專利名稱：三維形狀測(cè)量裝置及三維形狀測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用干涉條紋圖像對(duì)測(cè)量對(duì)象的表面凹凸形狀(臺(tái)階形狀)和厚度進(jìn)行測(cè)量的三維形狀測(cè)量裝置及三維形狀測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
在對(duì)例如薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面(浮上面)那樣的復(fù)雜的臺(tái)階形狀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般使用利用干涉條紋的干涉條紋解析方法，所述干涉條紋是使從測(cè)量對(duì)象的測(cè)量面反射的測(cè)量光和從設(shè)置在與該測(cè)量面在光學(xué)上等價(jià)位置上的參照面反射的參照光進(jìn)行干涉而生成的。
作為干涉條紋解析方法，垂直掃描白光干涉(VSIVerticalScanning Interferometry)法和相移(PSIPhase Shift Interferometry)法被廣泛公知。眾所周知，垂直掃描白光干涉法是使用可干涉距離短的白光光源在高度方向上對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行垂直掃描、并檢測(cè)出干涉條紋調(diào)制量為最大的位置作為測(cè)量點(diǎn)的高度h的方法。高度范圍(RANGE)可以自由設(shè)定，也能夠測(cè)量包含不連續(xù)臺(tái)階的粗糙面。相移(SHIFT)法是如下方法通過測(cè)量在參照光和測(cè)量光之間賦予了多個(gè)相位差時(shí)的干涉條紋的強(qiáng)度變化，來計(jì)算參照光和測(cè)量光的相位差φ，根據(jù)該相位差φ和測(cè)量光的波長λ，使用運(yùn)算方程式h＝(λ/4π)·φ換算并求出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高度h。通過獲得多個(gè)干涉條紋圖像，可以在短時(shí)間內(nèi)高精度地實(shí)現(xiàn)測(cè)量面內(nèi)的所有點(diǎn)的高度測(cè)量。
專利文獻(xiàn)1日本特開2001-99620號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2001-174232號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開2002-13919號(hào)公報(bào)但是，上述垂直掃描白光干涉法存在下述缺點(diǎn)測(cè)量精度比相移法低，并且，為了檢測(cè)測(cè)量點(diǎn)的高度h而需要取得整個(gè)高度位置上的測(cè)量對(duì)象的干涉條紋圖像，所以測(cè)量時(shí)間變長。
另一方面，在相移法中，在利用測(cè)量光的相位差φ的原理上，可測(cè)量的高度范圍被限定在測(cè)量光的波長λ的一半以內(nèi)，并且，如果測(cè)量對(duì)象與測(cè)量光的波長λ相比不是充分平滑的面，則很難進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。因此，在測(cè)量高度有很大不同的臺(tái)階形狀時(shí)，僅使用相移法不能測(cè)量正確的形狀，而需要在用相移法測(cè)量之后再使用垂直掃描白光干涉法等測(cè)量絕對(duì)高度。如此，在實(shí)施相移(SHIFT)法和垂直掃描白光干涉法這兩者的方法中，測(cè)量時(shí)間進(jìn)一步變長，并且裝置結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜。
此外，以前，在上述的任一方法中都是平面地捕捉測(cè)量對(duì)象面后算出高度，完全不考慮測(cè)量對(duì)象面的曲面形狀。因此，在對(duì)具有曲率的測(cè)量對(duì)象面的凹凸形狀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，存在實(shí)際高度值與測(cè)量值隨該測(cè)量對(duì)象面的曲率和圖案形狀而有很大不同的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠以簡(jiǎn)單的裝置結(jié)構(gòu)高速且高精度地實(shí)現(xiàn)測(cè)量的三維形狀測(cè)量裝置及三維形狀測(cè)量方法。
本發(fā)明的著眼點(diǎn)在于，在測(cè)量具有曲率的測(cè)量對(duì)象面的凹凸形狀的情況下，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行曲面近似，測(cè)量精度就提高；如果不測(cè)量測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度，而僅測(cè)量各凹凸圖案區(qū)域中的微小高度差分(臺(tái)階高差)，就可以通過相移法實(shí)現(xiàn)高速且高精度的測(cè)量以及，為了確定用該相移法求出的測(cè)量值的絕對(duì)高度，準(zhǔn)備加入了測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息的參照用掩碼，使該參照用掩碼和測(cè)量值擬合(FITTING)，就能夠容易進(jìn)行。
即，本發(fā)明是一種三維形狀測(cè)量裝置，具有干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)，使從具有曲率的凹凸形狀的測(cè)量對(duì)象面反射的測(cè)量光和從參照面反射的參照光干涉，形成干涉條紋；垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在測(cè)量對(duì)象面的法線方向驅(qū)動(dòng)該干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)；相位變化機(jī)構(gòu)，使干涉條紋的相位變化；攝像機(jī)構(gòu)，獲得由該相位變化機(jī)構(gòu)改變了相位的干涉條紋圖像；以及解析控制機(jī)構(gòu)，根據(jù)該攝像機(jī)構(gòu)取得的至少3個(gè)干涉條紋圖像來解析測(cè)量對(duì)象面的凹凸形狀；該解析控制機(jī)構(gòu)具有掩碼設(shè)定機(jī)構(gòu)，生成并保持加入了測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息的參照用掩碼；相移運(yùn)算機(jī)構(gòu)，基于相移法，根據(jù)攝像機(jī)構(gòu)取得的至少3個(gè)干涉條紋圖像，計(jì)算表示測(cè)量對(duì)象面的各凹凸圖案區(qū)域中的相對(duì)高度差分的PSI測(cè)量數(shù)據(jù)；修正運(yùn)算機(jī)構(gòu)，使參照用掩碼與上述PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合，根據(jù)測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息及相對(duì)高度差分，逆計(jì)算出該測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值；近似運(yùn)算機(jī)構(gòu)，使所算出的上述測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值和該測(cè)量對(duì)象面的曲面形狀擬合，求出該近似值作為解析高度值。
