JP6186679B2 - 照明光学系、計測装置及びそれに用いられる回折光学素子 - Google Patents
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Description
また、本発明による照明光学系は、平行光が入射されると2次元の分布を有する回折光群を発生させる凹凸パターン層が形成されている回折光学素子を備え、回折光学素子の凹凸パターン層に、発散光または回折光学素子と投影面の間に集光位置を有する収束光を入射して、主光線が2次元の分布を有する発散光の回折光群を発生させ、回折光学素子の凹凸パターン層に入射する発散光または収束光である入射光の広がり角をφ、発生させる回折光群に含まれる隣り合う回折光の主光線とのなす角をΔθ、回折光学素子によって生じる対角の回折角度をθ d としたとき、θ d >φ>0.5Δθを満たし、入射光の広がり角φが垂直方向および水平方向ともに16°よりも小さいことを特徴とする。
また、本発明による照明光学系は、平行光が入射されると2次元の分布を有する回折光群を発生させる凹凸パターン層が形成されている回折光学素子と、平行光が入射されると、入射された平行光を発散光に変換する拡散素子とを備え、拡散素子は、回折光学素子の光入射側または光出射側に設けられ、回折光学素子に拡散素子が変換した発散光を入射する、または、回折光学素子から出射される2次元の分布を有する回折光群に含まれる各回折光を拡散素子で発散光に変換することにより、主光線が2次元の分布を有する発散光の回折光群を発生させ、回折光学素子の凹凸パターン層に入射される光である入射光の広がり角をφ、発生させる回折光群に含まれる隣り合う回折光の主光線とのなす角をΔθ、回折光学素子によって生じる対角の回折角度をθdとしたとき、θd>φ>0.5Δθを満たし、入射光の広がり角φが垂直方向および水平方向ともに16°よりも小さい構成であってもよい。
また、本発明による回折光学素子は、平行光が入射されると2次元の分布を有する回折光群を発生させる凹凸パターン層が形成されている回折光学素子であって、凹凸パターン層は、発散光または当該回折光学素子と投影面の間に集光位置を有する収束光が入射されると、主光線が2次元の分布を有する発散光の回折光群を発生させ、凹凸パターン層は、入射される発散光または収束光の広がり角をφ、発生させる回折光群に含まれる隣り合う回折光の主光線とのなす角をΔθ、発生させる回折光群の対角の回折角度をθ d としたとき、垂直方向および水平方向ともに、θ d >φ>0.5Δθを満たす発散光の回折光群を発生させ、入射光の広がり角φが垂直方向および水平方向ともに16°よりも小さい構成であってもよい。
まず、例1の計測装置10について説明する。本例の計測装置10が備える回折光学素子30により発生する回折光の次数(mx、my)は、X方向に−1次〜1次、Y方向に−1次〜1次の間に分布している。
次いで、例2の計測装置10について説明する。本例の計測装置10が備える回折光学素子30により発生する回折光の次数(mx、my)は、X方向に−2次〜2次、Y方向に−1次〜1次の間に分布している。
次いで、例3の計測装置10について説明する。本例の計測装置10が備える回折光学素子30により発生する回折光の次数(mx、my)は、X方向に−4次〜4次、Y方向に−3次〜3次の間に分布している。
次いで、例4の計測装置10について説明する。本例の計測装置10が備える回折光学素子30により発生する回折光の次数(mx、my)は、X方向に−8次〜8次、Y方向に−6次〜6次の間に分布している。
次いで、例5の計測装置10について説明する。本例の計測装置10が備える回折光学素子30により発生する回折光の次数(mx、my)は、X方向に−16次〜16次、Y方向に−12次〜12次の間に分布している。
次いで、例6の計測装置10について説明する。本例の計測装置10が備える回折光学素子30により発生する回折光の次数(mx、my)は、X方向に−32次〜32次、Y方向に−24次〜24次の間に分布している。
