JP2020020695A - Interferometer and arrangement adjustment method - Google Patents

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Abstract

To provide a technique for shortening the time needed for adjustment operation on an interferometer.SOLUTION: An interferometer 1 comprises: a light source 11 which irradiates an object surface and a reference surface with a light beam having low coherence; an acquisition part 131 which acquires an angle θ of the object surface based upon the optical axis of the light source 11; a detection part 12 which detects, by a plurality of detecting elements, intensities of an interference light beam generated as a measurement light beam reflected by the object surface and a reference light beam reflected by the reference surface interfere with each other; a distance specification part 132 which specifies a distance ΔX to an intersection of a position of a detecting element having detected a relatively large intensity of the interference light beam among intensities of the plurality of interference light beams detected by the plurality of detecting elements, with the optical axis; an analysis part 133 which specifies an optical path length difference ΔL between the measurement light beam and the reference light beam based upon the angle θ acquired by the acquisition part 131 and the distance ΔX; and a movement control part 134 which moves the object surface so that the optical path length difference ΔL decreases.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、干渉計及び配置調整方法に関する。   The present invention relates to an interferometer and an arrangement adjustment method.

低可干渉性の光を照射する光源を用いた干渉計が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   2. Description of the Related Art An interferometer using a light source for irradiating low coherence light is known (for example, see Patent Document 1).

特開2001−91223号公報JP-A-2001-91223

従来の干渉計を使用する作業者は、対象物面の測定を行う前に、対象物面から反射した測定光と参照面から反射した参照光とが干渉した干渉光が検出される位置を特定する。このとき、作業者は、低可干渉性の光が干渉可能な距離より短い距離ずつ対象物面を移動させる必要があり、対象物面を何度も移動させる必要があった。その後、作業者は、干渉光の強度が最も大きくなる位置を特定する。その際、作業者は、干渉光が検出される位置を特定するときに移動させた距離より短い距離で対象物面を移動させるため、干渉光の強度の確認と、対象物面の移動とを何度も繰り返す必要があった。このように、作業者は、干渉計の調整作業に時間がかかっていた。   Before using a conventional interferometer, the worker identifies the position where interference light between the measurement light reflected from the object surface and the reference light reflected from the reference surface is detected before measuring the object surface I do. At this time, the operator needs to move the object surface by a distance shorter than the distance at which low-coherence light can interfere, and has to move the object surface many times. Thereafter, the operator specifies a position where the intensity of the interference light is the highest. At that time, the worker moves the object surface at a distance shorter than the distance moved when identifying the position where the interference light is detected, so that the worker checks the intensity of the interference light and moves the object surface. It had to be repeated many times. As described above, the operator takes time to adjust the interferometer.

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、干渉計の調整作業にかかる時間を短縮する技術を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a technique for shortening the time required for an interferometer adjustment operation.

本発明の第1の態様である干渉計は、対象物面と、参照面とに低可干渉性の光を照射する光源と、前記光源の光軸を基準とする前記対象物面の角度、前記光軸を基準とする前記参照面の角度、又は前記参照面に対する前記対象物面の相対的な角度を取得する取得部と、前記対象物面から反射した測定光と、前記参照面から反射した参照光とによる干渉光の空間強度を検出する素子からなる検出部と、前記空間強度を検出する素子で検出された前記干渉光の空間強度の分布から、相対的に大きな前記干渉光の強度に対応する前記空間強度を検出する素子上の位置と、前記空間強度を検出する素子上の基準点との距離を特定する距離特定部と、前記取得部により取得された前記角度と、前記距離特定部により特定された前記距離とに基づいて、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との光路長差を特定する解析部と、前記対象物面、又は前記参照面の少なくとも一方を、前記光路長差が小さくなるように移動させる移動制御部と、を備える。   An interferometer according to a first aspect of the present invention includes an object surface, a light source that irradiates low-coherence light to a reference surface, and an angle of the object surface with respect to an optical axis of the light source. An angle of the reference surface with respect to the optical axis, or an acquisition unit that obtains a relative angle of the object surface with respect to the reference surface, measurement light reflected from the object surface, and reflection from the reference surface A detection unit comprising an element for detecting the spatial intensity of the interference light due to the reference light and the distribution of the spatial intensity of the interference light detected by the element for detecting the spatial intensity; The position on the element that detects the spatial intensity corresponding to the distance specifying unit that specifies the distance between the reference point on the element that detects the spatial intensity, the angle acquired by the acquisition unit, and the distance Based on the distance specified by the specifying unit, An analysis unit that specifies an optical path length difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light; and a movement that moves at least one of the object surface or the reference surface so that the optical path length difference is reduced. A control unit.

例えば、前記移動制御部は、前記対象物面又は前記参照面のいずれか一方の面を前記光源の光軸に沿って移動させ、前記干渉光が前記検出部により検出される位置を特定する。   For example, the movement control unit moves one of the object surface and the reference surface along the optical axis of the light source, and specifies a position where the interference light is detected by the detection unit.

前記取得部は、所定の長さの範囲における前記素子により検出された干渉光の縞の数と、前記低可干渉性の光の波長とに基づいて前記角度を取得してもよい。   The acquisition unit may acquire the angle based on the number of stripes of interference light detected by the element in a range of a predetermined length and the wavelength of the low coherence light.

例えば、前記取得部は、前記光軸を基準とする傾斜角を取得し、前記移動制御部は、前記光軸を基準とする前記対象物面の角度又は前記光軸を基準とする前記参照面の角度のいずれか一方を前記傾斜角になるように傾ける。   For example, the obtaining unit obtains an inclination angle based on the optical axis, and the movement control unit determines the angle of the object surface based on the optical axis or the reference surface based on the optical axis. Is inclined so as to have the above-mentioned inclination angle.

例えば、前記取得部は、前記干渉光の明線同士又は暗線同士の間隔を前記素子の隣接する二つの画素間の距離より長くする前記相対的な角度を取得する。   For example, the obtaining unit obtains the relative angle that makes an interval between bright lines or dark lines of the interference light longer than a distance between two adjacent pixels of the element.

本発明の第2の態様である配置調整方法は、コンピュータが実行する、対象物面及び参照面に低可干渉性の光を照射する光源の光軸を基準とする傾斜角を取得するステップと、前記光軸を基準とする前記対象物面の角度又は前記光軸を基準とする前記参照面の角度のいずれかを、取得した前記傾斜角と等しくなるように傾斜させるステップと、前記対象物面及び前記参照面に前記光を照射させるステップと、前記対象物面又は前記参照面のうち、前記傾斜角と等しくなるように変化させた面を前記光軸に沿って移動させるステップと、光の空間強度を検出する素子により、前記対象物面から反射した測定光と前記参照面から反射した参照光とによる干渉光の空間強度を検出するステップと、前記空間強度を検出する素子で検出された前記干渉光の強度分布から、相対的に大きな前記干渉光の強度に対応する前記空間強度を検出する素子上の位置と、前記空間強度を検出する素子上の基準点との距離を特定するステップと、前記傾斜角と、前記距離とに基づいて、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との光路長差を特定するステップと、前記対象物面又は前記参照面の少なくとも一方を前記光路長差が小さくなるように移動させるステップと、を有する。   An arrangement adjustment method according to a second aspect of the present invention includes a computer-implemented step of obtaining an inclination angle with respect to an optical axis of a light source that irradiates low-coherence light to an object surface and a reference surface. Tilting any of the angle of the object surface with respect to the optical axis or the angle of the reference surface with respect to the optical axis to be equal to the obtained tilt angle; and Irradiating the surface and the reference surface with the light; and moving, along the optical axis, a surface of the object surface or the reference surface, which is changed to be equal to the tilt angle; Detecting the spatial intensity of the interference light due to the measurement light reflected from the object surface and the reference light reflected from the reference surface by the element that detects the spatial intensity of the object, and detecting the spatial intensity by the element that detects the spatial intensity. The said interference From the intensity distribution, a position on the element for detecting the spatial intensity corresponding to the intensity of the relatively large interference light, and specifying a distance between a reference point on the element for detecting the spatial intensity, and Specifying an optical path length difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light based on the tilt angle and the distance; and at least one of the object surface and the reference surface is the optical path length. Moving so that the difference becomes small.

本発明の第3の態様である配置調整方法は、コンピュータが実行する、対象物面及び参照面に低可干渉性の光を照射させるステップと、光の空間強度を検出する素子により、前記対象物面から反射した測定光と、前記参照面から反射した参照光とによる干渉光の空間強度を検出するステップと、前記干渉光に基づいて、前記参照面に対する前記対象物面の相対的な角度である相対角を取得するステップと、前記空間強度を検出する素子で検出された前記干渉光の強度分布から、相対的に大きな前記干渉光の強度に対応する前記空間強度を検出する素子上の位置と、前記空間強度を検出する素子上の基準点との距離を特定するステップと、前記相対角と、前記距離とに基づいて、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との光路長差を特定するステップと、前記対象物面又は前記参照面の少なくとも一方を前記光路長差が小さくなるように移動させるステップと、を有する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an arrangement adjusting method, comprising the steps of: irradiating a low coherence light to an object surface and a reference surface by a computer; and an element detecting a spatial intensity of the light. A step of detecting a spatial intensity of interference light caused by the measurement light reflected from the object surface and the reference light reflected from the reference surface; and, based on the interference light, a relative angle of the object surface with respect to the reference surface. Obtaining the relative angle that is, and from the intensity distribution of the interference light detected by the element for detecting the spatial intensity, on the element for detecting the spatial intensity corresponding to the intensity of the relatively large interference light A position, a step of specifying a distance between a reference point on the element for detecting the spatial intensity, and the relative angle, based on the distance, an optical path length of the measurement light and an optical path length of the reference light. Identify optical path length differences A method, comprising the steps of: moving to the optical path length difference of at least one of the object surface or the reference surface is reduced.

本発明によれば、干渉計の調整作業にかかる時間を短縮することができるという効果を奏する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that the time which the adjustment work of an interferometer requires can be shortened.

干渉計の概要を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for describing an outline of an interferometer. 光路長差と干渉縞画像との関係を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a relationship between an optical path length difference and an interference fringe image. 対象物面が参照面に対して傾いている場合の干渉縞画像について説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for describing an interference fringe image when an object surface is inclined with respect to a reference surface. 干渉計の機能構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of an interferometer. 検出部の複数の画素のそれぞれが検出した干渉光の強度を、複数の画素のそれぞれの位置に対してプロットしたグラフを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the graph which plotted the intensity | strength of the interference light which each of several pixel of the detection part detected with respect to each position of several pixel. 対象物面の角度と距離と光路長差との関係を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a relationship between an angle and a distance of an object surface and an optical path length difference. 光路長差を小さくする処理のフローチャートである。9 is a flowchart of a process for reducing an optical path length difference. 相対角γを用いて光路長差ΔLを特定することについて説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for describing specifying an optical path length difference ΔL using a relative angle γ. 相対角γが大きくなるほど干渉縞の間隔Δdが小さくなることを説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining that the interval Δd between interference fringes decreases as the relative angle γ increases. 対象物面が参照面に対して平行な状態で干渉光が検出される位置を特定する場合について説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for describing a case where a position where interference light is detected is specified in a state where an object surface is parallel to a reference surface. 対象物面が参照面に対して傾いた状態で干渉光が検出される位置を特定する場合について説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for describing a case where a position at which interference light is detected is specified in a state where an object surface is inclined with respect to a reference surface. 干渉光が検出される位置を特定する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which specifies the position where interference light is detected. 変形例3に係る干渉計の概要を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an outline of an interferometer according to a third modification. 変形例4に係る干渉計の概要を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an outline of an interferometer according to a modification 4.