實(shí)際上，近似運(yùn)算機(jī)構(gòu)利用最小二乘法對(duì)測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值進(jìn)行球面近似或圓柱近似。
最好是，掩碼設(shè)定機(jī)構(gòu)將測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的設(shè)計(jì)高度數(shù)據(jù)作為絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息，與通過垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直驅(qū)動(dòng)干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)并利用垂直掃描白色干涉法取得的VIS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)，從而生成參照用掩碼。
最好是，上述三維形狀測(cè)量裝置還具有定位標(biāo)記設(shè)定機(jī)構(gòu)，該定位標(biāo)記設(shè)定機(jī)構(gòu)使用攝像機(jī)構(gòu)取得的多個(gè)干涉條紋圖像來合成除去了干涉條紋的干涉強(qiáng)度圖像，將該干涉強(qiáng)度圖像中的特定點(diǎn)設(shè)定為規(guī)定攝像機(jī)構(gòu)的圖像取得范圍時(shí)、和修正運(yùn)算機(jī)構(gòu)使參照用掩碼和PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合時(shí)的定位標(biāo)記。
此外，最好是，上述三維形狀測(cè)量裝置還具有對(duì)焦機(jī)構(gòu)，該對(duì)焦機(jī)構(gòu)一邊通過垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)按測(cè)量光波長的一半的距離單位垂直驅(qū)動(dòng)干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)，一邊檢測(cè)干涉條紋圖像的對(duì)比度成為最大的位置，在該對(duì)比度成為最大的位置，通過垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)；相移運(yùn)算機(jī)構(gòu)使用對(duì)比度大的干涉條紋圖像中的至少三個(gè)干涉條紋圖像來執(zhí)行運(yùn)算。
最好是，測(cè)量對(duì)象面是薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面，該介質(zhì)相對(duì)面上至少形成有在介質(zhì)側(cè)最突出的ABS圖案區(qū)域，在介質(zhì)側(cè)其次突出的第二圖案區(qū)域，比該ABS圖案區(qū)域和第二圖案區(qū)域低且作為該介質(zhì)相對(duì)面的基準(zhǔn)高度面的凹部圖案區(qū)域；參照用掩碼包括ABS圖案區(qū)域及第二圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息、和凹部圖案區(qū)域的高度零信息而形成；解析控制機(jī)構(gòu)還包括臺(tái)階高差運(yùn)算機(jī)構(gòu)，臺(tái)階高差運(yùn)算機(jī)構(gòu)分別計(jì)算ABS圖案區(qū)域和第二圖案區(qū)域的臺(tái)階高差、以及ABS圖案區(qū)域和凹部圖案區(qū)域的臺(tái)階高差。
此外，最好是，在測(cè)量對(duì)象面是具有再現(xiàn)頭和記錄頭中的至少一個(gè)的薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面的情況下，定位標(biāo)記對(duì)應(yīng)干涉強(qiáng)度圖像中的再現(xiàn)頭和記錄頭中的至少一個(gè)的存在區(qū)域而設(shè)定著。
此外，根據(jù)制造方法的方式，本發(fā)明是測(cè)量具有曲率的測(cè)量對(duì)象面的凹凸形狀的方法，其具有準(zhǔn)備參照用掩碼的工序，該參照用掩碼中加入了測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息；形成干涉條紋的工序，將特定波長光提供給上述測(cè)量對(duì)象面和參照面，使從測(cè)量對(duì)象面反射的測(cè)量光和從參照面反射的參照光進(jìn)行干涉，形成干涉條紋；計(jì)算PSI測(cè)量數(shù)據(jù)的工序，使干涉條紋的相位變化而取得至少3個(gè)干涉條紋圖像，并基于相移法，根據(jù)該至少3個(gè)干涉條紋圖像來計(jì)算表示測(cè)量對(duì)象面的各凹凸圖案區(qū)域中的相對(duì)高度差分的PSI測(cè)量數(shù)據(jù)；使參照用掩碼與上述PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合，根據(jù)測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息和相對(duì)高度差分，逆計(jì)算出該測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值的工序；使計(jì)算出的測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值和該測(cè)量對(duì)象面的曲面形狀擬合，求出該近似值作為解析高度值的工序。
實(shí)際上，通過最小二乘法使測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值和該測(cè)量對(duì)象面的曲面形狀擬合。
