JPH04504762A - 光学要素または系を検査する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光学要素または系を検査する方法および装置本発明は、集束する光学系と位置を 解明する光検出器とからなる装置内で光検出器の焦点面の近くに含まれる光学要 素または系を検査するための方法と装置に関する。

このような方法と装置は公知である。この方法と装置はハルトマン（Ｈａｒｔｍ ａｎｎ　）の対物レンズ検査の変形であり、アパーチャ全体を照らす平行な光線 束を利用する。それによって、１個のピンホールを備えた、あるいは多重方法の 場合には符号化された複数のピンホールを備えたピンホール絞りにより、一つま たは複数お狭く制限された束が遮られ、それによってアパーチャ全部が走査され るや その際、平らな波面を存し、非常に厳密に平行である光線束を、広い横断面積に わたって形成することが困難である。これは光学手段に関して、少なくとも非常 に高いコストを必要とする。

本発明の課題は、大きなフォーマットの平行な光線束なしで間に合い、かつ大き なアパーチャのためにもコンパクトで、丈夫でそして比較的に安価に実施できる 、冒頭に述べた方法と装置を提供することである。

方法の場合には、平らな波面を有し狭く制限された平行な光線束のための、コリ メータを含む源が、波面に対して厳密に平行な平面内で列状に動かされ、源の多 くの位置のために光検出器の信号が測定され、列方向に対して垂直な源の傾動運 動が、第２のコリメータと位置に敏悪な検出器を有する装置によって測定され、 光学系のアパーチャが互いに約９０度回転させた列方回転軸線に近い個々の列が 走査されることによって課題が解決される。

装置の場合には、請求の範囲第２項記載の特徴によって解決される。

請求の範囲第３〜６項は有利な実施形を対象としている。

公知の方法の遮られる部分光線の代わりに、平らな波面を有する狭く制限された 平行な光線束のための源が用いられる。この源は走査のためにアパーチャの方へ 動かされる。その際、光線束用源は他の手段なしに、傾動と関係なく面にわたっ て理想的に移動すべきである。この要求は傾動を部分的に測定し、何度も異なる 走査運動によって残りエラーをめるという本発明による手段により、慣用の良好 に支配できる程度に低減することができる。

次に、図に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は検査装置の概略構造を示す図、第２図は部分図ａ）、ｂ）、ｃ）で個々 の走査過程を示す図である。

第１図において、アパーチャｄを備えた集束する光学系１は、レンズ１１と検査 レンズ１２、例えばレンズまたは対物レンズからなっている。焦点距離ｆの間隔 をおいて、位置を解明する光検出器２、特にナノメータ範囲の位置分解能を有す る高感度の横検出器が設けられている。この検出器は動作回路２１に接続されて いる。光検出器２０作用面積は、エラーを有する光学系１の焦点−光点の全部が 光検出器によって検出されるような大きさである。光源３１、特にレーザーダイ オードは、高度補正式のコリメータ３２とビームスプリッタ３３と共に、平らな 波面を有する平行な光の、狭く制限された束のための源３に合一され、そして位 置決めプラントフオーム４１に設けられている。この源３はビームスプリッタ３ ３によって直角に案内された、波長の１％以下の平らな波面を有する例えば直径 が１ｍｍの平行な光束を、光学系１の方へ向ける。

位置決めプラットフォーム４１は精密位置決め装置４上で二つの直交方間（ｕ、 ｖ）に線形移動可能であり、それに対して垂直な軸線（ψ）回りに回転可能であ る。装置４２は位置決め運動を生じ、三つのすべての軸線（ｕ、ｖ、ψ）に関す る位置報告を行う。回転軸線のために、それぞれ互いに４５°の角度をなす、所 定の三つの位置だけが必要である。このような精密位置決め装置は例えば、顕微 鏡の自動対物テーブルとして、および半導体製造ステーションの要素として知ら れており、多くの変形が普及している。ｖ／４節は、線形移動軸線ｕ、ｖが源３ の波面に対して平行に向くように行われる。

