JP2005274236A

JP2005274236A - パスマッチ経路型干渉計装置

Info

Publication number: JP2005274236A
Application number: JP2004085422A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Ueki; 伸明植木
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】パスマッチ経路部の迂回経路上に分散補償板を配置することにより、被検体内部を照射光束が透過する際に生じる分散の影響を低減し、被検体の厚みが大きい場合においても得られる干渉縞のコントラストを高めることができるようにする。
【解決手段】分散補償板３５は、被検体２０の透過光が被検光とされる測定の際に、パスマッチ経路部４の第１の経路上に挿入配置される。この第１の経路は、透過型基準板１９の基準面１９ａで反射される参照光の通過光路にあたり、分散補償板３５が挿入配置されることにより、被検光が被検体２０を透過する際に生じる分散の影響が低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は光波干渉計装置に関し、特に発光ダイオード（ＬＥＤ），スーパー・ルミネッセント・ダイオード（ＳＬＤ），ハロゲンランプ，高圧水銀ランプ等の低可干渉性光源を使用して各種被検体の表裏面形状や屈折率分布等を計測するために、光源から射出された光束を２光束に分岐し、この２光束の一方を他方に対して所定の光学光路長分だけ迂回させた後に再び合波して照射光束とするパスマッチ経路型干渉計装置に関するものである。

従来、レーザ光源等の可干渉距離の長い光源を搭載したフィゾー型干渉計は、透過型基準板と被検体との間に使用光源の可干渉距離に応じた間隔を空けることが可能となり、ワークスペースが十分にとれるため、使い易い干渉計として広く用いられている。

しかし、一般にレーザ光源は高価でありサイズも大きいことから、干渉計装置の高価格化と大型化が避けられないものとなっている。

また、平行平面ガラスのように、照射光束に対して透明で表裏面が互いに略平行となっている被検体を測定解析する場合には、使用光源の可干渉距離が長いことによって、次のような問題を生じることがある。例えば、被検体の表面形状を測定したい場合には、透過型基準板の基準面で反射された参照光と、被検体の表面（基準面と対向配置される側の面をいう）で反射された被検光とを干渉させ、これにより生じる干渉縞を得る必要がある。しかし、可干渉距離が長いために、被検体の内部に入射し被検体の裏面で反射された光と、参照光や被検光との干渉も生じてしまい、これが本来必要な干渉縞にノイズとして重畳するという問題である。

このようなフィゾー型干渉計における問題点を解決する技術として、本願出願人は、下記特許文献１に記載されているようなパスマッチ経路型干渉計装置を既に開示している。このパスマッチ経路型干渉計装置では、光源から射出された光束を２光束に分岐し、この２光束を光学光路長（以下、単に「光路長」と称する場合がある）が互いに異なる２つの経路を別々に経由させた後に再び合波して照射光束として出力する。また、光路長が短い方の経路を経た光束の被検面からの反射光の光路長と、光路長が長い方の経路を経た光束の基準面からの反射光の光路長との差が、光源の可干渉距離以内となるように被検体を設置する。これにより、可干渉距離が短い光源を用いても２つの経路の光路長の設定の仕方により基準面と被検面の間に十分なワークスペースをとることができるため、使い勝手を損なうことがなく、干渉計装置の低価格化および小型化が達成できる。

また、平行平面ガラスのような被検体の表面形状を測定したい場合でも、光源光束の可干渉距離を被検体の厚みの光学距離の２倍よりも短く設定することで、光路長が短い方の経路を経た光束の被検体表面からの反射光と、光路長が長い方の経路を経た光束の基準面からの反射光とによる場合以外は干渉が生じないようにできるため、極めて簡易な構成でノイズのない明瞭な干渉縞画像を得ることが可能となる。

特開平９−２１６０６号公報

ところで、フィゾー型干渉計を用いて光学硝材等の屈折率分布を測定する技術も知られている。屈折率分布を測定する場合には、被検体の裏面側に反射基準面を配置しておき、被検体を透過した後に反射基準面で反射され再び被検体を透過した光を、透過型基準板の基準面から反射された参照光と干渉させることにより被検体の透過波面情報を得るようにしている。

このような屈折率分布の測定においても、光源がレーザで被検体が平行平板形状をしている場合には、被検体の表裏面からの反射光との間の干渉によるノイズ重畳の問題が生じるため、上述したパスマッチ経路型干渉計装置を用いることは有効となる。