參照用掩碼可以通過下述工序形成將白色光提供給測(cè)量對(duì)象面和參照面，使從該測(cè)量對(duì)象面反射的測(cè)量光和從參照面反射的參照光進(jìn)行干涉，形成干涉條紋的工序；基于垂直掃描白色干涉法對(duì)測(cè)量對(duì)象面的干涉條紋圖像進(jìn)行垂直掃描，取得VIS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的工序；將測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的設(shè)計(jì)高度數(shù)據(jù)作為絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息，與所取得的VIS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)進(jìn)行注冊(cè)的工序。
實(shí)際上，在對(duì)多個(gè)同一規(guī)格的測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量時(shí)，在準(zhǔn)備參照用掩碼的工序中，在第一次測(cè)量時(shí)形成該參照用掩碼并注冊(cè)，在第二次以后的測(cè)量時(shí)讀取并利用已注冊(cè)的參照用掩碼。
最好是，在準(zhǔn)備參照用掩碼的工序之前，至少執(zhí)行一次如下工序?qū)⑻囟úㄩL光提供給測(cè)量對(duì)象面和參照面，使由測(cè)量光和參照光的干涉而產(chǎn)生的干涉條紋的相位變化，取得至少4個(gè)干涉條紋圖像，使用該取得的至少4個(gè)干涉條紋圖像來合成除去了干涉條紋的干涉強(qiáng)度圖像，并將該干涉強(qiáng)度圖像中的特定點(diǎn)作為定位標(biāo)記進(jìn)行注冊(cè)；將該定位標(biāo)記作為基準(zhǔn)來規(guī)定干涉條紋圖像的取得范圍，并且，使參照用掩碼和上述PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合。
最好是，在形成干涉條紋的工序和計(jì)算PSI測(cè)量數(shù)據(jù)的工序之間，具有以測(cè)量光波長的一半的距離單位對(duì)干涉條紋圖像進(jìn)行垂直掃描、并檢測(cè)出該干涉條紋圖像的對(duì)比度為最大的位置的工序，在PSI測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算中使用對(duì)比度大的干涉條紋圖像中的至少三個(gè)干涉條紋圖像。
最好是，測(cè)量對(duì)象面是薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面，在該介質(zhì)相對(duì)面上至少形成有在介質(zhì)側(cè)最突出的ABS圖案區(qū)域，在介質(zhì)側(cè)其次突出的第二圖案區(qū)域，比該ABS圖案區(qū)域及第二圖案區(qū)域低的、作為該介質(zhì)相對(duì)面的基準(zhǔn)高度面的凹部圖案區(qū)域；參照用掩碼包含ABS圖案區(qū)域及第二圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息、和凹部圖案區(qū)域的高度零信息而形成；并且在計(jì)算出解析高度值之后，具有計(jì)算ABS圖案區(qū)域與第二圖案區(qū)域的臺(tái)階高差的工序，和計(jì)算ABS圖案區(qū)域與凹部圖案區(qū)域的臺(tái)階高差的工序。
此外，測(cè)量對(duì)象面可以是具有再現(xiàn)頭和記錄頭中的至少一個(gè)的薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面。這種情況下，最好是，將與該再現(xiàn)頭和記錄頭中的至少一個(gè)的存在區(qū)域?qū)?yīng)的上述干涉強(qiáng)度圖像中的區(qū)域設(shè)定為上述定位標(biāo)記。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種三維形狀測(cè)量裝置及三維形狀測(cè)量方法，能夠以簡(jiǎn)單的裝置結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高速且高精度的測(cè)量。


圖1是表示作為本發(fā)明的一個(gè)測(cè)量對(duì)象的薄膜磁頭的朝向介質(zhì)相對(duì)面(浮上面)上側(cè)的狀態(tài)的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明涉及的三維形狀測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示本發(fā)明涉及的三維形狀測(cè)量方法的順序的流程圖。
圖4是表示由波長λ的測(cè)量光和參照光的干涉形成的干涉條紋的模式平面圖。
圖5是在形成參照用掩碼時(shí)使用的VSI基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的一個(gè)例子的曲線圖。
圖6是表示參照用掩碼的一個(gè)例子的模式平面圖。
圖7是說明在干涉條紋聚焦處理中執(zhí)行的干涉條紋圖像的掃描方法的曲線圖。
圖8是說明基于移相法的測(cè)量的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示作為本發(fā)明的一個(gè)測(cè)量對(duì)象的薄膜磁頭的朝向介質(zhì)相對(duì)面(浮上面)上側(cè)的狀態(tài)的立體圖。薄膜磁頭以板狀的滑塊11和元件部12為主體構(gòu)成，所述板狀的滑塊11由例如Al2O3-TiC等硬質(zhì)的無磁性陶瓷材料形成，所述元件部12是在該滑塊表面11a的后部端面15側(cè)上層疊MR磁頭和感應(yīng)頭而形成的。
在滑塊表面11a上設(shè)置有大致三角柱狀的中心墊部25，位于后部端面15側(cè)的端部中央；多角柱狀的側(cè)墊部26，比該中心墊部25更靠近前部端面13，并且位于該中心墊部25的兩邊；中心護(hù)欄部21，在前部端面13側(cè)在寬度方向上延伸；一對(duì)側(cè)護(hù)欄部22、23，從該中心護(hù)欄部21的兩端向后部端面15側(cè)延伸。中心墊部25的與記錄介質(zhì)相對(duì)的面構(gòu)成第一后方空氣軸承面25a，在該第一后方空氣軸承面25a中嵌入所述元件部12。側(cè)墊部26以比中心墊部25大的面積形成，具有后部端面15側(cè)的第二后方空氣軸承面26a和前部端面13側(cè)的前方臺(tái)階面26b。中心護(hù)欄部21具有前方空氣軸承面21a、前方臺(tái)階面21b和從該前方臺(tái)階面21b的兩端部向后部端面15側(cè)延伸的側(cè)方臺(tái)階面21c。側(cè)護(hù)欄部22、23與前方空氣軸承面21a被形成在同一個(gè)面上。
