JP2001194106A - 干渉計用アライメント光学系およびこれを用いた装置 - Google Patents

干渉計用アライメント光学系およびこれを用いた装置

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JP2001194106A
JP2001194106A JP2000002627A JP2000002627A JP2001194106A JP 2001194106 A JP2001194106 A JP 2001194106A JP 2000002627 A JP2000002627 A JP 2000002627A JP 2000002627 A JP2000002627 A JP 2000002627A JP 2001194106 A JP2001194106 A JP 2001194106A
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JP
Japan
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light beam
screen
alignment
interferometer
optical system
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JP2000002627A
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English (en)
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Hideo Kanda
秀雄 神田
Fumio Watabe
文男 渡部
Fumio Kobayashi
富美男 小林
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Fujinon Corp
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Fuji Photo Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 斜入射干渉計装置において、被検面と基準平
面で各1回反射した光束と、基準平面を透過した光束と
が入射する結像レンズの焦点面にスクリーンを配置し、
スクリーン上に形成される2つのスポットが互いに一致
するよう被検面の傾きを調整することで、被検面のアラ
イメントを随時かつ簡易に行なう。 【構成】被検面2aにおいて反射し、基準平面16aに
おいて再反射した光束21aと、平行基準板16に入射
し、基準平面16aをそのまま透過した光束22aとを
結像レンズ22に入射せしめ、この結像レンズの焦点面
と一致するように配されたスクリーン18上にこれら光
束による2つのスポットを形成し、この2つのスポット
の位置関係によって被検面のアライメント調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、斜入射干渉計にお
いて被検面のアライメントを調整し得る干渉計用アライ
メント光学系およびこれを用いた装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、加工物表面の平面度を測定す
るための種々の干渉計装置が知られている。その中でも
凹凸差の大きい被検面の平面度を測定し得る装置とし
て、斜入射干渉計装置が知られている。
【0003】斜入射干渉計装置においては、被検面に対
し可干渉光線束を斜めから入射させることにより測定感
度を低くすることができるため、非接触での粗面等の平
面度測定に用いられている。ここで、測定に使用される
光の波長をλ、基準原器の入射面に入射する光の入射角
をθとすれば、被検面の凹凸量、すなわち測定感度Δh
は下式で表わされる。 Δh=λ/(2 cosθ)
【0004】すなわち、入射角θが大きくなり斜め入射
の程度が大きくなる程、縞間隔が大きくなり測定感度が
低くなるので、平面精度が悪い平面を測定することが可
能となる。
【0005】例えば図5は、基準原器として平面基準板
を用いた従来構成例である。この斜入射干渉計装置は、
平行基準板116の基準平面116aと被検体2の被検
面2aとを対向配置し、基準平面116aに斜め方向か
ら、レーザ光源111から発せられコリメータレンズ1
14により平行光とされた可干渉光を照射し、この基準
平面116aと被検面2aの距離に基づく光路差に応じ
た干渉縞をスクリーン118に投影し、観察者119が
観察するようになっている。
【0006】また、例えば図6は、基準原器として直角
二等辺三角形プリズムを用いた、アブラムソン型と呼ば
れる従来構成例である。図6において、図5に示す斜入
射干渉計装置と同様の部材には下二桁を一致させた符号
