JP2003021596A - シュリーレン分析方法及び装置 - Google Patents
シュリーレン分析方法及び装置Info
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
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- G01N21/455—Schlieren methods, e.g. for gradient index determination; Shadowgraph
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- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/958—Inspecting transparent materials or objects, e.g. windscreens
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 光学ガラス材料だけでなく、結晶質材料にも
適した、シャドウ法による客観的シュリーレン解析・測
定方法及び装置を提供する。 【解決手段】次のステップを含んで成るシュリーレン解
析・測定方法： ａ）試験サンプルに光源からの光を照射し、 ｂ）投影スクリーン上に試験サンプルの陰影影像（シャ
ドウイメージ）を生成し、 ｃ）投影スクリーン上に投影された試験サンプルの陰影
影像を電子受像装置に受像し、 ｄ）電子受像装置に受像した陰影影像を処理してシュリ
ーレン影像（イメージ）コントラストを測定し、 ｅ）試験サンプルの陰影影像にて測定された上記シュリ
ーレン影像コントラストを比較サンプルのシュリーレン
パターンの陰影影像のシュリーレン影像コントラストと
比較し、この比較によって試験サンプルのシュリーレン
を測定する。
適した、シャドウ法による客観的シュリーレン解析・測
定方法及び装置を提供する。 【解決手段】次のステップを含んで成るシュリーレン解
析・測定方法： ａ）試験サンプルに光源からの光を照射し、 ｂ）投影スクリーン上に試験サンプルの陰影影像（シャ
ドウイメージ）を生成し、 ｃ）投影スクリーン上に投影された試験サンプルの陰影
影像を電子受像装置に受像し、 ｄ）電子受像装置に受像した陰影影像を処理してシュリ
ーレン影像（イメージ）コントラストを測定し、 ｅ）試験サンプルの陰影影像にて測定された上記シュリ
ーレン影像コントラストを比較サンプルのシュリーレン
パターンの陰影影像のシュリーレン影像コントラストと
比較し、この比較によって試験サンプルのシュリーレン
を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学材料内のシュリー
レンをシャドウ法により測定するための方法及び装置に
関する。
レンをシャドウ法により測定するための方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】シュリーレンとは通常の言語によれば、
光学材料内にあって、屈折率の局部的変化のため光学的
に作用し、殆どが線条、条片及び帯として影像又は画像
に見える有界領域である。ほぼ全ての光学材料は屈折率
が全体に亘って正確には一定でなく、ある範囲で異なっ
ている。シュリーレンは構造幅が小さく、屈折率勾配の
高い光学的不均質性として定義される。
光学材料内にあって、屈折率の局部的変化のため光学的
に作用し、殆どが線条、条片及び帯として影像又は画像
に見える有界領域である。ほぼ全ての光学材料は屈折率
が全体に亘って正確には一定でなく、ある範囲で異なっ
ている。シュリーレンは構造幅が小さく、屈折率勾配の
高い光学的不均質性として定義される。
【０００３】光学材料内のシュリーレンを検出するた
め、種々の異なる方法が知られている。これ等の方法の
事実上全ては、試験して解析しようとするサンプルを通
過後の光波面（頭）の変化の検出に基づくものである。
干渉法、テフラー法及びシャドウ法が最も広く用いられ
ている方法である。
め、種々の異なる方法が知られている。これ等の方法の
事実上全ては、試験して解析しようとするサンプルを通
過後の光波面（頭）の変化の検出に基づくものである。
干渉法、テフラー法及びシャドウ法が最も広く用いられ
ている方法である。
【０００４】波面の変化は、干渉法及びテフラー法によ
り直接検出されるが、完全には平らではない面のような
試験サンプル上の表面欠陥は測定に直接影響を及ぼす。
これ等の測定では、試験サンプルの面が均一であること
を高度に必要とするため、大きな努力と費用が必要とさ
れる。
り直接検出されるが、完全には平らではない面のような
試験サンプル上の表面欠陥は測定に直接影響を及ぼす。
これ等の測定では、試験サンプルの面が均一であること
を高度に必要とするため、大きな努力と費用が必要とさ
れる。
【０００５】通常商業的に得られる干渉計はシュリーレ
ン測定に直ちに使えるものではなく、 干渉計でシュリ
ーレンを測定しようとするなら、干渉計をその目的のた
めに作らなければならない。即ち、大きさがミクロン範
囲である微細なシュリーレン構造を検出できるように、
干渉計の空間解像度が十分であることが必要である。
ン測定に直ちに使えるものではなく、 干渉計でシュリ
ーレンを測定しようとするなら、干渉計をその目的のた
めに作らなければならない。即ち、大きさがミクロン範
囲である微細なシュリーレン構造を検出できるように、
干渉計の空間解像度が十分であることが必要である。
【０００６】シュリーレンを検出するには、シャドウ
（陰影）法を用いた方が良い。比較的高感度であること
と、サンプルの表面品質が代表的な光学材料のものに類
似するとき行えるからである。
（陰影）法を用いた方が良い。比較的高感度であること
と、サンプルの表面品質が代表的な光学材料のものに類
似するとき行えるからである。
【０００７】シャドウ法では、光学材料を光源と観測者
の間に置き、サンプルを移動、傾動することによりシャ
ドウ法シュリーレンを設定する（MIL-G-174A及び類似の
規格）か、サンプルに光を照射し、サンプルに含まれる
シュリーレンを陰影として投影する（ＤＤＲ専門規格TG
L21790、類似のISO規格が広く施行）。
の間に置き、サンプルを移動、傾動することによりシャ
ドウ法シュリーレンを設定する（MIL-G-174A及び類似の
規格）か、サンプルに光を照射し、サンプルに含まれる
シュリーレンを陰影として投影する（ＤＤＲ専門規格TG
L21790、類似のISO規格が広く施行）。
【０００８】またDIN3140,Part 3もシュリーレンに関係
するが、その有意さは限られたものである。
するが、その有意さは限られたものである。
【０００９】シュリーレンが空間形態であることから、
規格TGL21790も規格DIN3140もまた、有効シュリーレン
面によるシュリーレンの程度の特徴化を試みている。既
知の手法には、観測者の主観的評定に強く依存してしま
うと云う不都合がある。規格TGL21790では、確定的シュ
