JP2000097609A - 波面干渉計 - Google Patents

波面干渉計

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JP2000097609A
JP2000097609A JP10266115A JP26611598A JP2000097609A JP 2000097609 A JP2000097609 A JP 2000097609A JP 10266115 A JP10266115 A JP 10266115A JP 26611598 A JP26611598 A JP 26611598A JP 2000097609 A JP2000097609 A JP 2000097609A
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JP
Japan
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wavefront
aberration
data
alignment
optical system
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JP10266115A
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English (en)
Inventor
Hajime Ichikawa
元 市川
Takashi Genma
隆志 玄間
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の折り返しミラーから成る光学系のアライ
メントの負荷を軽減することを目的とする。 【課題を解決する為の手段】本発明では、上記目的を達
成するために、第1の手段として、所定の構造を持つ、
結像光学系の透過波面収差を計測する干渉計において、
複数の反射鏡の1個をレフ原器として、別の被検物と置
換し、前記レフ原器、及び前記別の被検物の両方のアラ
イメントずれを演算することにより、レフ減算を行うこ
とを可能とする波面干渉計を用いる。また第2の手段と
して、所定の構造を持つ、結像光学系の透過波面収差を
計測する干渉計において、前記複数の反射鏡、及び前記
反射球面の両方のアライメントずれを一括演算すること
により、前記透過波面収差を演算する波面干渉計を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は被検面の面精度を高
精度に干渉計測するための波面干渉計に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、反射鏡の干渉計測としては、所謂
2次非球面の折り返し干渉計測が知られている。2次非
球面とは、コーニック係数をκ、面の中心曲率半径を
R、n次の非球面係数をCn、光軸方向をZ軸、光軸と
直交する方向をX軸としたとき、 Z=X**2/R/{1+(1−κX**2/R**2)**0.5}+ΣCnX**n (1) (式中および以下すべて、a**b の表記はaのb乗を表
わすものとする。)で表わされる一般非球面の断面形状
の内、Cn=0の曲線をZ軸を中心に回転させた回転対
称な非球面のことで、κ=0の放物面、κ<0の双曲
面、0<κ<1の楕円面などである。
【0003】図3は、双曲面の測定配置であり、フィゾ
ーレンズ20で集光された点Aと、中央部に開口を設け
た折り返し球面30の頂点を略一致させ、前記折り返し
球面の球心Bと共役になる位置に被検物である双曲面鏡
10を配置している。この2次非球面の折り返し測定に
用いるアライメント誤差補正の演算方法は、特願平7−
32579に開示されている。アライメント誤差補正と
は、図のように縞一色の干渉縞が出る位置から被検面が
変位(アライメントずれ)した場合に発生する見掛け上
の収差(アライメント誤差収差)を補正演算によって除
去し、被検面に固有の面精度(形状成分を除いた、うね
り誤差)を求める演算である。
【0004】この2次非球面の折り返し測定において
は、形状成分の誤差は、前記したκ、Rの変化として表
わされる。図に示した双曲面波面は、波面の収束点A、
波面の収束点Bと波面の頂点位置の間隔から計算され
る、無数の双曲面波面を表わしており、双曲面鏡10と
点Bとの間隔をd1、点Aとの間隔をd2としたとき、
次式 d1,d2≡R{(1−κ)**0.5±1}/κ (2) を、κとRに関して逆算すれば、これらをd1とd2の
関数で表わすことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図1の
ように、複数の反射鏡で構成された折り返し結像系の場
合、2次非球面ではCn=0であった、(1)式の係数
がCn≠0となり、しかも、複数の折り返しミラーのア
ライメントずれに起因するアライメント誤差収差が、干
渉計により、同時に干渉縞として観測されてしまうた
め、前記アライメント誤差補正の適用が困難であった。
そのため、結像光学系の調整に時間を要すると言う問題
点があった。