上述薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H形成曲面形狀，在將露出的滑塊表面11a規(guī)定為絕對(duì)高度為0的凹部圖案區(qū)域時(shí)，由第一后方空氣軸承面25a、第二后方空氣軸承面26a、前方空氣軸承面21a及側(cè)護(hù)欄部22、23形成在介質(zhì)側(cè)最突出的ABS(Air Bearing Surface空氣軸承面)圖案區(qū)域，由前方臺(tái)階面21b、26b形成在介質(zhì)側(cè)其次突出的第二圖案區(qū)域。
在下面說明的本發(fā)明的三維形狀測(cè)量中，按各圖案區(qū)域解析具有曲率的薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H的凹凸形狀，并測(cè)量ABS圖案區(qū)域和第二圖案區(qū)域的臺(tái)階(淺SD值)、以及ABS圖案區(qū)域和凹部圖案區(qū)域的臺(tái)階(深SD值)。該ABS圖案區(qū)域和第二圖案區(qū)域的臺(tái)階是對(duì)薄膜磁頭的浮上量有很大影響的參數(shù)，需要特別精密的測(cè)量。
圖2是表示本發(fā)明涉及的三維形狀測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。三維形狀測(cè)量裝置30具有光源31，供給白光；窄帶濾色片32，通過圖中未示的保持機(jī)構(gòu)進(jìn)退自如地被保持在光源31的光軸上；第一半透半反鏡33；干涉物鏡35，在z軸方向(圖示的上下方向)被垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)34驅(qū)動(dòng)；第二半透半反鏡36；參照鏡38，基本上被保持在與測(cè)量對(duì)象面在光學(xué)上等價(jià)的位置，但根據(jù)需要由位移機(jī)構(gòu)37進(jìn)行微小位移；攝像裝置39；解析控制裝置40；外部輸入裝置41及監(jiān)視器42。解析控制裝置40具有擔(dān)當(dāng)三維形狀測(cè)量裝置30的整體處理的控制部40a、加工攝像裝置39所拍攝的電子圖像的圖像處理部40b、進(jìn)行各種運(yùn)算的運(yùn)算部40c及預(yù)先存儲(chǔ)了控制用參數(shù)和信息的存儲(chǔ)部40d。
從光源31射出的白光經(jīng)窄帶濾色片32(僅限于在光源31的光軸上進(jìn)入的情況)、第一半透半反鏡33及干涉物鏡35，入射到第二半透半反鏡36，從第二半透半反鏡36被分別提供給參照鏡38和測(cè)量對(duì)象面，其一部分在參照鏡38和測(cè)量對(duì)象面被反射。本實(shí)施方式的測(cè)量對(duì)象面是薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H。在參照鏡38被反射的光(以下稱為“參照光”)和在薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H被反射的光(以下稱為“測(cè)量光”)通過第二半透半反鏡36之后，由干涉物鏡35再次重合而形成干涉光。所形成的干涉光通過第一半透半反鏡33后，在攝像裝置39的受光面上成像，并由攝像裝置39形成電子圖像。該電子圖像在解析控制裝置40的圖像處理部40b被加工成為干涉條紋圖像(圖4)，用于解析控制裝置40在運(yùn)算部40c執(zhí)行的運(yùn)算處理。干涉條紋圖像及測(cè)量結(jié)果(運(yùn)算處理結(jié)果)可在監(jiān)視器42上看到。
接著，參照?qǐng)D3所示的流程圖說明本發(fā)明涉及的三維形狀測(cè)量方法的步驟。本三維形狀測(cè)量方法是測(cè)量具有曲率的測(cè)量對(duì)象面的凹凸形狀的方法，主要特征是實(shí)際測(cè)量僅使用相移法進(jìn)行；使用加入了絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息的參照用掩碼來獲得PSI測(cè)量數(shù)據(jù)的絕對(duì)高度；以及通過曲率近似運(yùn)算來使解析高度值接近實(shí)際值。
首先，將作為測(cè)量對(duì)象的薄膜磁頭以其該介質(zhì)相對(duì)面H朝向上側(cè)的狀態(tài)設(shè)置在三維形狀測(cè)量裝置30上(S10)。設(shè)置后，作為測(cè)量前的初始設(shè)定工序，執(zhí)行定位標(biāo)記設(shè)定工序(S11)及參照掩碼設(shè)定工序(S12)。定位標(biāo)記是在規(guī)定由攝像裝置39拍攝的圖像范圍時(shí)、以及使后述的參照用掩碼和PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合(FITTING)時(shí)成為基準(zhǔn)的指標(biāo)。參照用掩碼60具有薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H的每個(gè)凹凸圖案的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息，在確定PSI測(cè)量數(shù)據(jù)的絕對(duì)高度時(shí)進(jìn)行參照。該定位標(biāo)記設(shè)定工序及參照掩碼設(shè)定工序，由解析控制裝置40的控制部40a執(zhí)行及控制。
定位標(biāo)記設(shè)定工序(S11)中，首先，解析控制裝置40通過未圖示的保持機(jī)構(gòu)使窄帶濾色片32進(jìn)入到光源31的光軸上，在該進(jìn)入狀態(tài)下(圖2中用虛線表示)開始從光源31的光供給。從光源31射出的白光通過窄帶濾色片32后成為特定波長的單色光，在本實(shí)施方式中成為波長λ的紅色光，之后，經(jīng)第一半透半反鏡33、干涉物鏡35及第二半透半反鏡36被分別提供給薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H和參照鏡38。然后，來自介質(zhì)相對(duì)面H及參照鏡38的反射光(測(cè)量光、參照光)通過第二半透半反鏡36及干涉物鏡35后相互干涉，形成如圖4所示的多個(gè)干涉條紋I。接著，解析控制裝置40通過位移機(jī)構(gòu)37使參照鏡38位移，并通過攝像裝置39獲得分別相差1/4λ相位的四個(gè)干涉條紋圖像。接著，在圖像處理部40b，由四個(gè)干涉條紋圖像合成干涉強(qiáng)度圖像。解析控制裝置40的控制部40a將所合成的干涉強(qiáng)度圖像中的薄膜磁頭的元件部12的存在區(qū)域設(shè)定為定位標(biāo)記。包含定位標(biāo)記的干涉強(qiáng)度圖像被存儲(chǔ)在解析控制裝置40的存儲(chǔ)部40d。
