CN118742783A

CN118742783A - 表面形状测定装置及表面形状测定方法

Info

Publication number: CN118742783A
Application number: CN202380020583.1A
Authority: CN
Inventors: 川田善之; 森山克文; 森井秀树
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2023-02-01
Publication date: 2024-10-01
Also published as: JP2023114760A

Abstract

提供能够抑制由在测定时产生的振动带来的影响而提高测定精度的表面形状测定装置及表面形状测定方法。表面形状测定装置使光学头一边相对于测定对象物沿垂直方向进行相对扫描一边取得测定对象物的观察图像，表面形状测定装置具备：相机，其拍摄由光学头取得的观察图像；驱动部，其使光学头相对于测定对象物沿垂直的扫描方向进行相对扫描；编码器，其用于检测光学头相对于测定对象物的扫描方向位置；拍摄指令部，其基于从编码器每隔规定间隔输出的位置信号来对相机指示观察图像的拍摄；丢帧发生率算出部，其算出表示相机的丢帧的发生率的丢帧发生率；以及测定条件设定部，其基于丢帧发生率，来设定用于测定测定对象物的表面形状的测定条件。

Description

表面形状测定装置及表面形状测定方法

技术领域

本发明涉及表面形状测定装置及表面形状测定方法。

背景技术

已知使用白光干涉方式或焦点变化(Focus Variation)方式等显微镜扫描型的表面形状测定装置来对测定对象物的测定面的三维形状进行测定的测定方法(参照专利文献1及2)。这样的扫描型的表面形状测定装置使带相机的显微镜一边沿着扫描方向进行扫描一边每隔恒定的节距由相机拍摄测定面，并基于每个节距的观察图像和来自标尺的信息，按每个像素来运算高度信息或按各观察图像的每个像素来运算合焦度(显微镜的焦点位置)，由此测定测定面的三维形状。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-90520号公报

专利文献2：日本特开2016-99213号公报

发明内容

发明要解决的课题

在扫描型的表面形状测定装置中，当在扫描中发生振动时，显微镜与测定对象物之间的相对位置关系发生偏移，成为导致测定误差的原因。另外，因由标尺的振动等引起的相机的丢帧而产生测定误差。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制由在测定时产生的振动带来的影响而提高测定精度的表面形状测定装置及表面形状测定方法。

用于解决课题的方案

第一方案的表面形状测定装置使光学头一边相对于测定对象物沿垂直方向进行相对扫描一边取得测定对象物的观察图像，其中，表面形状测定装置具备：相机，其拍摄由光学头取得的观察图像；驱动部，其使光学头相对于测定对象物沿垂直的扫描方向进行相对扫描；编码器，其用于检测光学头相对于测定对象物的扫描方向位置；拍摄指令部，其基于从编码器每隔规定间隔输出的位置信号来对相机指示观察图像的拍摄；丢帧发生率算出部，其算出表示相机的丢帧的发生率的丢帧发生率；以及测定条件设定部，其基于丢帧发生率，来设定用于测定测定对象物的表面形状的测定条件。

优选的是，第一方案所涉及的表面形状测定装置还具备工作台，工作台使测定对象物相对于光学头进行相对移动，丢帧发生率算出部按工作台的每个位置来算出表示所述相机的丢帧的发生率的丢帧发生率，测定条件设定部基于丢帧发生率，按所述工作台的每个位置来设定用于测定测定对象物的表面形状的测定条件。

优选的是，在表面形状测定装置中，测定条件设定部作为测定条件而设定相机的视野范围。

优选的是，在表面形状测定装置中，测定条件设定部作为测定条件而设定光学头相对于测定对象物的扫描速度。

优选的是，在表面形状测定装置中，测定条件设定部基于将丢帧发生率与丢帧发生率阈值进行比较得到的结果，来判定是否需要变更测定条件。

优选的是，在表面形状测定装置中，测定条件设定部在判定为需要变更测定条件的情况下，变更测定条件以使丢帧发生率小于丢帧发生率阈值。

优选的是，在表面形状测定装置中，测定条件设定部作为测定条件能够设定相机的视野范围和光学头相对于测定对象物的扫描速度这双方，在判定为需要变更测定条件的情况下，与光学头的扫描速度相比优先变更相机的视野范围以使丢帧发生率成为丢帧发生率阈值以下。

优选的是，在表面形状测定装置中，在将丢帧发生率设为FDR，将相机实际拍摄到的观察图像的帧数设为N，并将基于位置信号而相机本来应该拍摄到的观察图像的预定帧数设为M的情况下，丢帧发生率算出部使用下式即FDR＝1-N/M来算出丢帧发生率。

优选的是，在表面形状测定装置中，光学头是白光干涉显微镜。

第二方案所涉及的表面形状测定方法利用表面形状测定装置测定表面形状，其中，表面形状测定装置具备：相机，其拍摄由光学头取得的测定对象物的观察图像；驱动部，其使光学头相对于测定对象物沿垂直的扫描方向进行相对扫描；编码器，其用于检测光学头相对于测定对象物的扫描方向位置；以及拍摄指令部，其基于从编码器每隔规定间隔输出的位置信号来对相机指示观察图像的拍摄，表面形状测定方法包括：丢帧发生率算出步骤，算出表示相机的丢帧的发生率的丢帧发生率；以及测定条件设定步骤，基于丢帧发生率，来设定用于测定测定对象物的表面形状的测定条件。

优选的是，第二方案所涉及的表面形状测定方法在丢帧发生率算出步骤中，按构成为使测定对象物相对于光学头进行相对移动的工作台的每个位置来算出表示相机的丢帧的发生率的丢帧发生率，在测定条件设定步骤中，基于丢帧发生率，按所述工作台的每个位置来设定用于测定所述测定对象物的表面形状的测定条件。

优选的是，在测定条件设定步骤中，作为测定条件而设定相机的视野范围。

优选的是，在测定条件设定步骤中，作为测定条件而设定光学头相对于测定对象物的扫描速度。

优选的是，在测定条件设定步骤中，基于将丢帧发生率与丢帧发生率阈值进行比较得到的结果，来判定是否需要变更测定条件。

优选的是，在测定条件设定步骤中，在判定为需要变更测定条件的情况下，变更测定条件以使丢帧发生率小于丢帧发生率阈值。

优选的是，在测定条件设定步骤中，作为测定条件能够设定相机的视野范围和光学头相对于测定对象物的扫描速度这双方，在判定为需要变更测定条件的情况下，与光学头的扫描速度相比优先变更相机的视野范围以使丢帧发生率成为丢帧发生率阈值以下。

优选的是，在将丢帧发生率设为FDR，将相机实际拍摄到的观察图像的帧数设为N，并将基于位置信号而相机本来应该拍摄到的观察图像的预定帧数设为M的情况下，在丢帧发生率算出步骤中，使用下式即FDR＝1-N/M来算出丢帧发生率。

发明效果

根据本发明，能够抑制由在测定时产生的振动带来的影响而提高测定精度。

附图说明

图1是表面形状测定装置的概要结构图。

图2是表面形状测定装置的框图。

图3是用于说明由表面形状测定装置进行的测定对象物的三维形状的运算的图。

图4是用于说明视野范围的图。

图5是表示第一实施方式所涉及的事先调整模式下的测定条件的设定的流程图。

图6是表示第一实施方式所涉及的测定模式的流程图。

图7是表示第二实施方式所涉及的测定模式的流程图。

图8是用于说明第三实施方式中的多个测定对象物的测定的图。

图9是表示第三实施方式所涉及的事先调整模式下的测定条件的设定的流程图。

图10是表示第三实施方式所涉及的测定模式的流程图。

具体实施方式

以下，依照附图来说明本发明的优选的实施方式。

<表面形状测定装置的结构>

图1是对测定对象物W的表面形状进行测定的表面形状测定装置10的概要结构图。图1所示的表面形状测定装置10的结构在后述的第一实施方式至第三实施方式中共用。需要说明的是，图中的互为正交的XYZ方向中的XY方向是水平方向，Z方向是上下方向(垂直方向)。