【0006】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たもので、複数の折り返しミラーから成る光学系のアラ
イメントの負荷を軽減することを目的とする。
【0007】
【課題を解決する為の手段】本発明では、上記目的を達
成するために、第1の手段として、被検物である複数の
反射鏡から成る結像光学系を用い、光源から出射された
測定用波面を前記結像光学系により所定の形状に変換し
て反射球面に照射するとともに、前記反射球面で反射さ
れた前記測定用波面と、前記光源から出射された光束で
あって所定の波面を有する参照用波面とを互いに干渉さ
せ、干渉により生じる干渉縞の状態を検知することによ
り、前記結像光学系の透過波面収差を計測する干渉計に
おいて、前記複数の反射鏡の1個をレフ原器として、別
の被検物と置換し、前記レフ原器、及び前記別の被検物
の両方のアライメントずれを演算することにより、レフ
減算を行うことを可能とする波面干渉計を用いることと
した。これにより、一旦精度の達成された被検物をレフ
原器として基準鏡筒に組み込むことにより、加工途中、
及び加工完了後の被検物を簡便に測定することが可能と
なる。
【0008】また第2の手段として、被検物である複数
の反射鏡から成る結像光学系を用い、光源から出射され
た測定用波面を前記結像光学系により所定の形状に変換
して反射球面に照射するとともに、前記反射球面で反射
された前記測定用波面と、前記光源から出射された光束
であって所定の波面を有する参照用波面とを互いに干渉
させ、干渉により生じる干渉縞の状態を検知することに
より、前記結像光学系の透過波面収差を計測する干渉計
において、前記複数の反射鏡、及び前記反射球面の両方
のアライメントずれを一括演算することにより、前記透
過波面収差を演算する波面干渉計を用いることとした。
これにより、基準鏡筒としての結像光学系の透過波面収
差を、簡便に測定することが可能となる。
【0009】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図1を用いて本発明の波面
干渉計について説明する。図1は(1)式で表わされる
高次非球面の反射鏡1a、1b、1cを3枚用いて構成
された結像光学系1の、干渉計測の配置図であり、フィ
ゾー干渉計のフィゾ−レンズ2の集光点2aを結像光学
系1で再結像し、折り返し球面3の球心3aと一致させ
ることにより、縞一色の干渉計測を実現させたものであ
る。
【0011】反射鏡1aはホールド機構4により、取り
外し再現性と位置安定性が極めて高精度に達成されるよ
うにホールドされている。また、不図示の調整機構によ
り、3枚の反射鏡の関係が調整され、最良の結像性能が
実現できるようになっている。そして、図1中の両矢印
で示されるように、任意の反射鏡を、加工途中の、若し
くは、加工完了した被検物5(被検面は5a)と置き換
えることにより、前記被検物の検査が可能となってい
る。
【0012】この検査の手順としては、任意の反射鏡を
レフ原器(図では1a)とみなし、先ず、基準鏡筒の干
渉計測を行い、次に被検物(図では5)と置き換えて干
渉計測を行い、両者の干渉計測データを減算したデータ
にアライメント誤差補正を乗じることにより、そのレフ
原器を基準として、被検物の偏差形状を得ることが可能
となる。
【0013】アライメント誤差補正とは、本来、設計値
どおりに製造された被検面を、同じく設計値どおりに形
成されたヌル波面を用いて、ヌル干渉計測した場合に、
被検面がヌル波面に対して最適な位置からのずれ(アラ
イメントずれ)が発生した状態で設定されてしまうこと
に起因して、アライメント誤差収差(アライメントずれ
に起因して観測される見掛け上の収差)が発生するた
め、このアライメント誤差収差を測定データから除去す
ることにより、被検面本来の形状誤差を演算する手法で
あり、前記レフ減算では、レフ原器からの偏差形状が得
られる。
【0014】アライメント誤差補正を掛けるための干渉
計データの変換を図2で説明する。図2は、図1で置き
換え例として示した被検面5aにおいて入反射する光束
を表わしたものである。干渉計で折り返し測定された干
渉縞データは、縞一本が1/2波長では無く、1/4波
長になっているため、その補正が必要である。また、図
2中のβとして示される入射光と被検面の入射点におけ
るの法線の成す角度の斜め入反射であるため、1/co
sβを乗じる補正が必要である。さらに、被検面の入射
点における法線方向と、非球面軸たるZ軸方向との成す
角度αに起因する縦座標の誤差をも補正する必要があ
る。また、横座標に関しても、干渉縞データはCCDと
被検面上のサンプリング間隔が歪んでいるため、この補
正も、例えば補間によって行う必要がある。以上の補正
を行うことにより、アライメント誤差収差が被検面投影
座標(XY平面:被検面頂点を通り、Z軸に垂直な平
面)上で等ピッチのZ方向誤差データに変換されたこと
になる。
【0015】アライメント誤差収差関数を事前に作成す
る手順は以下の通りである。ティルトまたはシフトに起
因する誤差収差は、被検面を表わす(1)式を単位量だ
けティルトまたはシフトさせることにより得られる。こ
の演算方法は、特願平9−00703において提案され