リーレン比較が可視度閾置の測定から得られる。だが、
既知の方法では、シュリーレン影像（イメージ）と試験
パターンの比較は目によって行われるため、或る程度ま
で観測者の主観的観測能に依存してしまう。
規格TGL21790も規格DIN3140もまた、有効シュリーレン
面によるシュリーレンの程度の特徴化を試みている。既
知の手法には、観測者の主観的評定に強く依存してしま
うと云う不都合がある。規格TGL21790では、確定的シュ
リーレン比較が可視度閾置の測定から得られる。だが、
既知の方法では、シュリーレン影像（イメージ）と試験
パターンの比較は目によって行われるため、或る程度ま
で観測者の主観的観測能に依存してしまう。
【００１０】従来の手法では、各試験サンプルの陰影影
像を紙に写（コピー）し、個々の陰影線の幅と強度を主
観的に評定し、評価又は解析をスケッチ上に記録してい
る。
像を紙に写（コピー）し、個々の陰影線の幅と強度を主
観的に評定し、評価又は解析をスケッチ上に記録してい
る。
【００１１】更に、上記の規格はガラス又はガラス様物
質にのみ関係している。だが、結晶質材料が益々光学部
品、特に可視域外の波長、即ち約４００ｎｍよりかなり
下の波長及び約８００ｎｍよりかなり上の波長のものに
用いられるようになっている。従って、例えばＵＶリソ
グラフィーのようなＵＶ用途、又は照射及び画像化装置
用レンズや窓に対して、アルカリ金属及びアルカリ土金
属弗化物（就中、CaF2, BaF2, SrF2）単結晶材料に対す
る需要が増えている。結晶材料は、ＩＲスペクトル域に
ある多くの光学素子のベースとなっている。
質にのみ関係している。だが、結晶質材料が益々光学部
品、特に可視域外の波長、即ち約４００ｎｍよりかなり
下の波長及び約８００ｎｍよりかなり上の波長のものに
用いられるようになっている。従って、例えばＵＶリソ
グラフィーのようなＵＶ用途、又は照射及び画像化装置
用レンズや窓に対して、アルカリ金属及びアルカリ土金
属弗化物（就中、CaF2, BaF2, SrF2）単結晶材料に対す
る需要が増えている。結晶材料は、ＩＲスペクトル域に
ある多くの光学素子のベースとなっている。
【００１２】ガラスと結晶とでは、それらが無秩序構造
と規則構造であることで異なる。結晶中のシュリーレン
の原因と、ガラス中のシュリーレンの原因とが全く異な
ることもある。結晶内シュリーレンの活性度は就中、シ
ュリーレンを生成する不均質（例えば、結晶粒界）の位
置と向きに極めて強く依存している。結晶中では、幅は
大きいが厚みが小さい帯状構造体（例えば、変位、小角
粒界）がシュリーレンを生成することがある。ガラス用
に開発された方法は、前記の形式のシュリーレンの基体
を要求精度で解析するのには適さない。
と規則構造であることで異なる。結晶中のシュリーレン
の原因と、ガラス中のシュリーレンの原因とが全く異な
ることもある。結晶内シュリーレンの活性度は就中、シ
ュリーレンを生成する不均質（例えば、結晶粒界）の位
置と向きに極めて強く依存している。結晶中では、幅は
大きいが厚みが小さい帯状構造体（例えば、変位、小角
粒界）がシュリーレンを生成することがある。ガラス用
に開発された方法は、前記の形式のシュリーレンの基体
を要求精度で解析するのには適さない。
【００１３】また、ガラス用の試験又は比較シュリーレ
ンサンプルは、結晶にシュリーレンを生成する機構が全
く異なるため、結晶には使用できない。光学ガラス用に
開発された既知の比較シュリーレン試験プレートにおけ
る被膜は、厚みと幅が異なる位相不連続面をシミュレー
トする。だが、そのような二次元シュリーレン試験プレ
ートは結晶中のシュリーレンの作用を表すには適しな
い。
ンサンプルは、結晶にシュリーレンを生成する機構が全
く異なるため、結晶には使用できない。光学ガラス用に
開発された既知の比較シュリーレン試験プレートにおけ
る被膜は、厚みと幅が異なる位相不連続面をシミュレー
トする。だが、そのような二次元シュリーレン試験プレ
ートは結晶中のシュリーレンの作用を表すには適しな
い。
【００１４】特に本発明の試験中、単結晶材料では位相
偏倚又はずれの符号がガラスでのものと逆である。だ
が、これまでに知られているシュリーレン試験及び比較
プレートは通常、不感応材料、例えば石英又は石英ガラ
スから作られている。異なる構造がこのプレートに、薄
い皮膜、又は光マスクを用いて設けられる。通常、例え
ば幅０．２ｍｍ、長さ１ｃｍの空洞又は開口が１０ｎｍ
の被膜に設けられ、波面が通過すると位相ずれが生成さ
れる。原則的には、空洞又は開口の代わりに凸部の適用
により位相ずれを生成し、ずれの向きが変わるようにす
ることも出来る。だが、比較及び試験サンプルを用いて
測定された陰陰影陰影像内の線の主観的強度と幅は、屈
折率の変化が光波面の変化を生じさせることから、結晶
材料から作られた試験サンプルに対しては頼りになる有
意さがない。
偏倚又はずれの符号がガラスでのものと逆である。だ
が、これまでに知られているシュリーレン試験及び比較
プレートは通常、不感応材料、例えば石英又は石英ガラ
スから作られている。異なる構造がこのプレートに、薄
い皮膜、又は光マスクを用いて設けられる。通常、例え
ば幅０．２ｍｍ、長さ１ｃｍの空洞又は開口が１０ｎｍ
の被膜に設けられ、波面が通過すると位相ずれが生成さ
れる。原則的には、空洞又は開口の代わりに凸部の適用
により位相ずれを生成し、ずれの向きが変わるようにす
ることも出来る。だが、比較及び試験サンプルを用いて
測定された陰陰影陰影像内の線の主観的強度と幅は、屈
折率の変化が光波面の変化を生じさせることから、結晶
材料から作られた試験サンプルに対しては頼りになる有
意さがない。
【００１５】結晶質に対してシャドウ法による既知のシ
ュリーレン試験プレートとの比較により得られた結果は
殆どが使用不能であり、信頼性のないものであることが
本発明の範囲内で分かった。実際、結晶質光学素子の品
質に関しては適切な結論を提示していない。
ュリーレン試験プレートとの比較により得られた結果は
殆どが使用不能であり、信頼性のないものであることが
本発明の範囲内で分かった。実際、結晶質光学素子の品
質に関しては適切な結論を提示していない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光学
ガラス材料だけでなく、結晶質材料にも適した、シャド
ウ法による客観的シュリーレン解析・測定方法及び装置
を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、現
在用いられているシャドウ法による主観的シュリーレン
解析・測定方法から独立した方法を提供することにあ
る。シュリーレン解析・測定のためのこれ等の方法を実
施する装置を提供することも本発明の目的である。
ガラス材料だけでなく、結晶質材料にも適した、シャド
ウ法による客観的シュリーレン解析・測定方法及び装置
を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、現
在用いられているシャドウ法による主観的シュリーレン
