(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を、発散レンズおよびコリメータレンズを介して、基準面と被検面に照射し、これら２つの面からの、これら各面の形状情報を担持した反射光束を干渉させて、その干渉縞を観察するとともに、前記２つの面からの反射光束をアライメント用検査面上に各々集束させて、得られた２つの光スポットを合致させるように前記２つの面の少なくとも一方の傾きを調整することでこれら２つの面のアライメント調整を行う干渉計のアライメント装置において、
前記２つの面のアライメント調整時において、前記２つの面に向かう照射光束の共通光路内もしくは前記２つの面からの反射光束の共通光路内に、平板状の回折格子が挿入されるように構成されてなることを特徴とする干渉計のアライメント装置。
【請求項２】
前記回折格子が、前記共通光路内の位置と、該共通光路外の位置との２位置間を移動可能とされていることを特徴とする請求項１記載の干渉計のアライメント装置。
【請求項３】
前記回折格子が、縦横の縞状の格子を形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の干渉計のアライメント装置。
【請求項４】
前記回折格子が、縦、横、斜めの縞状の格子を形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の干渉計のアライメント装置。
【請求項５】
前記干渉計はフィゾー型干渉計であり、前記回折格子は、前記発散レンズと前記コリメータレンズとの間の光路内、または前記コリメータレンズと前記基準面
との間の光路内に配置されるものであることを特徴とする請求項１〜４までのうちいずれか１項記載の干渉計のアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、干渉計のアライメント装置に関し、詳しくは、基準面と被検面からの光束をアライメント検査面上に集光させ、その集光スポットを合致させるように上記両面の相対的な傾きを調整する干渉計のアライメント装置に関するものである。
【従来の技術】
干渉計は、一般に、光源からの光ビームを所定位置関係で配された基準面および被検面で各々反射させ、これら反射された２つの光ビームの干渉作用によりスクリーン上に干渉縞を形成させるように構成されており、この干渉縞を観察することにより被検面の凹凸形状等の評価を行えるようになっている。
この干渉計において被検面評価を正確に行うためには、基準面と被検面とが上記所定位置関係に正確に配されるようにすることが重要である。このため、従来より、上記所定位置関係が得られるよう被検面の位置を調整する被検面アライメント装置が干渉計に設けられている。
例えば、フィゾー型干渉計における被検面アライメント装置は、図８に示すように、干渉計本体１１０ａに内蔵されたアライメント光学系１６０と、被検面１０２ａの傾きを機構的に調整するための傾き調整機構（２軸ステージ）１２０とから構成されている。上記アライメント光学系１６０は、光源１１２と基準面１１８ａとの間の光路内に配されたビームスプリッタ１６２により光束を分離するとともに結像レンズ１６４によりアライメントスクリーン１６６上に光源１１２の光スポットを形成するようになっている。そして、アライメントスクリーン１６６上において基準面１１８ａからの反射光による光スポットと被検面１０２ａからの反射光による光スポットとが１つに重なるよう、傾き調整機構１２０を操作して被検面１０２ａの傾斜角を調整するようになっている。
また、上記のようなアライメント光学系１６０を設ける代わりに、テレビカメラを利用して被検面アライメントを行うことも可能である。すなわち、図８に示すように、通常テレビカメラ１２６はその結像面１２６ａが上記干渉縞を形成させるスクリーンとして機能するが、このテレビカメラのレンズ系の焦点距離を変化させてその結像面１２６ａに光源１１２からの光束を集束させるようにすれば、テレビモニタ１２８のＣＲＴ１２８ａ上において基準面１１８ａおよび被検面１０２ａからの各反射光により形成される２つの光スポットが１つに重なるよう、傾き調整機構１２０を操作して上記被検面１０２ａの傾き調整を行うことが可能である。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記アライメントスクリーン１６６あるいはＣＲＴ１２８ａで観察し得る範囲は限られており、基準面１１８ａの傾きが大きい場合には、傾き調整前の初期状態において基準面１１８ａからの反射光による光スポットは観察できても、被検面１０２ａからの反射光による光スポットは観察できないという状況も生じる。