如图1所示那样，表面形状测定装置10为了进行测定对象物W的测定面的三维形状(表面形状)的测定而具备光学头12、驱动部16、编码器18及控制装置20。图1所示的表面形状测定装置10具备工作台22和工作台驱动部24。需要说明的是，有时包括光学头12、相机14、驱动部16及编码器18而也称作光学头单元。

光学头12如图1所示那样由Michelson(迈克尔逊)型的白光干涉显微镜构成。

光学头12具备相机14、光源部26、分束器28、干涉物镜30及成像透镜32。

干涉物镜30、分束器28、成像透镜32及相机14从测定对象物W起沿着Z方向上方侧依次配置。另外，在沿X方向(也可以是Y方向)与分束器28对置的位置配置光源部26。

光源部26在控制装置20的控制下作为测定光L1而朝向分束器28出射平行光束的白色光(相干性少的低相干光)。该光源部26具备发光二极管、半导体激光、卤素灯及高亮度放电灯等能够出射测定光L1的光源、以及将从该光源出射的测定光L1变换为平行光束的聚光透镜，关于该情况省略图示。

分束器28例如使用了半反射镜。分束器28将从光源部26入射的测定光L1的一部分朝向Z方向下方侧的干涉物镜30反射。另外，分束器28使从干涉物镜30入射的后述的合波光L3的一部分向Z方向上方侧透射而将该合波光L3朝向成像透镜32出射。

干涉物镜30是迈克尔逊型，具备物镜30A、分束器30B及参照面30C。从测定对象物W起沿着Z方向上方侧而依次配置分束器30B及物镜30A。另外，在相对于分束器30B沿X方向(也可以是Y方向)对置的位置配置参照面30C。

物镜30A具有聚光作用，使从分束器28入射的测定光L1通过分束器30B而聚光于测定对象物W。

分束器30B例如使用了半反射镜。分束器30B将从物镜30A入射的测定光L1的一部分分割为参照光L2，使剩余的测定光L1透射而向测定对象物W出射且将参照光L2朝向参照面30C反射。透射了分束器30B的测定光L1被照射到测定对象物W之后，由测定对象物W反射而返回分束器30B。

参照面30C例如使用反射镜，将从分束器30B入射的参照光L2朝向分束器30B反射。该参照面30C能够通过未图示的位置调整机构来手动调整X方向的位置。由此，能够调整分束器30B与参照面30C之间的参照光L2的光路长度。该参照光路长度被调整为同分束器30B与测定对象物W之间的测定光L1的光路长度一致(包括大致一致)。

分束器30B生成从测定对象物W返回的测定光L1与从参照面30C返回的参照光L2的合波光L3，并将该合波光L3朝向Z方向上方侧的物镜30A出射。该合波光L3在物镜30A及分束器28透射而向成像透镜32入射。在白光干涉显微镜的情况下，合波光L3成为包含干涉条纹的干涉光。

成像透镜32使从分束器28入射的合波光L3成像于相机14的拍摄面(省略图示)。具体而言，成像透镜32作为相机14的拍摄面上的像点而将物镜30A的焦点面上的点进行成像。

相机14具备CCD(Charge Coupled Device)型或CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor)型的摄像元件，该情况省略图示。相机14拍摄由成像透镜32成像于拍摄面的合波光L3作为观察图像，并将所拍摄出的观察图像36输出。在此，观察图像36包含干涉条纹。

驱动部16由公知的线性马达或马达驱动机构构成。驱动部16将光学头12保持为在垂直的扫描方向(光学头12的光轴方向)即Z方向上相对于测定对象物W自如地进行相对扫描。驱动部16在控制装置20的控制下，使光学头12相对于测定对象物W以所设定的扫描速度及扫描方向的范围进行相对移动。

需要说明的是，驱动部16能够将光学头12相对于测定对象物W沿扫描方向进行相对扫描即可，例如也可以使支承测定对象物W的工作台22沿扫描方向扫描。

工作台22具有对测定对象物W进行支承的工作台面。工作台面由与X方向及Y方向大致平行的平坦面构成。工作台驱动部24由公知的线性马达或马达驱动机构构成，并在控制装置20的控制下使工作台22相对于光学头12在与扫描方向垂直的面内(X方向及Y方向)相对地水平移动。

需要说明的是，工作台驱动部24能够使工作台22相对于光学头12沿X方向及Y方向进行相对移动即可，例如也可以使光学头12相对于支承测定对象物W的工作台22沿X方向及Y方向移动。

编码器18是检测光学头12相对于测定对象物W的扫描方向位置的位置检测传感器，例如使用了光学式线性编码器(也称作标尺)。光学式线性编码器例如由以恒定间隔形成有狭缝的线性标尺、以及隔着线性标尺而对置配置的受光元件及发光元件构成。编码器18反复检测光学头12的扫描方向位置(Z方向位置)，并对控制装置20反复输出位置信号38，该位置信号38包含表示扫描方向位置(Z方向位置)的位置信息。

控制装置20根据对操作部21的输入操作，来综合地控制表面形状测定装置10，以进行对测定对象物W进行测定之前的调整(事先调整模式)与测定对象物W的测定(测定模式)之间的切换、各模式下的测定条件的设定、以及测定模式下的三维形状的运算等。显示部23在控制装置20的控制下，显示各种信息。

控制装置20具备由各种处理器(Processor)及存储器等构成的运算电路。各种处理器中包括CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)及可编程逻辑器件[例如SPLD(SimpleProgrammable Logic Devices)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、及FPGA(Field Programmable Gate Arrays)]等。需要说明的是，控制装置20的各种功能可以由1个处理器实现，也可以由同种或异种的多个处理器实现。

图2是控制装置20的功能框图。如图2所示那样，在控制装置20连接有光学头12的相机14及光源部26、驱动部16、编码器18、工作台驱动部24及操作部21。

控制装置20如图2所示那样具备存储部100、测定控制部102、触发信号输出部104、三维形状运算部106、测定条件设定部108、丢帧发生率算出部110、触发信号数计数部112、相机帧数计数部114及控制部116，并通过执行从存储部100读出的未图示的控制程序来实现各自的功能，并执行处理。控制部116控制控制装置20的整体的处理。

如图2所示那样，测定控制部102具备光源部控制部120、拍摄指令部122、驱动部控制部124及工作台驱动部控制部126，并控制光源部26、相机14、驱动部16及工作台驱动部24。

光源部控制部120使来自光源部26的测定光L1的出射开始。驱动部控制部124控制驱动部16，使光学头12以设定的扫描速度并在扫描范围内沿扫描方向扫描。

在驱动部16使光学头12沿扫描方向进行扫描的期间，从编码器18输出位置信号38，并向触发信号输出部104供给位置信号38。触发信号输出部104基于从编码器18输出的位置信号38，每隔规定间隔而输出触发信号。

拍摄指令部122通过从触发信号输出部104每隔规定间隔输出的触发信号来对相机14指示观察图像的拍摄。拍摄指令部122通过从触发信号输出部104输出的触发信号来对相机14指示观察图像的拍摄。