解析・測定方法から独立した方法を提供することにあ
る。シュリーレン解析・測定のためのこれ等の方法を実
施する装置を提供することも本発明の目的である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によるシュリーレ
ン解析・測定方法は次のステップを含んで成る： ａ）試験サンプルに光源からの光を照射し、 ｂ）投影スクリーン上に試験サンプルの陰影影像（シャ
ドウイメージ）を生成し、 ｃ）投影スクリーン上に投影された試験サンプルの陰影
影像を電子受像装置、好ましくはディジタルカメラに受
像し、 ｄ）電子受像装置に受像した陰影影像を処理してシュリ
ーレン影像（イメージ）コントラストを測定し、 ｅ）試験サンプルの陰影影像にて測定された上記シュリ
ーレン影像コントラストを比較サンプルのシュリーレン
パターンの陰影影像のシュリーレン影像コントラストと
比較し、この比較によって試験サンプルのシュリーレン
を評定する。
ン解析・測定方法は次のステップを含んで成る： ａ）試験サンプルに光源からの光を照射し、 ｂ）投影スクリーン上に試験サンプルの陰影影像（シャ
ドウイメージ）を生成し、 ｃ）投影スクリーン上に投影された試験サンプルの陰影
影像を電子受像装置、好ましくはディジタルカメラに受
像し、 ｄ）電子受像装置に受像した陰影影像を処理してシュリ
ーレン影像（イメージ）コントラストを測定し、 ｅ）試験サンプルの陰影影像にて測定された上記シュリ
ーレン影像コントラストを比較サンプルのシュリーレン
パターンの陰影影像のシュリーレン影像コントラストと
比較し、この比較によって試験サンプルのシュリーレン
を評定する。
【００１８】本発明の方法を実施する装置は試験サンプ
ルを照射する光源と、試験サンプル又は比較サンプルを
保持するサンプルホルダーと、投影スクリーンと、電子
映像受像装置、好ましくはディジタルカメラとを含んで
成る。
ルを照射する光源と、試験サンプル又は比較サンプルを
保持するサンプルホルダーと、投影スクリーンと、電子
映像受像装置、好ましくはディジタルカメラとを含んで
成る。
【００１９】本発明によれば、サンプル内のシュリーレ
ンが形成する陰影（シャドウ）がディジタルカメラで取
得、受像され、映像処理により陰影影像（シャドウイメ
ージ）のコントラストが決定される。シャドウ法では、
光波長を変更することにより材料内の波面の遅れを直接
測定することは出来ないので、シャドウ法で得た影像
を、既知の波面遅れが知られている構造を用いて標準化
又は較正する。任意のサンプル（比較サンプル）のシュ
リーレンを干渉法で測定し、各シュリーレンの陰影の影
像又はコントラストと相関させる。この相関は一次又は
原（オリジナル）較正とも呼ばれる。比較サンプルとし
て、評定しようとする試験サンプルの光学材料と同一の
材料から成る結晶片を用いるのが望ましい。試験サンプ
ルとして特に優先されるのは、強いシュリーレン又は弱
いシュリーレン等、シュリーレンパターンが異なるもの
である。
ンが形成する陰影（シャドウ）がディジタルカメラで取
得、受像され、映像処理により陰影影像（シャドウイメ
ージ）のコントラストが決定される。シャドウ法では、
光波長を変更することにより材料内の波面の遅れを直接
測定することは出来ないので、シャドウ法で得た影像
を、既知の波面遅れが知られている構造を用いて標準化
又は較正する。任意のサンプル（比較サンプル）のシュ
リーレンを干渉法で測定し、各シュリーレンの陰影の影
像又はコントラストと相関させる。この相関は一次又は
原（オリジナル）較正とも呼ばれる。比較サンプルとし
て、評定しようとする試験サンプルの光学材料と同一の
材料から成る結晶片を用いるのが望ましい。試験サンプ
ルとして特に優先されるのは、強いシュリーレン又は弱
いシュリーレン等、シュリーレンパターンが異なるもの
である。
【００２０】換言すれば、シャドウ法を実際に用い、シ
ャドウ法で得られた値を干渉法で得られた値に関連付け
るように行う較正により、材料、特に結晶質材料の光学
的特性を決定することが出来る。
ャドウ法で得られた値を干渉法で得られた値に関連付け
るように行う較正により、材料、特に結晶質材料の光学
的特性を決定することが出来る。
【００２１】従って、本発明は基本的にシャドウ法に基
づくが、これを新規な比較法、即ち比較を目視で行わ
ず、電子的影像（イメージ）形成により行う比較法と組
み合わせたものである。
づくが、これを新規な比較法、即ち比較を目視で行わ
ず、電子的影像（イメージ）形成により行う比較法と組
み合わせたものである。
【００２２】カメラにより受像されるシュリーレンパタ
ーンをディジタル処理し、得られたディジタル影像をオ
リジナルの又は一次較正からのシュリーレンパターンと
比較して、平均波面偏差が干渉法の精度で正確に決定さ
れるようにする。約５５０ｎｍの波長で、位相ずれ５ｎ
ｍ未満の検出限界が可能である。本発明の電子映像処理
装置として、ディジタルＣＣＤカメラを用いることが出
来る。だが、影像処理用カメラの要求解像度は各被試験
材料に、また干渉計にも依る。好ましくは少なくとも１
０ミクロン／ピクセル、更に好ましくは少なくとも１５
ミクロン／ピクセルである。例えば、弗化カルシウムで
は２０ミクロン／ピクセルが達成されている。
ーンをディジタル処理し、得られたディジタル影像をオ
リジナルの又は一次較正からのシュリーレンパターンと
比較して、平均波面偏差が干渉法の精度で正確に決定さ
れるようにする。約５５０ｎｍの波長で、位相ずれ５ｎ
ｍ未満の検出限界が可能である。本発明の電子映像処理
装置として、ディジタルＣＣＤカメラを用いることが出
来る。だが、影像処理用カメラの要求解像度は各被試験
材料に、また干渉計にも依る。好ましくは少なくとも１
０ミクロン／ピクセル、更に好ましくは少なくとも１５
ミクロン／ピクセルである。例えば、弗化カルシウムで
は２０ミクロン／ピクセルが達成されている。
【００２３】本発明による方法及び装置により評定され
るサンプルは、高コストな干渉法測定を要しない。本測
定装置の干渉計による必要な較正は、同一材料から成る
サンプルの陰影影像に付いて行う一度限りである。この
較正においては、それにより得られた較正値を後で、試
験サンプルから得られた値と比較される。これは位相ず
れの２乗と位相幅の積が同一であれば常にコントラスト
が同一であることが証明されているからである。オリジ
ナル又は一次較正の較正値は好ましくはプロセッサ又は
処理手段に保存され、何時でも検索可能な較正データ
（仮想シュリーレン板）が生じるようにする。
るサンプルは、高コストな干渉法測定を要しない。本測
定装置の干渉計による必要な較正は、同一材料から成る
サンプルの陰影影像に付いて行う一度限りである。この
較正においては、それにより得られた較正値を後で、試
験サンプルから得られた値と比較される。これは位相ず
れの２乗と位相幅の積が同一であれば常にコントラスト
が同一であることが証明されているからである。オリジ
ナル又は一次較正の較正値は好ましくはプロセッサ又は
処理手段に保存され、何時でも検索可能な較正データ