<第1の実施の形態>
[実施の形態に係る干渉計の概要]
図1は、干渉計1の概要を説明するための図である。干渉計1は、低可干渉性の光を照射する光源11と、検出部12と、制御部13と、可動ステージ15と、レンズ2(2a、2b、及び2c)と、ピンホール3と、ビームスプリッタ4と、参照面5と、対象物面6とを備える。参照面5は、光源11の光軸と垂直になるように配置される。対象物面6は、参照面5に対して干渉縞が数本以下で観察される程度に概略平行になるように配置される。
<First embodiment>
[Overview of Interferometer According to Embodiment]
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of the interferometer 1. The interferometer 1 includes a light source 11 that emits low-coherence light, a detection unit 12, a control unit 13, a movable stage 15, a lens 2 (2a, 2b, and 2c), a pinhole 3, A beam splitter 4, a reference surface 5, and an object surface 6 are provided. The reference plane 5 is arranged so as to be perpendicular to the optical axis of the light source 11. The object surface 6 is arranged so as to be substantially parallel to the reference surface 5 to such an extent that several or less interference fringes are observed.

光源11が照射した光は、レンズ2aと、ピンホール3と、レンズ2bとを通過することにより拡大され、コリメートされる。コリメートされた光は、ビームスプリッタ4において分岐される。ビームスプリッタ4において分岐された一方の光は直進して対象物面6に至り、もう一方の光は参照面5に至る。対象物面6で反射した測定光及び参照面5で反射した参照光は、それぞれビームスプリッタ4を経由してレンズ2cに至る。   The light emitted from the light source 11 is enlarged and collimated by passing through the lens 2a, the pinhole 3, and the lens 2b. The collimated light is split at the beam splitter 4. One of the lights split by the beam splitter 4 goes straight and reaches the object surface 6, and the other light reaches the reference surface 5. The measurement light reflected on the object surface 6 and the reference light reflected on the reference surface 5 reach the lens 2c via the beam splitter 4, respectively.

図1の光路長L2は、ビームスプリッタ4から対象物面6に至り、対象物面6で反射して再びビームスプリッタ4に至るまでの測定光の光路長を示す。図1の光路長L1は、ビームスプリッタ4から参照面5に至り、参照面5で反射して再びビームスプリッタ4に至るまでの参照光の光路長を示す。測定光及び参照光は、ビームスプリッタ4を通過後、レンズ2cを経由して検出部12に入射する。検出部12は、例えばデジタルカメラであり、入射した干渉光に基づく干渉縞画像を生成する。   The optical path length L2 in FIG. 1 indicates the optical path length of the measurement light from the beam splitter 4 to the target object surface 6, reflected from the target object surface 6, and reaches the beam splitter 4 again. The optical path length L1 in FIG. 1 indicates the optical path length of the reference light from the beam splitter 4 to the reference surface 5 and reflected from the reference surface 5 to reach the beam splitter 4 again. After passing through the beam splitter 4, the measurement light and the reference light enter the detection unit 12 via the lens 2c. The detection unit 12 is, for example, a digital camera, and generates an interference fringe image based on the incident interference light.

以下、光路長L1と光路長L2との光路長差ΔLと、検出部12が生成する干渉縞画像との関係について、図2を参照しながら説明する。   Hereinafter, the relationship between the optical path length difference ΔL between the optical path lengths L1 and L2 and the interference fringe image generated by the detection unit 12 will be described with reference to FIG.

図2は、光路長差ΔLと干渉縞画像との関係を模式的に示す図である。図2において、左から右に向かう矢印は、光路長差ΔLが大きくなること示す。図2の左端の画像は、光路長差ΔLが小さい(例えばΔL=0)ときに検出部12が生成した干渉縞画像であり、干渉縞の明暗の差が大きな干渉縞画像である。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the relationship between the optical path length difference ΔL and the interference fringe image. In FIG. 2, the arrow from left to right indicates that the optical path length difference ΔL increases. The image at the left end in FIG. 2 is an interference fringe image generated by the detection unit 12 when the optical path length difference ΔL is small (for example, ΔL = 0), and is an interference fringe image having a large difference in the lightness and darkness of the interference fringes.

図2の左から2番目の画像は、左端の画像が取得されたときの光路長差ΔLよりも光路長差ΔLが大きいときに検出部12が生成した干渉縞画像である。また、図2の左から3番目の画像は、左から2番目の画像が取得されたときの光路長差ΔLよりも光路長差ΔLが大きいときに検出部12が生成した干渉縞画像である。図2の右端の画像は、光路長差ΔLが大きく、測定光と参照光とが干渉する可干渉距離Δlよりも、光路長差ΔLが大きいときに検出部12が生成した画像である。図2の右端の画像は、明暗の差がなく干渉縞が確認できない。このように、検出部12が生成する干渉縞画像は、光路長差ΔLが小さいほど明暗の差が大きくなり、光路長差ΔLが0であるとき明暗の差が最も大きくなる。   The second image from the left in FIG. 2 is an interference fringe image generated by the detection unit 12 when the optical path length difference ΔL is larger than the optical path length difference ΔL when the image at the left end is acquired. The third image from the left in FIG. 2 is an interference fringe image generated by the detection unit 12 when the optical path length difference ΔL is larger than the optical path length difference ΔL when the second image from the left is acquired. . The image at the right end in FIG. 2 is an image generated by the detection unit 12 when the optical path length difference ΔL is large and the optical path length difference ΔL is larger than the coherent distance Δl at which the measurement light and the reference light interfere with each other. In the image at the right end in FIG. 2, there is no difference in brightness and no interference fringes can be confirmed. As described above, in the interference fringe image generated by the detection unit 12, the difference between light and dark becomes larger as the optical path length difference ΔL is smaller, and the light and dark difference becomes the largest when the optical path length difference ΔL is 0.

以上、対象物面6が参照面5に対して干渉縞が数本以下で観察される程度に概略平行になるように配置された場合に検出部12が生成する干渉縞画像について説明した。続いて、対象物面6が参照面5に対して傾いた状態で配置された場合に検出部12が生成する干渉縞画像について説明する。   The interference fringe image generated by the detection unit 12 when the object surface 6 is arranged so as to be substantially parallel to the reference surface 5 so that several or less interference fringes are observed has been described. Next, an interference fringe image generated by the detection unit 12 when the target object surface 6 is arranged in a state inclined with respect to the reference surface 5 will be described.

図3は、対象物面6が参照面5に対して傾いている場合の干渉縞画像について説明するための図である。図3の一点鎖線は、参照面5により発生した参照光の光軸を示す。一点鎖線上の点Sは、光軸(z軸)上において、測定光の光路長L1と参照光の光路長L2との光路長差ΔLが0となる点である。   FIG. 3 is a diagram for describing an interference fringe image when the object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5. 3 shows the optical axis of the reference light generated by the reference surface 5. A point S on the dashed line is a point on the optical axis (z axis) where the optical path length difference ΔL between the optical path length L1 of the measurement light and the optical path length L2 of the reference light becomes zero.

図3(a)の左側の図は、光軸をZ軸として紙面内において光軸と垂直な軸をX軸とし、XZ面に対して垂直な軸をY軸として表している。つまり、参照面5に対してY軸周りに角度θで傾いている対象物面6をXZ面内で見た模式図である。図3(a)に示すように、対象物面6が参照面5に対して傾いている場合、測定光の光路長L1と参照光の光路長L2との光路長差ΔLは、対象物面6における複数の位置それぞれで、異なる光路長差となる。対象物面6の中心と点Sとが一致している場合、複数の位置それぞれの光路長差ΔLは、対象物面6の中心からの距離が大きくなるほど大きくなる。   3A shows the optical axis as the Z axis, the axis perpendicular to the optical axis in the drawing as the X axis, and the axis perpendicular to the XZ plane as the Y axis. That is, it is a schematic view of the target object surface 6 inclined at an angle θ around the Y axis with respect to the reference surface 5 in the XZ plane. As shown in FIG. 3A, when the target object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5, the optical path length difference ΔL between the optical path length L1 of the measurement light and the optical path length L2 of the reference light is equal to the target object surface. 6, there are different optical path length differences at each of the plurality of positions. When the center of the object surface 6 and the point S match, the optical path length difference ΔL of each of the plurality of positions increases as the distance from the center of the object surface 6 increases.

図3(a)の右側のXY面を紙面においた画像は、対象物面6が参照面5に対して角度θで傾き、対象物面6の中心と点Sとが一致している場合に検出部12で検出された干渉縞画像である。図3(a)に示すように、対象物面6が傾いている場合に検出部12が生成する干渉縞画像は、位置に応じて干渉縞の明暗が異なっている。また、干渉縞の明暗の差は、干渉縞画像の中心(光路長差ΔLが0となる位置)で、最も大きくなり、干渉縞画像の中心から干渉縞画像の端部になるほど(対象物面6の中心から離れるほど)小さくなる。   The image in which the XY plane on the right side of FIG. 3A is on the paper surface is such that the object surface 6 is inclined at an angle θ with respect to the reference surface 5 and the center of the object surface 6 and the point S coincide. 7 is an interference fringe image detected by the detection unit 12. As shown in FIG. 3A, in the interference fringe image generated by the detection unit 12 when the target object surface 6 is tilted, the brightness of the interference fringe differs depending on the position. Further, the difference between the light and dark of the interference fringe is largest at the center of the interference fringe image (the position where the optical path length difference ΔL is 0), and becomes greater from the center of the interference fringe image to the end of the interference fringe image (object surface 6 (farther from the center of 6).