位置決めプラントフオーム４１は中間プラットフォーム４３上で第１の軸線（ｕ ）に沿って摺動可能である。この中間プラントフオームは第２の軸線（Ｖ）に沿 って、前記に対して直交方向に摺動可能である。この中間プラントフオーム４３ には光学弐頌斜センサ５が設けられている。この傾斜センサはコリメータ３２か らビームスプリンタ３３を通過する真っ直ぐな平行光束の部分を、好ましくは同 じ構造の第２のコリメータ５２を経て位置解明用光検出器５１に結像する。光検 出器５１が光検出器２と構造が同じであると有利である。光検出器は同様に動作 回路５１に接続されている。Ｕ方向に対して垂直な二つの回転軸線回りの、位置 決めプラントフオームの走査運動をＵ方向に発生する傾動運動の場合には、１０ ｎ度の角度エラーまで測定することができる。

コリメータ３２の光学軸線回りの回転は、波面が回転対称であるので重要でない 。側方への平行ずれは重要でない。なぜなら、コリメータ３２が平らな波を放出 するからである。

その都度位置決めプラントフオーム４１の摺動によって光学系１のアパーチャの 列が走査され、そしである数の位置のために、位置を解明する光検出器２と傾斜 センサ５の測定値と、位置決め装置４の位置報告が制御装置６に伝達され、そこ で記憶される。

光学系１のアパーチャのＵ方向の列を走査した後で、制御装置６は装置４２を経 てＶ方向の中間ブラ・ノドフオーム４３の移動ステンプを生じ、そしてＵ方向の 他の列走査を生じる。

■方向の各移動ステップの際に、中間プラットフォーム４３は傾斜センサ５と共 に摺動する。この場合、この傾斜センサは傾動したり、中心から側方へ移動する ことができる。

この運動は監視することができるが、三つのすべての角度と二つの平行運動を制 御しなければならない。

これは必要な精度を得るのに非常にコストがかかる。

このコストは第２図２　ａ）　、２　ｂ）　、２　ｃ）に略示した方法によって 低減される。

制御装置６によって制御されて、先ずＵ方向の列を有する光学系１の全部のアパ ーチャが走査され、各測定点ですべてのデータが記憶される。

その際、列方向Ｕに対応する、位置を解明する光検出器２のＸ座標の位置情報だ けが利用される。

そして、精密位置決め装置４によって、中間プラットフォーム４３と位置決めプ ラットフォーム４１が角度ψ−９０度だけ回転させられる。再び光学系１のアパ ーチャ全部が列状に走査される。この場合、傾斜センサ５が作用する列方向は第 ２ｂ）図に示すように、■方向である。

この第２の走査時に、列方向Ｖに対応する、位置解明用光検出器２のＸ座標が利 用され、位置決め装置４の位置データと傾斜センサ５のデータが点状に記憶され る。

更に、最初の両走査時に対してψ＝４５度だけ回転させた位置決めプラットフォ ーム４１の位置内で、第３の走査が制御装置６によって行われる。位置決め装置 ４の回転軸線の近くにある、第２Ｃ図のような列内だけ、走査が行われる。

それによって位置決め装Ｗ４の移動時に発生する位置のエラーを計算機で除去す ることができる。

制御装置６がマイクロプロセッサ技術で実施され、データの評価のためにも利用 されるとを利である。

例を記載した装置と方法は、図示のレンズ１２のほかに対物レンズや鏡等のいろ いろな光学系を検査するために使用可能である。鏡を検査するとき、場合によっ ては光学軸線は折れ曲がっている。位置決め装置に対する折れ曲がりによって光 学系を通る平行な光線束の傾斜通過を検査可能である。代表的なレンズのエラー のほかに、装置によって、特に波面の変形を検査することができる。

更に、集束する光学系１と検出器２からなる全組合せ物は、特に検定のために測 定可能である。

例えば、組合せ物の前に、ハダマード（Ｈａｄａ＋＊ａｒｄ）符号化された遮光 装置が取付けられ、この組合せ物は複合−ハルトマンー波面センサの一部である 。このような波面センサは、同一出願人の同日出願（我々の記号：Ａ２３３１） 　“波面センサ”の対象である。

この系は、０．８１の直径の平行な光線による上記の走査によって、光波長の約 １％の測定精度とすることができる。

当然、源３の光源３１とコリメータ３２を第１図に示した配置に対して９０°揺 動させることができ、かつビームスプリッタ３３を通る真っ直ぐな部分流を、集 束する光学系の方へ案内することができる。