しかしながら、パスマッチ経路型干渉計装置で用いられる低可干渉性光源から出力される光は、いわゆる単色光ではなく、複数の波長成分を含んでいるために、屈折率分布を測定する場合には次のような問題を生じる。すなわち、屈折率分布の測定に際しては、被検体の厚みをある程度確保して被検体の内部における照射光束の光路長を長くすることが、測定精度を高める上で好ましいとされているが、照射光束が複数の波長成分を含んでいるパスマッチ経路型干渉計装置においては、被検体の厚みが増すにつれて、照射光束が被検体を透過する際に生じる分散の影響が大きくなり、得られる干渉縞のコントラストが低下してしまうという問題である。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、屈折率分布等を測定するために厚みの大きな被検体を測定する場合においても、複数の波長成分を含む照射光束が被検体を透過する際に生じる分散の影響を低減することができ、コントラストの高い干渉縞を得ることが可能なパスマッチ経路型干渉計装置を提供することを目的とする。

本発明に係るパスマッチ経路型干渉計装置は、光源から射出された光束を２光束に分岐するとともに、該２光束の一方を他方に対して所定の光学光路長分だけ迂回させた後に１光束に再合波し照射光束として出力するパスマッチ経路部と、
前記照射光束を干渉計の透過型基準板を透過させて被検体に照射するとともに、前記透過型基準板の基準面で反射された参照光と前記被検体から戻る被検光とを干渉させて前記被検体の所定の波面情報を担持した干渉縞を得る干渉光学系とを備えたパスマッチ経路型干渉計装置において、
前記被検体は、前記照射光束に対して透明な物質であり、
前記光源は、射出光束が複数の波長成分を含む、前記被検体の厚みの光学距離の２倍よりも短い可干渉距離を有する低可干渉光源であり、
前記所定の光学光路長は、前記干渉光学系内における前記参照光と前記被検光との光学光路長差に対して、前記可干渉距離の範囲内で一致するように調整されるものであり、
前記パスマッチ経路部において前記２光束のうちの前記一方が通過する第１の経路上に、分散に関して前記被検体と略同質な分散補償板が配置可能に構成されていることを特徴とするものである。

上記低可干渉光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ），スーパー・ルミネッセント・ダイオード（ＳＬＤ），ハロゲンランプ，高圧水銀ランプ等を用いることができるが、可視光領域以外の光を出力するものを用いてもよい。したがって、上記「透明な物質」とは、可視光に対して透明であるという意味に限定されるものではない。

上記「分散に関して前記被検体と略同質」とは、上記光源から出力された光束が上記被検体を透過する際に生じる分散現象と、同光束が上記分散補償板を透過する際に生じる分散現象とが物理的に略同等となることを意味する。なお、上記分散補償板として、被検体と同じ物質で形成されるものを用いてもよい。

上記「所定の波面情報」とは、被検体の表面形状情報や裏面形状情報、または被検体の厚みむら情報や応力歪、屈折率分布等の情報およびこれらが複合された情報を意味する。

本発明に係るパスマッチ経路型干渉計装置は、前記被検光が前記被検体の表面で反射されたものとされる第１の測定と、前記被検光が前記被検体の前記表面から該被検体の内部に入射し該被検体の裏面で反射されたものとされる第２の測定と、前記被検光が前記被検体を透過した後に該被検体の裏面側に配置された反射基準面で反射され再び該被検体を透過したものとされる第３の測定とを行なうように構成することができる。その場合、前記分散補償板は、前記第２および第３の測定時に前記第１の経路上に挿入され、前記第１の測定時には前記第１の経路上から退出されるように構成してもよい。

また、前記被検体の前記厚みに応じて、前記分散補償板の光束通過領域の厚みを可変に構成することが好ましい。その場合の分散補償板の具体的構成としては、２つの楔型部材を互いの斜面が接するように組み合わせ、該２つの楔型部材を前記斜面に沿って摺動させることにより、前記光束通過領域の前記厚みを調整するようにしたものを挙げることができる。

なお、本発明において、反射基準面や透過型基準板の基準面（透過基準面）に対して被検体を近接して配置する場合には、透過基準面と被検体表面との間および反射基準面と被検体裏面との間の光学距離を、被検体の厚みの光学距離よりも長くなるように設定することが、不要な干渉が生じないようにする上で望ましい。

