JP5432680B2 - Oblique incidence interferometer - Google Patents

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JP5432680B2 JP2009269482A JP2009269482A JP5432680B2 JP 5432680 B2 JP5432680 B2 JP 5432680B2 JP 2009269482 A JP2009269482 A JP 2009269482A JP 2009269482 A JP2009269482 A JP 2009269482A JP 5432680 B2 JP5432680 B2 JP 5432680B2
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Description

本発明は、斜入射干渉計に関する。   The present invention relates to an oblique incidence interferometer.

従来、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を参照光、及び測定光に分離するとともに、測定光を被測定面に対して斜めに出射する分離手段と、参照光、及び被測定面にて反射される測定光を合成して干渉光とする合成手段とを備え、干渉光に基づいて被測定面の形状を測定する斜入射干渉計が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の斜入射干渉計は、レーザー(レーザ光源)と、2つの回折格子(分離手段、及び合成手段)とを備え、干渉光に基づく干渉縞を解析することで被測定面の形状を測定している。
Conventionally, a laser light source that emits laser light, a separation unit that separates the laser light into reference light and measurement light, and that emits measurement light obliquely with respect to the measurement surface, and the reference light and measurement surface There is known an oblique incidence interferometer that includes a combining unit that combines reflected measurement light to form interference light, and measures the shape of the surface to be measured based on the interference light (see, for example, Patent Document 1). .
The oblique incidence interferometer described in Patent Document 1 includes a laser (laser light source) and two diffraction gratings (separation means and synthesis means), and analyzes the interference fringes based on the interference light to thereby measure the surface to be measured. The shape is being measured.

また、このような斜入射干渉計では、干渉縞における隣り合う縞の間の高低差である干渉縞感度Λ/2は、以下の式(1)に示すように、レーザ光の波長λと、測定光の被測定面に対する入射角度θとに基づいて定められる。   In such an oblique incidence interferometer, the interference fringe sensitivity Λ / 2, which is the difference in height between adjacent fringes in the interference fringes, is expressed by the wavelength λ of the laser light as shown in the following equation (1): It is determined based on the incident angle θ of the measurement light with respect to the surface to be measured.

Figure 0005432680
Figure 0005432680

すなわち、このような斜入射干渉計では、干渉縞感度Λ/2を変更する場合には、レーザ光の波長λ、及び測定光の被測定面に対する入射角度θの少なくともいずれかを変更することを要する。   That is, in such an oblique incidence interferometer, when changing the interference fringe sensitivity Λ / 2, it is necessary to change at least one of the wavelength λ of the laser light and the incident angle θ of the measurement light with respect to the measured surface. Cost.

図6は、入射角度θを変更できる斜入射干渉計の一例を示す模式図である。なお、図6では、斜入射干渉計における光路を実線で示している。
斜入射干渉計100は、レーザ光源110と、分離手段120と、合成手段130とを備え、被測定面Wを測定するものである。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of an oblique incidence interferometer that can change the incident angle θ. In FIG. 6, the optical path in the oblique incidence interferometer is indicated by a solid line.
The oblique incidence interferometer 100 includes a laser light source 110, a separating unit 120, and a combining unit 130, and measures the measurement surface W.

分離手段120は、レーザ光源110から出射されるレーザ光の光路後段に配設されるビームスプリッタ121と、ビームスプリッタ121、及び被測定面Wの間に配設されるミラー122とを備える。
ビームスプリッタ121は、レーザ光源110から出射されるレーザ光を参照光、及び測定光に分離する機能を有している。具体的に、ビームスプリッタ121は、レーザ光の一部を反射させて参照光とするとともに、他を透過させて測定光とすることでレーザ光を分離する。
ミラー122は、ビームスプリッタ121にて分離される測定光を反射させることで被測定面Wに対して斜めに出射する。
The separating unit 120 includes a beam splitter 121 disposed in the downstream of the optical path of the laser light emitted from the laser light source 110, a beam splitter 121, and a mirror 122 disposed between the measurement target surface W.
The beam splitter 121 has a function of separating laser light emitted from the laser light source 110 into reference light and measurement light. Specifically, the beam splitter 121 separates the laser light by reflecting a part of the laser light as reference light and transmitting the other as measurement light.
The mirror 122 reflects the measurement light separated by the beam splitter 121 and emits it obliquely with respect to the measured surface W.