（仮想シュリーレン板）が生じるようにする。
【００２４】本発明によれば、オリジナル又は一次較正
の較正データを従来の合成シュリーレン板が投じる陰影
（シャドウ）となお比較される。コントラスト、又はカ
メラで得られたコントラストが、陰影が生成されるスク
リーンと、光源の焦点調整及び明るさにも依存するの
で、合成シュリーレン板によっても較正が常に有効かど
うかを簡単に試験することが出来る。
の較正データを従来の合成シュリーレン板が投じる陰影
（シャドウ）となお比較される。コントラスト、又はカ
メラで得られたコントラストが、陰影が生成されるスク
リーンと、光源の焦点調整及び明るさにも依存するの
で、合成シュリーレン板によっても較正が常に有効かど
うかを簡単に試験することが出来る。
【００２５】試験サンプル陰影影像と比較サンプルの影
像を電子的に影像処理することにより、観測者の主観的
判断に依ることのない発生シュリーレンの定量的分類が
可能になる。このような陰影形成によるシュリーレンの
測定は迅速、簡単且つ経済的である。
像を電子的に影像処理することにより、観測者の主観的
判断に依ることのない発生シュリーレンの定量的分類が
可能になる。このような陰影形成によるシュリーレンの
測定は迅速、簡単且つ経済的である。
【００２６】
【実施態様】以下に記載のシャドウ法による測定方法
は、ガラス質及び結晶質の光学材料内にあって、ＲＭＳ
波面変形Ｗｒｍｓの向きにあるシュリーレンを干渉法的
精度で検出及び評定するものである。サンプルの分類の
ためＷｒｍｓ２を得るが、これは位相ずれの２乗と各個
々のシュリーレンの幅及び長さとの積を全シュリーレン
に対して加算したものをサンプルの全表面積で除したも
のに比例する、即ち次式で表されるものである Ｗｒｍｓ２＝（ｋ／Ｆ）ΣＬＢｗ２ （１） ここで ｋ：比例係数 Ｆ：サンプルの全面積 Ｗ：位相ずれ Ｌ：（材料内での）シュリーレンの長さ Ｂ：（材料内での）シュリーレンの幅 である。
は、ガラス質及び結晶質の光学材料内にあって、ＲＭＳ
波面変形Ｗｒｍｓの向きにあるシュリーレンを干渉法的
精度で検出及び評定するものである。サンプルの分類の
ためＷｒｍｓ２を得るが、これは位相ずれの２乗と各個
々のシュリーレンの幅及び長さとの積を全シュリーレン
に対して加算したものをサンプルの全表面積で除したも
のに比例する、即ち次式で表されるものである Ｗｒｍｓ２＝（ｋ／Ｆ）ΣＬＢｗ２ （１） ここで ｋ：比例係数 Ｆ：サンプルの全面積 Ｗ：位相ずれ Ｌ：（材料内での）シュリーレンの長さ Ｂ：（材料内での）シュリーレンの幅 である。
【００２７】所定の光学システムが提供する映像（イメ
ージ）コントラストは次式の関係によって所定の波長λ
におけるＲＭＳ波面変形に関係付けられる。 △Ｔ＝（（４π／λ）Ｗｒｍｓ）２ （２）
ージ）コントラストは次式の関係によって所定の波長λ
におけるＲＭＳ波面変形に関係付けられる。 △Ｔ＝（（４π／λ）Ｗｒｍｓ）２ （２）
【００２８】シュリーレンは特にＵＶスペクトル域で用
いられる結晶においては、例えば波長５５０ｎｍで５ｎ
ｍ以下の位相ずれをもって検出及び評定されることを要
する。
いられる結晶においては、例えば波長５５０ｎｍで５ｎ
ｍ以下の位相ずれをもって検出及び評定されることを要
する。
【００２９】測定作業は、製造工程の連続試験に適する
ように企画される。特に光学材料を製造工程において、
追加仕上げなしに試験することが出来る。シュリーレン
の検出及び評定のためには、試験しようとする光学材料
のサンプルを回転且つ傾動すればよい。
ように企画される。特に光学材料を製造工程において、
追加仕上げなしに試験することが出来る。シュリーレン
の検出及び評定のためには、試験しようとする光学材料
のサンプルを回転且つ傾動すればよい。
【００３０】次に、シュリーレン検出評定装置に付いて
述べる。
述べる。
【００３１】装置は実質的に図１に図示の光学装置を含
んで成り、該装置には点光源１０、サンプルホルダー１
２、試験しようとする試験サンプル１４、投影スクリー
ン１６及び優先例としてのディジタルカメラ１８が備わ
る。図１に示す簡略した実施例ではひろがり光が用いら
れているが、本発明の方法及び装置は平行光でも作用効
果がある。測定工程において、サンプルホルダー１２に
は比較サンプルも取り付けられる。既知位相ずれ及び既
知幅の比較サンプルのシュリーレンから干渉法で測定さ
れた位相ずれパターンを、陰影影像の較正と、試験サン
プル１４の陰影影像との比較のために用いる。比較サン
プル４０の代わりに、合成シュリーレン板を用いること
も出来る。合成シュリーレン板には例えば５００ｎｍの
波長において、約５ｎｍ〜約５０ｎｍの段と０．１ｍｍ
〜約０．５ｍｍの幅の正の位相ずれを有する丘部を備え
るようにする。基体と突起部又は面部（合成又は人工シ
ュリーレン）は屈折率がバルク材と同一の、安定した材
料から成るようにする。
んで成り、該装置には点光源１０、サンプルホルダー１
２、試験しようとする試験サンプル１４、投影スクリー
ン１６及び優先例としてのディジタルカメラ１８が備わ
る。図１に示す簡略した実施例ではひろがり光が用いら
れているが、本発明の方法及び装置は平行光でも作用効
果がある。測定工程において、サンプルホルダー１２に
は比較サンプルも取り付けられる。既知位相ずれ及び既
知幅の比較サンプルのシュリーレンから干渉法で測定さ
れた位相ずれパターンを、陰影影像の較正と、試験サン
プル１４の陰影影像との比較のために用いる。比較サン
プル４０の代わりに、合成シュリーレン板を用いること
も出来る。合成シュリーレン板には例えば５００ｎｍの
波長において、約５ｎｍ〜約５０ｎｍの段と０．１ｍｍ
〜約０．５ｍｍの幅の正の位相ずれを有する丘部を備え
るようにする。基体と突起部又は面部（合成又は人工シ
ュリーレン）は屈折率がバルク材と同一の、安定した材
料から成るようにする。
【００３２】比較サンプル４０内の位相ずれは材料にも
依存することから、試験サンプル１４と同一から成る比
較サンプルを用いる。或いはまた、異なる材料から成る
他の比較サンプルを用い、試験されるサンプルと同一の
光学材料から成る比較サンプルでこれ等の比較サンプル
を較正することも常に可能である。このようにして較正
された較正シュリーレン板のシュリーレンパターンパタ
ーンは、弗化カルシウム又は弗化ナトリウム等の他の材
料の板又はサンプルのシュリーレンパターンとの相関が
何時でも可能である。
依存することから、試験サンプル１４と同一から成る比
較サンプルを用いる。或いはまた、異なる材料から成る
他の比較サンプルを用い、試験されるサンプルと同一の
光学材料から成る比較サンプルでこれ等の比較サンプル
を較正することも常に可能である。このようにして較正
された較正シュリーレン板のシュリーレンパターンパタ
ーンは、弗化カルシウム又は弗化ナトリウム等の他の材
料の板又はサンプルのシュリーレンパターンとの相関が
何時でも可能である。
【００３３】シュリーレン板として、傷つきにくい材料
であることから石英又は石英ガラスを用いるのが好まし
い。
であることから石英又は石英ガラスを用いるのが好まし