次いで、例7の計測装置10について説明する。本例の計測装置10が備える回折光学素子30により発生する回折光の次数(mx、my)は、X方向に−16次〜16次、Y方向に−12次〜12次の間に分布している。
次いで、例8の計測装置10について説明する。本例の計測装置10が備える回折光学素子30により発生する回折光の次数(mx、my)は、X方向に−16次〜16次、Y方向に−12次〜12次の間に分布している。
次に、例9の計測装置について説明する。本例の計測装置は、回折光学素子30の代わりに単一の回折光を出射する回折光学素子を用いて、所定の投影範囲に光を照射させる。
次いで、例10の計測装置について説明する。本例では、上述の例5に用いた回折光学素子30を用いる。
11 入射光
12 回折光群(検査光)
13 散乱光
20 光源
30 回折光学素子
40a、40b、40c 測定対象物(投影面含む)
50 検出素子
31 基本ユニット
32 透明基板
33 凸部
34 凹部
35 凹凸パターン層
36a 凹レンズ
36b フレネルレンズ
36c 拡散板
121 光スポット
122 回折光
123 回折光の主光線
Claims (8)
- 平行光が入射されると2次元の分布を有する回折光群を発生させる凹凸パターン層が形成されている回折光学素子を備え、
前記回折光学素子の凹凸パターン層に、発散光または前記回折光学素子と投影面の間に集光位置を有する収束光を入射して、前記投影面に主光線が2次元の分布を有する発散光の回折光群を発生させ、
前記回折光学素子の凹凸パターン層に入射する前記発散光または前記収束光である入射光の広がり角をφ、発生させる回折光群に含まれる隣り合う回折光の主光線とのなす角をΔθ、前記回折光学素子によって生じる対角の回折角度をθ d としたとき、θ d >φ>0.5Δθを満たし、
前記投影面における中心部分の回折光の数に対する、前記入射光の光軸に対する角度βにおける回折光の数の比であるCs(β)が、少なくとも前記投影面の一部でCs>cos4βであるか、または、前記投影面における中心部分の回折光の強度に対する、角度βにおける回折光の強度の比であるCp(β)が、少なくとも前記投影面の一部でCp>cos4βである
ことを特徴とする照明光学系。 - 前記入射光の広がり角φが16°よりも小さい請求項1に記載の照明光学系。
- 平行光が入射されると2次元の分布を有する回折光群を発生させる凹凸パターン層が形成されている回折光学素子を備え、
前記回折光学素子の凹凸パターン層に、発散光または前記回折光学素子と投影面の間に集光位置を有する収束光を入射して、主光線が2次元の分布を有する発散光の回折光群を発生させ、
前記回折光学素子の凹凸パターン層に入射する前記発散光または前記収束光である入射光の広がり角をφ、発生させる回折光群に含まれる隣り合う回折光の主光線とのなす角をΔθ、前記回折光学素子によって生じる対角の回折角度をθ d としたとき、θ d >φ>0.5Δθを満たし、
前記入射光の広がり角φが垂直方向および水平方向ともに16°よりも小さい
ことを特徴とする照明光学系。 - 平行光が入射されると2次元の分布を有する回折光群を発生させる凹凸パターン層が形成されている回折光学素子と、
平行光が入射されると、入射された平行光を発散光に変換する拡散素子とを備え、
前記拡散素子は、前記回折光学素子の光入射側または光出射側に設けられ、
前記回折光学素子に前記拡散素子が変換した発散光を入射する、または、前記回折光学素子から出射される2次元の分布を有する回折光群に含まれる各回折光を前記拡散素子で発散光に変換することにより、投影面に主光線が2次元の分布を有する発散光の回折光群を発生させ、
前記回折光学素子の凹凸パターン層に入射する光である入射光の広がり角をφ、発生させる回折光群に含まれる隣り合う回折光の主光線とのなす角をΔθ、前記回折光学素子によって生じる対角の回折角度をθ d としたとき、θ d >φ>0.5Δθを満たし、