相机14基于从触发信号输出部104输出的触发信号，在由操作员经由操作部21而设定的扫描范围内，每隔上述规定间隔(即采样间隔)而取得多个测定对象物W的观察图像36。由相机14每隔规定间隔(采样间隔)取得的多个观察图像36向控制装置20输出，并将观察图像36与取得该观察图像36时的位置信号38(包含表示Z方向位置的位置信息)建立关联。三维形状运算部106基于观察图像36和位置信号38来运算测定对象物W的表面形状。建立了关联的观察图像36和位置信号38也可以存储于存储部100。三维形状运算部106也可以基于存储于存储部100的观察图像36和位置信号38来运算测定对象物W的表面形状。

图3是用于说明由表面形状测定装置10进行的测定对象物W的三维形状的运算的说明图。图3的附图标记3A是表示光学头12的扫描方向的概要图。图3的附图标记3B表示一边使光学头12从接近到测定对象物WS的位置沿扫描方向上升一边在各扫描方向位置处相机14取得的观察图像。图3的附图标记3C是按每个像素(pixel)而例示出Z方向位置(高度)与亮度的相关关系及干涉条纹曲线的图。

三维形状运算部106在使光学头12沿扫描方向扫描的期间，从相机14取得在相机14的视野范围每隔采样间隔拍摄出的测定对象物W的观察图像36。

接下来，三维形状运算部106如图3的附图标记3B及附图标记3C所示那样检测产生了干涉条纹的各观察图像36的每个像素的亮度值。而且，三维形状运算部106比较各观察图像36(相机14的摄像元件)的同一坐标的每个像素的亮度值(参照附图标记Pix1)。三维形状运算部106按各观察图像36的同一坐标的每个像素来决定亮度值最大的Z方向位置，由此按同一坐标的每个像素来运算测定对象物W的高度信息。

接下来，说明在表面形状测定装置10中设定的作为测定条件中的1个测定条件的相机14的视野范围与最大帧率之间的关系。

图4是说明作为测定条件中的一个测定条件的相机14的视野范围的图，且是从相机14侧沿扫描方向(Z方向)观察测定对象物W得到的图。一般情况下，相机14的视野范围成为能够一次测定测定对象物W的范围。因此，当减小相机14的视野范围时，测定对象物W的目的的测定部位未全部收纳于相机14的视野范围，其结果是，需要测定多次，有时测定效率降低。

因此，如图4所示那样，从测定效率的观点出发，优选的是，相机14的视野范围包含测定对象物W的测定部位且是最大视野范围P_max。

另一方面，相机14的最大帧率F_c[fps]是相机14一秒能够拍摄的帧(拍摄图像)的数量的最大值，相机14的最大帧率F_C与相机14的视野范围P如以下的式(1)所示那样存在反比例的关系。

F_C≈A/P(A：比例常数)…(1)

即，当加大相机14的视野范围P时，能够减少测定次数，因此能够使测定效率提高，与之相反，相机14的最大帧率F_C变小，因此如根据后述的式(3)及(4)而理解的那样，因振动的影响而容易发生丢帧，有时导致测定精度的降低。另一方面，当减小相机14的视野范围P时，相机14的最大帧率F_C变大，因此与前者的情况相比不易发生丢帧，能够使测定精度提高，但由于减小视野范围P而测定次数增加，导致测定效率的降低。因此，为了谋求兼顾测定效率和测定精度，重要的是恰当地设定相机14的视野范围P。需要说明的是，从测定效率的观点出发，优选的是，相机14的视野范围P被设定为至少包括测定对象物W的最小视野范围P_min。相机14的视野范围P如箭头所示那样在最小视野范围P_min与最大视野范围P_max之间设定。

接下来，说明发生相机14的丢帧的条件。如已述的那样，在使光学头12沿扫描方向扫描的期间，基于从触发信号输出部104每隔规定间隔输出的触发信号(即，从编码器18每隔规定间隔输出的位置信号38)而由相机14拍摄观察图像。此时，由相机14拍摄的观察图像的拍摄间隔称作采样间隔。在此，当将光学头12相对于测定对象物W的扫描速度设为V_C[nm/s]，将相机14的采样间隔设为D_C[nm]，并将相机14的采样频率设为F_S[Hz]时，存在以下的式(2)的关系。

F_S＝V_C/D_C…(2)

相机14的采样频率F_S成为基于从触发信号输出部104输出的触发信号而相机14拍摄到观察图像的情况下的每秒拍摄的观察图像的张数。

因此，在相机14的最大帧率F_C与采样频率F_S满足以下的式(3)的关系的情况(采样频率F_S大于最大帧率F_C的情况)下，当以超过最大帧率F_C的速度指示拍摄时超出最大帧率F_C的帧数被无视，发生所谓的丢帧。当发生丢帧时有可能导致测定精度的降低。尤其是，当扫描速度V_C加快时，如式(2)所示那样相机14的采样频率F_S上升，因此容易发生丢帧。

F_C＜F_S…(3)

因此，需要以不满足式(3)的方式(即，以采样频率F_S成为最大帧率F_C以下的方式)设定相机14的采样频率F_S。

然而，有时表面形状测定装置10根据所设置的环境而发生振动，有时该振动给表面形状测定装置10的测定带来影响。例如，安装于表面形状测定装置10的风扇、来自地板的振动、工件输送系统的马达等成为振动源。表面形状测定装置10例如当在扫描中发生振动时，有时因测定对象物W的振动而测定对象物W与光学头12的相对位置偏移，在该偏移的原因下发生测定误差。另外，有时由于因光学头单元的振动引起的相机14的丢帧而发生测定误差。这样，振动成为可能加快光学头12的扫描速度的要素，因此当光学头12的扫描速度过快的情况下容易发生丢帧。在此，当将因在表面形状测定装置10的测定中发生的振动引起的振动频率设为F_m[Hz]时，在相机14的最大帧率F_C、采样频率F_S及振动频率F_m满足以下的式(4)的关系的情况下，发生丢帧。需要说明的是，振动频率F_m具有与相机14的采样间隔同等级的振幅强度。

F_C＜F_S+F_m…(4)

因此，为了即便在表面形状测定装置10的测定中发生了上述那样的振动也抑制因丢帧引起的测定精度的降低，需要以不满足式(4)的方式考虑振动频率F_m而设定相机14的采样频率F_S。

如根据式(2)及(4)而理解的那样，在扫描速度V_C大的情况下(采样频率F_S变大)，或者在视野范围P大的情况下(最大帧率F_C变小)，因由测定中的振动带来的影响而容易发生丢帧。在本实施方式中，在后述的事先调整模式及测定模式下，为了抑制由测定中的振动带来的影响，能够将作为测定条件的扫描速度V_C或视野范围P设定为期望的值。需要说明的是，在相机14的采样间隔D_C小的情况下(采样频率F_S变大)、因上述振动引起的振动频率F_m大的情况下也容易发生丢帧。

然而，直接测定因在测定中发生的振动引起的振动频率F_m是困难的，因此不能充分地抑制由上述振动带来的影响，使测定精度提高这一情况存在界限。

于是发明者等为了解决上述课题，导入丢帧发生率这样的想法，基于丢帧发生率来设定表面形状测定装置10的测定条件，由此得到能够抑制由上述振动带来的影响而谋求测定精度的提高的本发明。

以下，说明丢帧发生率的算出方法。该丢帧发生率根据测定预定帧数和实际测定的帧数而算出。

测定预定帧数是在基于从触发信号输出部104每隔规定间隔输出的触发信号而相机14进行了拍摄动作的情况下，在假定为未发生丢帧时，在相机14中本来应该取得的帧数(观察图像的张数)。当将该测定预定帧数设为M，将相机14的采样频率设为F_S[fps]，将采样间隔设为D_C[nm]，将光学头12的扫描范围设为D_R[nm]，将扫描速度设为V_C[nm/s]，并将扫描时间设为t[s]时，测定预定帧数M能够通过以下的式(5)而求出。