ている。また、光軸方向のアライメントずれに起因する
誤差収差は、従来例の折り返しの考え方に加え、オフア
クシスの結像関係を考慮に入れて、(2)式のヌル波面
の頂点を微小量ずらすことにより、ΔκとΔRの変化と
して関数化できる。
【0016】以上の準備により、変換された干渉計デー
タを前記アライメント誤差収差関数で最適フィッティン
グすることにより、レフ減算が可能となる。前記発明の
実施の形態においては、被検物とレフ原器の交換による
レフ減算を行う場合に、主に前記交換に起因するアライ
メントずれを補正する例について述べた。しかし、一旦
このアライメントずれを調整機構により調整した後は、
3枚の反射鏡のアライメントずれに起因するアライメン
ト誤差収差は、全体の誤差収差に略等分に寄与すること
になる。この場合のアライメント誤差補正を図2を用い
て説明する。
【0017】図1では3枚の異なる非球面が存在するた
め、これら3種類の非球面に対して、アライメント誤差
収差データを作成する必要がある。この時、前述の変換
では各面毎に異なるため、その共通化を図る必要があ
る。このために共通光路の、例えば、図2のフィゾー面
の平面波入射平面p上の、CCDサンプリング位置に1
対1に対応する位置での誤差収差データに変換する。即
ち、前述した実測データに加えた変換の逆変換を、前述
の方法で求めたアライメント誤差収差データに施せば良
い。具体的には、このアライメント誤差収差データに横
座標の逆補間を加え、αの縦座標の逆変換を行い、βの
斜め入反射の逆変換を行い、折り返しの係数を掛ければ
良い。
【0018】この手順により、ティルト・シフト・デフ
ォーカスの3通りのアライメントずれに関して、非球面
と球面を合わせて4種類のデータが得られる。球面のデ
ータの作成は、非球面の場合と同じである。そして、略
縞一色の干渉計測データそのものに、各々の誤差収差デ
ータの自乗和が最小となるアライメントずれを一括求め
ることにより、基準鏡筒としての透過波面収差が求まる
ことになる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る波面干渉計
を採用すれば、複数の折り返しミラーから成る光学系の
アライメントの負荷を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る波面干渉計の原理説明図である。
【図2】本発明に係る波面干渉計のアライメント誤差補
正の説明図である。
【図3】従来例(2次非球面の測定)の説明図である。
【符号の説明】
1a,1b,1c 反射鏡 2,20 フィゾ−レンズ 3,30 折り返し球面 4 ホールド機構 5 被検物 10 双曲面鏡

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検物である複数の反射鏡から成る結像光
    学系を用い、光源から出射された測定用波面を前記結像
    光学系により所定の形状に変換して反射球面に照射する
    とともに、前記反射球面で反射された前記測定用波面
    と、前記光源から出射された光束であって所定の波面を
    有する参照用波面とを互いに干渉させ、干渉により生じ
    る干渉縞の状態を検知することにより、前記結像光学系
    の透過波面収差を計測する干渉計において、 前記複数の反射鏡の1個をレフ原器として、別の被検物
    と置換し、前記レフ原器、及び前記別の被検物の両方の
    アライメントずれを演算することにより、レフ減算を行
    うことを可能とすることを特徴とする波面干渉計。
  2. 【請求項2】被検物である複数の反射鏡から成る結像光
    学系を用い、光源から出射された測定用波面を前記結像
    光学系により所定の形状に変換して反射球面に照射する
    とともに、前記反射球面で反射された前記測定用波面
    と、前記光源から出射された光束であって所定の波面を
    有する参照用波面とを互いに干渉させ、干渉により生じ
    る干渉縞の状態を検知することにより、前記結像光学系
    の透過波面収差を計測する干渉計において、前記複数の
    反射鏡、及び前記反射球面の両方のアライメントずれを
    一括演算することにより、前記透過波面収差を演算する
    ことを特徴とする波面干渉計。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100620807B1 (ko) 2004-12-14 2006-09-12 한국원자력연구소 분해능을 향상시킨 파면왜곡 측정 방법
US20110161033A1 (en) * 2009-12-29 2011-06-30 Prueftechnik Dieter Busch Ag Correction of imaging errors in alignment system with several measurement planes located in succession in the beam path

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