を付している。この装置では、スクリーン218に投影
された干渉縞をTVカメラ219により撮影し観察する
ように構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、正確な干渉
縞画像を得るためには、被検面2aを所定位置にかつ基
準面に対して平行に位置決めすることが重要であるが、
微妙な角度変化によって観察面から干渉縞がはずれてし
まい、その調整を行うことは容易ではない。特に観察対
象が種々のサイズに亘る場合には、被検体の移動台に目
印を設けておくというような手法によることは困難であ
る。このため、上述した斜入射干渉計においても干渉縞
観察の直前あるいは途中において、随時被検面のアライ
メントを簡易に行えるように構成することが好ましい。
【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、斜入射干渉計において、随時被検面の
アライメントを簡易に行ない得る干渉計用アライメント
光学系およびこれを用いた装置を提供することを目的と
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の干渉計用アライ
メント光学系は、コリメートされた可干渉性の光を基準
面を介して被検面に斜入射させ、該基準面および該被検
面からの各反射光を干渉させ、生成された干渉縞を観察
する斜入射干渉計において、該被検面で1回反射し、こ
の後、該基準面で1回反射した第1の光束と、該基準面
をそのまま透過した第2の光束とが入射し得る位置に結
像レンズを配置し、該結像レンズの焦点面にアライメン
ト用のスクリーンを配置したことを特徴とするものであ
る。
【0010】また、前記スクリーンが、干渉縞を観察す
るスクリーンを兼用するように構成することが好まし
い。このためには、例えば前記結像レンズの前段または
後段に少なくとも1つのミラーを配置することが好まし
い。
【0011】また、前記第1の光束および前記第2の光
束の共通光路中に、これらの光束を干渉縞観察時におい
て遮断するシャッタを挿入することが好ましい。さら
に、本発明の装置は、上記干渉計用アライメント光学系
を備えたことを特徴とするものである。
【0012】
【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。図1は、本発明の第1の
実施形態に係る干渉計用アライメント光学系およびこれ
を用いた斜入射干渉計装置10を示す側面図である。
【0013】この斜入射干渉計装置10は、平行基準板
16の基準平面16aと被検体2の被検面2aとを対向
配置し、基準平面16aに斜め方向から、レーザ光源1
1から発せられコリメータレンズ14により平行光とさ
れた可干渉光を照射し、この基準平面16aと被検面2
aの距離に基づく光路差に応じた干渉縞をスクリーン1
8に投影し、観察者19が観察するようになっている。
【0014】ところで、このような斜入射干渉計装置1
0においても、正確な干渉縞画像を得るためには、被検
面2aを所定位置にかつ基準面に対して平行に位置決め
することが重要であるが、微妙な角度変化によって観察
面から干渉縞がはずれてしまい、その位置決めを行うこ
とは容易ではない。
【0015】そこで、本実施形態においては、被検面2
aにおいて反射し、基準平面16a(点P)において再
反射した光束21aと、平行基準板16に入射し、基準
平面16a(点P)をそのまま透過した光束22aとを
結像レンズ22に入射せしめ、この結像レンズの焦点面
と一致するように配されたスクリーン18上にこれら光
束による2つのスポットを形成し、この2つのスポット
の位置関係によって被検面のアライメント調整を行うこ
とができるようにしている。
【0016】すなわち、被検面2aが基準平面16aと
平行とされている場合において、点Pで反射された上記
光束21aと、点Pを透過した上記光束22aとは互い
に平行な光束となって結像レンズ22に入射する。この
ためスクリーン18上に形成された2つのスポットは丁
度重なり合うような位置関係に形成される。したがっ
て、スクリーン18上を観察しながら被検面2aの傾き
を調整し、上記光束21aにより形成されるスポット
が、上記光束22aにより形成されるスポットに重なり
合う状態とすることにより被検面のアライメント調整を
行うことができる。
【0017】なお、本実施形態においては光路中に光路
折曲用の反射ミラー23が配されており、これにより上
記2つのスポットを、干渉縞観察用のスクリーン18上
に形成することができるようにしている。
【0018】このようにして被検面2aのアライメント
が完了した際には、上記重なり合うスポットとともに被
検面2aの表面形状を表す干渉縞が上記スクリーン18
上に観察される。
【0019】この後、結像レンズ22と反射ミラー23
の間において、光路中に挿脱自在とされた遮光シャッタ