次に、点Sの位置と対象物面6の中心とが一致していない場合について図3(b)を参照しながら説明する。点Sの位置と対象物面6の中心とが一致していない場合、光路長差ΔLが0となる位置は、対象物面6の中心から移動する。図3(b)の左側の図に、対象物面6の中心から移動した光路長差ΔLが0となる位置を点Qで示す。図3(b)の右側の画像は、検出部12が生成した干渉縞画像を示す。図3(b)に示すように、干渉縞の明暗の差が最も大きくなる位置は、干渉縞画像の中心から移動する。このとき、干渉縞画像の中心から干渉縞の明暗の差が最も大きくなる位置までの距離ΔXは、点Sと点Qとの距離に相当する。   Next, a case where the position of the point S does not coincide with the center of the object surface 6 will be described with reference to FIG. When the position of the point S does not match the center of the object surface 6, the position where the optical path length difference ΔL becomes 0 moves from the center of the object surface 6. The position on the left side of FIG. 3B where the optical path length difference ΔL moved from the center of the object surface 6 becomes 0 is indicated by a point Q. The image on the right side of FIG. 3B shows an interference fringe image generated by the detection unit 12. As shown in FIG. 3B, the position where the difference between the light and dark of the interference fringe is the largest moves from the center of the interference fringe image. At this time, the distance ΔX from the center of the interference fringe image to the position where the difference between the light and dark of the interference fringe is the largest corresponds to the distance between the points S and Q.

以上の説明を踏まえて、干渉計1の動作の概要について説明する。干渉計1は、対象物面6が参照面5に対して傾いている状態で、光路長差ΔLが異なる複数の干渉光を同時に検出する。次に、干渉計1は、検出した光路長差ΔLの異なる複数の干渉光に基づく干渉縞画像に基づいて、干渉縞画像の中心から干渉縞の明暗の差が最も大きくなる位置までの距離ΔXを特定する。そして、干渉計1は、参照面5に対する対象物面6の角度θと、特定した距離ΔXとに基づいて、光路長差ΔLが0となる位置を特定する。   An outline of the operation of the interferometer 1 will be described based on the above description. The interferometer 1 simultaneously detects a plurality of interference lights having different optical path length differences ΔL in a state where the object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5. Next, based on the interference fringe images based on a plurality of detected interference light beams having different optical path length differences ΔL, the interferometer 1 calculates a distance ΔX from the center of the interference fringe image to a position where the difference between the light and dark of the interference fringes is largest. To identify. Then, the interferometer 1 specifies a position where the optical path length difference ΔL is 0 based on the angle θ of the target object surface 6 with respect to the reference surface 5 and the specified distance ΔX.

このようにすることで、干渉計1は、一度の測定で光路長差ΔLが異なる複数の干渉光を検出することができる。そのため、干渉計1は、対象物面6を移動させる回数を減らせるので、調整時間を短縮することができる。   By doing so, the interferometer 1 can detect a plurality of interference lights having different optical path length differences ΔL in one measurement. Therefore, the interferometer 1 can reduce the number of times of moving the target object surface 6, so that the adjustment time can be reduced.

[干渉計1の機能構成]
図4は、干渉計1の機能構成を示す図である。干渉計1は、図1を参照しながら説明した構成と、記憶部14とを備える。
[Functional configuration of interferometer 1]
FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration of the interferometer 1. The interferometer 1 includes the configuration described with reference to FIG.

光源11は、図1を参照しながら説明した光学系を経由して、対象物面6と、参照面5とに低可干渉性の光を照射する。光源11は、例えば波長780nm、可干渉距離10μmの光を照射する。   The light source 11 irradiates the object surface 6 and the reference surface 5 with low coherence light via the optical system described with reference to FIG. The light source 11 emits light having a wavelength of 780 nm and a coherence length of 10 μm, for example.

検出部12は、例えば複数の画素を備えるデジタルカメラである。検出部12は、検出部12に入射した対象物面6から反射した測定光と、参照面5から反射した参照光とによる干渉光の空間強度を検出する。空間強度は、空間上の複数の位置それぞれにおける干渉光の強度である。空間強度は、例えば、2次元平面上の複数の位置それぞれにおける干渉光の強度である。また、検出部12は、検出部12が有する受光最小部位である複数の画素のそれぞれの位置と、複数の画素のそれぞれが検出した干渉光の強度とを対応付けた干渉縞画像を生成してもよい。   The detection unit 12 is, for example, a digital camera including a plurality of pixels. The detection unit 12 detects the spatial intensity of the interference light caused by the measurement light reflected from the target object surface 6 and the reference light reflected from the reference surface 5 incident on the detection unit 12. The spatial intensity is the intensity of the interference light at each of a plurality of positions on the space. The spatial intensity is, for example, the intensity of the interference light at each of a plurality of positions on a two-dimensional plane. Further, the detection unit 12 generates an interference fringe image in which the positions of the plurality of pixels, which are the minimum light receiving portions of the detection unit 12, are associated with the intensities of the interference lights detected by the plurality of pixels. Is also good.

記憶部14は、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)などの記憶媒体を含む。また、記憶部14は、制御部13が実行するプログラムを記憶する。   The storage unit 14 includes a storage medium such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The storage unit 14 stores a program executed by the control unit 13.

可動ステージ15は、対象物面6を配置する台座、及び一以上のアクチュエータを備える。可動ステージ15は、制御部13の指示に基づいてアクチュエータを動作させることにより、台座に配置された対象物面6を光軸方向に移動させることができる。また、可動ステージ15は、参照面5に対する対象物面6の角度を変更することもできる。   The movable stage 15 includes a pedestal on which the object surface 6 is arranged, and one or more actuators. The movable stage 15 can move the object surface 6 arranged on the pedestal in the optical axis direction by operating an actuator based on an instruction from the control unit 13. Further, the movable stage 15 can change the angle of the object surface 6 with respect to the reference surface 5.

制御部13は、図示しないCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部13は、記憶部14に記憶されたプログラムを実行することによって、取得部131、距離特定部132、解析部133、及び移動制御部134の機能を実現する。   The control unit 13 is a calculation resource including a processor such as a CPU (Central Processing Unit) not shown. The control unit 13 implements the functions of the acquisition unit 131, the distance identification unit 132, the analysis unit 133, and the movement control unit 134 by executing a program stored in the storage unit 14.

取得部131は、対象物面6の角度θを取得する。例えば、取得部131は、可動ステージ15の角度を計測する角度センサを備え、角度センサが計測した光源11の光軸を基準とする角度を対象物面6の角度θとして取得する。   The acquisition unit 131 acquires the angle θ of the target object surface 6. For example, the acquisition unit 131 includes an angle sensor that measures the angle of the movable stage 15, and acquires the angle measured by the angle sensor with respect to the optical axis of the light source 11 as the angle θ of the target object surface 6.

距離特定部132は、検出部12で検出された干渉光の空間強度の分布に基づいて、相対的に大きな干渉光の強度を検出した画素の位置を特定する。例えば、距離特定部132は、検出部12で検出された2次元平面上における干渉光の空間強度の分布のうち、1次元上の空間強度の分布に基づいて、相対的に大きな干渉光の強度を検出した画素の位置を特定する。具体的には、まず、距離特定部132は、対象物面6が参照面5に対して傾いた状態で検出部12に干渉光の強度を検出させる。続いて、距離特定部132は、一方向に配列された複数の画素のそれぞれが検出した干渉光の強度における複数のピークを抽出する。次に、距離特定部132は、抽出した複数のピークのうち隣接するピークの差、又はピークの比を算出することにより、相対的に大きな干渉光の強度を検出した画素の位置を特定する。以下の説明において、相対的に大きな干渉光の強度を検出した画素の位置を最大位置ということがある。図5を参照しながら、最大位置を特定する方法の一例について説明する。   The distance specifying unit 132 specifies the position of the pixel at which the relatively large intensity of the interference light is detected, based on the spatial intensity distribution of the interference light detected by the detection unit 12. For example, the distance specifying unit 132 determines the relatively large intensity of the interference light based on the one-dimensional spatial intensity distribution among the spatial intensity distributions of the interference light on the two-dimensional plane detected by the detection unit 12. The position of the pixel that has detected is specified. Specifically, first, the distance identification unit 132 causes the detection unit 12 to detect the intensity of the interference light in a state where the target object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5. Subsequently, the distance specifying unit 132 extracts a plurality of peaks in the intensity of the interference light detected by each of the plurality of pixels arranged in one direction. Next, the distance specifying unit 132 calculates the difference between adjacent peaks or the ratio of the peaks among the plurality of extracted peaks, thereby specifying the position of the pixel at which the intensity of the relatively large interference light is detected. In the following description, the position of a pixel at which the intensity of the relatively large interference light is detected may be referred to as the maximum position. An example of a method for specifying the maximum position will be described with reference to FIG.

図5は、検出部12の複数の画素のそれぞれが検出した干渉光の強度を、複数の画素のそれぞれの位置に対してプロットしたグラフを模式的に示す図である。図5に示すピークPは、距離特定部132が抽出した強度のピークを示す。ピークPの添え字kは、強度のピークを抽出した順序を示す。距離特定部132は、隣接するピークP間の差の絶対値を算出する。例えば、距離特定部132は、ピークPとピークPk+1との差の絶対値、ピークPk+1とピークPk+2との差の絶対値、及びピークPk+2とピークPk+3との差の絶対値をそれぞれ算出する。 FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a graph in which the intensity of the interference light detected by each of the plurality of pixels of the detection unit 12 is plotted with respect to each position of the plurality of pixels. The peak P shown in FIG. 5 indicates the peak of the intensity extracted by the distance specifying unit 132. The suffix k of the peak P indicates the order in which the intensity peaks were extracted. The distance specifying unit 132 calculates the absolute value of the difference between adjacent peaks P. For example, the distance specifying unit 132 calculates the absolute value of the difference between the peaks Pk and Pk + 1 , the absolute value of the difference between the peaks Pk + 1 and Pk + 2, and the absolute value of the difference between the peaks Pk + 2 and Pk + 3. Are calculated respectively.

距離特定部132は、算出した複数の差の絶対値のうち、差の絶対値が最も大きなピークの組に基づいて、最大位置を特定する。例えば、距離特定部132は、差の絶対値が最も大きなピークの組のうち、より大きな強度を検出したピークPに対応する画素の位置を最大位置として特定する。また、距離特定部132は、差の絶対値が最も大きなピークの組のそれぞれに対応する画素の位置の中点を最大位置として特定してもよい。   The distance specifying unit 132 specifies the maximum position based on a set of peaks having the largest absolute value of the difference among the plurality of calculated absolute values of the difference. For example, the distance specifying unit 132 specifies, as the maximum position, the position of the pixel corresponding to the peak P at which the greater intensity is detected from the set of peaks having the largest absolute value of the difference. Further, the distance specifying unit 132 may specify, as the maximum position, the midpoint of the position of the pixel corresponding to each of the sets of peaks having the largest absolute value of the difference.