合成手段130は、被測定面Wにて反射される測定光の光路後段に配設されるミラー131、及びビームスプリッタ132とを備える。
ミラー131は、被測定面Wにて反射される測定光を反射させることでビームスプリッタ132に入射させる。
ビームスプリッタ132は、ビームスプリッタ121にて分離される参照光、及びミラー131にて反射される測定光を合成して干渉光とする。具体的に、ビームスプリッタ132は、ビームスプリッタ121にて分離される参照光の一部を反射させるとともに、ミラー131にて反射される測定光の一部を透過させることで合成して干渉光とする。
The synthesizing unit 130 includes a mirror 131 and a beam splitter 132 that are arranged in the latter stage of the optical path of the measurement light reflected by the measurement surface W.
The mirror 131 reflects the measurement light reflected by the surface to be measured W so as to enter the beam splitter 132.
The beam splitter 132 combines the reference light separated by the beam splitter 121 and the measurement light reflected by the mirror 131 into interference light. Specifically, the beam splitter 132 reflects a part of the reference light separated by the beam splitter 121 and transmits a part of the measurement light reflected by the mirror 131 to combine it with the interference light. To do.

また、斜入射干渉計100は、図6中紙面垂直方向の軸を回転軸としてミラー122,131を回転させる回転機構(図示略)を備えている。そして、斜入射干渉計100は、回転機構にてミラー122,131を回転させることで入射角度θを変更することができ、ひいては干渉縞感度Λ/2を変更することができる。   Further, the oblique incidence interferometer 100 includes a rotation mechanism (not shown) that rotates the mirrors 122 and 131 about the axis perpendicular to the paper surface in FIG. The oblique incidence interferometer 100 can change the incident angle θ by rotating the mirrors 122 and 131 by a rotating mechanism, and can change the interference fringe sensitivity Λ / 2.

特開平4−221704号公報JP-A-4-221704

しかしながら、前述した斜入射干渉計100のように、入射角度θを機械的に変更することで干渉縞感度Λ/2を変更する場合には、非常に高度な技術を要するという問題がある。
また、レーザ光の波長を変更できる汎用の波長可変レーザ光源をレーザ光源として採用し、この波長可変レーザ光源から出射されるレーザ光の波長λを変更することで干渉縞感度Λ/2を変更することも考えられる。しかしながら、入射角度θが90°近くに設定される斜入射干渉計においては、波長λの変化に対する干渉縞感度Λ/2の変化は線形であることから、波長λを変更する場合の干渉縞感度Λ/2への影響は、入射角度θを変更する場合に比べてずっと小さい。したがって、波長λを変更することで干渉縞感度Λ/2を変更する場合には、波長λを大きな範囲で変更することができる高価なレーザ光源を要するという問題がある。
However, when the interference fringe sensitivity Λ / 2 is changed by mechanically changing the incident angle θ as in the case of the oblique incidence interferometer 100 described above, there is a problem that a very advanced technique is required.
In addition, a general-purpose tunable laser light source that can change the wavelength of the laser light is adopted as the laser light source, and the interference fringe sensitivity Λ / 2 is changed by changing the wavelength λ of the laser light emitted from the tunable laser light source. It is also possible. However, in an oblique incidence interferometer in which the incident angle θ is set to be close to 90 °, the change in the interference fringe sensitivity Λ / 2 with respect to the change in the wavelength λ is linear. The effect on Λ / 2 is much smaller than when the incident angle θ is changed. Therefore, when the interference fringe sensitivity Λ / 2 is changed by changing the wavelength λ, there is a problem that an expensive laser light source capable of changing the wavelength λ within a large range is required.

本発明の目的は、高度な技術や、高価なレーザ光源を要することなく、干渉縞感度を変更することができる斜入射干渉計を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an oblique incidence interferometer capable of changing the interference fringe sensitivity without requiring an advanced technique or an expensive laser light source.

本発明の斜入射干渉計は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を参照光、及び測定光に分離するとともに、前記測定光を被測定面に対して斜めに出射する分離手段と、前記参照光、及び前記被測定面にて反射される前記測定光を合成して干渉光とする合成手段とを備え、前記干渉光に基づいて前記被測定面の形状を測定する斜入射干渉計であって、前記分離手段、及び前記被測定面の間に配設され、前記測定光を反射する第1反射鏡と、前記被測定面、及び前記合成手段の間に配設され、前記測定光を反射する第2反射鏡と、を備え、前記レーザ光源は、前記レーザ光の波長を変更できる波長可変レーザ光源とされ、前記分離手段は、前記レーザ光の波長に応じて前記測定光の出射角度を変更することを特徴とする。 An oblique incidence interferometer according to the present invention includes a laser light source that emits laser light, and a separating unit that separates the laser light into reference light and measurement light, and emits the measurement light obliquely with respect to a surface to be measured. And oblique incidence interference for measuring the shape of the surface to be measured based on the interference light, and combining means for combining the reference light and the measurement light reflected by the surface to be measured into interference light A first reflecting mirror that is disposed between the separating unit and the surface to be measured and reflects the measurement light, and is disposed between the surface to be measured and the combining unit; A second reflecting mirror that reflects the measurement light, wherein the laser light source is a wavelength tunable laser light source capable of changing a wavelength of the laser light, and the separating unit is configured to change the measurement light according to the wavelength of the laser light. The emission angle is changed.