い。
【００３４】較正において合成シュリーレン板に対する
陰影形成、従ってコントラストが測定され、その後又は
前に試験サンプルの各陰影影像の位相ずれ及び位相幅が
干渉法を用いて測定される。シュリーレン幅を乗じた位
相ずれの二乗がコントラストに比例するので、このよう
にしてコントラストを位相ずれと幅の積に相関させるこ
とが出来る。必要な干渉計の空間解像度は、測定しよう
とするシュリーレン幅に依存する。例えば幅０．１ｍｍ
のシュリーレンに対して、０．０１ｍｍ／ピクセルの空
間解像度が十分なことが分かっている。ピクセル当たり
の空間解像度はピクセル当たりのシュリーレン幅の少な
くとも５％、好ましくは少なくとも８％、特に好ましく
は１０％であることが望ましい。多くの場合、空間解像
度が２００ｎｍ／ピクセル以下の干渉計が本方法で用い
られる。
陰影形成、従ってコントラストが測定され、その後又は
前に試験サンプルの各陰影影像の位相ずれ及び位相幅が
干渉法を用いて測定される。シュリーレン幅を乗じた位
相ずれの二乗がコントラストに比例するので、このよう
にしてコントラストを位相ずれと幅の積に相関させるこ
とが出来る。必要な干渉計の空間解像度は、測定しよう
とするシュリーレン幅に依存する。例えば幅０．１ｍｍ
のシュリーレンに対して、０．０１ｍｍ／ピクセルの空
間解像度が十分なことが分かっている。ピクセル当たり
の空間解像度はピクセル当たりのシュリーレン幅の少な
くとも５％、好ましくは少なくとも８％、特に好ましく
は１０％であることが望ましい。多くの場合、空間解像
度が２００ｎｍ／ピクセル以下の干渉計が本方法で用い
られる。
【００３５】次いで、測定しようとするｒｍｓ値は、各
々が各位相ずれの二乗を個々のシュリーレンの幅と長さ
に乗じた積の和をサンプルの全表面積で除したもので決
定することが出来る。
々が各位相ずれの二乗を個々のシュリーレンの幅と長さ
に乗じた積の和をサンプルの全表面積で除したもので決
定することが出来る。
【００３６】本方法では勿論、陰影影像からから独立し
て位相ずれ又はシュリーレン幅を決定することは出来な
い。だが、光学材料の特定は必要ではない。コントラス
トとｒｍｓ値の間の相関はシュリーレン幅に僅かに依存
し、従って確定的シュリーレン分類には十分である。
て位相ずれ又はシュリーレン幅を決定することは出来な
い。だが、光学材料の特定は必要ではない。コントラス
トとｒｍｓ値の間の相関はシュリーレン幅に僅かに依存
し、従って確定的シュリーレン分類には十分である。
【００３７】シュリーレンは、測定される材料の用途に
用いられるものと同一の入射角で測定されるべきであ
る。このことは、出射角についても云える。
用いられるものと同一の入射角で測定されるべきであ
る。このことは、出射角についても云える。
【００３８】試験サンプル内のシュリーレンの可視度
は、入射角に依存する。光の入射角が１〜２°変化した
だけで、陰影影像が消失するか、顕著に変化する。
は、入射角に依存する。光の入射角が１〜２°変化した
だけで、陰影影像が消失するか、顕著に変化する。
【００３９】光源１０、試験サンプル１４及び投影スク
リーン１６は測定装置の光軸に沿って配置される。光軸
２０は光源１０と、サンプルの中心点を通って延びてい
る。投影スクリーン１６は光軸２０に対して垂直であ
る。光源１０とサンプル１４間の距離ｄは約２ｍ、サン
プル１４と投影スクリーン１６間の距離は約１ｍであ
る。
リーン１６は測定装置の光軸に沿って配置される。光軸
２０は光源１０と、サンプルの中心点を通って延びてい
る。投影スクリーン１６は光軸２０に対して垂直であ
る。光源１０とサンプル１４間の距離ｄは約２ｍ、サン
プル１４と投影スクリーン１６間の距離は約１ｍであ
る。
【００４０】カメラ１８は光軸２０の幾分側方又は側部
に配置され、それによって、投影スクリーン１６上の試
験サンプル１４の陰影が、試験サンプル１４又は装置の
他の要素がカメラ１８の像フィールドを邪魔したり、入
りこむことなく受け入れられる。また、測定装置の光軸
２０とカメラ１８の光軸がなす角度を出来るだけ小さく
し、相対変形を少なく保つようにする。また、カメラ１
８に対して投影スクリーン１６を任意に傾けるようにし
ても良い。
に配置され、それによって、投影スクリーン１６上の試
験サンプル１４の陰影が、試験サンプル１４又は装置の
他の要素がカメラ１８の像フィールドを邪魔したり、入
りこむことなく受け入れられる。また、測定装置の光軸
２０とカメラ１８の光軸がなす角度を出来るだけ小さく
し、相対変形を少なく保つようにする。また、カメラ１
８に対して投影スクリーン１６を任意に傾けるようにし
ても良い。
【００４１】ガラス質又は結晶質の光学材料から成る、
通常円板状のサンプル１４をサンプルホルダー１２が受
け止めている。サンプル１４はサンプルホルダー１２
に、測定装置の光軸２０が貫通するサンプル１４の面が
この光軸に対して垂直になるように、把持されている。
サンプル１４の光学的中心点は、常に測定装置の光軸２
０上にあるようにしてある。サンプル１４は、光軸２０
と直交する垂直傾斜軸の周りに約±５０°の傾動が可能
としてある。更に、サンプル１４はその中心を中心とし
て、光軸２０と交差する回転軸の周りに少なくとも９０
°の回転が可能としてある。
通常円板状のサンプル１４をサンプルホルダー１２が受
け止めている。サンプル１４はサンプルホルダー１２
に、測定装置の光軸２０が貫通するサンプル１４の面が
この光軸に対して垂直になるように、把持されている。
サンプル１４の光学的中心点は、常に測定装置の光軸２
０上にあるようにしてある。サンプル１４は、光軸２０
と直交する垂直傾斜軸の周りに約±５０°の傾動が可能
としてある。更に、サンプル１４はその中心を中心とし
て、光軸２０と交差する回転軸の周りに少なくとも９０
°の回転が可能としてある。
【００４２】光軸２０が貫通する試験サンプル１４の両
面は互いに平行であり、光学素子に慣用の仕方で研磨さ
れている。
面は互いに平行であり、光学素子に慣用の仕方で研磨さ
れている。
【００４３】合成シュリーレン板４０のパターンは、シ
ャドウ法で得られた試験サンプル１４のシュリーレン影
像を既知の位相ずれと既知の幅のシュリーレンと比較す
るためのものである。
ャドウ法で得られた試験サンプル１４のシュリーレン影
像を既知の位相ずれと既知の幅のシュリーレンと比較す
るためのものである。
【００４４】試験サンプル１４又は合成シュリーレン板
４０のシュリーレンの陰影は、測定装置内で投影スクリ
ーン１６上に投影される。サンプルホルダー１２にある
サンプル１４は、光力の高い点光源１０により所定の光
コーンで照射される。投影スクリーン１６上の照射強度
も同様に、好ましくは少なくとも１００ルックスであ
る。光コーンは、ひろがり光ビームとして形成されるの
が好ましい。ＵＶ遮断フィルタ等の追加の任意光学素子
を、光源又は場合により実像の直近傍に限る光路に設け
ることが出来る。
４０のシュリーレンの陰影は、測定装置内で投影スクリ
ーン１６上に投影される。サンプルホルダー１２にある
サンプル１４は、光力の高い点光源１０により所定の光