なお、距離特定部132は、特定した位置から所定の距離内に含まれる位置を、最大位置として特定しなおしてもよい。所定の距離は、干渉計1の構成により定まる距離である。干渉計1の構成により定まる距離は、干渉計1の光学系の製造上の誤差、検出部12の画素の誤差、又は実験によって定めればよい。このように、最大位置として特定する場合は、大まかに最大位置を特定するので、光路長差ΔLを厳密に0にする必要がないときに有効である。   Note that the distance specifying unit 132 may specify again a position included within a predetermined distance from the specified position as the maximum position. The predetermined distance is a distance determined by the configuration of the interferometer 1. The distance determined by the configuration of the interferometer 1 may be determined by a manufacturing error of the optical system of the interferometer 1, an error of the pixel of the detection unit 12, or an experiment. As described above, when specifying as the maximum position, the maximum position is roughly specified, which is effective when the optical path length difference ΔL does not need to be strictly set to zero.

距離特定部132は、検出部12の基準点を特定し、検出部12の基準点と光軸との交点を特定する。なお、干渉計1の製造時に光軸が検出部12の中心を通るように調整されるので、距離特定部132は、検出部12の中心を検出部12の基準点と光軸との交点であると特定する。距離特定部132は、特定した最大位置と、検出部12の基準点と光軸との交点との距離ΔXを特定する。具体的には、距離特定部132は、検出部12の中心から特定した位置までの距離を距離ΔXとして特定する。   The distance specifying unit 132 specifies a reference point of the detection unit 12, and specifies an intersection between the reference point of the detection unit 12 and the optical axis. Since the optical axis is adjusted so that the optical axis passes through the center of the detection unit 12 when the interferometer 1 is manufactured, the distance specifying unit 132 sets the center of the detection unit 12 at the intersection between the reference point of the detection unit 12 and the optical axis. Identify that there is. The distance specifying unit 132 specifies the distance ΔX between the specified maximum position and the intersection between the reference point of the detection unit 12 and the optical axis. Specifically, the distance specifying unit 132 specifies the distance from the center of the detecting unit 12 to the specified position as the distance ΔX.

解析部133は、取得部131により取得された角度θと、距離特定部132により特定された距離ΔXとに基づいて、測定光の光路長L1と参照光の光路長L2との光路長差ΔLを特定する。以下、角度θと距離ΔXと光路長差ΔLとの関係について説明する。図6は、対象物面6の角度θと距離ΔXと光路長差ΔLとの関係を説明するための図である。図6においては、参照面5は光軸Z軸に垂直であり、対象物面6が点Oを中心に参照面5に対して角度θだけ傾いていることを示す。また、検出部12は干渉縞画像を生成したものとして説明する。   The analysis unit 133 calculates the optical path length difference ΔL between the optical path length L1 of the measurement light and the optical path length L2 of the reference light based on the angle θ acquired by the acquisition unit 131 and the distance ΔX identified by the distance identification unit 132. To identify. Hereinafter, the relationship between the angle θ, the distance ΔX, and the optical path length difference ΔL will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship among the angle θ of the object surface 6, the distance ΔX, and the optical path length difference ΔL. In FIG. 6, the reference plane 5 is perpendicular to the optical axis Z axis, and indicates that the object plane 6 is inclined about the point O by an angle θ with respect to the reference plane 5. Further, the description will be made on the assumption that the detection unit 12 has generated an interference fringe image.

図6において、点0のx軸座標をXとし、Z軸座標をZとする。点Mは、対象物面6が参照面5に対して傾いた状態で検出部12が生成した干渉縞画像について最も大きな明暗の差が特定された位置に対応する対象物面6上の位置を示す。点Mのx軸座標をXとし、Z軸座標をZとする。Zにおける光路長差は0である。ZとZとの距離は光路長差ΔLに対応する。このとき、光路長差ΔLは、角度θと距離ΔXとを用いて式(1)で表される。
ΔL=ΔX・tanθ・・・(1)
解析部133は、式(1)を用いて光路長差ΔLを特定する。
6, the x-axis coordinate of the point 0 and X 0, the Z-axis coordinate and Z 0. The point M indicates a position on the object surface 6 corresponding to the position where the largest contrast difference is specified in the interference fringe image generated by the detection unit 12 in a state where the object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5. Show. The x-axis coordinate of the point M and X 1, the Z-axis coordinate and Z 1. Optical path length difference in Z 1 is 0. The distance between Z 0 and Z 1 corresponds to the optical path length difference ΔL. At this time, the optical path length difference ΔL is expressed by Expression (1) using the angle θ and the distance ΔX.
ΔL = ΔX · tan θ (1)
The analysis unit 133 specifies the optical path length difference ΔL using Expression (1).

移動制御部134は、解析部133により特定された光路長差ΔLが小さくなるように対象物面6を移動させる。具体的には、移動制御部134は、可動ステージ15を制御することにより対象物面6を移動させる。   The movement control unit 134 moves the object surface 6 such that the optical path length difference ΔL specified by the analysis unit 133 is reduced. Specifically, the movement control unit 134 moves the target object surface 6 by controlling the movable stage 15.

[光路長差ΔLを小さくする処理]
干渉計1が光路長差ΔLを小さくする処理の流れについて説明する。図7は、光路長差ΔLを小さくする処理のフローチャートである。まず、制御部13は、光源11に対象物面6及び参照面5に低可干渉性の光を照射させる(ステップS1)。対象物面6及び参照面5に低可干渉性の光が照射されると、検出部12は、測定光と参照光とによる干渉光を検出する。
[Process for Reducing Optical Path Length Difference ΔL]
A flow of a process performed by the interferometer 1 to reduce the optical path length difference ΔL will be described. FIG. 7 is a flowchart of a process for reducing the optical path length difference ΔL. First, the control unit 13 causes the light source 11 to irradiate the object surface 6 and the reference surface 5 with low coherence light (step S1). When the object surface 6 and the reference surface 5 are irradiated with low coherence light, the detection unit 12 detects interference light due to the measurement light and the reference light.

続いて、取得部131は、角度センサが計測した対象物面6の角度θを取得する(ステップS2)。次に、距離特定部132は、検出部12が検出した干渉光に基づいて、干渉縞の明暗の差が最も大きな位置を特定し、明暗の差が最も大きな位置から、検出部12と光軸との交点までの距離ΔXを特定する(ステップS3)。   Subsequently, the acquisition unit 131 acquires the angle θ of the target object surface 6 measured by the angle sensor (Step S2). Next, based on the interference light detected by the detecting unit 12, the distance specifying unit 132 specifies a position where the difference between the light and dark of the interference fringes is the largest. Then, the distance ΔX to the intersection with is specified (step S3).

取得部131が角度θを取得し、距離特定部132が距離ΔXを特定すると、解析部133は、角度θと距離ΔXとに基づいて光路長差ΔLを特定する(ステップS4)。続いて、移動制御部134は、光路長差ΔLが小さくなるように対象物面6を移動させる(ステップS5)。そして、移動制御部134は、対象物面6が参照面5と概略平行になるように対象物面6を傾ける(ステップS6)。   When the acquisition unit 131 acquires the angle θ and the distance identification unit 132 identifies the distance ΔX, the analysis unit 133 identifies the optical path length difference ΔL based on the angle θ and the distance ΔX (step S4). Subsequently, the movement control unit 134 moves the target object surface 6 such that the optical path length difference ΔL becomes smaller (Step S5). Then, the movement control unit 134 tilts the target object surface 6 so that the target object surface 6 is substantially parallel to the reference surface 5 (Step S6).

[第1の実施の形態に係る干渉計1の効果]
以上説明したように、干渉計1は、対象物面6の角度θを取得し、干渉縞の明暗の差が相対的に大きな位置から検出部12と光軸との交点までの距離ΔXを特定する。そして、干渉計1は、角度θと距離ΔXとに基づいて光路長差ΔLを特定する。このようすることで、干渉計1は、光路長差ΔLの特定に係る時間を短縮することができる。この結果、干渉計1は、作業者が光路長差を調整する作業にかかる時間を短縮することができる。
[Effect of Interferometer 1 According to First Embodiment]
As described above, the interferometer 1 acquires the angle θ of the target object surface 6 and specifies the distance ΔX from the position where the difference between the light and dark of the interference fringes is relatively large to the intersection of the detection unit 12 and the optical axis. I do. Then, the interferometer 1 specifies the optical path length difference ΔL based on the angle θ and the distance ΔX. By doing so, the interferometer 1 can reduce the time required for specifying the optical path length difference ΔL. As a result, the interferometer 1 can reduce the time required for the operator to adjust the optical path length difference.

<第2の実施の形態>
第2の実施の形態に係る干渉計1は、角度センサを備えず、参照面5に対する対象物面6の相対的な角度である相対角γを取得する。干渉計1は、後述する相対角γを特定する処理により取得した相対角γを用いて、基準となる光軸上における参照面5と対象物面6との光路長差ΔLを特定する。以下、相対角γを用いて参照面5と対象物面6との光路長差ΔLを特定することについて、第1の実施の形態と異なる点について説明し、同様の点については適宜省略する。
<Second embodiment>
The interferometer 1 according to the second embodiment does not include an angle sensor, and acquires a relative angle γ that is a relative angle of the target surface 6 with respect to the reference surface 5. The interferometer 1 specifies the optical path length difference ΔL between the reference surface 5 and the object surface 6 on the reference optical axis using the relative angle γ acquired by the process of specifying the relative angle γ described later. Hereinafter, the point of specifying the optical path length difference ΔL between the reference plane 5 and the target object plane 6 using the relative angle γ will be described on the points different from the first embodiment, and the same points will be omitted as appropriate.

図8は、相対角γを用いて光路長差ΔLを特定することについて説明するための図である。図8において、角度θは、光軸に対する対象物面6の角度を示す。角度θ−γは、光軸に対する参照面5の角度を示す。   FIG. 8 is a diagram for describing specifying the optical path length difference ΔL using the relative angle γ. 8, the angle θ indicates the angle of the object surface 6 with respect to the optical axis. The angle θ-γ indicates the angle of the reference plane 5 with respect to the optical axis.

距離L3は、素子上において干渉光の強度が最大となる位置に対応する光路長差である。距離L4は、素子上の基準点の位置に対応する光路長差である。基準となる光軸上の光路長差ΔLは、距離L3と距離L4との差で表される。距離L3と距離L4との差は、角度θと相対角γと距離ΔXとを用いて、式(2)で表される。   The distance L3 is an optical path length difference corresponding to a position on the element where the intensity of the interference light is maximum. The distance L4 is an optical path length difference corresponding to the position of the reference point on the element. The optical path length difference ΔL on the reference optical axis is represented by the difference between the distance L3 and the distance L4. The difference between the distance L3 and the distance L4 is expressed by Expression (2) using the angle θ, the relative angle γ, and the distance ΔX.