若進(jìn)入?yún)⒄昭诖a設(shè)定工序(S12)，則解析控制裝置40首先通過未圖示的保持機(jī)構(gòu)使窄帶濾色片32從光源31的光軸上退出，并在該退出狀態(tài)(圖2中用實(shí)線表示)下開始從光源31的光供給。由于從光源31射出的白光經(jīng)第一半透半反鏡33、干涉物鏡35及第二半透半反鏡36后被分別原樣提供給薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H和參照鏡38，所以，所形成的干涉條紋與由單色光形成的干涉條紋(圖4)相比，條紋間隔變寬。接著，解析控制裝置40通過垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)34在z軸方向上驅(qū)動(dòng)干涉物鏡35，從而垂直掃描測(cè)量對(duì)象，基于垂直掃描白光干涉法取得VSI基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。以在S11中設(shè)定的定位標(biāo)記為基準(zhǔn)，設(shè)定此時(shí)的攝像裝置39的攝像范圍。攝像裝置39所取得的電子圖像在圖像處理部40b被加工為干涉條紋圖像之后，在運(yùn)算部40c成為VSI基準(zhǔn)數(shù)據(jù)(圖5)。然后，解析控制裝置40在運(yùn)算部40c將薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H的各個(gè)凹凸圖案區(qū)域的設(shè)計(jì)高度數(shù)據(jù)作為絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息，同取得的VSI基準(zhǔn)數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)，從而，生成參照用掩碼60。使用者可以在參照掩碼設(shè)定工序中或該工序之前，從與解析控制裝置40連接的外部輸入裝置41輸入測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息，但也可以預(yù)先存儲(chǔ)在解析控制裝置40的存儲(chǔ)部40d。
圖6示出了參照用掩碼60的一個(gè)例子。在本實(shí)施方式中，作為參照用掩碼60，分別生成有ABS掩碼61，包含介質(zhì)相對(duì)面H的ABS圖案區(qū)域和該ABS圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息hA＝2μm；第二掩碼62，包含第二圖案區(qū)域和該第二圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息h2＝1.9μm；空腔掩碼63，包含凹部圖案區(qū)域和該凹部圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息hC＝0μm。所生成的參照用掩碼60(61～63)存儲(chǔ)在解析控制裝置40的存儲(chǔ)部40d。
在測(cè)量時(shí)，根據(jù)需要從存儲(chǔ)部40d讀取并利用存儲(chǔ)在解析控制裝置40的存儲(chǔ)部40d中的定位標(biāo)記及上述參照用掩碼60。
如果執(zhí)行了到此為止的初始設(shè)定工序，則接著開始S13以后的實(shí)際測(cè)量。該時(shí)間測(cè)量也通過解析控制裝置40的控制部40a執(zhí)行控制。
解析控制裝置40首先在通過未圖示的保持機(jī)構(gòu)使窄帶濾色片32進(jìn)入了光源31的光軸上的狀態(tài)下(圖2中用虛線表示)，開始從光源31的光供給，通過中心波長λ的測(cè)量光和參照光的干涉，生成如圖4所示的多個(gè)干涉條紋(S13)。
接著，執(zhí)行干涉條紋聚焦處理(S14)。在該干涉條紋聚焦處理中，通過垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)34在z軸方向上驅(qū)動(dòng)干涉物鏡35，從而以測(cè)量光波長λ的1/2的距離單位掃描干涉條紋圖像，并檢測(cè)出通過攝像裝置39取得的干涉條紋圖像的對(duì)比度為最大的z位置，再通過垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)34使干涉物鏡35移動(dòng)到該對(duì)比度為最大的z位置，并固定在該透鏡位置。在利用了干涉條紋的形狀測(cè)量中，已知將強(qiáng)度高的干涉條紋用于運(yùn)算，則測(cè)量精度變高，但由于干涉條紋的變化與像的對(duì)焦模糊引起的對(duì)比度變化相比要大，所以，僅原樣利用干涉條紋圖像的對(duì)比度信息，很難找到對(duì)焦位置。因此，如果像本實(shí)施方式那樣以光源31的中心波長λ的一半的距離局部掃描干涉條紋圖像，則得到的干涉條紋圖像是干涉條紋1條1條地移動(dòng)的圖像，所以不依賴于測(cè)量對(duì)象面(薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H)的反射率分布，可容易地對(duì)焦。圖7表示在干涉條紋圖像中的某一點(diǎn)位置上的亮度變化(對(duì)比度變化)，但是，在整個(gè)干涉條紋圖像計(jì)算了對(duì)比度的總合時(shí)，也形成同樣的曲線圖。在圖7中的亮度數(shù)據(jù)(對(duì)比度數(shù)據(jù))中付與的圓形標(biāo)記是各個(gè)掃描點(diǎn)。解析控制裝置40在檢測(cè)出對(duì)比度成為最大的位置的時(shí)刻，結(jié)束干涉條紋圖像的掃描，并通過垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)34使干涉物鏡35移動(dòng)。
如果執(zhí)行了干涉條紋聚焦處理，則基于所謂相移法(本實(shí)施方式中的四步法)計(jì)算測(cè)量對(duì)象面(薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面H)的各凹凸圖案區(qū)域的相對(duì)高度差分Δh(S15)。更具體地說，解析控制裝置40首先通過位移機(jī)構(gòu)37使參照鏡38位移，從而使干涉條紋的相位每次變化1/4波長，并通過攝像裝置39及圖像處理部40b取得4個(gè)干涉條紋圖像IA、IB、IC、ID(圖8)。接著，將取得的干涉條紋圖像IA～I(xiàn)D中的某一個(gè)像素中的干涉光強(qiáng)度分別設(shè)為a、b、c、d，根據(jù)算式1φ＝tan-1[(-c)/(b-d)]計(jì)算1個(gè)像素的相位φ。并且，將算出的1個(gè)像素的相位φ代入到算式2Δh＝(λ/4π)·φ，來計(jì)算1個(gè)像素的相對(duì)高度差分Δh。對(duì)構(gòu)成測(cè)量對(duì)象面的干涉條紋圖像的全部像素，重復(fù)執(zhí)行該計(jì)算相對(duì)高度差分Δh的運(yùn)算處理。由此，獲得以像素單位表示測(cè)量對(duì)象面的相對(duì)高度差分Δh的PSI測(cè)量數(shù)據(jù)。上述相對(duì)高度差分Δh是收斂在測(cè)量光波長λ的1/2以下范圍內(nèi)的、介質(zhì)相對(duì)面H的各個(gè)凹凸圖案區(qū)域內(nèi)的微小階差。
