全撮像枚数Ｎを導入して、ΛをＮ・ｚ_ｐ／ξと置き換えると、式（７）は、式（８）のように変形できる。

例えば、全撮像枚数Ｎ＝５００、スキャンピッチｚ_ｐ＝５０ｎｍとし、Λ＝３００ｎｍ近傍を解析する場合を考える。このとき、Λ＝Ｎ・ｚ_ｐ／ξとなるようにξおよびΛを選択する。理想的には、ちょうどΛ＝３００ｎｍの光を解析したい。しかしながら、ＤＦＴではΛ＝５０×５００／ξの離散的な値の波長しか扱えない制約があるため、最小限の誤差すべくΛ＝３０１．２０５ｎｍ(ξ＝８３)を選択する。式（８）にＮ＝５００、ｚ_ｐ＝５０ｎｍ、およびξ＝８３を代入すると、式（９）のように表される。

Ｆ（Λ^－１）は複素数となり、Ｆ（Λ^－１）＝ａ＋ｂｉと表現できる。このとき、解析波長Λの光が作り出す干渉縞強度は、Ｉ＝｜Ｆ（Λ^－１）｜^２＝｜ａ＋ｂｉ｜^２＝ａ^２＋ｂ^２と計算される。また、その位相は、Ｆ（Λ^－１）の偏角として、式（１０）のように計算される。

そして、干渉信号から求められるＺ軸方向の相対位置（高さ）Ｚ_ＦΛは、式（１０）で求めた位相を式（１）により長さの次元に変換することにより求められる。

ファインピーク検出処理による測定対象面のＺ軸方向の位置Ｚ_ＦΛは、上記の手法により求められるが、干渉信号を構成するＮ個の点の全てが揃う前に（つまりＮ枚の干渉縞画像を撮像し終える前に）、画素位置における高さを求めるための解析処理を始めることができる。以下では、図８に示したフローチャートを参照しつつ、干渉計光学ヘッド１５２での干渉縞画像の撮像およびコンピュータシステム２への転送を行いながら、既にコンピュータシステム２に格納されている干渉縞画像を用いて、Ｎ枚の干渉縞画像全てが揃う前に、解析処理の少なくとも一部を実行する手法を説明する。この手法により、処理時間の短縮と処理負荷の軽減を実現することができる。また、このファインピーク検出処理は、先に説明したラフピーク検出処理と並列に実施することが可能である。

既に説明したように、表面形状測定装置１では、干渉計光学ヘッド１５２の光軸に沿ったＺ軸方向に始点から終点に向かって走査しながらＮ枚（ただしＮ≧２）の干渉縞画像を順次撮像し、コンピュータシステム２に転送する。本手法によるファインピーク検出処理では、表面形状測定装置１は、測定を開始すると、はじめに１枚目の干渉縞画像を取得する（ステップＳ１１０）。その後、干渉計光学ヘッド１５２の位置を走査しつつＭ枚目（ただし２≦Ｍ≦Ｎ）の干渉縞画像を順次取得し、これと並行してコンピュータシステム２では、Ｍ－１枚目までの干渉縞画像に対する解析処理を実施する（ステップＳ１２０）。

Ｍ－１枚目までの干渉縞画像に対する解析処理は、少なくとも、フーリエ変換処理（ステップＳ１２１）を含む。このフーリエ変換処理は、最後に取得したＫ枚目の干渉縞画像内の各位置について、式（３）の値を算出し、
Ｋ－１番目までの点について求めてあるフーリエ変換Ｆ（Λ^－１）の離散和である式（４）に加える。

これにより、Ｋ番目までの点についての解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ^－１）の離散和である式（５）を算出する。なお、離散和の初期値は０とする。

ステップＳ１２０の後、Ｎ枚目の干渉縞画像を未だ取得していない場合（ステップＳ１３０；Ｎｏ）には、ステップＳ１２０に戻り次の干渉縞画像を取得しつつ、取得済みの干渉縞画像についての解析処理を実施する。

Ｎ枚目の干渉縞画像を取得するまでステップＳ１２０を繰り返した後（ステップＳ１３０；Ｙｅｓ）、１枚目からＮ枚目までの干渉縞画像に対する解析処理（ステップＳ１４０）を実施する。１枚目からＮ枚目までの干渉縞画像に対する解析処理は、上記と同様のフーリエ変換処理（ステップＳ１４１）を含む。このＮ枚目の前記干渉縞画像を取得した後に行う解析処理におけるフーリエ変換処理で得られた離散和は、干渉信号ｆ（ｚ）の解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ^－１）となる。