本発明に係るパスマッチ経路型干渉計装置によれば、第１の経路上に配置された分散補償板により、被検体内部を照射光束が透過する際に生じる分散の影響を相殺または低減することが可能となる。このため、被検体の厚みが大きい場合においてもコントラストの高い干渉縞を得ることができ、高精度な光干渉計測を行なうことが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るパスマッチ経路型干渉計装置の概略構成図である。

図１に示すパスマッチ経路型干渉計装置（以下、「本実施形態装置」と称することがある）２は、パスマッチ経路部４，干渉光学系６および制御部８を備えている。

上記パスマッチ経路部４は、光源１１から出力された光束の光路上に配置されたビームスプリッタ１２と、このビームスプリッタ１２から分岐する２つの経路上にそれぞれ配置されたミラー１３，１４とを備えている。このパスマッチ経路部４においては、光源１１から出力された光束が、ビームスプリッタ１２のハーフミラー面１２ａにおいて、図中左方に直角反射する光束と図中下方に透過する光束とに分岐される。分岐された２光束は、ミラー１３，１４においてそれぞれ逆向きに反射されてビームスプリッタ１２に戻り、ハーフミラー面１２ａにおいてそれぞれの一部が１光束に合波され、照射光束として上記干渉光学系６に向けて射出される。

上記パスマッチ経路部４におけるビームスプリッタ１２および２つのミラー１３，１４の配置は、マイケルソン型干渉計の光学系配置と類似したものであるが、ハーフミラー面１２ａ上の分岐点から各ミラー１３，１４に至る経路の光学距離が所定長分だけ互いに異なるように設定されている点において、マイケルソン型干渉計とは異なっている。すなわち本実施形態装置２では、ハーフミラー面１２ａ上の分岐点とミラー１４との間の往復経路が第１の経路、この分岐点とミラー１３との間の往復経路が第２の経路とされ、上記２光束のうち第１の経路を通過する一方の光束は、第２の経路を通過する他方の光束に対して所定の光学光路長分だけ迂回（遠回り）するように構成されている。

なお、上記光源１１としては、ＬＥＤ，ＳＬＤ，ハロゲンランプ，高圧水銀ランプ等の可干渉距離の短い低可干渉光源、あるいは干渉縞の像を撮像素子で取り込んだ際に、上記低可干渉光源が有する可干渉距離と等価の可干渉距離となるように調整された波長変調光源を用いることができる。この種の波長変調光源は、撮像素子の応答時間（光蓄積時間）よりも短い時間内で、光源（一般的には半導体レーザ光源（ＬＤ）が用いられる）から射出される光の波長を変調し、撮像素子の応答時間において時間平均的に干渉縞を撮像することにより、スペクトル幅が広く可干渉距離が短い光を出射する光源を用いた場合と等価の結果が得られるようにしたもので、例えば、１９９５年５月光波センシング予稿集７５〜８２頁にコヒーレンス関数を合成する手法が示されている。また、本願出願人により、その手法を改良した技術も開示されている（特願２００２−１９２６１９号明細書）。

上記干渉光学系６は、パスマッチ経路部４から射出された照射光束の進む順に配置された、ビームエキスパンダ１５，収束レンズ１６，ビームスプリッタ１７，コリメータレンズ１８，透過型基準板１９および反射型基準板２１と、ビームスプリッタ１７の図中下方に配置された結像レンズ２２とを備えており、上記透過型基準板１９と上記反射型基準板２１との間に被検体２０が設置されるようになっている。この干渉光学系６は、フィゾー型干渉計と同様の光学系配置を有しており、透過型基準板１９の基準面（透過基準面）１９ａで反射された参照光と、基準面１９ａを透過した後に被検体２０から戻る被検光との光干渉により生じる干渉縞を、ビームスプリッタ１７のハーフミラー面１７ａおよび結像レンズ２２を介して撮像カメラ２３内のＣＣＤ，ＣＭＯＳ等のイメージセンサ（撮像素子）２４上に結像させるように構成されている。