このような場合には、オペレータにとって被検面１０２ａからの反射光による光スポットがどの方向にあるのかを判断することが難しく、その光スポットを観察範囲内に移動させるための調整は極めて難しいものとなる。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、基準面と被検面からの反射光により形成される光スポットの少なくとも一方が、観察面からはずれてしまった場合にもその光スポットの位置を容易に認識し得る干渉計のアライメント装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源からの光束を、発散レンズおよびコリメータレンズを介して、基準面と被検面に照射し、これら２つの面からの、これら各面の形状情報を担持した反射光束を干渉させて、その干渉縞を観察するとともに、前記２つの面からの反射光束をアライメント用検査面上に各々集束させて、得られた２つの光スポットを合致させるように前記２つの面の少なくとも一方の傾きを調整することでこれら２つの面のアライメント調整を行う干渉計のアライメント装置において、
前記２つの面のアライメト調整時において、前記２つの面に向かう照射光束の共通光路内もしくは前記２つの面からの反射光束の共通光路内に、平板状の回折格子が挿入されるように構成されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明に係る干渉計のアライメント装置は、前記回折格子が、前記共通光路内の位置と、該共通光路外の位置との２位置間を移動可能とされていることを特徴とするものである。
また、前記回折格子は、縦横の縞状の格子や、縦、横および斜めの縞状の格子を有するように形成することが可能である。
また、前記干渉計はフィゾー型干渉計であり、前記回折格子は、前記発散レンズと前記コリメータレンズとの間の光路内、または前記コリメータレンズと前記基準面との間の光路内に配置されるものとすることができる。
【発明の作用および効果】
本発明の干渉計のアライメント装置によれば、被検面アライメント調整時に、干渉計の光路（基準面と被検面に向かう照射光束の共通光路もしくはこれら２つの面からの反射光束の共通光路）内に回折光学素子を挿入し、アライメント観察面上に表れる、基準面と被検面の反射光により形成される集光スポットを、光スポット中心の回りに明るい尾が形成される形状としているので、これらの光スポット中心が観察面からはずれている場合であっても明るい尾が観察面内に入っていればその光スポット中心の位置を認識することができ、これにより光スポット認識可能範囲を拡大することが可能である。
また、この回折光学素子が、光路内位置と光路外位置の２位置を機構的に移動可能となるようにしておけば、アライメント調整を行う際に回折光学素子を円滑に光路内に挿入することができ、便利である。
また、回折光学素子を平板状の回折格子とし、格子形状を縦、横の格子縞あるいは縦、横、左右斜めの格子縞とすれば、光スポット中心の回りに四方あるいは八方の明るい尾を有する形状とすることができ、光スポットの観察可能範囲を四方あるいは八方に拡大することができる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る干渉計のアライメント装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態により被検面アライメントが行われるフィゾー型干渉計１０を示す構成図である。
本実施形態に係る被検面アライメント装置について説明する前に、まずフィゾー型干渉計１０の概要について説明する。
このフィゾー型干渉計１０は、レーザ１２と、発散レンズ１４と、コリメータレンズ１６と、基準板１８と、傾き調整機構２０と、ビームスプリッタ２２と、結像レンズ２４と、テレビカメラ２６と、テレビモニタ２８とを備えてなり、基準板１８、傾き調整機構２０およびテレビモニタ２８以外は干渉計本体１０ａに内蔵されており、基準板１８および傾き調整機構２０は干渉計本体１０ａに取り付けられ、テレビモニタ２８はテレビカメラ２６に接続されている。
上記レーザ１２から射出され、発散レンズ１４で発散された光ビームは、コリメータレンズ１６により平行光にされた後、基準板１８に入射するようになっている。この基準板１８は、その反コリメータレンズ側に極めて平面度の高い半透鏡平面１８ａ（基準面）を有する平板部材であり、コリメータレンズ１６からの平行光がこの半透鏡平面１８ａに垂直方向から入射するように予め位置決めされている。