また、１枚目からＮ枚目までの干渉縞画像に対する解析処理は、先述の式（５）によりＦ（Λ^－１）の位相を計算し（ステップＳ１４２）、先述の式（１）により測定対象面の座標（高さ）Ｚ_ＦΛを求める（ステップＳ１４３）。

このようにすることで、Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した時点で、既に取得済みのＮ－１点目までの解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ^－１）の離散和を求めておくことができる。そして、Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した後は、フーリエ変換Ｆ（Λ^－１）の離散和にＮ点目（最後の１点）を反映させるだけで干渉信号ｆ（ｚ）の解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ^－１）を確定することができる。このように処理負荷が比較的低く、膨大なワークメモリを要しない処理によりファインピーク検出処理を実施し、測定対象面の相対位置を求めることができる。

以上で説明したように、本実施形態に係る表面形状測定装置１では、ファインピーク検出処理において解析処理に必要なワークメモリや演算処理能力を抑制することができる。また、干渉縞画像の撮影と解析処理とを並行して行うことで、測定時間を短縮することができる。

図８に示したフローチャートに示したファインピーク検出処理の解析処理は、図７に示したフローチャートに示したラフピーク検出処理の解析処理と並列に実施することが可能である。すなわち、図７におけるステップＳ２０と図８におけるステップＳ１２０は並列に実施することができ、図７におけるステップＳ４０と図８におけるステップＳ１４０は並列に実施することができる。したがって、Ｎ枚目の干渉縞画像を取得した後、わずかな処理でラフピーク検出による測定対象面の座標（高さ）Ｚ_Ｒとファインピーク検出による測定対象面のＺ軸方向の相対位置（高さ）Ｚ_ＦΛを求めることができる。

〔ラフピーク検出とファインピーク検出の合成〕
上述のファインピーク検出処理では特定の解析波長Λについての干渉信号の位相φに基づいてＺ軸方向の位置を特定するため、特定される位置は、当該解析波長の範囲内での測定対象面のＺ軸方向の相対位置Ｚ_ＦΛである。したがって、ファインピーク検出処理単体で特定することができる高さの範囲は、－Λ／２から＋Λ／２の範囲に限定される。つまり、測定対象面の絶対位置（真の位置）Ｚ_Ｓを、ｍを整数として、Ｚ_Ｓ＝Λ×ｍ＋Ｚ_ＦΛと表す場合、整数ｍを特定できれば、ファインピーク検出処理で求めた相対位置Ｚ_ＦΛから絶対位置Ｚ_Ｓを求めることができる。

そこで、ラフピーク検出処理により特定された高さＺ_Ｒから、式（１１）により最適なｍを求める。

つまり、ｍは（Ｚ_Ｒ－Ｚ_ＦΛ）／Λに最も近い整数である。

このようにして求めたｍを用いて、測定対象面の絶対位置Ｚ_Ｓは、Ｚ_Ｓ＝Λ×ｍ＋Ｚ_ＦΛにより求めることができる。

このように、式（１１）を用いて測定対象面の絶対位置を求める際には、除算を行う必要がある。多くの演算装置（特に、浮動小数点処理ができない演算装置）では、固定小数点で除算を行うことになるが、固定小数点での除算は処理ステップが多くなるために時間がかかってしまう。この問題を解消するために、ｋをスキャンピッチｚ_ｐの約数（つまり、ｋは、その２以上の整数倍がスキャンピッチｚ_ｐとなる値）とするときに、解析波長Λをｋ×２^ｎとなるように選択することが好ましい。

式（１１）において、Ｚ_Ｒ＝Ｚ_{Ｒ_ｉｎｄｅｘ}・ｚ_ｐとし、Ｚ_ＦΛ＝Ｚ_{ＦΛ_ｐｈａｓｅ}・Λとする。ただし、Ｚ_{Ｒ_ｉｎｄｅｘ}は、Ｚ_Ｒがスキャンピッチｚ_ｐの何倍かを表す整数であり、Ｚ_{ＦΛ_ｐｈａｓｅ}は、解析波長Λの光の位相（式（１）や式（１０）におけるΦから求められるΦ／２πと同じもの）である。
このとき、スキャンピッチｚ_ｐの約数であるｋを用いて、ｚ_ｐ＝ｋ・ｚ_ｐ’と表せる。そして、解析波長ΛをΛ＝２^ｎ・ｋとなるように選択すると、式（１１）は式（１２）のように変形できる。

