JP2000105114A - 斜入射干渉計装置 - Google Patents

斜入射干渉計装置

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JP2000105114A
JP2000105114A JP10275320A JP27532098A JP2000105114A JP 2000105114 A JP2000105114 A JP 2000105114A JP 10275320 A JP10275320 A JP 10275320A JP 27532098 A JP27532098 A JP 27532098A JP 2000105114 A JP2000105114 A JP 2000105114A
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JP
Japan
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light
mirror
half mirror
diffraction grating
reflected
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JP10275320A
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English (en)
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Fumio Kobayashi
富美男 小林
Takayuki Saito
隆行 齋藤
Masatoshi Hizuka
正敏 肥塚
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Fujinon Corp
Original Assignee
Fuji Photo Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光分離部と光合成部の一方にパスマッチ手段
を、他方に回折格子を各々配し、該パスマッチ手段を、
互いに非平行とされた、2枚のミラーにより構成し、こ
の2つのミラー間の距離を調整することで参照光と物体
光との光路差を補正し、簡易な構成で上記両光のパスマ
ッチを行なう。 【構成】 光源1からの可干渉距離の短い光を分離して
参照光5と物体光7を生成するため、2つのハーフミラ
ー3、4からなるパスマッチ手段30が設けられてい
る。第1のハーフミラ−3は、入射された平行光の一部
を被検面6a方向に反射する一方、その余を透過する。
第2のハーフミラ−4は、第1のハーフミラー3を透過
した平行光の一部を回折格子8方向に反射する。2つの
ハーフミラー3、4は互いに非平行とされており、その
距離を調整することにより各々からの反射光の間に所定
の光路差を持たせ、回折格子8に到達した状態で参照光
5と物体光7との光路差を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、比較的大きい凹凸
が形成されている面の表面形状測定にも適応し得る斜入
射干渉計装置に関し、詳しくは回折格子を用いて、参照
光と、被検面からの反射光である物体光との光干渉を行
なわしめる斜入射干渉計装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、可干渉光を被検面に対して斜
めに入射し、測定感度を低下させることによってある程
度凹凸の大きい被検面の表面形状測定を可能とした斜入
射干渉計装置が知られている。
【0003】このような斜入射干渉計装置としては種々
のタイプのものが知られているが、図4に示す如きバー
チ型のものはその代表的なものである。すなわち、この
バーチ型の斜入射干渉計装置は、図4に示すように、光
源101から射出される光をコリメータレンズ102で
平行光とし、この光を第1回折格子103によって回折
し、その回折された回折光のうち例えば+1次回折光を
被検体105の被検面105aにより反射させて物体光
106となすとともに、その反射された物体光106と
上記第1回折格子103を透過した0次光よりなる参照
光104とを第2回折格子107によって重ね合せて干
渉させ、これによって生成された干渉縞像をテレビカメ
ラ110により撮像し、その干渉縞像によって被検体1
05の被検面105aの形状を測定するようになってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような干渉計装置においては、参照光104は2つの
回折格子103、107の間を直進し、一方物体光10
6は第1回折格子103から斜めに射出され、第2回折
格子107に斜めに入射することから、両者の間には大
きな光路差が生じてしまう。したがって、光源からの光
が可干渉性の余り良好なものでない場合には干渉縞像の
生成が困難となってしまう。