ここで、角度θが取りうる値の範囲について説明する。干渉計1が備える結像レンズのN/Aに制限があるため、特別な観測系を用いない場合、干渉計1は、角度θが大きいと干渉光を観測できなくなる。さらに、角度θが0度近傍でない場合、結像レンズの収差により発生する誤差が増大する。そのため、干渉計1においては、光軸に対する対象物面6の角度θは、0度近傍に設定する。角度θの範囲は、望ましくは数°以下であり、実際には1°よりも小さい角度で調整されることが多い。以下の説明においては、角度θは、1°より小さいものとして説明する。   Here, a range of values that the angle θ can take will be described. Since the N / A of the imaging lens provided in the interferometer 1 is limited, if a special observation system is not used, the interferometer 1 cannot observe the interference light if the angle θ is large. Further, when the angle θ is not close to 0 degrees, errors caused by aberrations of the imaging lens increase. Therefore, in the interferometer 1, the angle θ of the object surface 6 with respect to the optical axis is set near 0 degrees. The range of the angle θ is desirably several degrees or less, and is often adjusted at an angle smaller than 1 °. In the following description, it is assumed that the angle θ is smaller than 1 °.

続いて、相対角γが取りうる値の範囲について説明する。相対角γは、干渉縞の間隔Δdに関係し、相対角γの大きさにより、干渉縞の間隔Δdが決まる。具体的には、干渉縞の間隔Δdは、相対角γが大きくなるほど小さくなる。図9は、相対角γが大きくなるほど干渉縞の間隔Δdが小さくなることを説明するための図である。図9においては、光軸を基準とする参照面5の角度を90度、参照面5に対する対象物面6の相対的な角度を相対角γとする。   Next, the range of values that the relative angle γ can take will be described. The relative angle γ is related to the interference fringe interval Δd, and the magnitude of the relative angle γ determines the interference fringe interval Δd. Specifically, the interval Δd between the interference fringes decreases as the relative angle γ increases. FIG. 9 is a diagram for explaining that the interval Δd between the interference fringes decreases as the relative angle γ increases. In FIG. 9, the angle of the reference surface 5 with respect to the optical axis is 90 degrees, and the relative angle of the object surface 6 with respect to the reference surface 5 is a relative angle γ.

光路長差Lは、干渉縞画像における、ある明線(i)の位置に対応する干渉光の光路長差である。光路長差Li+1は、干渉縞画像における明線(i)に隣接する明線(i+1)の位置に対応する干渉光の光路長差である。光路長差Lと光路長差Li+1との差はλ/2である。したがって、明線(i)の位置から明線(i+1)の位置までの距離に相当する干渉縞の間隔Δdは、相対角γを用いて式(3)で表される。
Δd=[λ/(2tanγ)] 式(3)
The optical path length difference Li is the optical path length difference of the interference light corresponding to the position of a certain bright line (i) in the interference fringe image. The optical path length difference Li + 1 is the optical path length difference of the interference light corresponding to the position of the bright line (i + 1) adjacent to the bright line (i) in the interference fringe image. The difference between the optical path length difference Li and the optical path length difference Li + 1 is λ / 2. Therefore, the interval Δd of the interference fringes corresponding to the distance from the position of the bright line (i) to the position of the bright line (i + 1) is expressed by Expression (3) using the relative angle γ.
Δd = [λ / (2tanγ)] Equation (3)

式(2)に示したように、干渉縞の間隔Δdは、tanγに反比例するので、相対角γが大きくなるほど小さくなる。干渉縞の間隔Δdが小さくなり、検出部12の分解能以下になってしまうと、干渉計1は、明線(i)と明線(i+1)とを分解できなくなる。言い換えると、干渉計1は、明線(i)と明線(i+1)とが異なる明線であると特定できなくなる。この場合、干渉計1は、干渉光の強度が最大になる明線を特定することができないので、干渉光の強度が最大になる位置が特定できなくなる。したがって、相対角γは、検出部12の分解能以上である必要がある。   As shown in Expression (2), the interval Δd between the interference fringes is inversely proportional to tan γ, and therefore decreases as the relative angle γ increases. If the interval Δd between the interference fringes becomes smaller and becomes smaller than the resolution of the detector 12, the interferometer 1 cannot resolve the bright line (i) and the bright line (i + 1). In other words, the interferometer 1 cannot specify that the bright line (i) and the bright line (i + 1) are different bright lines. In this case, since the interferometer 1 cannot specify the bright line at which the intensity of the interference light becomes maximum, it becomes impossible to specify the position at which the intensity of the interference light becomes maximum. Therefore, the relative angle γ needs to be equal to or higher than the resolution of the detection unit 12.

そこで、取得部131は、干渉縞の間隔が検出部12の分解能以上になる相対角γを取得する。例えば、取得部131は、干渉光の明線同士又は暗線同士の間隔を検出部12の隣接する二つの画素間の距離より長くする相対角γを取得する。隣接する二つの画素間の距離は、例えば、画素の中心から、隣接する画素の中心までの距離である。相対角γの具体的な値を例えば0.02°とした場合、干渉縞の間隔Δdは、1.089mmである。撮像素子の1画素のサイズは10μm以下が一般的であり、対象物面上を1/100に縮小する光学系であったとしても、干渉縞の間隔Δdを隣接する二つの画素間の距離より長くできる。   Therefore, the acquisition unit 131 acquires a relative angle γ at which the interval between the interference fringes is equal to or greater than the resolution of the detection unit 12. For example, the acquisition unit 131 acquires a relative angle γ that makes the distance between the bright lines or dark lines of the interference light longer than the distance between two adjacent pixels of the detection unit 12. The distance between two adjacent pixels is, for example, the distance from the center of the pixel to the center of the adjacent pixel. When the specific value of the relative angle γ is, for example, 0.02 °, the interval Δd between the interference fringes is 1.089 mm. The size of one pixel of the image sensor is generally 10 μm or less, and even if the optical system reduces the size of the target object surface to 1/100, the distance Δd between the interference fringes is determined by the distance between two adjacent pixels. Can be long.

角度θと相対角γが1°以下のような場合には、tanθtanγ<3.05×10−4である。よって、[1−tanθtanγ]は、1に近似できる。この近似を用いることにより、光路長差ΔLは、式(4)で表される。
When the angle θ and the relative angle γ are 1 ° or less, tan θ tan γ <3.05 × 10 −4 . Therefore, [1-tan θ tan γ] can be approximated to 1. By using this approximation, the optical path length difference ΔL is expressed by Expression (4).

(相対角γを特定する処理)
取得部131は、検出部12により検出された干渉光に基づいて相対角γを特定する。具体的には、取得部131は、検出部12が生成した干渉縞画像の所定の長さの範囲における干渉縞の数と、低可干渉性の光の波長λとに基づいて相対角γを特定する。より具体的には、取得部131は、干渉縞画像における所定の長さの範囲wにおいて、波長λの光による干渉縞の数がt本である場合、式(5)を用いて相対角γを特定する。
(Process for specifying relative angle γ)
The acquisition unit 131 specifies the relative angle γ based on the interference light detected by the detection unit 12. Specifically, the acquisition unit 131 calculates the relative angle γ based on the number of interference fringes in a predetermined length range of the interference fringe image generated by the detection unit 12 and the wavelength λ of the low coherence light. Identify. More specifically, when the number of interference fringes due to the light having the wavelength λ is t in the range w of the predetermined length in the interference fringe image, the acquisition unit 131 determines the relative angle γ using Expression (5). To identify.

所定の長さの範囲は、例えば干渉縞と垂直な方向における干渉縞画像の端部からもう一方の端部までの長さである。また、取得部131は、干渉光の強度が所定の強度以上の強度を検出した画素を含む範囲を所定の長さの範囲としてもよい。所定の強度は、干渉縞の数が計測できる強度以上であればよく、また光源11が照射する光の波長分布により定めてもよい。 The range of the predetermined length is, for example, a length from one end of the interference fringe image to the other end in a direction perpendicular to the interference fringes. In addition, the acquisition unit 131 may set a range including a pixel in which the intensity of the interference light is equal to or greater than a predetermined intensity as the range of the predetermined length. The predetermined intensity need only be equal to or higher than the intensity at which the number of interference fringes can be measured, and may be determined by the wavelength distribution of the light emitted from the light source 11.

取得部131は、検出された干渉光に基づいて干渉縞の本数tを取得する。例えば、取得部131は、既知の画像解析方法を用いて干渉縞画像を解析することにより干渉縞の縞を特定し、長さの範囲に含まれる干渉縞の本数tを特定する。このようにすることで、干渉計1は、角度センサを備える必要がないため、製造コストを低減できる。   The acquisition unit 131 acquires the number t of interference fringes based on the detected interference light. For example, the acquisition unit 131 specifies the interference fringe pattern by analyzing the interference pattern image using a known image analysis method, and specifies the number t of the interference pattern included in the length range. By doing so, it is not necessary for the interferometer 1 to include an angle sensor, so that manufacturing costs can be reduced.

以下、第1の実施の形態と同様に、干渉計1は、相対角γを用いて、光路長差ΔLを特定する。そして、干渉計1は、光路長差ΔLが小さくなるように、参照面5又は対象物面6を移動させる。   Hereinafter, similarly to the first embodiment, the interferometer 1 specifies the optical path length difference ΔL using the relative angle γ. Then, the interferometer 1 moves the reference surface 5 or the object surface 6 such that the optical path length difference ΔL becomes small.

[第2の実施の形態に係る干渉計1の効果]
以上説明したように、第2の実施の形態に係る干渉計1は、参照面5と対象物面6との相対的な角度である相対角γを、干渉縞の本数tに基づいて特定する。次に、干渉計1は、特定した相対角γに基づいて、参照面5と対象物面6との基準となる光軸上の光路長差ΔLを特定する。そして、干渉計1は、光路長差ΔLが小さくなるように参照面5又は対象物面6を移動させる。
[Effects of Interferometer 1 According to Second Embodiment]
As described above, the interferometer 1 according to the second embodiment specifies the relative angle γ that is the relative angle between the reference surface 5 and the object surface 6 based on the number t of interference fringes. . Next, the interferometer 1 specifies an optical path length difference ΔL on the optical axis, which is a reference between the reference surface 5 and the object surface 6, based on the specified relative angle γ. Then, the interferometer 1 moves the reference surface 5 or the object surface 6 such that the optical path length difference ΔL becomes small.

このようにすることで、干渉計1は、角度センサを備えなくてもよくなる。そのため、干渉計1を製造する事業者は、干渉計1の製造コストを低減できる。また、干渉計1は、相対角γを用いて光路長差ΔLを求めることができるので、参照面5又は対象物面6を何度も移動させる必要がなく、光路長差ΔLの特定にかかる時間を短縮することができる。この結果、干渉計1は、作業者が光路長差を調整する作業にかかる時間を短縮することができる。   By doing so, the interferometer 1 does not need to include the angle sensor. Therefore, a company that manufactures the interferometer 1 can reduce the manufacturing cost of the interferometer 1. Further, since the interferometer 1 can determine the optical path length difference ΔL using the relative angle γ, it is not necessary to move the reference surface 5 or the target object surface 6 many times, and it is necessary to specify the optical path length difference ΔL. Time can be reduced. As a result, the interferometer 1 can reduce the time required for the operator to adjust the optical path length difference.