このように、解析波長ΛをΛ＝２^ｎ・ｋとなるように選択すると、ｍを求めるための除算は、２^ｎを除数とするものとなる。一般に、演算装置では、２^ｎを除数とする除算は、ｎビットのビットシフト演算に置き換えることができるので、このような解析波長Λとすることで、処理ステップが多く時間のかかる除算を排除し、処理時間の短縮をすることができる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態では、マイケルソン型の干渉計を用いた画像測定装置を例に説明したが、本発明は、画像測定装置以外の干渉計を用いた様々な測定装置や顕微鏡等にも適用することができる。また、ミロー型、フィゾー型、トワイマングリーン型その他の等光路干渉計を用いた測定装置にも本発明を適用することができる。

また、上記の実施形態では、コンピュータシステム２によりラフピーク検出処理やファインピーク検出処理における解析処理を行ったが、解析処理の一部または全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡを用いた専用のハードウェアによりで実現してもよい。

また、上記の実施形態では、ファインピーク検出処理で得た相対位置Ｚ_ＦΛとラフピーク検出処理で得た位置Ｚ_Ｒから絶対位置Ｚ_Ｓを求めたが、相対位置Ｚ_ＦΛおよび上記と異なる方法で求めた位置から絶対位置Ｚ_Ｓを求めてもよい。例えば、従来のラフピーク検出の手法で得た位置と上記のファインピーク検出処理で得た相対位置Ｚ_ＦΛとから絶対位置Ｚ_Ｓを求めてもよい。

また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

本発明は、光干渉測定装置に適用して、干渉縞画像の撮影枚数を削減し測定時間を短縮することを可能とする。

１・・・表面形状測定装置
２・・・コンピュータシステム
３・・・除振台
１０・・・画像測定機
１１・・・架台
１２・・・ステージ
１３ａ、１３ｂ・・・支持アーム
１４・・・Ｘ軸ガイド
１５・・・撮像ユニット
Ｗ・・・被測定物（ワーク）

Claims (11)

