JP5955001B2 - 非球面形状計測方法、形状計測プログラム及び形状計測装置 - Google Patents
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Description
[形状計測装置の全体構成]
図1に示すように、形状計測装置1は、フィゾー型の干渉計であって、半導体露光装置の投影レンズやミラーなど被検非球面Wsを有する高精度の光学素子(以下、単にワークともいう)Wの形状を計測可能に構成されている。具体的には、形状計測装置1は、レーザー光を出射する光源2と、光源2とワークWの被検非球面Wsとの間の光路中に配置されるフィゾーレンズ(基準レンズ)3と、第1及び第2CCDカメラ(撮像素子)5,6からなる撮像装置7とを備えている。また、この撮像装置7によって検出された光を表示する表示装置107(図3参照)と、撮像素子上に結像した画像を解析するコンピュータ10と、を備えている。
図3に示すように、上記コンピュータ10は、演算装置102及び記憶装置103を有するコンピュータ本体に、入力装置106及び表示装置107が接続されて構成されている。記憶装置103には、取得した干渉縞画像から被検非球面Wsの形状計算を、コンピュータ10に実行させる形状計測プログラムCPRなど、各種プログラムやデータが格納されている。そして、入力装置106からの入力操作に基づいて、演算装置102が形状計測プログラムCPRに従って演算を行うことにより、被検非球面Wsの形状が計測されるようになっている。
ついで、上記形状計測プログラムCPRによる被検非球面Wsの形状計測方法について、図4に基づいて説明をする。例えば非球面形状の光学素子の形状を計測する場合(図4のステップS1)、まず、ワークWを干渉計にセットしアライメントする(S2)。ワークWのアライメントは、被検非球面Wsの非球面軸Cが干渉計光軸Xと一致し、非球面軸付近の干渉縞が縞一色となるように実施する(図1参照)。
ついで、本発明に係る第2の実施の形態について図8に基づいて説明をする。この第2の実施の形態は、ステップ間にて得られた被検非球面Wsの形状を比較して補正を行うステップ間比較工程(形状補正工程)を有している点において、第1の実施の形態と相違しており、第1の実施の形態と同一の点についてはその説明を省略する。
Claims (5)
- 演算装置が、光源から出射された光を分割して形成された測定光及び参照光の内、被検非球面に反射された測定光と参照光とが重ね合わされて形成された干渉光を検出することにより得られた干渉縞画像の光強度から干渉光の位相情報を計算する位相計算工程と、
前記演算装置が、測定光及び参照光を形成する光学系と前記被検非球面との間の相対距離を、該被検非球面の非球面軸方向に変化させ、前記干渉縞画像上で干渉縞が縞一色となるヌル領域の位置を径方向に遷移させる走査工程と、
前記演算装置が、前記ヌル領域の内、測定光が前記被検非球面に垂直に入射した垂直入射領域について、前記位相計算工程にて求めた該垂直入射領域の位相情報及び前記相対距離の変化量である走査量を用いて形状データの計算を行う第1形状計算工程と、
前記演算装置が、前記ヌル領域の内、前記垂直入射領域から外れた非垂直入射領域について、前記垂直入射領域の形状に対する相対形状として形状データの計算を行う第2形状計算工程と、
前記演算装置が、前記位相計算工程と走査工程とを交互に繰り返すことによって取得された複数の前記位相情報及び走査量のそれぞれを用いて、前記第1及び第2形状計算工程にて計算された複数の前記被検非球面の部分的な形状データを合成する形状合成工程と、を備え、
前記第1形状計算工程は、前記垂直入射領域の横座標を求めると共に、前記垂直入射領域の位相と前記非球面軸部分の位相との位相差を求め、この求めた位相差と前記走査量とから前記垂直入射領域の形状を計算し、
前記第2形状計算工程は、横座標及び前記非球面軸部分の位相との位相差における前記垂直入射領域と前記非垂直入射領域との差分を相対値としてそれぞれ求め、これら位相差及び横座標の相対値を用いて、前記非垂直入射領域の形状計測を前記垂直入射領域の相対形状として計算する、
ことを特徴とする非球面形状計測方法。 - 前記第2形状計算工程の前に、前記第1形状計算工程によって、取得した複数の前記干渉縞画像のそれぞれについて、前記垂直入射領域の形状データを計算し、
前記第2形状計算工程は、前記第1形状計算工程によって求めた垂直入射領域の形状データのそれぞれについて、前記干渉縞画像上の座標系である極座系と、前記被検非球面の実座標系との関係を示すディストーション情報を求め、これら求めた複数の垂直入射領域のディストーション情報に補間計算を行なって、前記被検非球面全面に亘るディストーション情報を求め、この求めた非球面全面に亘るディストーション情報及び前記被検非球面の設計式を用いて、前記干渉縞画像上の前記垂直入射領域と前記非垂直入射領域との間の極座標の差を前記横座標の相対値に変換する、
請求項1記載の非球面形状計測方法。 - 前記演算装置が、形状計測を行った複数の前記非垂直入射領域の内、他の干渉縞画像の前記非垂直入射領域と計測領域が重なる重なり領域について、この重なり領域の平均形状を求め、該重なり領域を形成する各形状データについて、この重なり領域の形状データと前記平均形状との差分形状を計算し、この差分形状を平面に近似して求めた平面近似式から求められる形状補正値を用いて、前記重なり領域を有する各干渉縞画像の前記垂直入射領域及び前記非垂直入射領域の形状を補正する形状補正工程を、更に備えた、
請求項1又は2記載の非球面形状計測方法。 - 請求項1乃至3のいずれか1項記載の非球面形状計測方法を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
- 光源と、
被検非球面を有するワークと、
前記光源及び被検非球面の間の光路中に配置されると共に、前記光源から出射された光の一部を反射して参照光とし、透過した光を測定光とする参照球面を有する基準レンズと、
前記被検非球面の非球面軸方向に移動可能に前記ワークを支持する移動ステージと、
前記被検非球面に反射された測定光及び参照光からなる干渉光を検出する撮像装置と、
前記撮像装置が検出した干渉縞画像で干渉縞が縞一色となるヌル領域の内、測定光が前記被検非球面に垂直に入射した垂直入射領域については、前記干渉縞画像から求めた該垂直入射領域の位相情報及び前記ワークの初期位置からの移動量を用いて形状データの計算を行い、前記ヌル領域の内、前記垂直入射領域から外れた非垂直入射領域については、前記垂直入射領域の形状に対する相対形状として形状データの計算を行う演算装置と、を備え、
前記演算装置は、
前記垂直入射領域については、前記垂直入射領域の横座標を求めると共に、前記垂直入射領域の位相と前記非球面軸部分の位相との位相差を前記干渉縞画像から求め、この求めた位相差と前記ワークの初期位置からの移動量とから形状データの計算を行い、
前記垂直入射領域から外れた非垂直入射領域については、横座標及び前記非球面軸部分の位相との位相差における前記垂直入射領域と前記非垂直入射領域との差分を相対値としてそれぞれ求め、これら位相差及び横座標の相対値を用いて、前記垂直入射領域の相対形状として形状データの計算を行う、
ことを特徴とする形状計測装置。
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