<第3の実施の形態>
第1の実施の形態においては、光源11が照射する光が干渉可能な距離内に対象物面6が配置されていることを前提としていた。しかしながら、干渉計1に対象物面6を配置したときの位置が、測定光と参照光とが干渉する干渉可能な距離内に含まれていない場合がある。この場合、作業者は、対象物面6を光軸に沿って移動させながら、検出部12に干渉光が検出される光軸上の位置を特定する必要がある。
<Third embodiment>
In the first embodiment, it is assumed that the object surface 6 is arranged within a distance at which light emitted from the light source 11 can interfere. However, the position at which the object surface 6 is arranged on the interferometer 1 may not be included within the interferable distance at which the measurement light and the reference light interfere with each other. In this case, the worker needs to specify the position on the optical axis where the interference light is detected by the detection unit 12 while moving the object surface 6 along the optical axis.

従来の干渉計においては、対象物面6が参照面5に平行になるように配置した状態で、干渉光が検出される位置を特定していた。そのため、作業者は、測定光と参照光とが干渉する干渉可能な距離より短い距離で対象物面6を移動させなければならなかった。そのため、作業者は何度も対象物面6を移動させる必要があり、位置を特定する作業に時間がかかっていた。以下、検出部12に干渉光が検出される位置を特定する作業について具体的に説明する。   In the conventional interferometer, the position where the interference light is detected is specified in a state where the object surface 6 is arranged so as to be parallel to the reference surface 5. Therefore, the operator has to move the target object surface 6 by a distance shorter than the distance at which the measurement light and the reference light interfere with each other. Therefore, the operator needs to move the object surface 6 many times, and it takes time to specify the position. Hereinafter, the operation of specifying the position where the interference light is detected by the detection unit 12 will be specifically described.

図10は、対象物面6が参照面5に対して平行な状態で干渉光が検出される位置を特定する場合について説明するための図である。測定光と参照光とを干渉させることができる干渉可能範囲は、光軸上において光路長差ΔLが0になる位置を中心とする干渉可能な距離内に制限されている。図10の範囲A0は、干渉可能範囲を示す。   FIG. 10 is a diagram for describing a case where a position where interference light is detected is specified in a state where the object surface 6 is parallel to the reference surface 5. An interference range in which the measurement light and the reference light can interfere with each other is limited to an interference distance centered on a position where the optical path length difference ΔL becomes 0 on the optical axis. A range A0 in FIG. 10 indicates an interference possible range.

図10(a)は、対象物面6が干渉可能範囲A0に含まれていない状態を示す模式図である。図10(b)は、図10(a)の状態から、対象物面6が干渉可能な距離より短い距離aだけ移動された状態を示す図である。図10(c)は、図10(a)の状態から、対象物面6が、干渉可能な距離より長い距離bだけ移動された状態を示す図である。このように、作業者は、干渉可能な距離より短い距離で対象物面6を移動しないと、干渉可能範囲A0に対象物面6を含めることができない。そのため、従来の干渉計を使用する作業者は、干渉光が検出される位置を特定するときに、対象物面6を干渉可能な距離より短い距離で移動させなければならず、干渉光が検出される位置を特定するのに時間がかかっていた。   FIG. 10A is a schematic diagram illustrating a state where the object surface 6 is not included in the interference possible range A0. FIG. 10B is a diagram illustrating a state in which the target object surface 6 has been moved by a distance a shorter than the distance at which interference can be made from the state of FIG. FIG. 10C is a diagram illustrating a state in which the target object surface 6 has been moved by a distance b longer than the interferable distance from the state of FIG. 10A. As described above, unless the operator moves the target object surface 6 by a distance shorter than the interferable distance, the operator cannot include the target object surface 6 in the interferable range A0. Therefore, an operator who uses the conventional interferometer has to move the object surface 6 by a shorter distance than the distance at which the interference light can be detected when specifying the position where the interference light is detected. It took time to identify the location where it was done.

次に、第3の実施の形態に係る干渉計1の概要について図11を参照しながら説明する。図11は、対象物面6が参照面5に対して傾いた状態で干渉光が検出される位置を特定する場合について説明するための図である。図11(a)は、対象物面6が参照面5に対して傾いていることを示す模式図である。図11の高低差Δhは、光軸上における対象物面6の一方の端部からもう一方の端部までの距離を示す。図11(a)において、対象物面6の中心Sは干渉可能範囲A0の外にあるが、対象物面6の下端は干渉可能範囲A0内に含まれている。そのため、検出部12は干渉光を検出することができる。   Next, an outline of an interferometer 1 according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram for describing a case where the position where the interference light is detected is specified in a state where the object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5. FIG. 11A is a schematic diagram showing that the object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5. The height difference Δh in FIG. 11 indicates the distance from one end of the object surface 6 to the other end on the optical axis. In FIG. 11A, the center S of the object surface 6 is outside the interference possible range A0, but the lower end of the object surface 6 is included in the interference possible range A0. Therefore, the detection unit 12 can detect the interference light.

図11(b)は、図11(a)と同様に、対象物面6が参照面5に対して傾いていることを示す模式図である。図11(b)において、対象物面6の中心Sは干渉可能範囲A0の外にあるが、対象物面6の上端は干渉可能範囲A0内に含まれている。そのため、検出部12は、干渉光を検出することができる。このように、検出部12は、対象物面6が参照面5に対して傾いているとき、干渉可能範囲A0に、対象物面6が参照面5に対して傾いた角度に対応する距離を加えた検出可能範囲A1に対象物面6の一部が含まれているとき、干渉光を検出することができる。図11(c)は、干渉光を検出可能な検出可能範囲A1を模式的に示す図である。   FIG. 11B is a schematic diagram showing that the target object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5, as in FIG. 11A. In FIG. 11B, the center S of the object surface 6 is outside the interference possible range A0, but the upper end of the object surface 6 is included in the interference possible range A0. Therefore, the detection unit 12 can detect the interference light. As described above, when the target object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5, the detection unit 12 sets the distance corresponding to the angle at which the target object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5 in the interference possible range A0. When a part of the object surface 6 is included in the added detectable range A1, the interference light can be detected. FIG. 11C is a diagram schematically illustrating a detectable range A1 in which interference light can be detected.

第3の実施の形態に係る干渉計1は、光源11が照射する光が干渉可能な距離に、対象物面6を参照面5に対して傾いた角度に対応する距離を加えた検出可能距離で、対象物面6を移動させる。このようにすることで、干渉計1は、対象物面6を移動させる回数を減らせるので、検出部12に干渉光が検出される位置を特定するのにかかる時間を短縮することができる。以下、第3の実施の形態に係る干渉計1の機能構成について、第1の実施の形態と異なる点について説明し、同様の点については適宜省略する。   The interferometer 1 according to the third embodiment has a detectable distance obtained by adding a distance corresponding to an angle at which the object surface 6 is inclined with respect to the reference surface 5 to a distance at which light emitted by the light source 11 can interfere. Then, the object surface 6 is moved. By doing so, the number of times the interferometer 1 moves the object surface 6 can be reduced, so that the time required for the detection unit 12 to specify the position where the interference light is detected can be reduced. Hereinafter, with respect to the functional configuration of the interferometer 1 according to the third embodiment, differences from the first embodiment will be described, and similar points will be omitted as appropriate.

[第3の実施の形態に係る干渉計1の機能構成]
取得部131は、対象物面6を傾ける角度θとして、光軸を基準とする傾斜角を取得する。取得部131は、例えば作業者が制御部13に入力した傾斜角を取得する。また、取得部131は、記憶部14に記憶された傾斜角を取得してもよい。
[Functional Configuration of Interferometer 1 According to Third Embodiment]
The acquisition unit 131 acquires a tilt angle based on the optical axis as the angle θ at which the target object surface 6 is tilted. The acquisition unit 131 acquires, for example, an inclination angle input to the control unit 13 by an operator. Further, the obtaining unit 131 may obtain the inclination angle stored in the storage unit 14.

移動制御部134は、光軸を基準とする対象物面6の角度θを取得部131により取得された傾斜角になるように変化させる。移動制御部134は、取得された傾斜角に基づいて対象物面6を移動させる移動距離を特定する。例えば、移動制御部134は、光源11が照射する光の可干渉距離Δlに、傾斜角により定まる対象物面6の一方の端部からもう一方の端部までの光軸上の距離を示す高低差Δhを加えた距離を移動距離として特定する。   The movement control unit 134 changes the angle θ of the target object surface 6 with respect to the optical axis so as to be the inclination angle acquired by the acquisition unit 131. The movement control unit 134 specifies a moving distance by which the target object surface 6 is moved based on the acquired inclination angle. For example, the movement control unit 134 sets the coherent distance Δl of the light emitted by the light source 11 to a height indicating the distance on the optical axis from one end to the other end of the object surface 6 determined by the inclination angle. The distance obtained by adding the difference Δh is specified as the movement distance.

対象物面6が検出部12でm本の干渉縞が検出されるように傾いている場合、高低差Δhは、光源11が照射する光の波長λを用いて、m×λ/2と表される。このことを利用して、移動制御部134は、一方向に配列されたN個の画素においてm本の干渉縞が検出されるように、対象物面6を傾けてもよい。移動制御部134は、波長λと干渉縞の本数mとに基づいて高低差Δhを特定し、特定した高低差Δhを加えた距離を移動距離として特定する。   When the object surface 6 is inclined so that the m interference fringes are detected by the detection unit 12, the height difference Δh is expressed as m × λ / 2 using the wavelength λ of the light emitted from the light source 11. Is done. Utilizing this, the movement control unit 134 may tilt the target object surface 6 such that m interference fringes are detected in N pixels arranged in one direction. The movement control unit 134 specifies the height difference Δh based on the wavelength λ and the number m of interference fringes, and specifies a distance obtained by adding the specified height difference Δh as the movement distance.

具体的な数値をあげて説明する。例えば、干渉縞の本数mが100本であり、光源の波長λが780nmであり、可干渉距離Δlが10μmの場合、対象物面6の高低差Δhは39μmである。このとき、実質的な干渉可能範囲は、高低差Δh(=39μm)に可干渉距離Δl(=10μm)を加えた49μmである。干渉計1は、可干渉距離(10μm)に対し、約5倍粗い距離で対象物面6を移動させることができる。   This will be described with specific numerical values. For example, when the number m of interference fringes is 100, the wavelength λ of the light source is 780 nm, and the coherence length Δl is 10 μm, the height difference Δh of the object surface 6 is 39 μm. At this time, the substantial interference possible range is 49 μm obtained by adding the coherence distance Δl (= 10 μm) to the height difference Δh (= 39 μm). The interferometer 1 can move the object surface 6 at a distance roughly five times as large as the coherent distance (10 μm).