【0005】このため、可干渉距離の短い光を射出する
光源を使用することが難しくなり、製造コストの低減を
図ることが難しくなるとともに、被検面以外の界面情報
を含む干渉縞画像を排除して信頼性の高い干渉縞測定を
行うことが困難となる。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであり、これら両光の光路差を減少せしめることによ
り可干渉距離の短い光を射出する光源の利用を可能と
し、製造コストの低廉化および干渉縞測定の高信頼性を
確保し得る構成簡易な斜入射干渉計装置を提供すること
を目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の斜入射干
渉計装置は、光源と、該光源から射出された光を反射光
と透過光とに分離するハーフミラーと、該透過光を反射
せしめる、該ハーフミラーに対して非平行とされたミラ
ーと、該ハーフミラーからの反射光よりなる参照光と、
該ミラーからの反射光が被検面に斜入射した後、この被
検面により正反射されてなる物体光とを入射され、これ
らの入射光各々に対して回折光を射出する回折格子と、
該回折格子から射出された、前記参照光の回折光と前記
物体光の回折光とにより生じる干渉光を照射され、干渉
縞像を形成する像形成手段とからなり、前記ハーフミラ
ーと前記ミラーとの距離が前記参照光と前記物体光との
光路差を補正するような値に設定されてなることを特徴
とするものである。
【0008】また、本発明の第2の斜入射干渉計装置
は、光源と、該光源から射出された光を複数の回折光に
波面分割して射出する回折格子と、該回折格子からの複
数の回折光のうちの1つよりなる参照光と、他の1つが
被検面に斜入射した後、この被検面により正反射されて
なる物体光とを入射され、これらの入射光各々を反射光
と透過光とに分離するハーフミラーと、該ハーフミラー
からの透過光を反射せしめる、該ハーフミラーに対して
非平行とされたミラーと、前記参照光の該ミラーからの
反射光と前記物体光の該ハーフミラーからの反射光とに
より生じる干渉光を照射され、干渉縞像を形成する像形
成手段とからなり、前記ハーフミラーと前記ミラーとの
距離が前記参照光と前記物体光との光路差を補正するよ
うな値に設定されてなることを特徴とするものである。
【0009】なお、上記「ミラー」は全反射ミラーとハ
ーフミラーを含むものとする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
【0011】図1は本実施形態の斜入射干渉計装置を示
す概略図である。
【0012】図示するように、本実施形態装置は、可干
渉距離の短い光を射出する光源1と、この光源1からの
光を平行光とするコリメータレンズ2と、この平行光を
分離して2つの反射光を形成する2つのハーフミラー
3、4からなるパスマッチ手段30と、このパスマッチ
手段30からの2つの反射光のうち一方が参照光5とし
て直接入射され、他方が被検体6の被検面6aに斜入射
された後正反射せしめられてなる物体光7として入射さ
れ、これら2つの入射光5、7に対し、各々回折光を射
出する回折格子8と、この回折格子8から射出された参
照光5の回折光と物体光7の回折光との干渉光を収束せ
しめる収束レンズ9と、この干渉光により生成される干
渉縞を撮像する、CCD撮像素子を有するテレビカメラ
10を備えている。
【0013】なお、上記干渉光は回折格子8において回
折された、参照光5の1次回折光と物体光7の0次光と
を重ね合わせたものである。これは、回折光のうち、0
次光は1次回折光に比して格段に光量が大きいことか
ら、参照光5に比して光量の小さい物体光7の0次光と
参照光5の1次回折光とを干渉させることで光量のバラ
ンスを図り、干渉縞像のコントラストを良好にしようと
するものである。
【0014】また、上記パスマッチ手段30を構成する
2つのハーフミラ−3、4のうち第1のハーフミラ−3
は、入射された平行光の一部を被検体6の被検面6a方
向に反射する一方、その余を透過する。第2のハーフミ
ラ−4は、この第1のハーフミラー3を透過した平行光
の一部を第1のハーフミラー3を介して回折格子8方向
に反射する。
【0015】これら2つのハーフミラー3、4は互いに
非平行とされており、これにより、一方の反射光を直接
回折格子8に入射せしめ、他方の反射光を被検体6を経
由して回折格子8に入射せしめることが可能となる。
【0016】また、これらの2つのハーフミラー3、4
は、両者の距離を調整することにより各々からの反射光
の間に所定の光路差を持たせ、回折格子8に到達した状
態で参照光5と物体光7との光路差を補償することがで
きるようになっている。これにより、可干渉距離の短い
参照光5と物体光7であっても干渉縞像を形成すること
ができる。
【0017】ところで、上述したような干渉計装置にお
いては、被検面6aの凹凸表面において入射光の一部が
散乱されることから、干渉せしめられた際に、物体光7