1. 光源から照射したインコヒーレントな光をビームスプリッタにより参照ミラーへの参照光と測定対象面への測定光に分割して、それぞれから反射してきた光の光路差により発生させた干渉縞画像を取得する干渉計光学ヘッドを用い、
   前記干渉計光学ヘッドを前記測定対象面に対して、前記干渉計光学ヘッドの光軸に沿ったＺ軸方向に始点から終点に向かって走査しながらＮ枚（ただしＮ≧２）の前記干渉縞画像を取得し、Ｎ枚の前記干渉縞画像に基づいて前記測定対象面の表面形状を測定する測定方法において、
   Ｎ枚の前記干渉縞画像における共通の位置について、
   Ｚ軸方向に沿った干渉光強度の変化を示すＮ点の値からなる干渉信号について、所定の解析波長Λの光が作り出す干渉縞の位相φを求め、当該位相φに基づいて、前記解析波長の範囲内での前記測定対象面のＺ軸方向の相対位置Ｚ_ＦΛを特定し、
   Ｚ軸方向のスキャンピッチをｚ _ｐ 、始点から数えたデータ点の順番をｎ番目として、干渉信号ｆ（ｚ）の解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ ^－１ ）を、式（２）に基づき求め、
   複素数として得られるＦ（Λ ^－１ ）の偏角に基づき解析波長Λの光が作り出す干渉縞の位相φを求める表面形状の測定方法であって、
   １枚目の前記干渉縞画像を取得した後、
   Ｍ枚目（ただし２≦Ｍ≦Ｎ）の前記干渉縞画像を順次取得しながらＭ－１枚目までの前記干渉縞画像に対する解析処理を実施し、
   Ｎ枚目の前記干渉縞画像を取得した後、１枚目からＮ枚目までの前記干渉縞画像に対する前記解析処理を実施し、
   前記解析処理は、少なくとも、最後に取得したＫ枚目の前記干渉縞画像内の各位置について、
   式（３）を算出して、
   Ｋ－１番目までの点について求めてあるフーリエ変換Ｆ（Λ ^－１ ）の離散和である式（４）に加えることで、
   Ｋ番目までの点についての解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ ^－１ ）の離散和である式（５）
   を算出するフーリエ変換処理を含み、
   Ｎ枚目の前記干渉縞画像を取得した後に行う前記解析処理におけるフーリエ変換処理で得られた離散和を、干渉信号ｆ（ｚ）の解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ ^－１ ）とする
   ことを特徴とする表面形状の測定方法。
2. 前記測定対象面のＺ軸方向の相対位置Ｚ_ＦΛを、式（１）
   により算出することを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
3. ξを整数として、Λ＝Ｎ・ｚ_ｐ／ξとなるようにξおよびΛを選択し、離散フーリエ変換によりＦ（Λ^－１）を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の測定方法。
4. 前記測定対象面のＺ軸方向の絶対位置Ｚ_ｓを、ｍを整数として、Ｚ_ｓ＝Λ×ｍ＋Ｚ_ＦΛと表すときの整数ｍを、前記相対位置Ｚ_ＦΛの算出とは異なる手法により得た前記測定対象面のＺ軸方向位置Ｚ_Ｒに基づいて特定し、Ｚ_ｓ＝Λ×ｍ＋Ｚ_ＦΛにより絶対位置Ｚ_ｓを算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の測定方法。
5. ｍを（Ｚ_Ｒ－Ｚ_ＦΛ）／Λに最も近い整数とすることを特徴とする請求項４に記載の測定方法。
6. 前記解析波長Λは、ｋ×２^ｎ（ただし、ｋはその２以上の整数倍がスキャンピッチｚ_ｐとなる値）となるように選択されることを特徴とする請求項５に記載の測定方法。
7. 前記干渉信号の２乗または絶対値を積分することにより得られる、Ｎ点の値からなる積分曲線から、前記測定対象面よりも始点側における干渉が生じない範囲である始点側ノイズ部を近似する始点側ノイズ部直線、前記測定対象面よりも終点側における干渉が生じない範囲である終点側ノイズ部を近似する終点側ノイズ部直線、および前記測定対象面の近傍の干渉が生じる範囲である干渉部を近似する干渉部直線を求め、
   前記始点側ノイズ部直線、前記終点側ノイズ部直線、および前記干渉部直線に基づいて、前記測定対象面のＺ軸方向位置Ｚ_Ｒを求めることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の測定方法。
8. 前記解析波長Λは、前記光源から照射した光を、前記干渉縞画像を撮像するための受光素子で受光したときに信号強度が最大となる波長の近傍から選択されることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の測定方法。
9. 前記解析波長Λは２９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の測定方法。
10. 前記解析波長Λは３２０ｎｍであることを特徴とする請求項９に記載の測定方法。
11. 被測定物の測定対象面の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、
    インコヒーレントな光を照射する光源から照射した光を、ビームスプリッタにより参照ミラーへの参照光と前記測定対象面への測定光に分割して、それぞれから反射してきた光の光路差により発生させた干渉縞画像を撮像素子により取得する干渉計光学ヘッドと、
    前記干渉計光学ヘッドにより取得した前記干渉縞画像に基づいて前記測定対象面の表面形状を求める解析手段と
    を備え、
    前記干渉計光学ヘッドは、前記測定対象面に対して、前記干渉計光学ヘッドの光軸に沿ったＺ軸方向に始点から終点に向かって走査しながらＮ枚（ただしＮ≧２）の前記干渉縞画像を取得し、
    前記解析手段は、
    前記干渉計光学ヘッドが取得したＮ枚の前記干渉縞画像における共通の位置について、Ｚ軸方向に沿った干渉光強度の変化を示すＮ点の値からなる干渉信号について、所定の解析波長Λの光が作り出す干渉縞の位相を求め、当該位相に基づいて、前記解析波長の範囲内での前記測定対象面のＺ軸方向の相対位置Ｚ_ＦΛを特定し、
    Ｚ軸方向のスキャンピッチをｚ _ｐ 、始点から数えたデータ点の順番をｎ番目として、干渉信号ｆ（ｚ）の解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ ^－１ ）を、式（２）に基づき求め、
    複素数として得られるＦ（Λ ^－１ ）の偏角に基づき解析波長Λの光が作り出す干渉縞の位相φを求める、
    表面形状測定装置であって、
    前記解析手段は、
    前記撮像素子が１枚目の前記干渉縞画像を取得した後、
    前記撮像素子によりＭ枚目（ただし２≦Ｍ≦Ｎ）の前記干渉縞画像を順次取得しながらＭ－１枚目までの前記干渉縞画像に対する解析処理を実施し、
    前記撮像素子によりＮ枚目の前記干渉縞画像を取得した後、１枚目からＮ枚目までの前記干渉縞画像に対する前記解析処理を実施し、
    前記解析手段による前記解析処理は、少なくとも、最後に取得したＫ枚目の前記干渉縞画像内の各位置について、
    式（３）を算出して、
    Ｋ－１番目までの点について求めてあるフーリエ変換Ｆ（Λ ^－１ ）の離散和である式（４）に加えることで、
    Ｋ番目までの点についての解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ ^－１ ）の離散和である式（５）
    を算出するフーリエ変換処理を含み、
    前記解析手段は、Ｎ枚目の前記干渉縞画像を取得した後に行う前記解析処理におけるフーリエ変換処理で得られた離散和を、干渉信号ｆ（ｚ）の解析波長Λにおけるフーリエ変換Ｆ（Λ ^－１ ）とすることを特徴とする表面形状測定装置。