【手続補正書】
【提出日】平成28年10月14日(2016.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光線分布センサと、
光を被検物の被検面に照射して得られた反射光を、計測光として前記光線分布センサに投影するように構成された投影光学系と、
基準光を発生させる基準光発生部と、
前記計測光と前記基準光との少なくとも一方の光線角度を、前記投影光学系に入射される前に変更可能な光線分布可変素子と、
前記光線分布センサで検出される前記計測光の光線分布と前記基準光の光線分布とを一致させるように、前記光線分布可変素子を制御して前記計測光と前記基準光との少なくとも一方の光線角度を変更し、前記光線分布可変素子の制御量に基づいて前記被検面の形状を演算する演算部と、を備える、
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記基準光発生部は、所定位置に設置可能であると共に、前記所定位置に設置された際に前記光源からの光により照射される基準面を有する基準光学素子であり、
前記基準光は、前記光源からの光が前記基準面で反射された光であり、
前記被検物が被検位置に設置された場合には、前記光源からの光が前記被検面に照射され、該被検面から前記計測光が前記投影光学系に入射され、前記光線分布センサにより前記計測光の光線分布が検出され、
前記基準光学素子が前記所定位置に設置された場合には、前記光源からの光が前記基準面に照射され、該基準面から前記基準光が前記投影光学系に入射され、前記光線分布センサにより前記基準光の光線分布が検出される、
ことを特徴とする請求項１記載の計測装置。
【請求項３】
前記所定位置は、前記被検位置であり、
前記基準光学素子は、前記被検位置に前記被検物と選択的に設置可能である、
ことを特徴とする請求項２記載の計測装置。
【請求項４】
前記基準光発生部は、所定位置に設置可能であると共に、前記所定位置に設置された際に前記光源からの光により照射される反射面を有する反射型の前記光線分布可変素子であり、
前記基準光は、前記光源からの光が前記反射面で反射された光であり、
前記被検物が被検位置に設置された場合には、前記光源からの光が前記被検面に照射され、該被検面から前記計測光が前記投影光学系に入射され、前記光線分布センサにより前記計測光の光線分布が検出され、
前記光線分布可変素子が前記所定位置に設置された場合には、前記光源からの光が前記反射面に照射され、該反射面から前記基準光が前記投影光学系に入射され、前記光線分布センサにより前記基準光の光線分布が検出される、
ことを特徴とする請求項１記載の計測装置。
【請求項５】
前記所定位置は、前記光源からの光が前記被検位置を通過した位置であり、
前記被検物は、前記被検位置に対して設置及び離脱が可能である、
ことを特徴とする請求項４記載の計測装置。
【請求項６】
前記投影光学系は、前記光源からの光を集光する集光素子を備え、
前記基準光発生部は、前記集光素子の焦点位置に設置可能であると共に、前記焦点位置に設置された際に前記光源からの光が集光して反射する集光点を有する光学素子であり、
前記基準光は、前記光源からの光が前記集光点で反射された光であり、
前記被検物が被検位置に設置された場合には、前記光源からの光が前記被検面に照射され、該被検面から前記計測光が前記投影光学系に入射され、前記光線分布センサにより前記計測光の光線分布が検出され、
前記光学素子が前記焦点位置に設置された場合には、前記光源からの光が前記集光点に照射され、該集光点から前記基準光が前記投影光学系に入射され、前記光線分布センサにより前記基準光の光線分布が検出される、
ことを特徴とする請求項１記載の計測装置。
【請求項７】
前記被検物は、前記被検位置と前記焦点位置とに変位可能であり、
前記光学素子は、前記被検物であり、
前記集光点は、前記被検面に設けられる、
ことを特徴とする請求項６記載の計測装置。
【請求項８】
前記光線分布可変素子は、透過型である、
ことを特徴とする請求項２、３、６又は７のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記光線分布可変素子は、反射型である、
ことを特徴とする請求項２、３、６又は７のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記投影光学系は、前記光源からの光を入射して、前記被検面に向けて出射すると共に、前記被検面で反射された前記計測光を入射して前記光源からの光と分離して出射する分離光学系を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記光線分布センサは、シャックハルトマンセンサである、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１２】
光源と、
光線分布センサと、
光を被検物の被検面に照射して得られた反射光を、計測光として前記光線分布センサに投影するように構成された投影光学系と、
基準光を発生させる基準光発生部と、
前記計測光と前記基準光との少なくとも一方の光線角度を、前記投影光学系に入射される前に変更可能な光線分布可変素子と、
演算部と、を備える計測装置の計測方法において、
前記演算部は、
前記光線分布センサで検出される前記計測光の光線分布と前記基準光の光線分布とを一致させるように、前記光線分布可変素子を制御して前記計測光と前記基準光との少なくとも一方の光線角度を変更する光線分布変更工程と、
前記光線分布可変素子の制御量に基づいて前記被検面の形状を演算する形状演算工程と、を実行する、