の光量が参照光5の光量に比して小さなものとなり、こ
れら参照光5と物体光7との光量差は大きなものとなっ
て、コントラストの高い干渉縞像を得ることが困難とな
る。
【0018】そこで、本実施形態の装置においては、第
1のハーフミラー3の光透過率を調整して、被検体6の
被検面6aに向かう反射光の光量が、直接回折格子8に
向かう反射光の光量よりも大となるようにしている。ま
た、第2のハーフミラー4は、被検面6aの反射率に応
じて適切な反射率を有するものに交換し得るよう、容易
に着脱可能となっている。
【0019】これにより、2つのハーフミラー3、4よ
りなる簡易な構成のパスマッチ手段30を用いて、参照
光5と物体光7との光路長の合致(パスマッチ)のみな
らず光量の合致も行なうことができる。
【0020】図2は、上記実施形態とは異なる実施形態
に係る斜入射干渉計装置を示すものである。上述した実
施形態装置が、パスマッチ手段30により光を分離し、
回折格子8により参照光5と物体光7とを合成している
のに対し、本実施形態装置では、回折格子58により光
を分離し、パスマッチ手段70により参照光55と物体
光57とを合成しており、両実施形態装置は調度、光分
離部と光合成部が入れ替わった構成とされている。
【0021】両装置の奏する効果は同様であり、パスマ
ッチ手段30、70および回折格子8、58としての機
能も略同様であるからその構成のみを簡単に説明し、詳
細な説明は省略する。
【0022】本実施形態装置は、図2に示すように、可
干渉距離の短い光を射出する光源51と、この光源51
からの光を平行光とするコリメータレンズ52と、この
平行光を複数の回折光として射出する回折格子58と、
この回折格子58からの1次回折光よりなる参照光55
と、この回折格子58からの0次光が被検体56の被検
面56aに斜入射され、この後正反射されてなる物体光
57とが入射される、2つのハーフミラー53、54か
らなるパスマッチ手段70と、第1のハーフミラー53
による物体光57の反射光と、第2のハーフミラー54
による参照光55の反射光との干渉光を収束せしめる収
束レンズ59と、この干渉光により生成される干渉縞を
撮像する、CCD撮像素子を有するテレビカメラ60を
備えている。
【0023】なお、本実施形態においては、参照光55
の光路中に、この参照光55の光量を減衰せしめて、物
体光57の光量とのバランスを図るNDフィルタ61が
配設されている。本実施形態においても、上述した実施
形態と同様に、パスマッチ手段70のハーフミラー5
3、54の反射率を調整して参照光55と物体光57の
光量差を減少させるようにしてもよい。
【0024】また、上述した実施形態においても、本実
施形態と同様にしてNDフィルタを用いるようにしても
よい。
【0025】また、このNDフィルタ61を用いる場合
において、互いに異なる光量減衰率を有するNDフィル
タ61を複数個用意し、例えば図3に示すように、これ
ら複数のNDフィルタ61をターレット板21に搭載
し、このターレット板21を回転軸20を中心として回
転せしめて所望のNDフィルタ61を択一的に参照光光
路内に挿入するようにしてもよい。NDフィルタ61の
交換手法としてはこれに限られるものではなく、その他
着脱式、スライド式等の手法を採用し得る。
【0026】なお、本発明の斜入射干渉計装置としては
上記実施形態のものに限られるものではなく、その他種
々の態様の変更が可能である。
【0027】例えば、上記実施形態においては、パスマ
ッチ手段30、70を構成する2つのミラー3、4、5
3、54のうち光源1から遠い方のミラー4、54をハ
ーフミラーとしているが、被検面6a、56aの反射率
に応じて、さらにはNDフィルタ61を挿入した場合に
は全反射ミラーとしてもよい。
【0028】また、上記実施形態においては、参照光
5、55に対して1次回折光を、物体光7、57に対し
て0次光を割り当てているが、例えば被検面6a、56
aの反射率が高い場合等には、参照光5、55に対して
0次光を、物体光7、57に対して1次回折光を割り当
てるようにしてもよい。
【0029】また、被検体の被検面の上方にテレビカメ
ラを配し、該被検面の形状をこのテレビカメラによって
モニタすることにより、干渉縞像の解析結果と比較する
ための実際の表面状態データを容易に得ることができ
る。
【0030】なお、上記実施例においては干渉縞を形成
するスクリーンとしてCCD受光面を用いているが、こ
れに代え、オペレータが目視し得る光学スクリーンを用
いることも可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明の斜入射干渉計装置によれば、光
分離部と光合成部のいずれか一方にパスマッチ手段を、
いずれか他方に回折格子を各々配し、該パスマッチ手段
を、互いに非平行とされた、2枚のハーフミラーもしく
は1枚のハーフミラーと1枚の全反射ミラーにより構成
し、この2つのミラー間の距離を調整することで参照光