M＝F_S×t＝V_C/D_C×D_R/V_C＝D_R/D_C…(5)

测定到的帧数是相机14在测定时实际拍摄到的帧数(观察图像的张数)。当将测定到的帧数设为N，并将丢帧发生率设为FDR时，丢帧发生率FDR能够用以下的式(6)算出。

FDR＝1-N/M…(6)

在式(6)中，通过将测定到的帧数N除以测定预定帧数M来求出所拍摄出的观察图像的比率，并通过1减去该比率而算出丢帧发生率FDR。在FDR＞0的情况下，意味着发生了丢帧，该数值越大则意味着发生了越多丢帧。通过算出丢帧发生率FDR，间接地检知在光学头单元发生的振动。

为了使测定对象物W的振动容易检测，白光干涉显微镜(光学头单元)的质量优选预先设计为比安装光学头单元的基座的质量小。能够使白光干涉显微镜的固有振动频率比基座的固有振动频率大。

在各实施方式中，如以下所说明的那样，表面形状测定装置10的测定条件基于丢帧发生率FDR来设定，因此能够抑制由在测定时产生的振动带来的影响而提高测定精度。

《第一实施方式》

<第一实施方式所涉及的事先调整模式>

接下来，说明使用了丢帧发生率的事先调整模式下的测定条件的设定的一例。关于事先调整模式，对丢帧发生率FDR设定丢帧发生率阈值Th，并将丢帧发生率FDR与丢帧发生率阈值Th比较，来判定是否需要变更测定条件。在判定为不需要变更测定条件的情况下，算出丢帧发生率FDR时的测定条件被设定为在测定模式下使用的测定条件。

另一方面，在判定为需要变更测定条件的情况下，变更算出丢帧发生率FDR时的测定条件，并算出丢帧发生率FDR。一边反复变更测定条件一边算出丢帧发生率FDR，直至判定为不需要变更测定条件。最终，判定为不需要变更测定条件时的算出丢帧发生率FDR的测定条件被设定为在测定模式下使用的测定条件。

如已述那样，在扫描速度V_C大的情况下或在视野范围P大的情况下，容易发生丢帧。于是，在事先调整模式下，视野范围P和扫描速度V_C这双方被设定为测定条件。

图5是表示第一实施方式所涉及的事先调整模式下的测定条件的设定的流程图。在事先调整模式下，表面形状测定装置10执行设定在测定模式下使用的测定条件的处理。

以下，在图5的流程图中，将视野范围设为视野范围P_i，并使扫描速度为扫描速度V_k来进行说明。参数i是用于识别各视野范围P的指标，参数k是用于识别各扫描速度V的指标。

操作员将在事先调整模式下使用的测定对象物W载置于工作台22，并从操作部21选择事先调整模式。向控制部116输入操作员的选择结果，控制部116控制事先调整模式的处理整体。

操作员基于测定对象物W来设定最小视野范围P_min(参照图4)及丢帧发生率阈值Th₁(步骤S1)。最小视野范围P_min是指，在相机14的视野范围P中具有能够最低限度将测定对象物W的测定部位包含在内的大小的面积的视野范围。最小视野范围P_min包含测定对象物W的测定部位，因此能够避免测定测定对象物W多次的状况。丢帧发生率阈值Th₁在后述的步骤S5中，与丢帧发生率FDR比较，来判定是否变更测定条件。最小视野范围P_min和丢帧发生率阈值Th₁能够手动或自动地设定。最小视野范围P_min和丢帧发生率阈值Th₁的信息被输入控制装置20的测定条件设定部108。最小视野范围P_min和丢帧发生率阈值Th₁的信息也可以存储于存储部100。

接下来，测定条件设定部108对表示视野范围P_i的指标的参数i设定i＝1，并对表示扫描速度V_k的指标的参数k设定k＝1(步骤S2)。进一步地，测定条件设定部108作为初始值而对视野范围P₁设定相机14的最大视野范围P_max，并对扫描速度V₁设定最大扫描速度V_max。在图5的流程中，作为初始值，在优先测定效率的条件下设定视野范围P₁和扫描速度V₁。

接下来，测定控制部102基于由测定条件设定部108设定的视野范围P_i及扫描速度V_k，由光源部控制部120、拍摄指令部122、驱动部控制部124控制光学头单元。在表面形状测定装置10中，一边对光学头12进行扫描操作，一边基于从编码器18输出的位置信号38，相机14在各扫描位置处取得多个观察图像36。相机14取得测定对象物W的观察图像36，控制装置20取得来自编码器18的位置信号38，并结束测定(步骤S3)。在取得观察图像36和位置信号38的期间，触发信号数计数部112对触发信号输出部104输出的触发数进行计数。在触发信号数计数部112中计数出的触发数成为与上述的测定预定帧数M相当的值。需要说明的是，在取得或设定有采样间隔D_C[nm]和扫描范围D_R[nm]的情况下，也可以在例如丢帧发生率算出部110等中基于式(5)来算出测定预定帧数。在该情况下，不需要触发信号数计数部112。另外，相机帧数计数部114将相机14实际取得的观察图像36的张数计数为测定到的帧数N。

接下来，丢帧发生率算出部110基于触发信号数计数部112取得的“测定预定帧数M”及相机帧数计数部114取得的“测定的帧数N”，来算出丢帧发生率FDR(步骤S4)。

接下来，测定条件设定部108判定丢帧发生率FDR是否为丢帧发生率阈值Th₁以下(FDR≤Th₁)(步骤S5)。在步骤S5中为“是”的情况下，测定条件设定部108判定为不需要测定条件的变更，并保存进行了该判定时(满足FDR≤Th₁时)的视野范围P_i及扫描速度V_k，并将所保存的视野范围P_i及扫描速度V_k设定为在测定模式下适用的测定条件(步骤S6)。而且，表面形状测定装置10结束事先调整模式。

在步骤S5中为“否”的情况(FDR＞Th₁)下，测定条件设定部108判定为需要变更测定条件，并变更测定条件(步骤S7)。即，测定条件设定部108在所设定的测定条件下，间接地判定为振动给表面形状测定装置10的测定精度带来影响。

在图5的流程中，在判定为需要变更测定条件的情况下，测定条件设定部108以使丢帧发生率FDR小于丢帧发生率阈值Th₁的方式变更视野范围P_i或扫描速度V_k。

在图5的流程中，能够设定视野范围P_i及扫描速度V_k这双方的测定条件，但与光学头12的扫描速度V_k相比优先变更相机14的视野范围P_i。丢帧发生率FDR比丢帧发生率阈值Th₁小，因此需要减小视野范围P_i或者减慢扫描速度V_k。在扫描型的表面形状测定装置10中，与使视野范围P_i降低(变更)的情况相比，在使扫描速度V_k降低(变更)的情况下更导致测定效率的降低，因此优先变更视野范围P_i。

在步骤S7中，测定条件设定部108例如按照以下的式(7)，来计算视野范围P_i+1，并变更视野范围P_i。在步骤S7中，测定条件设定部108仅变更视野范围P_i。

视野范围P_i+1＝视野范围P_i×(0.95-FDR)…(7)

在式(7)中，减小视野范围P_i的比例根据在步骤S4中算出的丢帧发生率FDR的值而变化。根据丢帧发生率FDR而使减小视野范围P_i的比例变化，由此与单使视野范围P_i乘以0.95的情况相比，不需要将相同的降低例程反复多次。测定条件的设定能够效率化。式(7)使用了“0.95”的数值，但也可以是其他数值。另外，也可以如以下的式(8)所示那样，关于减小视野范围P_i的比例，存在不根据丢帧发生率FDR的值而使比例变化的情况。

视野范围P_i+1＝视野范围P_i×0.95…(8)