コーンで照射される。投影スクリーン１６上の照射強度
も同様に、好ましくは少なくとも１００ルックスであ
る。光コーンは、ひろがり光ビームとして形成されるの
が好ましい。ＵＶ遮断フィルタ等の追加の任意光学素子
を、光源又は場合により実像の直近傍に限る光路に設け
ることが出来る。
【００４５】光ビームがサンプルを通ると、シュリーレ
ンによる回折光と光源からの一次光コーンとの位相依存
重ね合わせとして陰影影像が発生する。このシュリーレ
ン情報は主として、位相内に第一次近似として含まれて
いるので、それにより微小成分のみが振幅変調され、こ
の部分のみがその後の処理なく強度差として検出され
る。
ンによる回折光と光源からの一次光コーンとの位相依存
重ね合わせとして陰影影像が発生する。このシュリーレ
ン情報は主として、位相内に第一次近似として含まれて
いるので、それにより微小成分のみが振幅変調され、こ
の部分のみがその後の処理なく強度差として検出され
る。
【００４６】さて、この極めてコントラストの乏しい振
幅信号を、出来るだけ無干渉の、高いＳ／Ｎ比で受像す
る。更に、光学素子を用いて空中で生成される影像では
なく、投影スクリーン１６上に生成される実際の影像を
検出することは有利である。投影スクリーン１６は光指
向素子無しに拡散光を散乱するものでなければならず、
検出可能な表面構造が有ってはならない。スクリーン上
の拡散反射率は、場所によって変わってはならない。
幅信号を、出来るだけ無干渉の、高いＳ／Ｎ比で受像す
る。更に、光学素子を用いて空中で生成される影像では
なく、投影スクリーン１６上に生成される実際の影像を
検出することは有利である。投影スクリーン１６は光指
向素子無しに拡散光を散乱するものでなければならず、
検出可能な表面構造が有ってはならない。スクリーン上
の拡散反射率は、場所によって変わってはならない。
【００４７】スクリーン影像のコントラストは１％未満
であるから、ディジタルカメラ１８でのコントラストを
増幅し、次いで影像をディジタル形式でデータに保存す
るためディジタル化が行われるようにする必要がある。
更に、この目的のためには、ピクセルカウントが出来る
だけ高く（例えば１３００×１０３０ピクセル）、また
１２ビットディジタル化手段を備えたＣＣＤカメラを用
いなければならない。
であるから、ディジタルカメラ１８でのコントラストを
増幅し、次いで影像をディジタル形式でデータに保存す
るためディジタル化が行われるようにする必要がある。
更に、この目的のためには、ピクセルカウントが出来る
だけ高く（例えば１３００×１０３０ピクセル）、また
１２ビットディジタル化手段を備えたＣＣＤカメラを用
いなければならない。
【００４８】カメラで受像する生データは、カメラ１８
の局所感度差及び場合により投影スクリーン１６上の局
部変化を除くように処理されねばならない。また、コン
トラストの高いシュリーレン表示を得るように処理され
なければならないが、これは市販のＣＣＤカメラと共に
コントラスト及び強度制御又は検出機能をもつ影像処理
ソフトウェアによって得られるものと同様な通常のコン
ピュータプログラムを用いて出来る。
の局所感度差及び場合により投影スクリーン１６上の局
部変化を除くように処理されねばならない。また、コン
トラストの高いシュリーレン表示を得るように処理され
なければならないが、これは市販のＣＣＤカメラと共に
コントラスト及び強度制御又は検出機能をもつ影像処理
ソフトウェアによって得られるものと同様な通常のコン
ピュータプログラムを用いて出来る。
【００４９】生データの処理はソフトウェアにより簡
単、且つ容易に行われるものの、これは用意されなけれ
ばならない。シュリーレン影像検出はディスク・光学素
子のすりきず、けば、表面欠陥及び洗浄不良間を区別出
来なければならない。また、ノイズより小さいシュリー
レンも適切なコントラストで検出可能である。影像検出
は主に目と脳の協働の真似であるから、シュリーレンは
人間による検出の場合と同様、コントラストの変動によ
って区別されることになる。従って、シュリーレンフィ
ルタは平均的、暗い又は明るい光強度の点群又は領域群
を線に沿って検索していく。図３に示されているよう
に、シュリーレンは明るい中心部と暗い縁部の有る細長
い形状によって特徴付けられる。これに対して、シュリ
ーレンの無い領域は平均的明るさによって特徴付けられ
る。シュリーレンを含む一領域の断面は従って、平均的
明るさ（無シュリーレン域）から暗いシュリーレン縁部
へ、次いで明るいシュリーレン中心、そして再び、第１
のシュリーレン縁部とは反対側にシュリーレン縁部へ、
最後に平均的明るさへの移行を示している。長手方向に
互いに続く複数隣接部がこの種の明るさ特性を有すると
き、シュリーレンが検出されたと結論することが出来
る。この種のソフトウェアは、複数の既知のパラメタを
用い、既知の方法で最適化を行うことが出来る。このこ
とは、平均的−暗い−明るい−暗い−平均的と変わる明
るさ特性間のコントラスト閾値が設定されなければなら
ず、明るさ特性の対称性が確定されなければならないこ
とを意味する。更に、シュリーレン構造の存在を確定す
る同一特性を有する隣接部の数が決定されなければなら
ない。同様に、これ等形式のシュリーレンの幅は同じで
ない。図３に、典型的なシュリーレン影像が示されてい
る。
単、且つ容易に行われるものの、これは用意されなけれ
ばならない。シュリーレン影像検出はディスク・光学素
子のすりきず、けば、表面欠陥及び洗浄不良間を区別出
来なければならない。また、ノイズより小さいシュリー
レンも適切なコントラストで検出可能である。影像検出
は主に目と脳の協働の真似であるから、シュリーレンは
人間による検出の場合と同様、コントラストの変動によ
って区別されることになる。従って、シュリーレンフィ
ルタは平均的、暗い又は明るい光強度の点群又は領域群
を線に沿って検索していく。図３に示されているよう
に、シュリーレンは明るい中心部と暗い縁部の有る細長
い形状によって特徴付けられる。これに対して、シュリ
ーレンの無い領域は平均的明るさによって特徴付けられ
る。シュリーレンを含む一領域の断面は従って、平均的
明るさ（無シュリーレン域）から暗いシュリーレン縁部
へ、次いで明るいシュリーレン中心、そして再び、第１
のシュリーレン縁部とは反対側にシュリーレン縁部へ、
最後に平均的明るさへの移行を示している。長手方向に
互いに続く複数隣接部がこの種の明るさ特性を有すると
き、シュリーレンが検出されたと結論することが出来
る。この種のソフトウェアは、複数の既知のパラメタを
用い、既知の方法で最適化を行うことが出来る。このこ
とは、平均的−暗い−明るい−暗い−平均的と変わる明
るさ特性間のコントラスト閾値が設定されなければなら
ず、明るさ特性の対称性が確定されなければならないこ
とを意味する。更に、シュリーレン構造の存在を確定す
る同一特性を有する隣接部の数が決定されなければなら
ない。同様に、これ等形式のシュリーレンの幅は同じで
ない。図３に、典型的なシュリーレン影像が示されてい
る。