検査した要素または系の特性のスペクトル経過は、光＃３１が同曾周するときに 決まる。

要　約　書 集束する光学系（１）と位置を解明する光検出器（２）とからなる装置内で光検 出器の焦点面の近くに含まれる光学要素（１２）または系を検査するための方法 と装置において、平らな波面を有し狭く制限された平行な光線束のための、コリ メータ（３２）を含む源（３）が、波面に対して厳密に平行な平面内で列状に動 かされる。源（３）の多くの位置のために光検出器（２）の信号が測定される。

列方向に対して垂直なｆｉ（３）の傾動運動が、第２のコリメータ（５２）と位 置に敏感な検出器（５１）を有する装置によって測定される。光学系（１）のア パーチャが互いに約９０度回転させた列方向で２度走査され、加えて約４５度回 転させた位置で、回転軸線に近い個々の列が走査される。

第１図 国際調査報告 国際調査報告 １ＰＣＴ／ＥＰ　９１１００２１９ ＳＡ　４４０２６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．集束する光学系（１）と位置を解明する光検出器（２）とからなる装置内で 光検出器の焦点面の近くに含まれる光学要素（１２）または系（１）を検査する ための方法において、平らな波面を有し狭く制限された厳密に平行な光線束のた めの、コリメータ（３２）を含む源（３）が、波面に対して平行な平面内で列状 に動かされ、源（３）の多くの位置のために光検出器（２）の信号が測定され、 列方向に対して垂直な源（３）の傾動運動が、第２のコリメータ（５２）と位置 に敏感な検出器（５１）を有する装置によって測定され、光学系（１）のアパー チャが互いに約９０度回転させた列方向で２度走査され、加えて約４５度回転さ せた位置で、回転軸線に近い個々の列が走査されることを特徴とする方法。 ２．集束する光学系（１）と位置を解明する光検出器（２）からなる装置内で光 検出器の焦点面の近くに含まれる光学要素（１２）または系（１）を検査するた めの装置において、 平らな波面を有する平行な光の、狭く制限された平行な束のための、コリメータ （３２）を含む源（３）が、精密位置決め装置に設けられ、この精密位置決め装 置（４）が、波面の平面に対して平行に配置されかつ互いにほぼ直交する二つの 線形運動軸線（ｕ，ｖ）と、この軸線に対してほぼ直交する回転軸線（ψ）を有 し、 傾斜センサ装置（５）が設けられ、この傾斜センサ装置が第２のコリメータ（５ ２）と位置に敏感な検出器（５１）を備え、このコリメータと検出器が第１の線 形運動軸線のための案内軌道の端部に設けられ、 傾斜センサ装置に制御装置（６）が接続され、この制御装置により、集束する光 学系（１）のアパーチャが列状に走査され、第１の線形運動軸線が列方向を示し 、回転軸線に関して約９０度回転させた位置で走査が２度行われ、更に約４５度 回転させた位置で回転軸線に近い個々の列が走査されることを特徴とする装置。 ３．集束する光学系（１）と検出器（２）からなる組合せ物が検査すべき系であ ることを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。 ４．検査すべき光学系が波面センサの光検出器と収束光学機器からなっているこ とを特徴とする請求の範囲第２項または第３項記載の装置。 ５．源（３）が光源（３１）、コリメータ（３２）およびビームスプリッタ（３ ３）からなり、ビームスプリッタ（３３）が直角に方向を変える第１の部分光線 と、集束する光学系（１）の方へ向いた源（３）の平らな波面と、第２のコリメ ータ（５２）の方へ真っ直ぐに向いた第２の部分光線を形成することを特徴とす る請求の範囲第２項記載の装置。 ６．源（３）が光源（３１）、コリメータ（３２）およびビームスプリッタ（３ ３）からなり、ビームスプリッタ（３３）が真っ直ぐに通過する第１の部分光線 と、集束する光学系（１）の方へ向いた平らな波面と、直角に案内され第２のコ リメータ（５２）の方へ向く第２の部分光線を形成することを特徴とする請求の 範囲第２項記載の装置。