なお、上記被検体２０は、上記照射光束に対して透明な物質で構成されており、また上記透過型基準板１９の基準面１９ａと対向する表面２０ａと、上記反射型基準板２１の反射基準面２１ａと対向する裏面２０ｂとが互いに略平行となる平行平板状に形成されている。このため、被検体２０から上記基準面１９ａに戻る光には、この基準面１９ａを透過した後に被検体２０の表面２０ａで反射される第１の戻り光と、この表面２０ａから被検体２０の内部に入射した後に裏面２０ｂで反射される第２の戻り光と、被検体２０を透過して上記反射型基準板２１の反射基準面２１ａで反射された後に再び被検体２０を透過する第３の戻り光とが含まれることになる。

後述するように本実施形態装置２では、上記第１の戻り光を被検光とする第１の測定，上記第２の戻り光を被検光とする第２の測定および上記第３の戻り光を被検光とする第３の測定が行なわれる。その際、例えば第１の測定において必要となるのは、第１の戻り光と参照光との干渉により生じる干渉縞情報である。参照光と第２，第３の戻り光との間や各戻り光同士の間で干渉が生じた場合には、それらがノイズとなり測定精度に悪影響を及ぼすことになる。本実施形態装置２においては、光源１１から出力される光束の可干渉距離が被検体２０の厚みの光学距離の２倍よりも短くなるように設定されている。また、上記各測定を行なう際に、上記パスマッチ経路部４において、第１の経路と第２の経路との光学光路長差が、上記干渉光学系６内における参照光と被検光との光学光路長差に対して、光源１１の有する可干渉距離の範囲内で一致するように調整される。これにより、必要となる干渉のみが生じ、不要な干渉は生じないようにしている。なお、上記各測定の際に行なわれる経路調整の詳細については、後述する。

上記制御部８は、コンピュータ２５，画像モニタ２６，キーボードや切換スイッチ等の入力手段２７およびステージコントローラ２８を備えている。上記コンピュータ２５は、撮像カメラ２３から出力された画像信号に基づき、得られた干渉縞の解析を行なってその解析結果を画像モニタ２６に表示するとともに、オペレータ等により操作される入力手段２７からの指示信号に基づき、ステージコントローラ２８に制御信号を出力するように構成されている。

また、上記ステージコントローラ２８は、コンピュータ２５からの制御信号に基づき２つの駆動ドライバ２９，３０に対して駆動信号を出力し、この駆動信号に基づき２つの駆動ドライバ２９，３０から２つのアクチュエータ３１，３２に対してそれぞれ出力される所定の駆動電流により、２つの１軸ステージ３３，３４の各移動量を制御するように構成されている。

上記１軸ステージ３３は分散補償板３５を保持しており、この分散補償板３５が上記パスマッチ経路部４の上記第１の経路内に挿入される位置と、この第１の経路から退出する位置との間を往復移動するように構成されている。この１軸ステージ３３に保持された上記分散補償板３５は、上記第１の経路内に挿入される部分（光束通過領域）の厚みを、被検体２０の厚みに応じて変えられるように構成されている。すなわち、この分散補償板３５は、いわゆるバビネ補償板のように、互いの斜面が接するように組み合わされた２つの楔型部材３５ａ，３５ｂからなり、これらを斜面に沿って摺動させることにより、上記光束通過領域の厚みを連続的に変えられるようになっている。なお、本実施形態装置２では、上記分散補償板３５における光束通過領域の厚みの調整は、手動により行なわれる。

本実施形態装置２において上記分散補償板３５は、後述する第２および第３の測定時すなわち被検体２０を透過した光を被検光とする際に、上記第１の経路内に挿入される。また、分散補償板３５の厚みは、分散に関して被検体２０と略同質となるように、すなわち光源１１からの出力光束が被検体２０を透過する際に生じる分散現象と、同光束が分散補償板３５を透過する際に生じる分散現象とが物理的に略同等となるように調整される。この分散補償板３５を第１の経路上に配置することにより、被検体２０の内部を照射光束が透過する際に生じる分散の影響を相殺または低減することが可能となる。このため、後述する第２および第３の測定において、被検体２０の厚みが大きい場合においてもコントラストの高い干渉縞を得ることができ、高精度な干渉計測を行なうことが可能となる。

なお、上記２つの楔型部材３５ａ，３５ｂが被検体２０と同じ物質で構成される場合には、分散補償板３５の厚みを被検体２０の厚みと略同等に調整することが好ましい。ただし、これらの厚みが互いに異なる場合でも、分散補償板３５としての効果が十分得られることもあり、厚みを揃えることは必要条件ではない。