このような構成によれば、分離手段は、波長可変レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を変更することによって、測定光の出射角度を変更することができ、ひいては測定光の被測定面に対する入射角度を変更することができる。したがって、斜入射干渉計は、高度な技術や、高価なレーザ光源を要することなく、干渉縞感度を変更することができる。   According to such a configuration, the separating unit can change the emission angle of the measurement light by changing the wavelength of the laser light emitted from the wavelength tunable laser light source, and consequently the measurement light with respect to the surface to be measured. The incident angle can be changed. Therefore, the oblique incidence interferometer can change the interference fringe sensitivity without requiring an advanced technique or an expensive laser light source.

本発明では、上述のように、前記分離手段、及び前記被測定面の間に配設され、前記測定光を反射する第1反射鏡と、前記被測定面、及び前記合成手段の間に配設され、前記測定光を反射する第2反射鏡とを備えることを特徴とするIn the present invention, as described above, the first reflecting mirror that is disposed between the separating unit and the surface to be measured and reflects the measurement light, the surface to be measured, and the combining unit is disposed. is set, characterized in that it comprises a second reflecting mirror for reflecting the measurement light.

ここで、レーザ光の波長が長くなると入射角度は小さくなり、レーザ光の波長が短くなると入射角度は大きくなるように分離手段、及び合成手段を構成する場合には、前述した式(1)に示すように、レーザ光の波長、及び入射角度の増減は、干渉縞感度に対して互いに打ち消しあうように働くので、干渉縞感度を変更する効率が低下するという問題がある。
本発明によれば、斜入射干渉計は、第1反射鏡、及び第2反射鏡を備えるので、このような場合であっても、レーザ光の波長が長くなると入射角度は大きくなり、レーザ光の波長が短くなると入射角度は小さくなる。したがって、斜入射干渉計は、干渉縞感度を効率的に変更することができる。
Here, when the separating means and the synthesizing means are configured so that the incident angle becomes smaller as the wavelength of the laser light becomes longer and the incident angle becomes larger as the wavelength of the laser light becomes shorter, the above equation (1) is used. As shown, since the increase and decrease of the wavelength of the laser beam and the incident angle work to cancel each other with respect to the interference fringe sensitivity, there is a problem that the efficiency of changing the interference fringe sensitivity is lowered.
According to the present invention, the oblique incidence interferometer includes the first reflecting mirror and the second reflecting mirror. Even in such a case, the incident angle increases as the wavelength of the laser light increases, and the laser light As the wavelength of becomes shorter, the incident angle becomes smaller. Therefore, the oblique incidence interferometer can efficiently change the interference fringe sensitivity.

本発明では、前記分離手段、及び前記合成手段は、回折格子とされていることが好ましい。   In the present invention, the separating means and the synthesizing means are preferably diffraction gratings.

このような構成によれば、回折格子における回折光の回折角度は、回折格子に入射するレーザ光の波長に応じて変化するので、回折格子における正反射光を参照光とし、回折光を測定光とすることで分離手段、及び合成手段を構成することができる。したがって、1つの光学素子で分離手段、及び合成手段をそれぞれ構成することができるので、斜入射干渉計の部品点数を削減することができるとともに、斜入射干渉計を小型化することができる。   According to such a configuration, since the diffraction angle of the diffracted light in the diffraction grating changes according to the wavelength of the laser light incident on the diffraction grating, the specularly reflected light in the diffraction grating is used as the reference light, and the diffracted light is used as the measurement light. By doing so, the separating means and the synthesizing means can be configured. Therefore, since the separating means and the combining means can be configured by one optical element, the number of parts of the oblique incidence interferometer can be reduced and the oblique incidence interferometer can be miniaturized.

本発明では、前記分離手段は、前記レーザ光を分離する第1のビームスプリッタと、前記第1のビームスプリッタにて分離される前記測定光を前記被測定面に対して斜めに出射する第1のプリズムとを備え、前記合成手段は、前記被測定面にて反射される前記測定光の光路後段に配設される第2のプリズム及び第2のビームスプリッタを備え、前記第2のプリズムは、前記測定光を前記第2のビームスプリッタ側に出射し、前記第2のビームスプリッタは、前記第1のビームスプリッタにて分離された前記参照光、及び前記第2のプリズムから出射された前記測定光を合成して干渉光として出射させることが好ましい。 In the present invention, the separating means, first emitting a first beam splitter for separating the laser beam, the measurement light separated by the first beam splitter obliquely with respect to the surface to be measured e Bei a prism, said combining means, said a second prism and a second beam splitter disposed on the optical path downstream of the measuring light reflected by the measurement surface, the second prism Emits the measurement light to the second beam splitter side, and the second beam splitter is emitted from the reference light separated by the first beam splitter and the second prism. It is preferable that the measurement light is combined and emitted as interference light .