接下来，测定条件设定部108判定视野范围P_i+1是否为最小视野范围P_min以上(P_i+1≥P_min)(步骤S8)。在步骤S8中为“是”的情况下，测定条件设定部108将参数i增加1(步骤S9)。接下来，处理流程进入步骤S3。

在步骤S3中，测定控制部102基于测定条件设定部108中变更后的视野范围P_i、及维持了的扫描速度V_k，来控制光学头单元，并执行测定对象物W的测定。

只要满足视野范围P_i+1≥最小视野范围P_min，则处理流程反复步骤S3、步骤S4、步骤S5、步骤S7及步骤S9，直至满足丢帧发生率FDR≤丢帧发生率阈值Th₁。在步骤S5中满足丢帧发生率FDR≤丢帧发生率阈值Th₁的情况(“是”的情况)下，处理流程进入步骤S6。测定条件设定部108保存在步骤S5中判定为“是”时的最新的视野范围P_i及扫描速度V_k，所保存的视野范围P_i及扫描速度V_k被设定为在测定模式下适用的测定条件。

接下来，在步骤S8中为“否”的情况下，测定条件设定部108在视野范围P_i的变更中，判定为不满足丢帧发生率FDR≤丢帧发生率阈值Th₁，结束视野范围P_i的变更，并变更扫描速度V_k(步骤S10)。

在步骤S10中，测定条件设定部108例如按照以下的式(9)，计算扫描速度V_k+1，并变更扫描速度V_k。在步骤S10中，测定条件设定部108仅变更扫描速度V_k。

扫描速度V_k+1＝扫描速度V_k×(0.95-FDR)…(9)

在式(9)中，与步骤S7同样地，减小扫描速度V_k的比例根据在步骤S4中算出的丢帧发生率FDR的值而变化。能够将测定条件的设定效率化。关于减小扫描速度V_k的比例，也可以存在不根据丢帧发生率FDR的值而使比例变化的情况。

接下来，测定控制部102基于在步骤S7中变更后的视野范围P_i+1及在步骤S10中变更后的扫描速度V_k+1，来控制光学头单元，并执行测定对象物W的测定(步骤S11)。

接下来，丢帧发生率算出部110基于触发信号数计数部112取得的“测定预定帧数M”(触发数)及相机帧数计数部114取得的“测定的帧数N”，来算出丢帧发生率FDR(步骤S12)。

接下来，测定条件设定部108判定丢帧发生率FDR是否为丢帧发生率阈值Th₁以下(FDR≤Th₁)(步骤S13)。

在步骤S13中为“否”的情况(FDR＞Th₁)下，判定为需要变更测定条件，并将参数k增加1(步骤S14)。接下来，处理流程进入步骤S10。处理流程反复步骤S10、步骤S11、步骤S12、步骤S13及步骤S14，直至满足丢帧发生率FDR≤丢帧发生率阈值Th₁。

在步骤S13中满足丢帧发生率FDR≤丢帧发生率阈值Th₁的情况(“是”的情况)下，处理流程进入步骤S6，保存最新的视野范围P_i及最新的扫描速度V_k，所保存的视野范围P_i及扫描速度V_k被设定为在测定模式下适用的测定条件。

如已述那样，表面形状测定装置10将最大视野范围P_max设定为初始的视野范围P₁，将最大扫描速度V_max设定为初始的扫描速度V₁，并开始事先调整模式。表面形状测定装置10基于丢帧发生率FDR，来设定在测定模式下使用的视野范围P_i及扫描速度V_k，因此能够抑制测定模式下的测定效率的降低和测定精度的降低。

<第一实施方式所涉及的测定模式>

图6是第一实施方式所涉及的测定模式的流程图。在第一实施方式所涉及的测定模式下，表面形状测定装置10基于丢帧发生率FDR，来判定是否需要再次测定，在判定为需要再次测定的情况下，不变更测定条件，并再次测定(重试)测定对象物W。

操作员将在测定模式下使用的工件W_i载置于工作台22，并从操作部21选择测定模式。操作员的选择结果被输入控制部116，控制部116控制测定模式的处理整体。当选择测定模式时，在事先调整模式下设定的视野范围P及扫描速度V作为测定模式下的初始测定条件而被设定为视野范围P₁、及扫描速度V₁。

通过操作员的操作，测定条件设定部108对表示工件W_i的指标的参数i设定i＝1，并设定测定模式下的丢帧发生率阈值Th₂(步骤S21)。测定模式的丢帧发生率阈值Th₂与事先调整模式的丢帧发生率阈值Th₁既可以相同，也可以不同。在丢帧发生率阈值Th₂比丢帧发生率阈值Th₁小的情况下，表面形状测定装置10能够减小重试的风险。

接下来，工作台驱动部控制部126控制工作台驱动部24，工作台驱动部24将工件W_i移动到相机14的视野范围P₁(步骤S22)。

接下来，测定控制部102基于由测定条件设定部108设定的视野范围P_i，1及扫描速度V_i，1，由光源部控制部120、拍摄指令部122、驱动部控制部124控制光学头单元。在表面形状测定装置10中，一边使光学头12进行扫描，一边基于从编码器18输出的位置信号38，相机14在各扫描位置处取得多个观察图像36。相机14取得工件W_i的观察图像36，控制装置20取得来自编码器18的工件W_i的位置信号38，并结束测定(步骤S23)。视野范围P_i，1是指，以初始设定出的视野范围P₁来测定第i号工件W_i。扫描速度V_i，1是指，以初始设定出的扫描速度V₁来测定第i号工件W_i。在取得观察图像36和位置信号38的期间，触发信号数计数部112对触发信号输出部104输出的触发数进行计数。另外，相机帧数计数部114对测定的帧数N进行计数。

接下来，丢帧发生率算出部110基于触发信号数计数部112取得的“测定预定帧M”(触发数)及相机帧数计数部114取得的“测定的帧数N”，来算出丢帧发生率FDR(步骤S24)。

接下来，测定条件设定部108判定丢帧发生率FDR是否为丢帧发生率阈值Th₂以下(FDR≤Th₂)(步骤S25)。

在步骤S25中为“否”的情况(FDR＞Th₂)下，测定条件设定部108判定为需要再次测定。即，测定条件设定部108在设定出的测定条件下，间接地判定为振动给表面形状测定装置10的测定带来影响。处理流程进入步骤S23，测定控制部102基于视野范围P_i，1及扫描速度V_i，1，控制光学头单元，执行工件W_i的测定。处理流程反复步骤S23、步骤S24及步骤S25，直至满足丢帧发生率FDR≤丢帧发生率阈值Th₂。

接下来，在步骤S25中为“是”的情况下，控制部116判定是否结束了全部工件W_i的测定(步骤S26)。

在步骤S26为“否”的情况下，控制部116将参数i增加1(步骤S27)。接下来，处理流程进入步骤S22。

处理流程反复步骤S22、步骤S23、步骤S24、步骤S25及步骤S26，直至结束全部工件W_i的测定。

接下来，在步骤S26为“是”的情况下，表面形状测定装置10结束工件W_i的测定。

在第一实施方式所涉及的测定模式下，偶然地判定为成为了丢帧发生率FDR＞丢帧发生率阈值Th₂，表面形状测定装置10不变更初始测定条件(视野范围P₁及扫描速度V₁)，并再次测定。不变更测定条件，因此能够抑制测定效率的降低。

《第二实施方式》

接下来，说明第二实施方式。在第二实施方式中，事先调整模式与第一实施方式相同，但测定模式与第一实施方式不同。

<第二实施方式所涉及的测定模式>

以下，使用图7来说明第二实施方式所涉及的测定模式。如图7所示那样，在第二实施方式所涉及的测定模式下，表面形状测定装置10基于丢帧发生率FDR来判定是否需要变更测定条件，在判定为需要变更的情况下，一边变更测定条件，一边再次测定(重试)测定对象物W。