24を光路中に挿入し、スクリーン18上に上記スポッ
トが形成されないようにし、良好に干渉縞観察が行える
ようにする。
【0020】図2は、本発明の第2の実施形態を示す概
略図である。この実施形態装置30は、基準原器として
直角二等辺三角形プリズム36を用いた、アブラムソン
型と称されるものである。図2において、図1に示す斜
入射干渉計装置と同様の部材にはその符号に20を加え
た符号を付している。なお、本実施形態のものでは、結
像レンズ42が反射ミラー43の後段に配されている点
で上記実施形態のものと異なっているが、要はスクリー
ン38上に2つのスポットを形成することができれば、
光路中における結像レンズをいずれの配設位置におくこ
とも可能である。
【0021】この第2の実施形態によっても上記第1の
実施形態のものと同様に被検面2aのアライメントを容
易に行うことができる。なお、この装置30では、スク
リーン38に投影された干渉縞をTVカメラ39により
撮影し観察するように構成されている。
【0022】図3は、本発明の第3の実施形態を示す概
略図である。図3において、図1に示す斜入射干渉計装
置と同様の部材にはその符号に40を加えた符号を付し
ている。この実施形態装置50は、基準原器として台形
状の変形プリズム56を用いており、スクリーン58が
プリズム56の上面を粗面加工して形成されている点で
上記2つの実施形態のものとは異なっている。また、結
像レンズ62はプリズム58の下面に接着されており、
結像レンズ62の光学調整が不要とされている。さら
に、上述した実施形態における遮光シャッタ24、44
の代わりに、反射ミラー63が光路中に挿脱自在とされ
ており、被検面2aのアライメント調整後においては、
この反射ミラー63が光路中から退避可能とされてい
る。
【0023】なお、本実施形態のものでは、結像レンズ
62に対して光束が軸外から入射するようになっている
が、収差が大きくなければ実用上の問題はない。この第
3の実施形態によっても上記各実施形態のものと同様に
被検面2aのアライメントを容易に行うことができる。
【0024】図4は、本発明の第4の実施形態を示す概
略図である。図4において、図1に示す斜入射干渉計装
置と同様の部材にはその符号に60を加えた符号を付し
ている。
【0025】この実施形態装置70は、上記第3の実施
形態装置50と同様に基準原器として台形状の変形プリ
ズム76を用いているが、アライメント用スクリーン8
4が干渉縞観察用スクリーン78と別体とされている点
で上記第3の各実施形態のものとは異なっている。この
ように両スクリーン78、84を互いに別体とすれば、
必ずしもアライメント用光路中に反射ミラー83を配設
する必要はないが、アライメント用のスポットを干渉縞
と同時にTVカメラによって観察する場合には該反射ミ
ラー83を設けておくことが有効である。
【0026】また、この装置70には、コリメータレン
ズ74と基準原器76との間にミラー75が配されてい
る。ミラー75は、入射面76bに入射する光線束の入
射角を変化させるように反射面をその下端を支点として
所定角度に亘り回動可能とすることが好ましい。このよ
うに入射角を変化させることにより、干渉縞の感度を可
変とすることができ、被検面に適した感度により干渉縞
を観察することが可能となる。また、図4には、必要な
平行光線束を得るために、光源11とコリメータレンズ
14との間に集光レンズ12およびピンホール13が示
されている。
【0027】この第4の実施形態によっても上記各実施
形態のものと同様に被検面2aのアライメントを容易に
行うことができる。さらに、上記アライメント用スポッ
トをTV画面の端に見えるようにして干渉縞と同時観察
するようにしてもよい。
【0028】なお、上記結像レンズの光軸上を利用する
場合は、実用上は単レンズであってもよく、また干渉縞
と一緒に観察する場合はスポット像の方が干渉縞よりも
かなり明るくなるので、概略同じレベルとなるように、
光束を制限する(例えば絞りを入れる、レンズ口径を小
さくする等)あるいはミラーの反射率を低くしたり、光
量調整フィルタを入れたりするように構成するのが好ま
しい。
【0029】また、上記第3の実施形態では反射ミラー
63により反射された光束がプリズム56に入射する位
置においてNDコーティングを施すようにすることも有
用である。
【0030】なお、本実施形態においては種々の態様の
変更が可能である。例えば、上述した第3および第4の
実施形態においては、プリズム58、78の光射出面
に、砂ずり処理を施すことによりスクリーン18を形成
するように構成されているが、それ以外の手法によって
粗面加工を施すことによりスクリーン18を形成するよ
うにしてもよい。
【0031】また、本実施形態においては、光源11と
して半導体レーザ光源を用いているが、この光源11と
しては適度に干渉性のある光線束を射出する光源であれ