由于通過S14干涉物鏡35被保持在干涉條紋的對(duì)比度成為最大的位置，所以必然從干涉條紋對(duì)比度較強(qiáng)的開始按順序提取用于上述相移法的4個(gè)干涉條紋圖像IA、IB、IC、ID。如果使用干涉條紋對(duì)比度大的干涉條紋圖像，則如上所述地測(cè)量精度提高。
此外，在上述相移測(cè)量中，在取得相位分別相差1/4λ的4個(gè)干涉條紋圖像時(shí)，由于使參照鏡38位移從而產(chǎn)生與參照鏡38的位移量誤差相同的測(cè)量誤差，但在本實(shí)施方式中，通過使用窄帶濾色片32，將干涉條紋的條紋間隔設(shè)定為與測(cè)量范圍相比充分狹小，所以在測(cè)量范圍內(nèi)誤差相抵消(平均化)，降低參照鏡38的位移引起的測(cè)量誤差。取代窄帶濾色片32，通過在光源31上使用半導(dǎo)體激光器、或者使參照鏡38相對(duì)于光軸傾斜，也同樣可以增加干涉條紋的條數(shù)。
接著，解析控制裝置40以定位標(biāo)記為基準(zhǔn)，使在S12設(shè)定的參照用掩碼60和在S15計(jì)算出的PSI測(cè)量數(shù)據(jù)按像素單位擬合，并利用絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息hA、h2、hC及相對(duì)高度差分Δh，分別逆計(jì)算出介質(zhì)相對(duì)面H的絕對(duì)高度值h’(S16)。即，對(duì)介質(zhì)相對(duì)面H的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域(ABS、第二、凹部)，將同一像素位置上的PSI測(cè)量數(shù)據(jù)Δh和絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息hA(或h2或hC)相加，從而算出該像素位置的絕對(duì)高度值h’。
在上述S16中算出的絕對(duì)高度值h’是還沒考慮介質(zhì)相對(duì)面H的曲率的值，存在隨介質(zhì)相對(duì)面H的曲率和圖案(PATTERN)形狀的不同，從而與實(shí)際高度值相差較大的可能。在本實(shí)施方式中，為了回避該問題，進(jìn)一步以像素單位使算出的所有絕對(duì)高度值h’與介質(zhì)相對(duì)面H的曲面形狀擬合(FITTING)，將該近似值作為解析高度值h(實(shí)測(cè)值)計(jì)算出(S17)。該曲面近似運(yùn)算可以通過使用了最小二乘法的球面近似或圓柱近似來實(shí)現(xiàn)。
接著，解析控制裝置40使用計(jì)算出的解析高度值h，計(jì)算介質(zhì)相對(duì)面H的ABS圖案區(qū)域與第二圖案區(qū)域的臺(tái)階高差(淺SD值)、以及ABS圖案區(qū)域與凹部圖案區(qū)域的臺(tái)階高差(深SD值)(S18)。在本實(shí)施方式中，根據(jù)各圖案區(qū)域的所有像素的解析高度值h計(jì)算該圖案區(qū)域的高度平均值，并根據(jù)高度平均值計(jì)算上述淺SD值和深SD值。由于解析高度值h是加入介質(zhì)相對(duì)面H的曲率而算出的值，所以與實(shí)際高度值的差距小，還可以高精度地算出基于該解析高度值h的淺SD值及深SD值。
如上所述，對(duì)1個(gè)薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面的形狀測(cè)量結(jié)束。在接著測(cè)量同一規(guī)格的薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面時(shí)(S19的“否”)，將新的薄膜磁頭設(shè)置在三維形狀測(cè)量裝置30上(S20)，并重復(fù)連續(xù)進(jìn)行S14～S19的處理。在結(jié)束薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面的形狀測(cè)量時(shí)(S19的“是”)，執(zhí)行關(guān)掉光源31等測(cè)量結(jié)束處理(S21)，結(jié)束測(cè)量。
根據(jù)以上的本實(shí)施方式，由于預(yù)先形成加入了測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息的參照用掩碼60，用相移法計(jì)算該測(cè)量對(duì)象面的各凹凸圖案區(qū)域的相對(duì)高度差分Δh，基于該相對(duì)高度差分Δh和參照用掩碼60的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息來確定測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值h’，所以，即使對(duì)具有與測(cè)量光波長λ相比臺(tái)階高差較大的凹凸形狀的測(cè)量對(duì)象面，也可以僅用相移法來測(cè)量，能夠以簡(jiǎn)單的裝置結(jié)構(gòu)來實(shí)施高速且高精度的測(cè)量。此外，由于將使算出的絕對(duì)高度值h’和測(cè)量對(duì)象面的曲面形狀擬合的近似值作為實(shí)際測(cè)量值求出，所以進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。
以上說明了本發(fā)明涉及的將薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面作為測(cè)量對(duì)象的實(shí)施方式，但例如也可以適用于測(cè)量半導(dǎo)體晶片表面形狀的情況，特別是最適用于測(cè)量具有曲率的測(cè)量對(duì)象面的凹凸形狀的情況。
權(quán)利要求
