JP5307528B2 - 測定方法及び測定装置 - Google Patents
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Description
但し、z(h)は非球面形状を表す設計式、z’(h)はz(h)のhによる微分、R0は近軸曲率半径、vmはvの測定値である。
数式6において、rmはrの測定値(算出値)であり、rd(hm)は測定位置hmにおけるrの設計値である。
一方、球面S1の曲率半径rは、光源102からの光束の波長よりも長いため、数式7は、以下の数式8に書き直すことができる。
数式8において、nrは整数であり、φrは(−λ/4,λ/4)の範囲の値である。
なお、nqは、数式8のnrと同じ値であって、演算で求められる値である。
なお、Sqrt[ ]は、[ ]内の平方根を表している。NAは、hにおける開口数であり、hの関数で表される。また、法線の角度をθとすると、NA=sinθである。
z軸方向にシフトさせる微少量δzは、図示しない位置検出部によって測定可能であり、差分Dnは算出結果Db及びDsから算出することができる。従って、数式10を用いれば、撮像面上の着目点(例えば、点q)と、被検面TOa上の横座標h(例えば、点Q)とは、差分Dn及び微少量δzに基づいて、対応させることが可能である。
同様に、被検物TO(被検面TOa)を非球面の非球面軸の方向に順次駆動し、各径の球面S1の曲率中心とTSレンズ108の集光点CPを一致させた状態をベース位置として、順次横座標hmを測定する。これにより、被検面TOaの全面にわたって横座標を算出(測定)することができる。
数式13を参照するに、被検面TOaの近軸中心近傍のNAが小さい領域では、ベース位置の算出結果DbとZシフト位置の算出結果Dsとの差分Dnは、NAの2乗で変化する。従って、δzに対して差分Dnの変化が小さく、数式10を用いた場合には、被検面TOa上の位置の測定精度が悪化する。
被検面TOaの近軸中心近傍については、数式14を用いて、横座標を決定することが可能である。なお、横座標用の原器等を用いて、横座標を予め校正しておくことも可能である。
従って、被検面TOa上の測定位置を算出(決定)することが可能である。
102 光源
104 ハーフミラー
106 集光レンズ
108 TSレンズ
108a 参照面
110 ホルダ
112 5軸ステージ
114 z軸ステージ
116 結像レンズ
118 検出部
120 制御部
TO 被検物
TOa 被検面
Claims (4)
- 球面波を形成する光束を用いて非球面を有する被検面を照明し、前記被検面の形状を測定する測定方法であって、
球面波の曲率中心が前記非球面の非球面軸上にある状態で前記非球面軸の方向に前記被検面を駆動して複数の位置に順に位置決めし、前記複数の位置のそれぞれにおいて、前記被検面からの光束と参照面からの光束との干渉パターンを検出する第1の検出ステップと、
前記複数の位置のそれぞれから前記非球面軸の方向に前記被検面を既知の量だけシフトした複数のシフト位置のそれぞれに位置決めし、前記複数のシフト位置のそれぞれにおいて、前記被検面からの光束と前記参照面からの光束との干渉パターンを検出する第2の検出ステップと、
前記複数の位置のそれぞれ、及び、前記複数のシフト位置のそれぞれについて、前記第1の検出ステップ及び前記第2の検出ステップで検出された干渉パターンに基づいて、前記球面波の曲率中心と前記光束が垂直に入射する被検面上の位置との間の距離を算出する第1の算出ステップと、
前記第1の算出ステップで算出された算出結果に基づいて、前記被検面を前記複数の位置に位置決めしたときと前記シフト位置に位置決めしたときの前記距離の変化を算出する第2の算出ステップと、
前記第2の算出ステップで算出された前記距離の変化に基づいて前記被検面上の位置を決定し、当該位置における前記被検面の設計値から求まる前記距離と前記第1の算出ステップで算出された前記被検面を前記複数の位置に位置決めしたときの前記距離との差分である形状誤差を算出する第3の算出ステップと、
を有し、
前記既知の量は、前記被検面を照明する光束の波長の10倍以上500倍以下であることを特徴とする測定方法。 - 球面波を形成する光束を用いて非球面を有する被検面を照明し、前記被検面の形状を測定する測定方法であって、
球面波の曲率中心が前記非球面の非球面軸上にある状態で前記非球面軸の方向に前記被検面を駆動して複数の位置に順に位置決めし、前記複数の位置のそれぞれにおいて、前記被検面からの光束と参照面からの光束との干渉パターンを検出する第1の検出ステップと、
前記複数の位置のそれぞれから前記非球面軸の方向に前記被検面を既知の量だけシフトした複数のシフト位置のそれぞれに位置決めし、前記複数のシフト位置のそれぞれにおいて、前記被検面からの光束と前記参照面からの光束との干渉パターンを検出する第2の検出ステップと、