【００５０】試験しようとする光学材料の試験サンプル
１４からのシュリーレンの陰影影像を既知の幅と位相ず
れのシュリーレンで較正及び相関させるために受像条件
を制御するため、人工シュリーレン板４０がサンプルホ
ルダー１２に取り付けられる。投影スクリーン１６への
シュリーレンパターンの影像が、カメラ１８に受像され
る。次いで、位相ずれに対するシュリーレンコントラス
トの依存性が、カメラを同一影像尺度、オフセット及び
倍率又は増幅率として測定される。
１４からのシュリーレンの陰影影像を既知の幅と位相ず
れのシュリーレンで較正及び相関させるために受像条件
を制御するため、人工シュリーレン板４０がサンプルホ
ルダー１２に取り付けられる。投影スクリーン１６への
シュリーレンパターンの影像が、カメラ１８に受像され
る。次いで、位相ずれに対するシュリーレンコントラス
トの依存性が、カメラを同一影像尺度、オフセット及び
倍率又は増幅率として測定される。
【００５１】図２に、上記測定装置を用いて得られた、
人工シュリーレン板４０の陰影影像を示す。図２にはま
た、位相ずれとシュリーレン幅の数値が含まれている。
この合成シュリーレン板４０に付いて測定された影像コ
ントラストを、位相ずれとシュリーレン幅の関数として
表示し、試験しようとする材料から成る試験サンプル１
４の影像コントラストと比較する。
人工シュリーレン板４０の陰影影像を示す。図２にはま
た、位相ずれとシュリーレン幅の数値が含まれている。
この合成シュリーレン板４０に付いて測定された影像コ
ントラストを、位相ずれとシュリーレン幅の関数として
表示し、試験しようとする材料から成る試験サンプル１
４の影像コントラストと比較する。
【００５２】この比較は、カメラ１８に電子影像処理装
置を連結して行われる。測定影像コントラストのグレー
スケール値を互いに比較し、この比較から試験サンプル
１４内シュリーレンの定量的評定が得られる。
置を連結して行われる。測定影像コントラストのグレー
スケール値を互いに比較し、この比較から試験サンプル
１４内シュリーレンの定量的評定が得られる。
【００５３】同一形式の試験サンプル１４に対して、人
工シュリーレン板４０の陰影影像を新たに撮る必要は無
い。人工シュリーレン板４０の陰影影像は影像処理装置
に、既に多かれ少なかれ用意された形式で電子的に保存
が可能である。
工シュリーレン板４０の陰影影像を新たに撮る必要は無
い。人工シュリーレン板４０の陰影影像は影像処理装置
に、既に多かれ少なかれ用意された形式で電子的に保存
が可能である。
【００５４】従って、人工シュリーレン板４０による較
正は、それ以後の比較はコンピュータ又は処理手段で実
行が可能であるので、原則として一度限り必要である。
即ち、人工シュリーレン板で生成される影像強度又はコ
ントラストはコンピュータ又は処理手段に比較の基準と
して記憶されるからである。それにも拘わらず、人工シ
ュリーレン板４０に対してカメラにより得られた影像の
コントラスト値又は強度が変化しているかどうかを調べ
ることが重要なことも折々ある。その理由は、カメラ焦
点合わせの変化、カメラレンズのほこりと汚れ、又は工
学的欠陥である。同じことが、それでシュリーレンが生
成される光源についても云える。光源、レンズ及び他の
構成部品の経時変化も、そのような照度強さの変化を惹
起することがある。後で行われる測定では、人工シュリ
ーレン板４０のみが調整されるようにして、コンピュー
タ又は処理手段に記憶された基準値が有効であることを
保証する。
正は、それ以後の比較はコンピュータ又は処理手段で実
行が可能であるので、原則として一度限り必要である。
即ち、人工シュリーレン板で生成される影像強度又はコ
ントラストはコンピュータ又は処理手段に比較の基準と
して記憶されるからである。それにも拘わらず、人工シ
ュリーレン板４０に対してカメラにより得られた影像の
コントラスト値又は強度が変化しているかどうかを調べ
ることが重要なことも折々ある。その理由は、カメラ焦
点合わせの変化、カメラレンズのほこりと汚れ、又は工
学的欠陥である。同じことが、それでシュリーレンが生
成される光源についても云える。光源、レンズ及び他の
構成部品の経時変化も、そのような照度強さの変化を惹
起することがある。後で行われる測定では、人工シュリ
ーレン板４０のみが調整されるようにして、コンピュー
タ又は処理手段に記憶された基準値が有効であることを
保証する。
【００５５】上記の方法及び装置は人工レンズ用材料の
みならず、他の光学素子用材料、例えばプリズム、立方
体、光ガイド等の材料内のシュリーレンの測定にも適切
である。弗化カルシウム、弗化バリウム、弗化ストロン
チウム及び弗化ナトリウムの結晶並びに他の結晶、特に
大型の結晶の使用が特に好適である。
みならず、他の光学素子用材料、例えばプリズム、立方
体、光ガイド等の材料内のシュリーレンの測定にも適切
である。弗化カルシウム、弗化バリウム、弗化ストロン
チウム及び弗化ナトリウムの結晶並びに他の結晶、特に
大型の結晶の使用が特に好適である。
【００５６】本発明はレンズ、プリズム、光ガイドロッ
ド、光学窓、及び他の光学的構成部品、例えばＤＵＶ光
リソグラフィー、ステッパ、レーザ、特にエキシマレー
ザ、ウェーハ、コンピュータチップ並びに集積回路、及
び回路とチップをもつ電子デバイスの製造に用いられる
材料を試験するために使用できる方法及び装置に係わ
る。
ド、光学窓、及び他の光学的構成部品、例えばＤＵＶ光
リソグラフィー、ステッパ、レーザ、特にエキシマレー
ザ、ウェーハ、コンピュータチップ並びに集積回路、及
び回路とチップをもつ電子デバイスの製造に用いられる
材料を試験するために使用できる方法及び装置に係わ
る。
【００５７】以上、シュリーレン分析方法及び装置に具
現されるものとして本発明を例示、記載したが、本発明
の精神を如何ようにも逸脱することなく種々の修正及び
変更が可能であるから、本発明は示された詳細に限定さ
れるものではない。従って、以上は本発明の要旨を、他
者が現在の知識を適用することにより、本発明の一般的
又は特定の側面の本質的特徴を、従来技術の観点から相
応に構成する特徴を省略することなく、それを種々の応
用に適用出来る程度まで十分に示すものである。
現されるものとして本発明を例示、記載したが、本発明
の精神を如何ようにも逸脱することなく種々の修正及び
変更が可能であるから、本発明は示された詳細に限定さ
れるものではない。従って、以上は本発明の要旨を、他
者が現在の知識を適用することにより、本発明の一般的
又は特定の側面の本質的特徴を、従来技術の観点から相
応に構成する特徴を省略することなく、それを種々の応
用に適用出来る程度まで十分に示すものである。
【図１】本発明によるシャドウ方法により試験サンプル
のシュリーレンを測定するための装置の概略的断面図で
ある。
のシュリーレンを測定するための装置の概略的断面図で
ある。
【図２】本発明に従って人工シュリーレンをもつ比較サ
ンプルである合成シュリーレン板の陰影影像の平面図で
ある。
ンプルである合成シュリーレン板の陰影影像の平面図で
ある。