1.一種三維形狀測(cè)量裝置，具有干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)，使從具有曲率的凹凸形狀的測(cè)量對(duì)象面反射的測(cè)量光和從參照面反射的參照光干涉，形成干涉條紋；垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在上述測(cè)量對(duì)象面的法線方向驅(qū)動(dòng)該干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)；相位變化機(jī)構(gòu)，使上述干涉條紋的相位變化；攝像機(jī)構(gòu)，獲得由該相位變化機(jī)構(gòu)改變了相位的干涉條紋圖像；以及解析控制機(jī)構(gòu)，根據(jù)該攝像機(jī)構(gòu)取得的至少3個(gè)干涉條紋圖像來解析上述測(cè)量對(duì)象面的凹凸形狀；其特征在于，上述解析控制機(jī)構(gòu)具有掩碼設(shè)定機(jī)構(gòu)，生成并保持加入了上述測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息的參照用掩碼；相移運(yùn)算機(jī)構(gòu)，基于相移法，根據(jù)上述攝像機(jī)構(gòu)取得的至少3個(gè)干涉條紋圖像，計(jì)算表示上述測(cè)量對(duì)象面的各凹凸圖案區(qū)域中的相對(duì)高度差分的PSI測(cè)量數(shù)據(jù)；修正運(yùn)算機(jī)構(gòu)，使上述參照用掩碼與上述PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合，根據(jù)上述測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息及相對(duì)高度差分，逆計(jì)算出該測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值；近似運(yùn)算機(jī)構(gòu)，使所算出的上述測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值和該測(cè)量對(duì)象面的曲面形狀擬合，求出該近似值作為解析高度值。
2.如權(quán)利要求1所述的三維形狀測(cè)量裝置，其特征在于，上述近似運(yùn)算機(jī)構(gòu)利用最小二乘法對(duì)上述測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值進(jìn)行球面近似或圓柱近似。
3.如權(quán)利要求1所述的三維形狀測(cè)量裝置，其特征在于，上述掩碼設(shè)定機(jī)構(gòu)將上述測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的設(shè)計(jì)高度數(shù)據(jù)作為上述絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息，與通過上述垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直驅(qū)動(dòng)上述干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)并利用垂直掃描白色干涉法取得的VIS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)，從而生成上述參照用掩碼。
4.如權(quán)利要求1所述的三維形狀測(cè)量裝置，其特征在于，還具有定位標(biāo)記設(shè)定機(jī)構(gòu)，所述定位標(biāo)記設(shè)定機(jī)構(gòu)使用上述攝像機(jī)構(gòu)取得的多個(gè)干涉條紋圖像來合成除去了干涉條紋的干涉強(qiáng)度圖像，并將該干涉強(qiáng)度圖像中的特定點(diǎn)設(shè)定為規(guī)定上述攝像機(jī)構(gòu)的圖像取得范圍時(shí)、和上述修正運(yùn)算機(jī)構(gòu)使上述參照用掩碼和上述PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合時(shí)的定位標(biāo)記。
5.如權(quán)利要求1所述的三維形狀測(cè)量裝置，其特征在于，還具有對(duì)焦機(jī)構(gòu)，所述對(duì)焦機(jī)構(gòu)一邊通過上述垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)按測(cè)量光波長的一半的距離單位垂直驅(qū)動(dòng)上述干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)，一邊檢測(cè)干涉條紋圖像的對(duì)比度成為最大的位置，在該對(duì)比度成為最大的位置，通過上述垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)上述干涉物鏡光學(xué)系統(tǒng)；上述相移運(yùn)算機(jī)構(gòu)使用對(duì)比度大的干涉條紋圖像中的至少三個(gè)干涉條紋圖像來執(zhí)行運(yùn)算。
6.如權(quán)利要求1所述的三維形狀測(cè)量裝置，其特征在于，上述測(cè)量對(duì)象面是薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面，該介質(zhì)相對(duì)面上至少形成有在介質(zhì)側(cè)最突出的ABS圖案區(qū)域，在介質(zhì)側(cè)其次突出的第二圖案區(qū)域，比該ABS圖案區(qū)域和第二圖案區(qū)域低且作為該介質(zhì)相對(duì)面的基準(zhǔn)高度面的凹部圖案區(qū)域；上述參照用掩碼包括上述ABS圖案區(qū)域及上述第二圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息、和上述凹部圖案區(qū)域的高度零信息而形成；上述解析控制機(jī)構(gòu)還包括臺(tái)階高差運(yùn)算機(jī)構(gòu)，所述臺(tái)階高差運(yùn)算機(jī)構(gòu)分別計(jì)算上述ABS圖案區(qū)域和上述第二圖案區(qū)域的臺(tái)階高差、以及上述ABS圖案區(qū)域和上述凹部圖案區(qū)域的臺(tái)階高差。
7.如權(quán)利要求4所述的三維形狀測(cè)量裝置，其特征在于，上述測(cè)量對(duì)象面是具有再現(xiàn)頭和記錄頭中的至少一個(gè)的薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面，上述定位標(biāo)記與上述干涉強(qiáng)度圖像中的再現(xiàn)頭和記錄頭中的至少一個(gè)的存在區(qū)域?qū)?yīng)地設(shè)定。
8.一種三維形狀測(cè)量方法，測(cè)量具有曲率的測(cè)量對(duì)象面的凹凸形狀，其特征在于，具有準(zhǔn)備參照用掩碼的工序，該參照用掩碼中加入了上述測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息；形成干涉條紋的工序，將特定波長光提供給上述測(cè)量對(duì)象面和參照面，使從測(cè)量對(duì)象面反射的測(cè)量光和從參照面反射的參照光進(jìn)行干涉，形成干涉條紋；計(jì)算PSI測(cè)量數(shù)據(jù)的工序，使上述干涉條紋的相位變化而取得至少3個(gè)干涉條紋圖像，并基于相移法，根據(jù)該至少3個(gè)干涉條紋圖像來計(jì)算表示上述測(cè)量對(duì)象面的各凹凸圖案區(qū)域中的相對(duì)高度差分的PSI測(cè)量數(shù)據(jù)；使上述參照用掩碼與上述PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合，根據(jù)上述測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息和相對(duì)高度差分，逆計(jì)算出該測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值的工序；使計(jì)算出的上述測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值和該測(cè)量對(duì)象面的曲面形狀擬合，求出該近似值作為解析高度值的工序。