ことを特徴とする計測方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の計測装置は、光源と、光線分布センサと、光を被検物の被検面に照射して得られた反射光を、計測光として前記光線分布センサに投影するように構成された投影光学系と、基準光を発生させる基準光発生部と、前記計測光と前記基準光との少なくとも一方の光線角度を、前記投影光学系に入射される前に変更可能な光線分布可変素子と、前記光線分布センサで検出される前記計測光の光線分布と前記基準光の光線分布とを一致させるように、前記光線分布可変素子を制御して前記計測光と前記基準光との少なくとも一方の光線角度を変更し、前記光線分布可変素子の制御量に基づいて前記被検面の形状を演算する演算部と、を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明は、光源と、光線分布センサと、光を被検物の被検面に照射して得られた反射光を、計測光として前記光線分布センサに投影するように構成された投影光学系と、基準光を発生させる基準光発生部と、前記計測光と前記基準光との少なくとも一方の光線角度を、前記投影光学系に入射される前に変更可能な光線分布可変素子と、演算部と、を備える計測装置の計測方法において、前記演算部は、前記光線分布センサで検出される前記計測光の光線分布と前記基準光の光線分布とを一致させるように、前記光線分布可変素子を制御して前記計測光と前記基準光との少なくとも一方の光線角度を変更する光線分布変更工程と、前記光線分布可変素子の制御量に基づいて前記被検面の形状を演算する形状演算工程と、を実行することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明によれば、計測光の光線分布と基準光の光線分布とを検出して、これらの光線分布が一致するように計測光と基準光の少なくとも一方の光線角度を変更するようにしている。従って、基準計測時と被検面計測時とにおいて投影光学系での光線分布が異なることを抑制できるので、光線分布の違いにより発生し得る投影光学系の収差の違いを抑え、計測誤差を抑制できるようになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
ホルダ３１には、被検物２及び基準光を発生させる基準光学素子（基準光発生部）３が選択的に着脱可能になっている。基準光学素子３としては、例えば球面や非球面等の形状が既知であって光源光を反射する基準面３ａを有する基準レンズあるいは基準ミラー等を適用する。被検物２がホルダ３１により保持され被検位置に設置されると、光源光が被検物２の被検面２ａに照射され、該被検面２ａから計測光がビームスプリッタ２０に入射される。また、基準光学素子３がホルダ３１により保持された時は、光源光が基準光学素子３の基準面３ａに照射され、該基準面３ａから基準光がビームスプリッタ２０に入射される。即ち、本実施形態では、基準光学素子３は、基準面３ａの形状に応じた所定形状の基準波面を有する基準光を発生させ、計測光と選択的に基準光を投影光学系７０に入射可能になっている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
次に、本実施形態の特徴部である光線分布可変素子６０について説明する。光線分布可変素子６０は、屈折率が可変な透明物質を備え、屈折率の空間的な分布を制御することで、透過する光の位相の空間分布を変調する位相変調素子である。例えば、液晶層の配向状態を電気的に制御することで屈折率を制御するものが周知であるが、これに限られないのは勿論である。この光線分布可変素子６０は、対物レンズ２４と被検物２または基準光学素子３との間に設置され、透過する光の空間位相を変調可能になっている。即ち、光線分布可変素子６０は、計測光と基準光との少なくとも一方の光線角度を、投影光学系７０に入射される前に変更可能になっている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
この光線分布可変素子６０による位相変調量は、演算部５０の光線分布変更部５６から入力される制御信号によって制御される。光線分布可変素子６０を用いることにより、光線角度を例えば部分ごとに変化させることができ、その後の光線分布を変化させることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
光線分布変更部５６は、光線分布可変素子６０を制御して計測光と基準光との少なくとも一方の光線角度を変更することにより、計測光線分布と基準光線分布とを一致させるようになっている。また、形状演算部５７は、光線分布可変素子６０の制御量に基づき、被検面２ａと基準面３ａとの形状差を演算し、基準面３ａの形状及び形状差に基づいて被検面２ａの形状を演算するようになっている。本実施形態では、形状演算部５７は、光線分布可変素子６０で変調した位相の分布に基づいて演算する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
そこで、本実施形態では、光線分布変更部５６が、被検面２ａの反射光の位相分布を光線分布可変素子６０で変調し、光線分布を変化させる。これにより、被検面２ａの反射光が投影光学系７０を透過する際の光線分布を、基準面３ａの反射光の光線分布と一致させるようにできる（ステップＳ６、光線分布変更工程）。光線分布が一致したか否かは、シャックハルトマンセンサ４０の出力、即ちＣＣＤカメラ４２上でのスポット分布が一致したか否かによって、光線分布変更部５６により判断される。