と物体光との光路差を補正するようにしており、極めて
簡易な構成で参照光と物体光のパスマッチを確実に行な
うことができる。
【0032】参照光と物体光のパスマッチを行なうこと
ができることから、光源として可干渉距離の短い光を射
出するものも用いることができ、これにより製造コスト
の低廉化を図ることができ、さらには被検面以外の界面
情報を含む干渉縞画像の生成が排除されることで観察の
容易化および干渉縞測定の信頼性向上を図ることができ
る。
【0033】なお、上記パスマッチ手段を構成するハー
フミラーを、反射率が異なる他のハーフミラーと交換可
能としておけば、被検面が交換された場合に、参照光の
光量を、被検面の反射率に応じて変化する物体光の光量
に容易に合わせることができ、常にコントラストの良好
な干渉縞像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る斜入射干渉計装置の主
要部を示す概略図
【図2】本発明の他の実施形態に係る斜入射干渉計装置
の主要部を示す概略図
【図3】図2に示す斜入射干渉計装置の変更部分を示す
概略図
【図4】従来技術に係る斜入射干渉計装置を示す概略図
【符号の説明】
1、51 光源 2、52 コリメータレンズ 3、4、53、54 ハーフミラー 5、55 参照光 6、56 被検体 6a、56a 被検面 7、57 物体光 8、58 回折格子 9、59 収束レンズ 10、60 テレビカメラ 20 回転軸 21 ターレット板 30、70 パスマッチ手段 61 NDフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 肥塚 正敏 埼玉県大宮市植竹町1丁目324番地 富士 写真光機株式会社内 Fターム(参考) 2F064 AA09 CC04 EE09 GG22 GG64 HH01 HH08 HH09 JJ11 2F065 AA45 AA49 DD03 DD05 FF51 GG12 HH03 HH12 JJ03 JJ16 JJ19 JJ26 LL10 LL37 LL42

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、該光源から射出された光を反射光
    と透過光とに分離するハーフミラーと、 該透過光を反射せしめる、該ハーフミラーに対して非平
    行とされたミラーと、 該ハーフミラーからの反射光よりなる参照光と、該ミラ
    ーからの反射光が被検面に斜入射した後、この被検面に
    より正反射されてなる物体光とを入射され、これらの入
    射光各々に対して回折光を射出する回折格子と、 該回折格子から射出された、前記参照光の回折光と前記
    物体光の回折光とにより生じる干渉光を照射され、干渉
    縞像を形成する像形成手段とからなり、 前記ハーフミラーと前記ミラーとの距離が前記参照光と
    前記物体光との光路差を補正するような値に設定されて
    なることを特徴とする斜入射干渉計装置。
  2. 【請求項2】光源と、 該光源から射出された光を複数の回折光に波面分割して
    射出する回折格子と、 該回折格子からの複数の回折光のうちの1つよりなる参
    照光と、他の1つが被検面に斜入射した後、この被検面
    により正反射されてなる物体光とを入射され、これらの
    入射光各々を反射光と透過光とに分離するハーフミラー
    と、 該ハーフミラーからの透過光を反射せしめる、該ハーフ
    ミラーに対して非平行とされたミラーと、 前記参照光の該ミラーからの反射光と前記物体光の該ハ
    ーフミラーからの反射光とにより生じる干渉光を照射さ
    れ、干渉縞像を形成する像形成手段とからなり、 前記ハーフミラーと前記ミラーとの距離が前記参照光と
    前記物体光との光路差を補正するような値に設定されて
    なることを特徴とする斜入射干渉計装置。
JP10275320A 1998-09-29 1998-09-29 斜入射干渉計装置 Withdrawn JP2000105114A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002206914A (ja) * 2001-01-11 2002-07-26 Fuji Photo Optical Co Ltd 斜入射干渉計装置
US6885459B2 (en) 1996-01-24 2005-04-26 Nanopro Luftlager-Produktions-Und Messtechnik Gmbh Apparatus and method for measuring two opposite surfaces of a body
JP2010032342A (ja) * 2008-07-29 2010-02-12 Mitsutoyo Corp 斜入射干渉計

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Effective date: 20060110