以下、本実施形態装置を用いて行なわれる第１〜第３の測定について、図２〜図４を用いて説明する。図２は第１の測定時における本実施形態装置の光学系配置を概略的に示す図、図３および図４は第２および第３の測定時における本実施形態装置の光学系配置をそれぞれ概略的に示す図である。なお、図２〜図４では、干渉関係を説明するのに必要な光学系配置のみを示す。また、光源１１からの出力光束を太い実線で示すとともに、パスマッチ経路部４において、ビームスプリッタ１２のハーフミラー面１２ａで分岐された２光束のうち、ビームスプリッタ１２とミラー１４との間を往復する第１の経路を通過する光束を細い実線で、ビームスプリッタ１２とミラー１３との間を往復する第２の経路を通過する光束を細い破線でそれぞれ示す。

図２に示すように第１の測定においては、分散補償板３５は第１の経路から退出した位置に配置される。また、パスマッチ経路部４において、第１の経路の光学光路長（Ｌａ_１）と第２の経路の光学光路長（Ｌｂ）との差（Ｌａ_１−Ｌｂ）が、干渉光学系６における透過型基準板１９の基準面１９ａと被検体２０の表面２０ａとの間の光学距離（Ｌｃ）の２倍と略等しくなるようにミラー１４の位置調整がなされる。前述したように光源１１からの出力光束の可干渉距離は被検体２０の厚みの光学距離（Ｌｄ）の２倍よりも短く設定されている。また、透過型基準板１９の基準面１９ａと被検体２０の表面２０ａとの間の光学距離（Ｌｃ）、および反射型基準板２１の反射基準面２１ａと被検体２０の裏面２０ｂとの間の光学距離（Ｌｅ）を、それぞれ被検体２０の厚みの光学距離（Ｌｄ）よりも長い距離に設定することにより、この第１の測定においては、上記第１の経路を経由して上記基準面１９ａで反射された参照光と、上記第２の経路を経由し上記基準面１９ａを透過した後に被検体２０の表面２０ａで反射された被検光とのみが干渉し、該表面２０ａの形状情報を担持した干渉縞が得られる。

一方、図３に示すように第２の測定においては、分散補償板３５は第１の経路内に配置される。また、パスマッチ経路部４において、第１の経路の光学光路長（Ｌａ_２）と第２の経路の光学光路長（Ｌｂ）との差（Ｌａ_２−Ｌｂ）が、干渉光学系６における透過型基準板１９の基準面１９ａと被検体２０の裏面２０ｂとの間の光学距離（Ｌｃ＋Ｌｄ）の２倍と略等しくなるようにミラー１４の位置調整がなされる。これにより、この第２の測定においては、上記第１の経路を通過して上記基準面１９ａで反射された参照光と、上記第２の経路を経由して上記基準面１９ａを透過し、さらに被検体２０内に入射してその裏面２０ｂで反射された被検光とのみが干渉し、それにより生じる干渉縞が得られる。

また、図４に示すように第３の測定においても、分散補償板３５は第１の経路内に配置される。ただし、パスマッチ経路部４において、第１の経路の光学光路長（Ｌａ_３）と第２の経路の光学光路長（Ｌｂ）との差（Ｌａ_３−Ｌｂ）が、干渉光学系６における透過型基準板１９の基準面１９ａと反射型基準板２１の反射基準面２１ａとの間の光学距離（Ｌｃ＋Ｌｄ＋Ｌｅ）の２倍と略等しくなるようにミラー１４の位置調整がなされる。これにより、この第３の測定においては、上記第１の経路を通過して上記基準面１９ａで反射された参照光と、上記第２の経路を経由して上記基準面１９ａおよび被検体２０を透過し、さらに反射基準面２１ａで反射され再び被検体２０を透過する被検光とのみが干渉し、該被検体２０の表裏面２０ａ，２０ｂの形状情報を含んだ透過波面情報の干渉縞が得られる。

このような第１〜第３の測定により得られた干渉縞情報に基づき、被検体２０の表裏面２０ａ，２０ｂの形状や屈折率分布を求めることが可能となる。以下にその手順を示す。

透過型基準板１９の基準面１９ａの形状をＲ（ｘ，ｙ）、被検体２０の表面２０ａの形状をＡ（ｘ，ｙ）とし、上記第１の測定結果をΦ_１（ｘ，ｙ）とすると、Φ_１は下式（１）で表される。