前記複数の位置のそれぞれ、及び、前記複数のシフト位置のそれぞれについて、前記第1の検出ステップ及び前記第2の検出ステップで検出された干渉パターンに基づいて、前記球面波の曲率中心と前記光束が垂直に入射する被検面上の位置との間の距離を算出する第1の算出ステップと、
前記第1の算出ステップで算出された算出結果に基づいて、前記被検面を前記複数の位置に位置決めしたときと前記シフト位置に位置決めしたときの前記距離の変化を算出する第2の算出ステップと、
前記第2の算出ステップで算出された前記距離の変化に基づいて前記被検面上の位置を決定し、当該位置における前記被検面の設計値から求まる前記距離と前記第1の算出ステップで算出された前記被検面を前記複数の位置に位置決めしたときの前記距離との差分である形状誤差を算出する第3の算出ステップと、
を有し、
前記既知の量は、前記非球面軸の方向における前記複数の位置のそれぞれの間の距離と等しいことを特徴とする測定方法。 - 球面波を形成する光束を用いて非球面を有する被検面を照明し、前記被検面の形状を測定する測定装置であって、
前記被検面からの光束と参照面からの光束との干渉パターンを検出する検出部と、
前記検出部で検出された干渉パターンに基づいて、前記被検面の形状を求めるための処理を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
球面波の曲率中心が前記非球面の非球面軸上にある状態で前記非球面軸の方向に前記被検面を駆動して複数の位置に順に位置決めし、前記複数の位置のそれぞれにおいて、前記被検面からの光束と参照面からの光束との干渉パターンを検出する第1の検出ステップと、
前記複数の位置のそれぞれから前記非球面軸の方向に前記被検面を既知の量だけシフトした複数のシフト位置のそれぞれに位置決めし、前記複数のシフト位置のそれぞれにおいて、前記被検面からの光束と前記参照面からの光束との干渉パターンを検出する第2の検出ステップと、
前記複数の位置のそれぞれ、及び、前記複数のシフト位置のそれぞれについて、前記第1の検出ステップ及び前記第2の検出ステップで検出された干渉パターンに基づいて、前記球面波の曲率中心と前記光束が垂直に入射する被検面上の位置との間の距離を算出する第1の算出ステップと、
前記第1の算出ステップで算出された算出結果に基づいて、前記被検面を前記複数の位置に位置決めしたときと前記シフト位置に位置決めしたときの前記距離の変化を算出する第2の算出ステップと、
前記第2の算出ステップで算出された前記距離の変化に基づいて前記被検面上の位置を決定し、当該位置における前記被検面の設計値から求まる前記距離と前記第1の算出ステップで算出された前記被検面を前記複数の位置に位置決めしたときの前記距離との差分である形状誤差を算出する第3の算出ステップと、
を実行し、
前記既知の量は、前記被検面を照明する光束の波長の10倍以上500倍以下であることを特徴とする測定装置。 - 球面波を形成する光束を用いて非球面を有する被検面を照明し、前記被検面の形状を測定する測定装置であって、
前記被検面からの光束と参照面からの光束との干渉パターンを検出する検出部と、
前記検出部で検出された干渉パターンに基づいて、前記被検面の形状を求めるための処理を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
球面波の曲率中心が前記非球面の非球面軸上にある状態で前記非球面軸の方向に前記被検面を駆動して複数の位置に順に位置決めし、前記複数の位置のそれぞれにおいて、前記被検面からの光束と参照面からの光束との干渉パターンを検出する第1の検出ステップと、
前記複数の位置のそれぞれから前記非球面軸の方向に前記被検面を既知の量だけシフトした複数のシフト位置のそれぞれに位置決めし、前記複数のシフト位置のそれぞれにおいて、前記被検面からの光束と前記参照面からの光束との干渉パターンを検出する第2の検出ステップと、
前記複数の位置のそれぞれ、及び、前記複数のシフト位置のそれぞれについて、前記第1の検出ステップ及び前記第2の検出ステップで検出された干渉パターンに基づいて、前記球面波の曲率中心と前記光束が垂直に入射する被検面上の位置との間の距離を算出する第1の算出ステップと、
前記第1の算出ステップで算出された算出結果に基づいて、前記被検面を前記複数の位置に位置決めしたときと前記シフト位置に位置決めしたときの前記距離の変化を算出する第2の算出ステップと、
前記第2の算出ステップで算出された前記距離の変化に基づいて前記被検面上の位置を決定し、当該位置における前記被検面の設計値から求まる前記距離と前記第1の算出ステップで算出された前記被検面を前記複数の位置に位置決めしたときの前記距離との差分である形状誤差を算出する第3の算出ステップと、
を実行し、
前記既知の量は、前記非球面軸の方向における前記複数の位置のそれぞれの間の距離と等しいことを特徴とする測定装置。
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