続いて、移動制御部134は、光源11から低可干渉性の光が対象物面6及び参照面5に照射されると、対象物面6を光源11の光軸に沿って特定した移動距離だけ移動させる。そして、移動制御部134は、検出部12により検出される光の強度に基づいて、干渉光が検出部12により検出される位置を特定する。   Subsequently, when low-coherence light is emitted from the light source 11 to the object surface 6 and the reference surface 5, the movement control unit 134 moves the object surface 6 along the optical axis of the light source 11. Just move. Then, the movement control unit 134 specifies the position where the interference light is detected by the detection unit 12 based on the intensity of the light detected by the detection unit 12.

(干渉光が検出される位置を特定する処理)
以下、図12を参照しながら、干渉光が検出される位置を特定する処理の流れについて説明する。図12は、干渉光が検出される位置を特定する処理のフローチャートである。まず、取得部131は、対象物面6を傾ける光軸を基準とする角度θを取得する(ステップS11)。続いて、移動制御部134は、対象物面6を角度θになるように傾ける(ステップS12)。
(Process for specifying the position where interference light is detected)
Hereinafter, a flow of a process of specifying a position where interference light is detected will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart of a process for specifying a position where interference light is detected. First, the acquisition unit 131 acquires an angle θ based on an optical axis that inclines the object surface 6 (Step S11). Subsequently, the movement control unit 134 tilts the target object surface 6 so as to have the angle θ (Step S12).

移動制御部134が対象物面6を傾けると、移動制御部134は、対象物面6及び参照面5に光を照射させる(ステップS13)。そして、移動制御部134は、検出部12が干渉光を検出したか否かを判定する(ステップS14)。移動制御部134は、検出部12が干渉光を検出していないと判定すると(ステップS14でNo)、光源11の波長λに基づく可干渉距離Δlに、角度θにより定まる高低差Δhを加えた距離だけ対象物面6を移動させる(ステップS15)。移動制御部134は、ステップS14とステップS15とを干渉光が検出されたと判定するまで繰り返す。以下、ステップS16からステップS19までの処理は、図9の光路長差ΔLを小さくする処理のフローチャートにおけるステップS3からステップS6までの処理と同様なので説明を省略する。   When the movement control unit 134 tilts the object surface 6, the movement control unit 134 irradiates the object surface 6 and the reference surface 5 with light (step S13). Then, the movement control unit 134 determines whether or not the detection unit 12 has detected the interference light (Step S14). If the movement controller 134 determines that the detector 12 has not detected the interference light (No in step S14), the movement controller 134 adds a height difference Δh determined by the angle θ to the coherence distance Δl based on the wavelength λ of the light source 11. The object surface 6 is moved by the distance (step S15). The movement control unit 134 repeats steps S14 and S15 until it determines that interference light has been detected. Hereinafter, the processing from step S16 to step S19 is the same as the processing from step S3 to step S6 in the flowchart of the processing for reducing the optical path length difference ΔL in FIG.

[第3の実施の形態に係る干渉計1の効果]
以上説明したように、第3の実施の形態に係る干渉計1は、対象物面6を傾けた状態で干渉光が検出される位置を特定する。このようにすることで、干渉計1は、光源11が照射する光が干渉可能な距離より長い距離で対象物面6を移動させることができるので、干渉光が検出される位置を短時間で特定することができる。
[Effects of Interferometer 1 According to Third Embodiment]
As described above, the interferometer 1 according to the third embodiment specifies the position where the interference light is detected while the object surface 6 is inclined. By doing so, the interferometer 1 can move the object surface 6 at a distance longer than the distance at which the light emitted from the light source 11 can interfere, so that the position at which the interference light is detected can be determined in a short time. Can be identified.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、取得部131は、相対角γを取得する処理と同様の処理を用いて、光軸を基準とする参照面5の角度、又は光軸を基準とする対象物面6の角度を取得することができる。また、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。   As described above, the present invention has been described using the embodiment, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist. is there. For example, the acquisition unit 131 acquires the angle of the reference plane 5 with respect to the optical axis or the angle of the object plane 6 with respect to the optical axis using the same processing as the processing of acquiring the relative angle γ. be able to. Further, the specific embodiment of the distribution / integration of the apparatus is not limited to the above embodiment, and all or a part of the apparatus may be functionally or physically distributed / integrated in an arbitrary unit. Can be. Further, new embodiments that are generated by arbitrary combinations of the plurality of embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment caused by the combination has the effect of the original embodiment.

(変形例1)
以上の説明においては、参照面5は光源11の光軸に対して垂直になるように配置されているものとしたが、これに限らず、参照面5が可動ステージに配置されていてもよい。この場合、取得部131は、光軸を基準とする参照面5の角度θ、又は対象物面6に対する参照面5の相対的な角度である相対角γを取得する。そして、移動制御部134は、参照面5を光路長差ΔLが小さくなるように移動させる。このようにすることでも、干渉計1は、光路長差ΔLを小さくする作業にかかる時間を短縮することができる。
(Modification 1)
In the above description, the reference surface 5 is arranged to be perpendicular to the optical axis of the light source 11, but the present invention is not limited to this, and the reference surface 5 may be arranged on the movable stage. . In this case, the acquisition unit 131 acquires the angle θ of the reference surface 5 with respect to the optical axis or the relative angle γ that is the relative angle of the reference surface 5 with respect to the object surface 6. Then, the movement control unit 134 moves the reference surface 5 so that the optical path length difference ΔL becomes small. Also in this manner, the interferometer 1 can reduce the time required for the operation of reducing the optical path length difference ΔL.

(変形例2)
距離特定部132は、複数の干渉光に基づいて干渉縞の明暗の差が最大となる位置Xを特定してもよい。例えば、距離特定部132は、干渉縞解析における位相シフト法の原理を利用して、対象物面6を参照面5に対して光軸方向に移動させて得られる複数の干渉光に基づいて、干渉縞の明暗の差が最大となる位置Xを特定する。例えば、フィゾー干渉計又はトワイマングリーン干渉計などの反射光により対象物面6の形状を測定する干渉計の場合であって、光源の波長λの半分の距離をN分割して対象物をさせるとき、距離特定部132は、式(6)に従って画素単位で振幅分布A(x)を特定する。
(Modification 2)
Distance specifying unit 132, the difference between the bright and dark interference fringes based on the plurality of interference light may specify the position X 1 to be the maximum. For example, the distance identification unit 132 uses the principle of the phase shift method in the interference fringe analysis, and based on a plurality of interference lights obtained by moving the object surface 6 in the optical axis direction with respect to the reference surface 5, difference in brightness of the interference fringes to specify positions X 1 to be the maximum. For example, in the case of an interferometer such as a Fizeau interferometer or a Twyman-Green interferometer that measures the shape of the object surface 6 by reflected light, a half of the wavelength λ of the light source is divided into N and the object is divided. At this time, the distance specifying unit 132 specifies the amplitude distribution A (x) for each pixel in accordance with Expression (6).

距離特定部132は、干渉縞の明暗の周期(空間周波数)に関係なく、画素単位で振幅分布A(x)を特定することができるので、位置Xの特定精度が向上し、光路長差ΔLをより正確に特定することができる。 Distance specifying unit 132, regardless of the period (spatial frequency) of light and dark interference fringes, it is possible to identify the amplitude distribution A (x) in units of pixels, and improved accuracy of specifying the position X 1, the optical path length difference ΔL can be specified more accurately.

(変形例3)
本発明は、位相の異なる複数の干渉光を同時に検出する干渉計にも適用できる。図13は、変形例3に係る干渉計1aの概要を示す図である。変形例3に係る干渉計1は、λ/4板7と、3分割ビームスプリッタ8と、偏光板9とをさらに備える。また、変形例3に係る干渉計1は、ビームスプリッタ4に替えて、偏光ビームスプリッタ10を備える。距離特定部132は、複数の検出部12で同時に得られた複数の干渉光に基づいて干渉縞の明暗の差が最大となる位置Xを特定する。このようにすることで、距離特定部132は、対象物面6を参照面5に対して相対的に移動させることなく、振幅分布A(x)を特定することができる。
(Modification 3)
The present invention can be applied to an interferometer that simultaneously detects a plurality of interference lights having different phases. FIG. 13 is a diagram illustrating an outline of an interferometer 1a according to the third modification. The interferometer 1 according to Modification 3 further includes a λ / 4 plate 7, a three-segment beam splitter 8, and a polarizing plate 9. Further, the interferometer 1 according to the third modification includes a polarization beam splitter 10 instead of the beam splitter 4. Distance specifying unit 132, the difference between the bright and dark interference fringes identifies the position X 1 to be the maximum on the basis of a plurality of interference light obtained at the same time by a plurality of detector 12. In this way, the distance specifying unit 132 can specify the amplitude distribution A (x) without moving the target object surface 6 relatively to the reference surface 5.

(変形例4)
本発明は、参照面5に対する相対的な対象物面6の形状を高精度に測定する場合に用いられるフィゾー型干渉計においても適用できる。図14は、参照面5に対する相対的な対象物面6の形状を高精度に測定する場合に用いられるフィゾー型干渉計において低可干渉性の光を用いる干渉計1bの概要を示す図である。
(Modification 4)
The present invention can also be applied to a Fizeau interferometer used when measuring the shape of the object surface 6 relative to the reference surface 5 with high accuracy. FIG. 14 is a diagram showing an outline of an interferometer 1b using low coherence light in a Fizeau interferometer used when measuring the shape of the object surface 6 relative to the reference surface 5 with high accuracy. .

光源11が照射した光は、偏光ビームスプリッタ101aにおいて偏光して分岐される。偏光ビームスプリッタ101aにおいて偏光して分岐された一方の光は直進して偏光ビームスプリッタ101bに至り、もう一方の光はミラー102を経由して偏光ビームスプリッタ101bに至る。偏光ビームスプリッタ101a及び偏光ビームスプリッタ101bのそれぞれとミラー102との距離は距離Laで配置されており、二つの光の光路長差は2Laである。   The light emitted from the light source 11 is polarized and branched by the polarization beam splitter 101a. One light beam that is polarized and split in the polarization beam splitter 101a goes straight to the polarization beam splitter 101b, and the other light beam passes through the mirror 102 to the polarization beam splitter 101b. The distance between each of the polarizing beam splitters 101a and 101b and the mirror 102 is set at a distance La, and the optical path length difference between the two lights is 2La.