Φ_１＝Ｒ＋Ａ…（１）

一方、被検体２０の裏面２０ｂの形状をＢ（ｘ，ｙ）、被検体２０の表裏面形状を除いた厚みをｔ、その屈折率分布をｎ（ｘ，ｙ）とし、空気の屈折率を１とする。また、被検体２０の表面形状Ａ（ｘ，ｙ）の座標の正の向きを被検体２０から基準面１９ａに向かう向きに、被検体２０の裏面形状Ｂ（ｘ，ｙ）の座標の正の向きを被検体２０から反射基準面２１ａに向かう向きにそれぞれとり、上記第２の測定結果をΦ_２（ｘ，ｙ）とすると、Φ_２はこれら各パラメータと上記光学距離Ｌｃとを用いて下式（２）で表される。

Φ_２＝Ｒ＋（Ｌｃ−Ａ）＋ｎ（ｔ＋Ａ＋Ｂ）…（２）

また、反射型基準板２１の反射基準面２１ａの形状をＳ（ｘ，ｙ）とし、上記第３の測定結果をΦ_３（ｘ，ｙ）とすると、Φ_３は上記各パラメータと上記光学距離Ｌｅとを用いて下式（３）で表される。

Φ_３＝Ｒ＋Ｓ＋（Ｌｃ−Ａ）＋（Ｌｄ−Ｂ）＋ｎ（ｔ＋Ａ＋Ｂ）…（３）

ここで、上記ＬｃおよびＬｅをＤＣ成分として無視し、上式（１）〜（３）を整理すると、上記各測定結果Φ２およびΦ３は、それぞれ下式（４）および（５）で表される。

Φ_２＝Ｒ＋（ｎ−１）Ａ＋ｎＢ＋ｎｔ…（４）
Φ_３＝Ｒ＋Ｓ＋（ｎ−１）Ａ＋（ｎ−１）Ｂ＋ｎｔ…（５）

この式（４）および（５）を辺々引くことにより、下式（６）が得られる。

Φ_２−Φ_３＝Ｂ−Ｓ…（６）

ここで、反射基準面２１ａの形状Ｓを既知とすれば、この式（６）に基づき、被検体２０の裏面２０ｂの形状Ｂを求めることができる。また、透過型基準板１９の基準面１９ａの形状Ｒを既知とすれば、上式（１）に基づき、被検体２０の表面２０ａの形状Ａを求めることができる。

また、被検体２０の厚みｔに依存した屈折率分布ｎｔは、Ｒ，Ｓを既知のＤＣ成分として無視すれば、上式（１），（４），（５）に基づき、下式（７）で表される。

ｎｔ＝（１−ｎ）（Φ_１＋Φ_２）＋ｎΦ_３…（７）

ここでｎを、被検体２０を構成する物質の所定波長に対する平均的な屈折率ｎ_０と、被検体２０においてこの平均的な屈折率ｎ_０との差の屈折率分布Δｎ（ｘ，ｙ）との和であるとすれば、上式（７）は下式（８）のように変形される。

ｎｔ＝（１−ｎ_０）（Φ_１＋Φ_２）＋ｎ_０Φ_３−（Φ_１＋Φ_２−Φ_３）Δｎ…（８）

ここで、（Φ_１＋Φ_２−Φ_３）Δｎは高次の微小項として無視し、ｎ_０を既知とすれば、この式（８）から被検体２０の厚みｔに依存した屈折率分布ｎｔを求めることができる。なお、求められた屈折率分布ｎｔは、光源１１からの出力光束の中心波長に対する屈折率分布と考えることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の態様に限定されるものではなく、種々に態様を変更することができる。

例えば、上記実施形態においてパスマッチ経路部の光学系配置は、マイケルソン干渉計の光学系配置と類似したものとされているが、前掲の特許文献１に記載されているような、一方の経路が他方の経路に対してコの字状に迂回するような態様とすることも可能である。