前記投影面における中心部分の回折光の数に対する、前記入射光の光軸に対する角度βにおける回折光の数の比であるCs(β)が、少なくとも前記投影面の一部でCs>cos4βであるか、または、前記投影面における中心部分の回折光の強度に対する、角度βにおける回折光の強度の比であるCp(β)が、少なくとも前記投影面の一部でCp>cos4βである
ことを特徴とする照明光学系。 - 平行光が入射されると2次元の分布を有する回折光群を発生させる凹凸パターン層が形成されている回折光学素子と、
平行光が入射されると、入射された平行光を発散光に変換する拡散素子とを備え、
前記拡散素子は、前記回折光学素子の光入射側または光出射側に設けられ、
前記回折光学素子に前記拡散素子が変換した発散光を入射する、または、前記回折光学素子から出射される2次元の分布を有する回折光群に含まれる各回折光を前記拡散素子で発散光に変換することにより、主光線が2次元の分布を有する発散光の回折光群を発生させ、
前記回折光学素子の凹凸パターン層に入射する光である入射光の広がり角をφ、発生させる回折光群に含まれる隣り合う回折光の主光線とのなす角をΔθ、前記回折光学素子によって生じる対角の回折角度をθ d としたとき、θ d >φ>0.5Δθを満たし、
前記入射光の広がり角φが垂直方向および水平方向ともに16°よりも小さい
ことを特徴とする照明光学系。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の照明光学系であって、所定の広がり角を有する発散光もしくは前記照明光学系の回折光学素子と測定対象物の間に集光位置を有し、所定の広がり角を有する収束光を出射する光源、または、光源から出射された光を、前記発散光もしくは前記収束光にして出射する素子を含む照明光学系と、
前記照明光学系から出射される発散光の回折光群が、測定対象物に照射されることによって発生する散乱光を検出する検出部とを備えた
ことを特徴とする計測装置。 - 平行光が入射されると2次元の分布を有する回折光群を発生させる凹凸パターン層が形成されている回折光学素子であって、
前記凹凸パターン層は、発散光または当該回折光学素子と投影面の間に集光位置を有する収束光が入射されると、前記投影面に主光線が2次元の分布を有する発散光の回折光群を発生させ、
前記凹凸パターン層は、入射される前記発散光または前記収束光である入射光の広がり角をφ、発生させる回折光群に含まれる隣り合う回折光の主光線とのなす角をΔθ、前記回折光学素子によって生じる対角の回折角度をθ d としたとき、θ d >φ>0.5Δθを満たす発散光の回折光群を発生させ、
前記投影面における中心部分の回折光の数に対する、前記入射光の光軸に対する角度βにおける回折光の数の比であるCs(β)が、少なくとも前記投影面の一部でCs>cos4βであるか、または、前記投影面における中心部分の回折光の強度に対する、角度βにおける回折光の強度の比であるCp(β)が、少なくとも前記投影面の一部でCp>cos4βである
ことを特徴とする回折光学素子。 - 平行光が入射されると2次元の分布を有する回折光群を発生させる凹凸パターン層が形成されている回折光学素子であって、
前記凹凸パターン層は、発散光または当該回折光学素子と投影面の間に集光位置を有する収束光が入射されると、主光線が2次元の分布を有する発散光の回折光群を発生させ、
前記凹凸パターン層は、入射される前記発散光または前記収束光である入射光の広がり角をφ、発生させる回折光群に含まれる隣り合う回折光の主光線とのなす角をΔθ、発生させる回折光群の対角の回折角度をθ d としたとき、垂直方向および水平方向ともに、θ d >φ>0.5Δθを満たす発散光の回折光群を発生させ、
前記入射光の広がり角φが垂直方向および水平方向ともに16°よりも小さい
ことを特徴とする回折光学素子。
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