このような構成によれば、前述した斜入射干渉計と同様の作用効果を奏することができる。   According to such a configuration, the same operational effects as the oblique incidence interferometer described above can be obtained.

本発明の第1実施形態に係る斜入射干渉計を示す模式図。The schematic diagram which shows the oblique incidence interferometer which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る斜入射干渉計を示す模式図。The schematic diagram which shows the oblique incidence interferometer which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 前記実施形態における第1回折格子、第1反射鏡、及び被測定面を示す拡大模式図。The enlarged schematic diagram which shows the 1st diffraction grating, the 1st reflective mirror, and the to-be-measured surface in the said embodiment. 本発明の第3実施形態に係る斜入射干渉計を示す模式図。The schematic diagram which shows the oblique incidence interferometer which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る斜入射干渉計を示す模式図。The schematic diagram which shows the oblique incidence interferometer which concerns on 4th Embodiment of this invention. 入射角度を変更できる斜入射干渉計の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the oblique incidence interferometer which can change an incident angle.

〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る斜入射干渉計1を示す模式図である。なお、図1では、斜入射干渉計1における光路を実線で示している。以下の図面においても同様である。
斜入射干渉計1は、図1に示すように、レーザ光源2と、第1回折格子3と、第2回折格子4とを備え、被測定面Wを測定するものである。
レーザ光源2は、レーザ光を出射するものであり、出射するレーザ光の波長を変更できる波長可変レーザ光源で構成されている。
[First Embodiment]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an oblique incidence interferometer 1 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the optical path in the oblique incidence interferometer 1 is shown by a solid line. The same applies to the following drawings.
As shown in FIG. 1, the oblique incidence interferometer 1 includes a laser light source 2, a first diffraction grating 3, and a second diffraction grating 4, and measures a surface to be measured W.
The laser light source 2 emits laser light, and is composed of a wavelength tunable laser light source that can change the wavelength of the emitted laser light.

分離手段としての第1回折格子3は、反射型の回折格子で構成され、レーザ光源2から出射されるレーザ光の光路後段に配設され、レーザ光源2から出射されるレーザ光を参照光、及び測定光に分離するとともに、測定光を被測定面Wに対して斜めに出射する機能を有している。具体的に、第1回折格子3は、正反射光(図1中上方側の光路を通る光)を参照光とし、回折光(図1中下方側の光路を通る光)を測定光とするように配設されている。   The first diffraction grating 3 as the separating means is formed of a reflection type diffraction grating, and is disposed in the latter stage of the optical path of the laser light emitted from the laser light source 2, and the laser light emitted from the laser light source 2 is referred to as reference light, And has a function of emitting the measurement light obliquely with respect to the surface W to be measured. Specifically, the first diffraction grating 3 uses specularly reflected light (light passing through the upper optical path in FIG. 1) as reference light and diffracted light (light passing through the lower optical path in FIG. 1) as measurement light. It is arranged like this.

ここで、第1回折格子3における回折光の回折角度は、第1回折格子3に入射するレーザ光の波長に応じて変化する。具体的に、本実施形態では、第1回折格子3は、レーザ光の波長が長くなると回折角度を大きくし(図1中矢印A)、レーザ光の波長が短くなると回折角度を小さくする(図1中矢印B)。すなわち、第1回折格子3は、レーザ光の波長に応じて測定光の出射角度を変更する。したがって、レーザ光の波長が長くなると入射角度θは小さくなり、レーザ光の波長が短くなると入射角度θは大きくなる。   Here, the diffraction angle of the diffracted light in the first diffraction grating 3 changes according to the wavelength of the laser light incident on the first diffraction grating 3. Specifically, in the present embodiment, the first diffraction grating 3 increases the diffraction angle when the wavelength of the laser beam is increased (arrow A in FIG. 1), and decreases the diffraction angle when the wavelength of the laser beam is decreased (FIG. 1). 1 arrow B). That is, the first diffraction grating 3 changes the emission angle of the measurement light according to the wavelength of the laser light. Therefore, the incident angle θ decreases as the wavelength of the laser light increases, and the incident angle θ increases as the wavelength of the laser light decreases.

合成手段としての第2回折格子4は、被測定面Wにて反射される測定光の光路後段に配設され、第1回折格子3にて分離される参照光、及び被測定面Wにて反射される測定光を合成して干渉光とする機能を有している。具体的に、第2回折格子4は、第1回折格子3と同一の構成を有し、正反射光を参照光とし、回折光を測定光とするように配設されている。   The second diffraction grating 4 as the combining means is arranged in the latter stage of the optical path of the measurement light reflected by the measurement surface W, and is separated from the reference light separated by the first diffraction grating 3 and the measurement surface W. It has the function of combining reflected measurement light into interference light. Specifically, the second diffraction grating 4 has the same configuration as the first diffraction grating 3 and is arranged so that the specularly reflected light is the reference light and the diffracted light is the measurement light.