操作员将在测定模式下使用的工件W_i载置于工作台22，并从操作部21选择测定模式。操作员的选择结果被输入控制部116，控制部116控制测定模式的处理整体。当选择测定模式时，在事先调整模式下设定的视野范围P及扫描速度V作为测定模式下的初始测定条件而被设定为视野范围P₁及扫描速度V₁。

通过操作员的操作，测定条件设定部108对表示工件W_i的指标的参数i设定i＝1，对表示扫描速度V_k的指标的参数k设定k＝1，并设定测定模式下的丢帧发生率阈值Th₂(步骤S31)。与第一实施方式同样地，测定模式的丢帧发生率阈值Th₂与事先调整模式的丢帧发生率阈值Th₁既可以相同，也可以不同。

接下来，工作台驱动部控制部126控制工作台驱动部24，工作台驱动部24将工件W_i移动到相机14的视野范围P₁(步骤S32)。

接下来，测定控制部102基于由测定条件设定部108设定的视野范围P_i，1及扫描速度V_i，1，由光源部控制部120、拍摄指令部122、驱动部控制部124控制光学头单元。在表面形状测定装置10中，一边使光学头12进行扫描，一边基于从编码器18输出的位置信号38，相机14在各扫描位置处取得多个观察图像36。相机14取得工件W_i的观察图像36，控制装置20取得来自编码器18的位置信号38，并结束测定(步骤S33)。在取得观察图像36和位置信号38的期间，触发信号数计数部112对触发信号输出部104输出的触发数进行计数。另外，相机帧数计数部114对测定的帧数N进行计数。

接下来，丢帧发生率算出部110基于触发信号数计数部112取得的“测定预定帧M”(触发数)及相机帧数计数部114取得的“测定的帧数N”，来算出丢帧发生率FDR(步骤S34)。

接下来，测定条件设定部108判定丢帧发生率FDR是否为丢帧发生率阈值Th₂以下(FDR≤Th₂)(步骤S35)。

在步骤S35中为“否”的情况(FDR＞Th₂)下，测定条件设定部108判定为需要变更用于再次测定的测定条件，测定条件设定部108变更测定条件(步骤S36)。即，测定条件设定部108在所设定的测定条件下，间接地判定为振动给表面形状测定装置10的测定精度带来影响。

在判定为需要变更测定条件的情况下，测定条件设定部108以使丢帧发生率FDR比丢帧发生率阈值Th₂小的方式减慢光学头12的扫描速度V_k。

在步骤S36中，测定条件设定部108例如按照式(9)来计算扫描速度V_k+1，并变更扫描速度V_k。在步骤S36中，测定条件设定部108仅变更扫描速度V_k。

接下来，测定条件设定部108将参数k增加1(步骤S37)。接下来，处理流程进入步骤S33。

处理流程进入步骤S33，测定控制部102基于视野范围P_i，1及变更后的扫描速度V_i，k，来控制光学头单元，并执行工件W_i的测定。处理流程反复步骤S33、步骤S34、步骤S35、步骤S36及步骤S37，直至满足丢帧发生率FDR≤丢帧发生率阈值Th₂。

接下来，在步骤S35中为“是”的情况下，控制部116判定是否结束了全部工件W_i的测定(步骤S38)。

在步骤S38中为“否”的情况下，测定条件设定部108将第i+1号工件的初始的扫描速度V_i+1，1变更为V_i，n(第i号的最新的扫描速度)(步骤S39)。接下来，控制部116将参数i增加1(步骤S40)。接下来，处理流程进入步骤S32。需要说明的是，步骤S39设为扫描速度V_i+1，1＝V_i，_n，但例如有可能因地震等突发的振动而扫描速度V_i，n不断减慢，因此例如优选每测定工件W达10次便向最初的扫描速度V_i，1返回1次。

处理流程反复步骤S32、步骤S33、步骤S34、步骤S35、步骤S36、步骤S37、步骤S38、步骤S39及步骤S40，直至结束全部工件W_i的测定。

接下来，在步骤S38中为“是”的情况下，表面形状测定装置10结束工件W_i的测定。

在第二实施方式所涉及的测定模式下，表面形状测定装置10在振动的影响下，判定为成为了丢帧发生率FDR＞丢帧发生率阈值Th₂，表面形状测定装置10变更初始测定条件的扫描速度V_k，并再次测定。通过变更测定条件并再次测定，能够排除由振动带来的影响，能够防止测定精度的降低。

《第三实施方式》

接下来，说明第三实施方式。在第三实施方式中，将多个测定对象物W直接地或间接地载置于工作台22上，使工作台22移动而在各测定对象物W的位置处进行测定。因此，在第三实施方式中，在事先调整模式中按工作台22的每个位置设定测定条件这点、以及使用在测定模式中按工作台22的每个位置设定的测定条件进行测定这点与第一实施方式不同。关于由表面形状测定装置10进行的测定对象物W的三维形状的运算，与第一实施方式相同。以下，说明与第一实施方式不同的点。

首先，参照图8来说明多个测定对象物W的测定。如图8所示那样，多个测定对象物W载置于一个托盘25。载置有多个测定对象物W的托盘25支承于工作台22。工作台22构成为能够在与X方向和Y方向平行的2轴上移动。

在图8的附图标记8A中，多个测定对象物W中的一个测定对象物W被选择为测定对象，将工作台22在面内移动，由此该测定对象物W与光学头12被对位。表面形状装置10测定测定对象物W的表面形状。

在图8的附图标记8B中，与附图标记8A不同的测定对象物W被选择为测定对象，将工作台22在面内移动，由此该测定对象物W与光学头12被对位。表面形状装置10测定与附图标记8A不同的测定对象物W的表面形状。同种的多个测定对象物W由表面形状装置10测定。

在图8中，示出了多个测定对象物W载置于托盘25之上的例子。然而，测定对象物W不限定于此。例如，半导体晶片、以及在该半导体晶片上形成的多个电路图案也能够当作同种的多个测定对象物。半导体晶片相当于托盘，多个电路图案能够相当于多个测定对象物W。

另外，在图8中，例示了工作台22能够沿X方向和Y方向这2轴移动的情况。然而，也可以是工作台22能够沿X方向及Y方向中的任一轴移动的情况，还可以是工作台22能够沿X方向、Y方向及Z方向这3轴或3轴以上的数量的轴移动。说明了移动工作台22的情况，但只要光学头12与工作台22能够相对地移动即可，也可以是使光学头12移动。

如图8所示那样，在测定多个测定对象物W的情况下，光学头12与工作台22被相对地移动，并定位。因此，如附图标记8A及附图标记8B所示那样，光学头12与工作台22的相对的位置关系根据测定对象物W的位置而不同。当看作包含光学头12和工作台22的一个系统时，在附图标记8A和附图标记8B中，系统的重心不同。根据重心位置的不同，振动的容易度按工作台22的每个位置(每个测定对象物W的位置)而变化。

于是，在设定测定条件的情况下，基于丢帧发生率FDR来设定测定条件，并且按工作台22的每个位置来设定测定条件，由此表面形状测定装置10能够更可靠地达成测定精度的降低的抑制。

<第三实施方式所涉及的事先调整模式>

在第三实施方式所涉及的事先调整模式下，当设定关于某工作台位置的测定条件后，工作台22被移动到别的位置，并设定关于该别的位置的测定条件。最终，按全部的工作台22的每个位置而设定在测定模式下使用的测定条件。