ばよく、例えば水銀灯やLED等を用いるようにしても
よい。
【0032】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の干渉計
用アライメント光学系およびこれを用いた装置によれ
ば、被検面で1回反射し、この後、基準面で1回反射し
た第1の光束と、基準面をそのまま透過した第2の光束
とが入射し得る位置に結像レンズを配置し、該結像レン
ズの焦点面にアライメント用のスクリーンを配置してお
り、このスクリーン上に形成される上記2つの光束によ
る2つのスポットの位置関係を観察し、これら2つのス
ポット位置が互いに一致するように被検面の傾きを調整
することで被検面を基準平面と平行の位置関係とするこ
とができるので、被検面のアライメントを随時、かつ簡
易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る干渉計用アライ
メント光学系を用いた装置
【図2】本発明の第2の実施形態に係る干渉計用アライ
メント光学系を用いた装置
【図3】本発明の第3の実施形態に係る干渉計用アライ
メント光学系を用いた装置
【図4】本発明の第4の実施形態に係る干渉計用アライ
メント光学系を用いた装置
【図5】斜入射干渉計装置の一例を説明するための図
【図6】斜入射干渉計装置の他の例を説明するための図
【符号の説明】
2 被検体 2a 被検面 10、30、50、70 斜入射干渉計装置 11、31,51,71、111、211 半導体レー
ザ光源(光源) 12、72 集光レンズ 13、73 ピンホール 14、34、54、74、114、214 コリメータ
レンズ 15、75、115 ミラー 16、116 平行基準板 6a、16a、36a、56a、76a、116a、2
16a 基準平面 18、38、58、78、84、118、218 スク
リーン 19、119 観察者 22、42、62、82 結像レンズ 23、43、63、83 反射ミラー 24、44 シャッタ 36、216 直角二等辺三角形プリズム 39、59、79、219 TVカメラ 56、76 変形プリズム 76b 入射面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 富美男 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 BB07 CC10 EE10 FF01 GG12 GG13 GG41 HH03 HH08 HH09 JJ01 2F065 AA47 AA49 BB01 FF01 FF52 GG04 HH12 JJ03 JJ19 JJ26 LL12 LL24 LL30 LL46 LL49 TT02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コリメートされた可干渉性の光を基準面を
    介して被検面に斜入射させ、該基準面および該被検面か
    らの各反射光を干渉させ、生成された干渉縞を観察する
    斜入射干渉計において、該被検面で1回反射し、この
    後、該基準面で1回反射した第1の光束と、該基準面を
    そのまま透過した第2の光束とが入射し得る位置に結像
    レンズを配置し、該結像レンズの焦点面にアライメント
    用のスクリーンを配置したことを特徴とする干渉計用ア
    ライメント光学系。
  2. 【請求項2】前記スクリーンが、干渉縞を観察するスク
    リーンを兼用するようになしたことを特徴とする請求項
    1記載の干渉計用アライメント光学系。
  3. 【請求項3】前記結像レンズの前段または後段に少なく
    とも1つのミラーを配置したことを特徴とする請求項1
    または2記載の干渉計用アライメント光学系。
  4. 【請求項4】前記第1の光束および前記第2の光束の共
    通光路中に、これらの光束を干渉縞観察時において遮断
    するシャッタを挿入したことを特徴とする請求項1〜3
    のうちいずれか1項記載の干渉計用アライメント光学
    系。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のうちいずれか1項記載の干
    渉計用アライメント光学系を備えたことを特徴とする装
    置。
JP2000002627A 2000-01-11 2000-01-11 干渉計用アライメント光学系およびこれを用いた装置 Withdrawn JP2001194106A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016022885A (ja) * 2014-07-23 2016-02-08 マツダ株式会社 四輪駆動車の駆動トルク配分制御装置

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Effective date: 20070403