レーザ光源2から出射されるレーザ光は、第1回折格子3にて参照光、及び測定光に分離される。第1回折格子3にて分離される参照光は、第2回折格子4に入射する。また、第1回折格子3にて分離される測定光は、被測定面Wに対して斜めに出射され、被測定面Wにて反射され、第2回折格子4に入射する。第2回折格子4に入射する参照光、及び測定光は、第2回折格子4にて合成されて干渉光となる。そして、斜入射干渉計1は、干渉光に基づく干渉縞を解析することで被測定面Wの形状を測定する。   Laser light emitted from the laser light source 2 is separated into reference light and measurement light by the first diffraction grating 3. The reference light separated by the first diffraction grating 3 is incident on the second diffraction grating 4. The measurement light separated by the first diffraction grating 3 is emitted obliquely with respect to the measurement surface W, reflected by the measurement surface W, and incident on the second diffraction grating 4. The reference light and the measurement light incident on the second diffraction grating 4 are combined by the second diffraction grating 4 and become interference light. The oblique incidence interferometer 1 measures the shape of the measurement target surface W by analyzing the interference fringes based on the interference light.

このような本実施形態によれば以下の効果がある。
(1)第1回折格子3は、レーザ光源2から出射されるレーザ光の波長を変更することによって、測定光の出射角度を変更することができ、ひいては測定光の被測定面Wに対する入射角度θを変更することができる。したがって、斜入射干渉計1は、高度な技術や、高価なレーザ光源を要することなく、干渉縞感度を変更することができる。
(2)分離手段、及び合成手段は、第1回折格子、及び第2回折格子とされている。したがって、1つの光学素子で分離手段、及び合成手段をそれぞれ構成することができるので、斜入射干渉計1の部品点数を削減することができるとともに、斜入射干渉計1を小型化することができる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) The first diffraction grating 3 can change the emission angle of the measurement light by changing the wavelength of the laser light emitted from the laser light source 2, and thus the incident angle of the measurement light with respect to the measured surface W θ can be changed. Therefore, the oblique incidence interferometer 1 can change the interference fringe sensitivity without requiring an advanced technique or an expensive laser light source.
(2) The separating means and the synthesizing means are a first diffraction grating and a second diffraction grating. Accordingly, since the separating means and the combining means can be configured by one optical element, the number of parts of the oblique incidence interferometer 1 can be reduced and the oblique incidence interferometer 1 can be miniaturized. .

〔第2実施形態〕
以下、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図2は、本発明の第2実施形態に係る斜入射干渉計1Aを示す模式図である。
本実施形態では、斜入射干渉計1Aは、図2に示すように、第1回折格子3、及び被測定面Wの間に配設され、第1回折格子3にて分離される測定光を反射する第1反射鏡5と、被測定面W、及び第2回折格子4の間に配設され、被測定面Wにて反射される測定光を反射する第2反射鏡とを備えている点で前記第1実施形態と異なる。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, parts that have already been described are assigned the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an oblique incidence interferometer 1A according to the second embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the oblique incidence interferometer 1A is arranged between the first diffraction grating 3 and the surface to be measured W as shown in FIG. A first reflecting mirror 5 that reflects and a second reflecting mirror that is disposed between the surface to be measured W and the second diffraction grating 4 and reflects the measurement light reflected by the surface to be measured W is provided. This is different from the first embodiment.

図3は、第1回折格子3、第1反射鏡5、及び被測定面Wを示す拡大模式図である。なお、図3では、説明のため第1回折格子3、及び被測定面Wの形状を簡略化している。
図3に示すように、被測定面Wの法線に対する第1回折格子3の回折面における法線の角度をaとし、第1反射鏡5の反射面における法線の角度をbとする。そして、レーザ光の第1回折格子3に対する入射角度をαとし、第1回折格子3における回折光の回折角度をβとする。なお、図3では、入射角度α=角度aとなるようにレーザ光を第1回折格子3に入射させている。この場合において、測定光の被測定面Wに対する入射角度θは、以下の式(2)に示すように、角度b、入射角度α、及び回折角度βで表される。
FIG. 3 is an enlarged schematic view showing the first diffraction grating 3, the first reflecting mirror 5, and the surface to be measured W. In FIG. 3, the shapes of the first diffraction grating 3 and the surface to be measured W are simplified for the sake of explanation.
As shown in FIG. 3, the angle of the normal line on the diffraction surface of the first diffraction grating 3 with respect to the normal line of the surface to be measured W is a, and the angle of the normal line on the reflection surface of the first reflecting mirror 5 is b. The incident angle of the laser beam with respect to the first diffraction grating 3 is α, and the diffraction angle of the diffracted light at the first diffraction grating 3 is β. In FIG. 3, the laser light is incident on the first diffraction grating 3 so that the incident angle α = angle a. In this case, the incident angle θ of the measurement light with respect to the measured surface W is represented by an angle b, an incident angle α, and a diffraction angle β as shown in the following formula (2).