9.如權(quán)利要求8所述的三維形狀測(cè)量方法，其特征在于，通過最小二乘法使上述測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值和該測(cè)量對(duì)象面的曲面形狀擬合。
10.如權(quán)利要求8所述的三維形狀測(cè)量方法，其特征在于，上述參照用掩碼通過下述工序形成將白色光提供給上述測(cè)量對(duì)象面和上述參照面，使從該測(cè)量對(duì)象面反射的測(cè)量光和從上述參照面反射的參照光進(jìn)行干涉，形成干涉條紋的工序；基于垂直掃描白色干涉法對(duì)上述測(cè)量對(duì)象面的干涉條紋圖像進(jìn)行垂直掃描，取得VIS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的工序；將上述測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的設(shè)計(jì)高度數(shù)據(jù)作為上述絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息，與所取得的VIS基準(zhǔn)數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)并進(jìn)行注冊(cè)的工序。
11.如權(quán)利要求10所述的三維形狀測(cè)量方法，其特征在于，在對(duì)同一規(guī)格的測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行連續(xù)多次的測(cè)量時(shí)，在準(zhǔn)備上述參照用掩碼的工序中，在第一次測(cè)量時(shí)形成該參照用掩碼并注冊(cè)，在第二次以后的測(cè)量時(shí)讀取并利用上述已注冊(cè)的參照用掩碼。
12.如權(quán)利要求8所述的三維形狀測(cè)量方法，其特征在于，在準(zhǔn)備上述參照用掩碼的工序之前，至少執(zhí)行一次如下工序?qū)⑻囟úㄩL光提供給上述測(cè)量對(duì)象面和上述參照面，使由上述測(cè)量光和上述參照光的干涉而產(chǎn)生的干涉條紋的相位變化，取得至少4個(gè)干涉條紋圖像，使用該取得的至少4個(gè)干涉條紋圖像來合成除去了干涉條紋的干涉強(qiáng)度圖像，并將該干涉強(qiáng)度圖像中的特定點(diǎn)作為定位標(biāo)記進(jìn)行注冊(cè)；將該定位標(biāo)記作為基準(zhǔn)來規(guī)定上述干涉條紋圖像的取得范圍，并且，使上述參照用掩碼和上述PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合。
13.如權(quán)利要求8所述的三維形狀測(cè)量方法，其特征在于，在形成上述干涉條紋的工序和計(jì)算上述PSI測(cè)量數(shù)據(jù)的工序之間，具有以測(cè)量光波長的一半的距離單位對(duì)干涉條紋圖像進(jìn)行垂直掃描、并檢測(cè)出該干涉條紋圖像的對(duì)比度最大的位置的工序，在上述PSI測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算中使用對(duì)比度大的干涉條紋圖像中的至少三個(gè)干涉條紋圖像。
14.如權(quán)利要求8所述的三維形狀測(cè)量方法，其特征在于，上述測(cè)量對(duì)象面是薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面，在該介質(zhì)相對(duì)面上至少形成有在介質(zhì)側(cè)最突出的ABS圖案區(qū)域，在介質(zhì)側(cè)其次突出的第二圖案區(qū)域，比該ABS圖案區(qū)域及第二圖案區(qū)域低的、作為該介質(zhì)相對(duì)面的基準(zhǔn)高度面的凹部(cavity)圖案區(qū)域；上述參照用掩碼包含上述ABS圖案區(qū)域及上述第二圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息、和上述凹部圖案區(qū)域的高度零信息而形成；并且在計(jì)算出上述解析高度值之后，具有計(jì)算上述ABS圖案區(qū)域與上述第二圖案區(qū)域的臺(tái)階高差的工序，和計(jì)算上述ABS圖案區(qū)域與上述凹部圖案區(qū)域的臺(tái)階高差的工序。
15.如權(quán)利要求13所述的三維形狀測(cè)量方法，其特征在于，上述測(cè)量對(duì)象面是具有再現(xiàn)頭和記錄頭中的至少一個(gè)的薄膜磁頭的介質(zhì)相對(duì)面，將與該再現(xiàn)頭和記錄頭中的至少一個(gè)的存在區(qū)域?qū)?yīng)的上述干涉強(qiáng)度圖像中的區(qū)域設(shè)定為上述定位標(biāo)記。
全文摘要
一種能夠以簡(jiǎn)單的裝置結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高速且高精度的測(cè)量的三維形狀測(cè)量裝置及三維形狀測(cè)量方法。該測(cè)量方法具有準(zhǔn)備參照用掩碼的工序；形成干涉條紋的工序；計(jì)算PSI測(cè)量數(shù)據(jù)的工序，使干涉條紋的相位變化而取得至少3個(gè)干涉條紋圖像，并基于相移法，根據(jù)該至少3個(gè)干涉條紋圖像來計(jì)算表示測(cè)量對(duì)象面的各凹凸圖案區(qū)域中的相對(duì)高度差分的PSI測(cè)量數(shù)據(jù)；使參照用掩碼與PSI測(cè)量數(shù)據(jù)擬合，根據(jù)測(cè)量對(duì)象面的每個(gè)凹凸圖案區(qū)域的絕對(duì)基準(zhǔn)高度信息和相對(duì)高度差分，逆計(jì)算出該測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值的工序；使計(jì)算出的測(cè)量對(duì)象面的絕對(duì)高度值和該測(cè)量對(duì)象面的曲面形狀擬合，求出該近似值作為解析高度值的工序。
文檔編號(hào)G01B11/24GK1880913SQ200610071670
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者阿部浩, 安田光次, 矢澤誠 申請(qǐng)人:阿爾卑斯電氣株式會(huì)社