需要说明的是，如式(4)所说明的那样，在扫描速度V_C大的情况下或在视野范围P为大的情况下，容易发生丢帧。于是，在事先调整模式下，按工作台22的每个位置将视野范围P和扫描速度V_C这双方设定为测定条件。

为了设定测定条件，作为事先的准备而设置托盘25，该托盘25载置了要测定的测定对象物W。如已述那样，根据工作台22的位置，重心位置变化，振动的容易度不同。表面形状测定装置10一边沿X方向或Y方向改变多个工作台22的位置一边测定，并计算工作台22的各位置处的丢帧率。

例如，当以X轴为例进行说明时，设为工作台22能够从0移动到X₁。将0至X₁分割4份，0、X₁/4、2X₁/4、3X₁/4及X₁这5部位被决定为设定测定条件的部位。在决定出的各设定部位的位置处，测定各视野范围P和各扫描速度V，并如以下的表1所示那样制作并存储测定条件映射。视野范围P₀、P₁、P₂、P₃、P₄及扫描速度V₀、V₁、V₂、V₃、V₄中的指标是指各位置处的视野范围和扫描速度。视野范围P₀、P₁、P₂、P₃、P₄可以是分别相同的视野范围，也可以是不同的视野范围。同样地，扫描速度V₀、V₁、V₂、V₃及V₄可以是分别相同的扫描速度，也可以是不同的扫描速度。

[表1]

位置	视野范围P	扫描速度V
			0	P₀	V₀
X₁/4	P₁	V₁
			2X₁/4	P₂	V₂
3X₁/4	P₃	V₃
			X₁	P₄	V₄

在测定模式下，表面形状测定装置10根据按工作台22的每个位置而设定出的测定条件(表1所示的映射)，来测定测定对象物W的表面形状。需要说明的是，在测定不存在于映射的位于工作台22上的测定对象物W的情况下，也可以通过线性插补等来推定测定条件并测定。

接下来，使用图9来说明第三实施方式所涉及的事先调整模式下的测定条件的设定。以下，将应该设定测定条件的工作台22的部位设为位置X_m，将视野范围设为视野范围P_i，并将扫描速度设为扫描速度V_k来进行说明。参数m是用于识别各位置m的指标，参数i是用于识别各视野范围P的指标，参数k是用于识别各扫描速度V的指标。

操作员将在事先调整模式下使用的多个测定对象物W载置于工作台22，并从操作部21选择事先调整模式。操作员的选择结果被输入控制部116，控制部116控制事先调整模式的处理整体。

对表示位置X_m的指标的参数m设定i＝0(步骤S51)。接下来，将工作台移动到位置X_m(步骤S52)。接下来，表面形状测定装置10针对位置X_m执行测定条件设定的处理(步骤S53)。关于步骤S53的测定条件设定处理，与在第一实施方式中使用图5说明了的处理同样，因此省略说明。

需要说明的是，也可以在图9所示的步骤S51中实施图5所示的步骤S1。另外，当在事先测定模式下一旦设定后，不需要变更最小视野范围P_min、及丢帧发生率阈值Th₁，直至结束事先测定模式。

当结束步骤S53时，将在步骤S53中设定的最新的视野范围和扫描速度设置为视野范围P_m和扫描速度V_m，并与位置X_m建立关联而存储(步骤S54)。

控制部116将参数m增加1(步骤S55)，并关于全部的位置判定是否结束了测定条件的设定(步骤S56)。在步骤S6为“否”的情况下，处理流程进入步骤S52。处理流程反复步骤S52、步骤S53、步骤S54及步骤S55，直至关于全部的位置结束测定条件的设定。

在步骤S56中为“是”的情况下，结束事先调整模式。当结束事先调整模式时，表面形状测定装置10制作将表1所示那样的位置X、视野范围P及扫描速度V建立了关联的映射，并将其存储于存储部100。

如已述那样，表面形状测定装置10将最大视野范围P_max设定为初始的视野范围P₁，将最大扫描速度V_max设定为初始的扫描速度V₁，并开始事先调整模式。表面形状测定装置10基于丢帧发生率FDR，按每个位置X_m设定在测定模式下使用的视野范围P_m及扫描速度V_m，因此能够抑制测定模式下的测定精度的降低。

<第三实施方式所涉及的测定模式>

接下来，参照图10来说明第三实施方式所涉及的测定模式。在测定模式下，表面形状测定装置10基于按工作台22的每个位置存储的测定条件来测定，且基于丢帧发生率FDR来判定是否需要变更测定条件，并在判定为需要变更的情况下，一边变更测定条件，一边再次测定(重试)测定对象物(工件)W。

操作员将在测定模式下使用的多个工件W载置于工作台22的规定的位置X，并从操作部21选择测定模式。操作员的选择结果被输入控制部116，控制部116控制测定模式的处理整体。

通过操作员的操作，测定条件设定部108对表示扫描速度V_k的指标的参数k设定k＝1，对表示位置X_m的指标的参数m设定m＝1，并设定测定模式下的丢帧发生率阈值Th₂(步骤S61)。测定模式的丢帧发生率阈值Th₂与事先调整模式的丢帧发生率阈值Th₁既可以相同，也可以不同。在丢帧发生率阈值Th₂比丢帧发生率阈值Th₁小的情况下，表面形状测定装置10能够减小重试的风险。

接下来，工作台驱动部控制部126控制工作台驱动部24，并将位于工作台22的位置X_m的工件W_m移动到与光学头12对置的位置(步骤S62)。

接下来，测定控制部102例如从存储于存储部100的映射读出由测定条件设定部108设定的位置X_m所对应的测定条件(视野范围P_m、扫描速度V_k，m)(步骤S63)。视野范围P_m是位置X_m处的视野范围，扫描速度V_k，m是位置X_m处的扫描速度。k成为反复变更扫描速度V_m时的计数器。

接下来，测定控制部102基于读出的测定条件(视野范围P_m、扫描速度V_k，m)，由光源部控制部120、拍摄指令部122、驱动部控制部124控制光学头单元。相机14取得工件W_m的观察图像36，控制装置20取得来自编码器18的位置信号38，并结束测定(步骤S64)。在取得观察图像36和位置信号38的期间，触发信号数计数部112对触发信号输出部104输出的触发数进行计数。另外，相机帧数计数部114对测定的帧数N进行计数。

接下来，丢帧发生率算出部110基于触发信号数计数部112取得的“测定预定帧M”及相机帧数计数部114取得的“测定的帧数N”，来算出丢帧发生率FDR(步骤S65)。

接下来，测定条件设定部108判定丢帧发生率FDR是否为丢帧发生率阈值Th₂以下(FDR≤Th₂)(步骤S66)。

在步骤S66中为“否”的情况(FDR＞Th₂)下，测定条件设定部108判定为需要变更用于再次测定的测定条件，测定条件设定部108变更测定条件(步骤S67)。即，测定条件设定部108在所设定的测定条件下，间接地判定为振动给表面形状测定装置10的测定精度带来影响。