Figure 0005432680
Figure 0005432680

なお、回折角度βは、以下の式(3)に示すように、入射角度α、レーザ光の波長λ、及び第1回折格子3のピッチdで表される。   The diffraction angle β is represented by the incident angle α, the wavelength λ of the laser light, and the pitch d of the first diffraction grating 3 as shown in the following formula (3).

Figure 0005432680
Figure 0005432680

ここで、前述したように、第1回折格子3は、レーザ光の波長が長くなると回折角度βを大きくし、レーザ光の波長が短くなると回折角度βを小さくする。したがって、前述した式(2)に示すように、レーザ光の波長が長くなると入射角度θは大きくなり、レーザ光の波長が短くなると入射角度θは小さくなる。すなわち、斜入射干渉計1Aは、第1反射鏡5、及び第2反射鏡6を備えることで、レーザ光の波長λ、及び入射角度θの関係を逆転させている。   Here, as described above, the first diffraction grating 3 increases the diffraction angle β when the wavelength of the laser beam is increased, and decreases the diffraction angle β when the wavelength of the laser beam is decreased. Therefore, as shown in Equation (2) described above, the incident angle θ increases as the wavelength of the laser light increases, and the incident angle θ decreases as the wavelength of the laser light decreases. That is, the oblique incidence interferometer 1A includes the first reflecting mirror 5 and the second reflecting mirror 6, thereby reversing the relationship between the wavelength λ of the laser light and the incident angle θ.

このような本実施形態においても、前記第1実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
(3)斜入射干渉計1Aは、第1反射鏡5、及び第2反射鏡6を備えるので、レーザ光の波長が長くなると入射角度θは小さくなり、レーザ光の波長が短くなると入射角度θは大きくなるように分離手段、及び合成手段を構成する場合であっても、レーザ光の波長が長くなると入射角度θは大きくなり、レーザ光の波長が短くなると入射角度θは小さくなる。したがって、斜入射干渉計1Aは、干渉縞感度を効率的に変更することができる。
In this embodiment as well, the same operations and effects as those of the first embodiment can be achieved, and the following operations and effects can be achieved.
(3) Since the oblique incident interferometer 1A includes the first reflecting mirror 5 and the second reflecting mirror 6, the incident angle θ decreases as the wavelength of the laser light increases, and the incident angle θ decreases as the wavelength of the laser light decreases. Even when the separating means and the synthesizing means are configured so as to increase, the incident angle θ increases as the wavelength of the laser light increases, and the incident angle θ decreases as the wavelength of the laser light decreases. Therefore, the oblique incidence interferometer 1A can efficiently change the interference fringe sensitivity.

〔第3実施形態〕
以下、本発明の第3実施形態を図面に基づいて説明する。
図4は、本発明の第3実施形態に係る斜入射干渉計1Bを示す模式図である。
前記第2実施形態では、斜入射干渉計1Aは、分離手段、及び合成手段として反射型の第1回折格子3、及び第2回折格子4を備えていた。これに対して、本実施形態では、斜入射干渉計1Bは、図4に示すように、分離手段、及び合成手段として透過型の第1回折格子3A、及び第2回折格子4Aを備えている点で異なる。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an oblique incidence interferometer 1B according to the third embodiment of the present invention.
In the second embodiment, the oblique incidence interferometer 1A includes the reflective first diffraction grating 3 and the second diffraction grating 4 as the separating means and the synthesizing means. On the other hand, in the present embodiment, the oblique incidence interferometer 1B includes a transmission type first diffraction grating 3A and a second diffraction grating 4A as separation means and synthesis means, as shown in FIG. It is different in point.

第1回折格子3Aは、透過型の回折格子で構成され、レーザ光源2から出射されるレーザ光の光路後段に配設され、レーザ光源2から出射されるレーザ光を参照光、及び測定光に分離するとともに、測定光を被測定面Wに対して斜めに出射する機能を有している。具体的に、第1回折格子3は、透過光(図4中上方側の光路を通る光)を参照光とし、回折光(図4中下方側の光路を通る光)を測定光とするように配設されている。   The first diffraction grating 3A is composed of a transmissive diffraction grating, and is disposed in the latter stage of the optical path of the laser light emitted from the laser light source 2, and the laser light emitted from the laser light source 2 is used as reference light and measurement light. While separating, it has the function to radiate | emit measurement light with respect to the to-be-measured surface W diagonally. Specifically, the first diffraction grating 3 uses transmitted light (light passing through the upper optical path in FIG. 4) as reference light and diffracted light (light passing through the lower optical path in FIG. 4) as measurement light. It is arranged.