二つの光のそれぞれは、各種光学系を通過して、距離Lbで配置された対象物面6及び参照面5に入射し、それぞれの面で反射する。対象物面6で反射した測定光の光路長と、参照面5で反射した参照光の光路長との光路長差は、2Lbである。測定光及び参照光は、各種光学系を経由して、3分割ビームスプリッタ8で複数の光に分岐される。分岐された複数の光のそれぞれは、複数の検出部12のそれぞれで検出される。干渉計1bは、距離Laと距離Lbとを等しくすることで、二つの偏光ビームスプリッタ101a及び101bを反射したS偏光の参照光と、二つの偏光ビームスプリッタ101a及び101bを通過した測定光とを、異なる位相差で干渉させることができる。このようにすることで、干渉計1bは、異なる位相の複数の干渉縞画像を瞬間的に取得することができる。   Each of the two lights passes through various optical systems, enters the object surface 6 and the reference surface 5 arranged at the distance Lb, and is reflected by each surface. The optical path length difference between the optical path length of the measurement light reflected on the object surface 6 and the optical path length of the reference light reflected on the reference surface 5 is 2 Lb. The measurement light and the reference light are split into a plurality of lights by a three-segment beam splitter 8 via various optical systems. Each of the plurality of branched lights is detected by each of the plurality of detection units 12. By making the distances La and Lb equal, the interferometer 1b separates the S-polarized reference light reflected by the two polarization beam splitters 101a and 101b from the measurement light passing through the two polarization beam splitters 101a and 101b. , With different phase differences. By doing so, the interferometer 1b can instantaneously acquire a plurality of interference fringe images having different phases.

干渉計1bは、対象物面6及び参照面5に低可干渉性の光を照射して複数の検出部12で干渉光を検出する。次に、干渉計1bは、光軸を基準とする参照面5の角度θ、又は光軸を基準とする対象物面6の角度θを取得する。干渉計1bは、干渉縞明暗の振幅が大きい位置と検出部12の基準点との交点との距離ΔXと、角度θとに基づいてLとLとの差である光路長差ΔLを特定する。なお、干渉計1bは、角度θに替えて参照面5に対する対象物面6の相対的な角度である相対角γを取得し、距離ΔXと相対角γとに基づいて光路長差ΔLを特定してもよい。そして、干渉計1bは、光路長差ΔLが小さくなるように干渉計1bの光学系を調整する。このようにすることで、干渉計1bは、他の実施の形態、又は他の変形例と同様に、光路長差ΔLを小さくする作業を短くすることができる。 The interferometer 1b irradiates the object surface 6 and the reference surface 5 with light having low coherence, and the plurality of detection units 12 detect interference light. Next, the interferometer 1b acquires the angle θ of the reference surface 5 with respect to the optical axis or the angle θ of the target surface 6 with respect to the optical axis. Interferometer. 1b, the distance ΔX between the large amplitude position of the interference fringes contrast with the intersection of the reference point of the detector 12, the optical path length difference ΔL is a difference between L a and L b on the basis of the angle θ Identify. The interferometer 1b acquires a relative angle γ that is a relative angle of the object surface 6 with respect to the reference surface 5 instead of the angle θ, and specifies the optical path length difference ΔL based on the distance ΔX and the relative angle γ. May be. Then, the interferometer 1b adjusts the optical system of the interferometer 1b so that the optical path length difference ΔL becomes smaller. By doing so, the interferometer 1b can shorten the work of reducing the optical path length difference ΔL, as in the other embodiments or other modified examples.

1 干渉計
2 レンズ
3 ピンホール
4 ビームスプリッタ
5 参照面
6 対象物面
7 λ/4板
8 3分割ビームスプリッタ
9 偏光板
10 偏光ビームスプリッタ
11 光源
12 検出部
13 制御部
14 記憶部
15 可動ステージ
101 偏光ビームスプリッタ
102 ミラー
131 取得部
132 距離特定部
133 解析部
134 移動制御部
REFERENCE SIGNS LIST 1 interferometer 2 lens 3 pinhole 4 beam splitter 5 reference surface 6 object surface 7 λ / 4 plate 8 three-segment beam splitter 9 polarizing plate 10 polarizing beam splitter 11 light source 12 detection unit 13 control unit 14 storage unit 15 movable stage 101 Polarization beam splitter 102 mirror 131 acquisition unit 132 distance identification unit 133 analysis unit 134 movement control unit

Claims (7)

対象物面と、参照面とに低可干渉性の光を照射する光源と、
前記光源の光軸を基準とする前記対象物面の角度、前記光軸を基準とする前記参照面の角度、又は前記参照面に対する前記対象物面の相対的な角度を取得する取得部と、
前記対象物面から反射した測定光と、前記参照面から反射した参照光とによる干渉光の空間強度を検出する素子からなる検出部と、
前記空間強度を検出する素子で検出された前記干渉光の空間強度の分布から、相対的に大きな前記干渉光の強度に対応する前記空間強度を検出する素子上の位置と、前記空間強度を検出する素子上の基準点との距離を特定する距離特定部と、
前記取得部により取得された前記角度と、前記距離特定部により特定された前記距離とに基づいて、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との光路長差を特定する解析部と、
前記対象物面、又は前記参照面の少なくとも一方を、前記光路長差が小さくなるように移動させる移動制御部と、
を備える干渉計。
A light source for irradiating the object surface and the reference surface with light of low coherence,
An acquisition unit that acquires an angle of the object surface with respect to the optical axis of the light source, an angle of the reference surface with respect to the optical axis, or a relative angle of the object surface with respect to the reference surface,
A measurement unit reflected from the object surface, and a detection unit including an element that detects a spatial intensity of interference light due to the reference light reflected from the reference surface,
From the distribution of the spatial intensity of the interference light detected by the element for detecting the spatial intensity, the position on the element for detecting the spatial intensity corresponding to the intensity of the relatively large interference light and the spatial intensity are detected. A distance specifying unit that specifies a distance from a reference point on the element to be
An analysis unit that specifies an optical path length difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light based on the angle obtained by the obtaining unit and the distance specified by the distance specifying unit. ,
A movement control unit that moves the object surface or at least one of the reference surfaces so that the optical path length difference is reduced.
Interferometer equipped with.
前記移動制御部は、前記対象物面又は前記参照面のいずれか一方の面を前記光源の光軸に沿って移動させ、前記干渉光が前記検出部により検出される位置を特定する、
請求項1に記載の干渉計。
The movement control unit moves one of the object surface or the reference surface along the optical axis of the light source, and specifies a position at which the interference light is detected by the detection unit.
The interferometer according to claim 1.
前記取得部は、所定の長さの範囲における前記素子により検出された干渉光の縞の数と、前記低可干渉性の光の波長とに基づいて前記角度を取得する、
請求項1又は2に記載の干渉計。
The acquisition unit acquires the angle based on the number of fringes of interference light detected by the element in a range of a predetermined length and the wavelength of the low coherence light,
The interferometer according to claim 1.
前記取得部は、前記光軸を基準とする傾斜角を取得し、
前記移動制御部は、前記光軸を基準とする前記対象物面の角度又は前記光軸を基準とする前記参照面の角度のいずれか一方を前記傾斜角になるように傾ける、
請求項1から3のいずれか一項に記載の干渉計。
The acquisition unit acquires an inclination angle based on the optical axis,
The movement control unit tilts one of the angle of the object surface with respect to the optical axis or the angle of the reference surface with respect to the optical axis to be the tilt angle,
The interferometer according to claim 1.
前記取得部は、前記干渉光の明線同士又は暗線同士の間隔を前記素子の隣接する二つの画素間の距離より長くする前記相対的な角度を取得する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の干渉計。
The acquisition unit acquires the relative angle to make the distance between the bright lines or the dark lines of the interference light longer than the distance between two adjacent pixels of the element,
The interferometer according to claim 1.
コンピュータが実行する、
対象物面及び参照面に低可干渉性の光を照射する光源の光軸を基準とする傾斜角を取得するステップと、
前記光軸を基準とする前記対象物面の角度又は前記光軸を基準とする前記参照面の角度のいずれかを、取得した前記傾斜角と等しくなるように傾斜させるステップと、
前記対象物面及び前記参照面に前記光を照射させるステップと、
前記対象物面又は前記参照面のうち、前記傾斜角と等しくなるように変化させた面を前記光軸に沿って移動させるステップと、
光の空間強度を検出する素子により、前記対象物面から反射した測定光と前記参照面から反射した参照光とによる干渉光の空間強度を検出するステップと、
前記空間強度を検出する素子で検出された前記干渉光の強度分布から、相対的に大きな前記干渉光の強度に対応する前記空間強度を検出する素子上の位置と、前記空間強度を検出する素子上の基準点との距離を特定するステップと、
前記傾斜角と、前記距離とに基づいて、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との光路長差を特定するステップと、
前記対象物面又は前記参照面の少なくとも一方を前記光路長差が小さくなるように移動させるステップと、
を有する配置調整方法。
Computer runs,
Obtaining an inclination angle with respect to the optical axis of the light source that irradiates the object surface and the reference surface with low coherence light,
Tilting any of the angle of the object surface with respect to the optical axis or the angle of the reference surface with respect to the optical axis to be equal to the obtained tilt angle,
Irradiating the light on the object surface and the reference surface,
Of the object surface or the reference surface, a step of moving the surface changed to be equal to the inclination angle along the optical axis,
By the element that detects the spatial intensity of light, the step of detecting the spatial intensity of the interference light by the measurement light reflected from the object surface and the reference light reflected from the reference surface,
From the intensity distribution of the interference light detected by the element for detecting the spatial intensity, a position on the element for detecting the spatial intensity corresponding to a relatively large intensity of the interference light, and an element for detecting the spatial intensity Determining the distance to the upper reference point;
Specifying the optical path length difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light based on the inclination angle and the distance;
Moving at least one of the object surface or the reference surface so that the optical path length difference is reduced,
An arrangement adjustment method having the following.
コンピュータが実行する、
対象物面及び参照面に低可干渉性の光を照射させるステップと、
光の空間強度を検出する素子により、前記対象物面から反射した測定光と、前記参照面から反射した参照光とによる干渉光の空間強度を検出するステップと、
前記干渉光に基づいて、前記参照面に対する前記対象物面の相対的な角度である相対角を取得するステップと、
前記空間強度を検出する素子で検出された前記干渉光の強度分布から、相対的に大きな前記干渉光の強度に対応する前記空間強度を検出する素子上の位置と、前記空間強度を検出する素子上の基準点との距離を特定するステップと、
前記相対角と、前記距離とに基づいて、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との光路長差を特定するステップと、
前記対象物面又は前記参照面の少なくとも一方を前記光路長差が小さくなるように移動させるステップと、
を有する配置調整方法。
Computer runs,
Irradiating the object surface and the reference surface with light of low coherence,
By an element that detects the spatial intensity of light, a step of detecting the spatial intensity of the interference light due to the measurement light reflected from the object surface and the reference light reflected from the reference surface,
Based on the interference light, obtaining a relative angle that is a relative angle of the object surface with respect to the reference surface,
From the intensity distribution of the interference light detected by the element for detecting the spatial intensity, a position on the element for detecting the spatial intensity corresponding to a relatively large intensity of the interference light, and an element for detecting the spatial intensity Determining the distance to the reference point above;
Specifying the optical path length difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light based on the relative angle and the distance;
Moving at least one of the object surface or the reference surface such that the optical path length difference is reduced,
An arrangement adjustment method having the following.
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