在判定为需要变更测定条件的情况下，测定条件设定部108以使丢帧发生率FDR比丢帧发生率阈值Th₂小的方式减慢光学头12的扫描速度V_k、m。

在步骤S67中，测定条件设定部108例如按照式(9)来计算扫描速度V_k+1，并变更扫描速度V_k。

接下来，测定条件设定部108将参数k增加1(步骤S68)。接下来，处理流程进入步骤S64，再次测定工件W_m。

之后，关于测定控制部102，处理流程反复步骤S64、步骤S65、步骤S66、步骤S67及步骤S68，直至满足丢帧发生率FDR≤丢帧发生率阈值Th₂。

接下来，在步骤S66中为“是”的情况下，控制部116判定是否结束了全部工件W_m的测定(步骤S69)。

在步骤S69中为“否”的情况下，控制部116将参数m增加1，测定条件设定部108对参数k设定k＝1(步骤S70)。接下来，处理流程进入步骤S62。

处理流程反复步骤S62、步骤S63、步骤S64、步骤S65、步骤S66、步骤S67、步骤S68、步骤S69及步骤S70，直至结束全部工件W_m的测定。

接下来，在步骤S69中为“是”的情况下，表面形状测定装置10结束工件W_m的测定。

根据第三实施方式，在事先调整模式中按工作台22的每个位置而设定有测定条件，因此在测定模式下，即便光学头12与工作台22的相对的位置关系变化，测定精度也不易受振动的影响。进而，能够抑制测定精度的降低。另外，在成为了丢帧发生率FDR＞丢帧发生率阈值Th₂的情况下判定为振动给测定精度带来影响，变更每个位置X_m的初始测定条件中的扫描速度V_k，并进行再次测定。通过变更测定条件并进行再次测定，能够排除由振动带来的影响，能够防止测定精度的降低。

《其他变形例》

在第一实施方式至第三实施方式中，说明了光学头12是迈克尔逊型的白光干涉显微镜的情况，但也可以是Mirau(米洛)型的白光干涉显微镜，还可以是Linnik型的白光干涉显微镜。另外，光学头12也可以是焦点变化型的显微镜。

在第二实施方式及第三实施方式所涉及的测定模式下，示出了表面形状测定装置10变更扫描速度V的例子，但也可以代替扫描速度V而变更视野范围P。另外，表面形状测定装置10也可以变更视野范围P及扫描速度V。

附图标记说明：

10…表面形状测定装置、12…光学头、14…相机、16…驱动部、18…编码器、20…控制装置、21…操作部、22…工作台、23…显示部、24…工作台驱动部、25…托盘、26…光源部、28…分束器、30…干涉物镜、30A…物镜、30B…分束器、30C…参照面、32…成像透镜、36…观察图像、38…位置信号、100…存储部、102…测定控制部、104…触发信号输出部、106…三维形状运算部、108…测定条件设定部、110…丢帧发生率算出部、112…触发信号数计数部、114…相机帧数计数部、116…控制部、120…光源部控制部、122…拍摄指令部、124…驱动部控制部、126…工作台驱动部控制部、L1…测定光、L2…参照光、L3…合波光、W…测定对象物。

Claims

1.一种表面形状测定装置，其使光学头一边相对于测定对象物沿垂直方向进行相对扫描一边取得所述测定对象物的观察图像，其中，

所述表面形状测定装置具备：

相机，其拍摄由所述光学头取得的所述观察图像；

驱动部，其使所述光学头相对于所述测定对象物沿垂直的扫描方向进行相对扫描；

编码器，其用于检测所述光学头相对于所述测定对象物的扫描方向位置；

拍摄指令部，其基于从所述编码器每隔规定间隔输出的位置信号来对所述相机指示所述观察图像的拍摄；

丢帧发生率算出部，其算出表示所述相机的丢帧的发生率的丢帧发生率；以及

测定条件设定部，其基于所述丢帧发生率，来设定用于测定所述测定对象物的表面形状的测定条件。

2.根据权利要求1所述的表面形状测定装置，其中，

所述表面形状测定装置还具备工作台，该工作台使所述测定对象物相对于所述光学头进行相对移动，

所述丢帧发生率算出部按所述工作台的每个位置来算出表示所述相机的丢帧的发生率的丢帧发生率，

所述测定条件设定部基于所述丢帧发生率，按所述工作台的每个位置来设定用于测定所述测定对象物的表面形状的测定条件。

3.根据权利要求1或2所述的表面形状测定装置，其中，

所述测定条件设定部作为所述测定条件而设定所述相机的视野范围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的表面形状测定装置，其中，

所述测定条件设定部作为所述测定条件而设定所述光学头相对于所述测定对象物的扫描速度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的表面形状测定装置，其中，

所述测定条件设定部基于将所述丢帧发生率与丢帧发生率阈值进行比较得到的结果，来判定是否需要变更所述测定条件。

6.根据权利要求5所述的表面形状测定装置，其中，

所述测定条件设定部在判定为需要变更所述测定条件的情况下，变更所述测定条件以使所述丢帧发生率小于所述丢帧发生率阈值。

7.根据权利要求6所述的表面形状测定装置，其中，

所述测定条件设定部作为所述测定条件能够设定所述相机的视野范围和所述光学头相对于所述测定对象物的扫描速度这双方，在判定为需要变更所述测定条件的情况下，与所述光学头的扫描速度相比优先变更所述相机的视野范围以使所述丢帧发生率成为所述丢帧发生率阈值以下。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的表面形状测定装置，其中，

在将所述丢帧发生率设为FDR，将所述相机实际拍摄到的所述观察图像的帧数设为N，并将基于所述位置信号而所述相机本来应该拍摄到的所述观察图像的预定帧数设为M的情况下，所述丢帧发生率算出部使用下式即FDR＝1-N/M来算出所述丢帧发生率。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的表面形状测定装置，其中，

所述光学头是白光干涉显微镜。

10.一种表面形状测定方法，其利用表面形状测定装置测定表面形状，其中，

所述表面形状测定装置具备：

相机，其拍摄由光学头取得的测定对象物的观察图像；

编码器，其用于检测所述光学头相对于所述测定对象物的扫描方向位置；以及

拍摄指令部，其基于从所述编码器每隔规定间隔输出的位置信号来对所述相机指示所述观察图像的拍摄，

所述表面形状测定方法包括：

丢帧发生率算出步骤，算出表示所述相机的丢帧的发生率的丢帧发生率；以及

测定条件设定步骤，基于所述丢帧发生率，来设定用于测定所述测定对象物的表面形状的测定条件。

11.根据权利要求10所述的表面形状测定方法，其中，

在所述丢帧发生率算出步骤中，按构成为使所述测定对象物相对于所述光学头进行相对移动的工作台的每个位置来算出表示所述相机的丢帧的发生率的丢帧发生率，

在所述测定条件设定步骤中，基于所述丢帧发生率，按所述工作台的每个位置来设定用于测定所述测定对象物的表面形状的测定条件。

12.根据权利要求10或11所述的表面形状测定方法，其中，

在所述测定条件设定步骤中，作为所述测定条件而设定所述相机的视野范围。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的表面形状测定方法，其中，

在所述测定条件设定步骤中，作为所述测定条件而设定所述光学头相对于所述测定对象物的扫描速度。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的表面形状测定方法，其中，

在所述测定条件设定步骤中，基于将所述丢帧发生率与丢帧发生率阈值进行比较得到的结果，来判定是否需要变更所述测定条件。

15.根据权利要求14所述的表面形状测定方法，其中，

在所述测定条件设定步骤中，在判定为需要变更所述测定条件的情况下，变更所述测定条件以使所述丢帧发生率小于所述丢帧发生率阈值。

16.根据权利要求15所述的表面形状测定方法，其中，

在所述测定条件设定步骤中，作为所述测定条件能够设定所述相机的视野范围和所述光学头相对于所述测定对象物的扫描速度这双方，在判定为需要变更所述测定条件的情况下，与所述光学头的扫描速度相比优先变更所述相机的视野范围以使所述丢帧发生率成为所述丢帧发生率阈值以下。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的表面形状测定方法，其中，

在将所述丢帧发生率设为FDR，将所述相机实际拍摄到的所述观察图像的帧数设为N，并将基于所述位置信号而所述相机本来应该拍摄到的所述观察图像的预定帧数设为M的情况下，在所述丢帧发生率算出步骤中，使用下式即FDR＝1-N/M来算出所述丢帧发生率。