第2回折格子4Aは、被測定面Wにて反射される測定光の光路後段に配設され、第1回折格子3Aにて分離される参照光、及び被測定面Wにて反射される測定光を合成して干渉光とする機能を有している。具体的に、第2回折格子4Aは、第1回折格子3Aと同一の構成を有し、透過光を参照光とし、回折光を測定光とするように配設されている。   The second diffraction grating 4A is disposed downstream of the optical path of the measurement light reflected by the measurement surface W, and the reference light separated by the first diffraction grating 3A and the measurement reflected by the measurement surface W. It has the function of combining light into interference light. Specifically, the second diffraction grating 4A has the same configuration as the first diffraction grating 3A, and is arranged so that the transmitted light is the reference light and the diffracted light is the measurement light.

このような本実施形態においても、前記第2実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。   In this embodiment, the same operations and effects as those of the second embodiment can be achieved.

〔第4実施形態〕
以下、本発明の第4実施形態を図面に基づいて説明する。
図5は、本発明の第4実施形態に係る斜入射干渉計1Cを示す模式図である。
前記第2実施形態では、斜入射干渉計1Aは、分離手段、及び合成手段として第1回折格子3、及び第2回折格子4を備えていた。これに対して、本実施形態では、斜入射干渉計1Cは、図5に示すように、分離手段7、及び合成手段8を備えている点で異なる。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an oblique incidence interferometer 1C according to the fourth embodiment of the present invention.
In the second embodiment, the oblique incidence interferometer 1A includes the first diffraction grating 3 and the second diffraction grating 4 as the separating means and the synthesizing means. On the other hand, in this embodiment, the oblique incidence interferometer 1C is different in that it includes a separating unit 7 and a combining unit 8 as shown in FIG.

分離手段7は、レーザ光源2から出射されるレーザ光の光路後段に配設されるビームスプリッタ71と、ビームスプリッタ71、及び被測定面Wの間に配設されるプリズム72とを備える。
ビームスプリッタ71は、レーザ光源2から出射されるレーザ光を参照光、及び測定光に分離する機能を有している。具体的に、ビームスプリッタ71は、レーザ光の一部を反射させて参照光とするとともに、他を透過させて測定光とすることでレーザ光を分離する。
プリズム72は、三角柱状に形成され、ビームスプリッタ71にて分離される測定光を屈折させることで被測定面Wに対して斜めに出射する。
The separating means 7 includes a beam splitter 71 disposed in the latter stage of the optical path of the laser light emitted from the laser light source 2, a beam splitter 71, and a prism 72 disposed between the measured surface W.
The beam splitter 71 has a function of separating laser light emitted from the laser light source 2 into reference light and measurement light. Specifically, the beam splitter 71 separates the laser light by reflecting a part of the laser light as reference light and transmitting the other as measurement light.
The prism 72 is formed in a triangular prism shape and radiates the measurement light separated by the beam splitter 71 obliquely with respect to the measured surface W.

合成手段8は、被測定面Wにて反射される測定光の光路後段に配設されるプリズム81、及びビームスプリッタ82とを備える。
プリズム81は、三角柱状に形成され、被測定面Wにて反射される測定光を屈折させることでビームスプリッタ82に入射させる。
ビームスプリッタ82は、ビームスプリッタ71にて分離される参照光、及びプリズム81にて屈折される測定光を合成して干渉光とする機能を有している。具体的に、ビームスプリッタ82は、ビームスプリッタ71にて分離される参照光の一部を反射させるとともに、プリズム81にて屈折される測定光の一部を透過させることで合成して干渉光とする。
The synthesizing unit 8 includes a prism 81 and a beam splitter 82 that are arranged in the latter stage of the optical path of the measurement light reflected by the measurement surface W.
The prism 81 is formed in a triangular prism shape, and refracts the measurement light reflected by the surface to be measured W so as to enter the beam splitter 82.
The beam splitter 82 has a function of combining the reference light separated by the beam splitter 71 and the measurement light refracted by the prism 81 into interference light. Specifically, the beam splitter 82 reflects a part of the reference light separated by the beam splitter 71 and transmits a part of the measurement light refracted by the prism 81 to combine it with the interference light. To do.

このような本実施形態においても、前記第2実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。   In this embodiment, the same operations and effects as those of the second embodiment can be achieved.