【図３】光学結晶での典型的シュリーレンパターンの平
面図である。
面図である。
１０ 点光源
１２ サンプルホルダー
１４ 試験サンプル
１６ 投影スクリーン
１８ ディジタルカメラ
２０ 測定装置の光軸
４０ 規格サンプル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(71)出願人 501481425
カール ツァイス セミコンダクター マ
ニュファクチャリング テクノロジーズ
アーゲー
ドイツ連邦共和国、 73447 オベルコッ
ヘン、 カール・ツァイス・ストラッセ
22
(72)発明者 ミヒャエル ゲルハルト
ドイツ、73432 アーレン、ビュールシュ
トラーセ ４
(72)発明者 フランク−トーマス レンテス
ドイツ、55411 ビンゲン、ゲーテシュト
ラーセ ９
(72)発明者 クリスチャン クッシュ
ドイツ、07743 イェナ、ヴィルヘルム−
キュルツ−シュトラーセ ６
(72)発明者 ヴォルフガング ジンガー
ドイツ、73431 アーレン、イーガーラン
ドシュトラーセ 45
(72)発明者 エヴァルト メルゼン
ドイツ、55130 マインツ、ハンス−ゼラ
ー−シュトラーセ 21デー
Ｆターム(参考） 2G059 AA02 AA05 BB08 BB16 DD13
EE01 GG10 HH02 HH06 JJ13
KK04 MM01 MM14 PP04
2G086 EE08 EE12
5B057 BA02 DA01 DB02 DB09 DC05
DC19 DC33
5L096 BA03 CA02 FA14 HA07 JA11
Claims (16)
- 【請求項１】 シュリーレンの解析方法であって、次の
ステップを含んで成るもの： ａ）試験サンプルに光源からの光を照射し、 ｂ）投影スクリーン上に試験サンプルの陰影影像（シャ
ドウイメージ）を生成し、 ｃ）投影スクリーン上に投影された試験サンプルの陰影
影像を電子受像装置に受像し、 ｄ）電子受像装置に受像した陰影影像を処理してシュリ
ーレン影像（イメージ）コントラストを測定し、 ｅ）試験サンプルの陰影影像にて測定された上記シュリ
ーレン影像コントラストを比較サンプルのシュリーレン
パターンの陰影影像のシュリーレン影像コントラストと
比較し、この比較によって試験サンプルのシュリーレン
を評定する。 - 【請求項２】 比較サンプルのシュリーレンパターンは
干渉法で測定して干渉法測定値を得、試験サンプルの前
記シュリーレン影像コントラストを該干渉法測定値で較
正するようにして成る請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 比較サンプルと試験サンプルとが同一の
光学材料から成る請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 比較サンプルが試験サンプルの材料とは
異なる光学材料から成り、該異なる光学材料から成る比
較サンプルが、試験サンプルの上記光学材料と同一であ
る他の材料から成る他の比較サンプルで較正される請求
項１に記載の方法。 - 【請求項５】 更に波長５５０ｎｍにおいて段約５ｎｍ
〜約５０ｎｍ、幅約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍの正の位
相ずれの人工的シュリーレンの合成シュリーレン板を、
前記比較サンプルで較正する請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記試験サンプルを測定装置の光軸に対
して複数の方向に傾動及び回転して陰影影像を処理する
請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記光学材料が各々、結晶性又はガラス
質材料から成る請求項３に記載の方法。 - 【請求項８】 前記異なる材料と前記光学材料が各々、
結晶性又はガラス質材料から成る請求項４に記載の方
法。 - 【請求項９】 前記光学材料が各々、又は前記異なる材
料が結晶性材料から成り、該結晶性材料が弗化カルシウ
ム又は弗化バリウムである請求項３又は４に記載の方
法。 - 【請求項１０】 前記電子受像装置がディジタルカメラ
である請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 シュリーレンの解析装置であって、次
のものを含んで成る装置： サンプルホルダーと光源とを含み、該光源からの光を試
験サンプルに照射する手段と、 投影スクリーンを含み、該投影スクリーン上に試験サン
プルの陰影影像を生成する手段と、 投影スクリーンに投影された試験サンプルの陰影影像を
電子受像装置で受像する手段と、 上記陰影影像を受像する手段と電子的に結合され、電子
受像装置で受像した陰影影像を処理してシュリーレン影
像コントラストを測定する手段と、 試験サンプルの陰影影像で測定された測定シュリーレン
影像コントラストを、比較サンプルのシュリーレンパタ
ーンの陰影影像のシュリーレン影像コントラストと比較
し、この比較によって試験サンプルのシュリーレン影像
コントラストを評定する手段。 - 【請求項１２】 比較サンプルの、又は比較サンプルを
含んで成る合成シュリーレン板の陰影影像が電子影像処
理装置に記憶されて成る請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１３】 電子受像装置がディジタルカメラから
成る請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】 レンズ、プリズム、光伝導性ロッド、
ＤＵＶ光リソグラフィー用光学窓及び光学部品、ステッ
パ、エキシマレーザを含むレーザ、ウェーハ、コンピュ
ータチップ、集積回路、及び集積回路を含む電子デバイ
スを製造するための光学材料測定方法であって、この方
法は光学材料のシュリーレン解析法を含むものであり、
このシュリーレン解析法が次のステップを含んで成るも
の： ａ）試験サンプルに光源からの光を照射し、 ｂ）投陰影スクリーン上に試験サンプルの陰影影像を生
成し、 ｃ）投影スクリーン上に投影された試験サンプルの陰影
影像を電子受像装置に受像し、 ｄ）電子受像装置に受像した陰影影像を処理してシュリ
ーレン影像コントラストを測定し、 ｅ）試験サンプルの陰影影像にて測定された上記測定シ
ュリーレン影像コントラストを比較サンプルのシュリー
レンパターンの陰影影像のシュリーレン影像コントラス
トと比較し、この比較によって試験サンプルのシュリー
レンを評定する。 - 【請求項１５】 前記電子受像装置がディジタルカメラ
である請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 比較サンプルが試験サンプルの材料と
は異なる材料から成り、該異なる材料から成る比較サン
プルが、試験サンプルの上記光学材料と同一である他の
材料から成る他の比較サンプルで較正される請求項１に
記載の方法。
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