また、上記実施形態の分散補償板は２つの楔型部材から構成されており、これらをその斜面に沿って摺動させることにより、厚みを自在に変えられるようになっているが、互いに厚みが異なる複数の分散補償板を用意し（これらを直線上または円周上に配置する保持手段を用いてもよい）、被検体の厚みに応じてそれに適合した厚みの分散補償板を光路上に配置するようにしてもよい。なお、被検体の厚みに大きな変化がないような場合には、所定の厚みの分散補償板を光路に対して出し入れするように構成してもよい。

また、上記実施形態装置では、干渉光学系の配置がフィゾー型干渉計の光学系配置とされているが、本発明は、アブラムソン型射入射干渉計等の他の光学系配置を有する干渉計装置にも適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係るパスマッチ経路型干渉計装置の概略構成図第１の測定時における光学系配置を概略的に示す図第２の測定時における光学系配置を概略的に示す図第３の測定時における光学系配置を概略的に示す図

符号の説明

２パスマッチ経路型干渉計装置（本実施形態装置）
４パスマッチ経路部
６干渉光学系
８制御部
１１光源
１２，１７ビームスプリッタ
１２ａ，１７ａハーフミラー面
１３，１４ミラー
１５ビームエキスパンダ
１６収束レンズ
１８コリメータレンズ
１９透過型基準板
１９ａ基準面（透過基準面）
２０被検体
２０ａ（被検体の）表面
２０ｂ（被検体の）裏面
２１反射型基準板
２１ａ反射基準面
２２結像レンズ
２３撮像カメラ
２４イメージセンサ（撮像素子）
２５コンピュータ
２６画像モニタ
２７入力手段
２８ステージコントローラ
２９，３０駆動ドライバ
３１，３２アクチュエータ
３３，３４１軸ステージ
３５分散補償板
３５ａ，３５ｂ楔型部材
Ｌａ_１〜Ｌａ_３第１の経路の光学光路長
Ｌｂ第２の経路の光学光路長
Ｌｃ透過基準面と被検体表面との間の光学距離
Ｌｄ被検体表裏面間の光学距離
Ｌｅ反射基準面と被検体裏面との間の光学距離

Claims

光源から射出された光束を２光束に分岐するとともに、該２光束の一方を他方に対して所定の光学光路長分だけ迂回させた後に１光束に再合波し照射光束として出力するパスマッチ経路部と、
前記照射光束を干渉計の透過型基準板を透過させて被検体に照射するとともに、前記透過型基準板の基準面で反射された参照光と前記被検体から戻る被検光とを干渉させて前記被検体の所定の波面情報を担持した干渉縞を得る干渉光学系とを備えたパスマッチ経路型干渉計装置において、
前記被検体は、前記照射光束に対して透明な物質であり、
前記光源は、射出光束が複数の波長成分を含む、前記被検体の厚みの光学距離の２倍よりも短い可干渉距離を有する低可干渉光源であり、
前記所定の光学光路長は、前記干渉光学系内における前記参照光と前記被検光との光学光路長差に対して、前記可干渉距離の範囲内で一致するように調整されるものであり、
前記パスマッチ経路部において前記２光束のうちの前記一方が通過する第１の経路上に、分散に関して前記被検体と略同質な分散補償板が配置可能に構成されていることを特徴とするパスマッチ経路型干渉計装置。
前記被検光が前記被検体の表面で反射されたものとされる第１の測定と、前記被検光が前記被検体の前記表面から該被検体の内部に入射し該被検体の裏面で反射されたものとされる第２の測定と、前記被検光が前記被検体を透過した後に該被検体の裏面側に配置された反射基準面で反射され再び該被検体を透過したものとされる第３の測定とを行なうように構成されており、
前記分散補償板は、前記第２および第３の測定時に前記第１の経路上に挿入され、前記第１の測定時には前記第１の経路上から退出されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のパスマッチ経路型干渉計装置。
前記被検体の前記厚みに応じて、前記分散補償板の光束通過領域の厚みを可変に構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のパスマッチ経路型干渉計装置。
前記分散補償板は、２つの楔型部材を互いの斜面が接するように組み合わせてなり、該２つの楔型部材を前記斜面に沿って摺動させることにより、前記光束通過領域の前記厚みを調整するものであることを特徴とする請求項３記載のパスマッチ経路型干渉計装置。
前記所定の波面情報が、前記被検体の屈折率分布情報を含むものであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載のパスマッチ経路型干渉計装置。