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、レーザ光の波長が長くなると入射角度θは小さくなり、レーザ光の波長が短くなると入射角度θは大きくなるように分離手段、及び合成手段を構成していた。これに対して、レーザ光の波長が長くなると入射角度は大きくなり、レーザ光の波長が短くなると入射角度は小さくなるように分離手段、及び合成手段を構成してもよい。なお、この場合には、斜入射干渉計は、第1反射鏡、及び第2反射鏡を備えることなく干渉縞感度を効率的に変更することができる。
前記各実施形態では、分離手段、及び合成手段を回折格子や、ビームスプリッタ、及びプリズムなどで構成していたが、どのような光学素子で構成してもよい。
[Modification of Embodiment]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, the separating unit and the synthesizing unit are configured such that the incident angle θ decreases as the wavelength of the laser light increases, and the incident angle θ increases as the wavelength of the laser light decreases. On the other hand, the separating means and the combining means may be configured such that the incident angle increases as the wavelength of the laser light increases, and the incident angle decreases as the wavelength of the laser light decreases. In this case, the oblique incidence interferometer can efficiently change the interference fringe sensitivity without including the first reflecting mirror and the second reflecting mirror.
In each of the embodiments, the separating unit and the combining unit are configured by a diffraction grating, a beam splitter, and a prism, but may be configured by any optical element.

本発明は、斜入射干渉計に好適に利用することができる。   The present invention can be suitably used for an oblique incidence interferometer.

1,1A,1B,1C…斜入射干渉計
2…レーザ光源
3,3A…第1回折格子(分離手段)
4,4A…第2回折格子(合成手段)
5…第1反射鏡
6…第2反射鏡
7…分離手段
8…合成手段
1, 1A, 1B, 1C ... oblique incidence interferometer 2 ... laser light sources 3 and 3A ... first diffraction grating (separating means)
4, 4A ... Second diffraction grating (synthesizing means)
5 ... 1st reflecting mirror 6 ... 2nd reflecting mirror 7 ... Separation means 8 ... Composition means

Claims (3)

レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を参照光、及び測定光に分離するとともに、前記測定光を被測定面に対して斜めに出射する分離手段と、前記参照光、及び前記被測定面にて反射される前記測定光を合成して干渉光とする合成手段とを備え、前記干渉光に基づいて前記被測定面の形状を測定する斜入射干渉計であって、
前記分離手段、及び前記被測定面の間に配設され、前記測定光を反射する第1反射鏡と、
前記被測定面、及び前記合成手段の間に配設され、前記測定光を反射する第2反射鏡と、を備え、
前記レーザ光源は、前記レーザ光の波長を変更できる波長可変レーザ光源とされ、
前記分離手段は、前記レーザ光の波長に応じて前記測定光の出射角度を変更することを特徴とする斜入射干渉計。
A laser light source that emits laser light; a separation unit that separates the laser light into reference light and measurement light; and that emits the measurement light obliquely with respect to a surface to be measured; the reference light; and the measured light A grazing incidence interferometer for measuring the shape of the surface to be measured based on the interference light, comprising combining means for combining the measurement light reflected by a surface to form interference light,
A first reflecting mirror disposed between the separating means and the surface to be measured and reflecting the measurement light;
A second reflecting mirror disposed between the surface to be measured and the combining means and reflecting the measurement light;
The laser light source is a tunable laser light source capable of changing the wavelength of the laser light,
The oblique incidence interferometer characterized in that the separating means changes an emission angle of the measurement light according to a wavelength of the laser light.
請求項1に記載の斜入射干渉計において、
前記分離手段、及び前記合成手段は、回折格子とされていることを特徴とする斜入射干渉計。
The grazing incidence interferometer according to claim 1 ,
The oblique incidence interferometer, wherein the separating unit and the combining unit are diffraction gratings.
請求項1に記載の斜入射干渉計において、
前記分離手段は、
前記レーザ光を分離する第1のビームスプリッタと、
前記第1のビームスプリッタにて分離される前記測定光を前記被測定面に対して斜めに出射する第1のプリズムとを備え、
前記合成手段は、
前記被測定面にて反射される前記測定光の光路後段に配設される第2のプリズム及び第2のビームスプリッタを備え、
前記第2のプリズムは、前記測定光を前記第2のビームスプリッタ側に出射し、
前記第2のビームスプリッタは、前記第1のビームスプリッタにて分離された前記参照光、及び前記第2のプリズムから出射された前記測定光を合成して前記干渉光として出射させることを特徴とする斜入射干渉計。
The grazing incidence interferometer according to claim 1 ,
The separating means includes
A first beam splitter for separating the laser beam;
E Bei a first prism for emitting obliquely the measurement light separated by the first beam splitter to the measurement surface,
The synthesis means includes
A second prism and a second beam splitter disposed in the latter stage of the optical path of the measurement light reflected by the measurement surface;
The second prism emits the measurement light to the second beam splitter side,
The second beam splitter synthesizes the reference light separated by the first beam splitter and the measurement light emitted from the second prism and emits them as the interference light. Oblique incidence interferometer.
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