上記基準板１８の反コリメータレンズ側には、該基準板１８と所定間隔をおいて被検体２が傾き調整機構２０に支持されている。この被検体２は、そのコリメータレンズ側の表面が被検平面２ａ（被検面）であって、この被検平面２ａが基準板１８の半透鏡平面１８ａと平行になるよう、傾き調整機構２０の操作により被検平面２ａの傾斜角が調整されるようになっている。
上記ビームスプリッタ２２は、発散レンズ１４とコリメータレンズ１６との間の光路内に設けられており、上記半透鏡平面１８ａおよび被検平面２ａで反射したコリメータレンズ１６からの戻り光の一部を、結像レンズ２４を介してテレビカメラ２６のＣＣＤからなる結像面２６ａ上に結像させるようになっている。そして、この像情報信号がテレビモニタ２８へ入力され、そのＣＲＴ２８ａ上に画像として表示されるようになっている。
上記被検平面２ａに凹凸等があると、半透鏡平面１８ａからの反射光と被検平面２ａからの反射光との間に位相ずれが生じ、これに伴う両反射光の干渉作用により、テレビカメラ２６の結像面２６ａ上に干渉縞が形成されるので、テレビモニタ２８のＣＲＴ２８ａ上においてこの干渉縞を観察することにより、被検平面２ａの凹凸形状等の評価を行うことができるようになっている。
このフィゾー型干渉計１０において被検面評価を正確に行うためには、被検平面２ａを半透鏡平面１８ａに対して正確に平行に配した状態で上記評価を行うことが必要である。
このため、上記被検面評価に先立ち、被検面アライメントを行うことになるが、これは、被検面２ａと半透鏡平面１８ａの各反射光を、結像レンズ２４の移動によりテレビカメラ２６の結像面２６ａ上に収束させて光スポットを形成せしめ、これら両光スポットがＣＲＴ２８ａ上において合致するよう傾き調整機構２０の操作により被検平面２ａの傾きを調整することによりなされ、これにより半透鏡平面１８ａと被検平面２ａとの平行度を十分確保するようになっている。
しかしながら、初期状態における被検平面２ａの傾きが大きく、被検平面２ａからの反射光により形成された光スポットがＣＲＴ２８ａ上の観察範囲からはずれてしまった場合には、傾き調整機構２０をどの方向に調整すれば光スポットを合致させることができるのかを判断するのが困難となる。
そこで、本実施形態では、アライメント調整時に、ビームスプリッタ２２とコリメータレンズ１６との間の光路中に回折格子３０を挿入せしめ、被検平面２ａおよび半透鏡平面１８ａからの反射光により形成されるＣＲＴ２８ａ上の光スポットを、図２に示す如く光スポット中心４０の回り八方に明るい尾が形成されるような形状とすることで、光スポット中心４０がＣＲＴ２８ａの観察視野からはずれた場合であってもその位置を認識することが容易となるようにしている。すなわち、光スポット中心４０の認識可能範囲を該観察範囲よりも拡げていることになる。
図３は、回折格子３０の格子形状を示すものであり、縦、横および左右斜めの各平行線によって形成されている。
次にアライメント調整の操作手順を図４を用いて説明すると、（Ａ）に示す如く、観察視野４５の中央部分に半透鏡平面１８ａからの反射光による光スポット４２ａが表示され、一方観察視野４５の端に、被検平面２ａからの反射光による光スポット４２ｂの明るい尾の一部が表示されているとすれば、傾き調整機構２０により被検平面２ａの傾きを調整して、（Ｂ）に示す如く、光スポット４２ｂを観察視野４５内に入れ、さらに上記傾き調整の操作を継続して、（Ｃ）に示す如く、両光スポット４２ａ、４２ｂが互いに合致した位置で上記傾き調整の操作を停止する。この状態で、被検平面２ａは半透鏡平面１８ａに対して正対し、アライメント調整が完了する。
この被検面アライメントが完了したら、回折格子３０を上記光路外の位置３０ａに退出させ、テレビモニタ２８のＣＲＴ２８ａ上での干渉縞評価に備える。
上記回折格子３０はアライメント調節時において光路内に挿入され、干渉縞の観察時においては光路外に退出するようになっている。この挿入、退出操作はオペレータが手動により行ってもよいが、例えば図５に示す如きアクチュエータ５０を用い、オペレータのアクチュエータ５０へのＯＮ／ＯＦＦスイッチ切替操作によって回折格子３０の挿入、退出操作を行なわしめてもよい。
【００２３】
具体的には、上記アクチュエータ５０は、回折格子３０を把時する把時部５１Ａと、この把時部５１Ａに続く軸部５１Ｂを備えた回折格子可動部５１と、該軸部５１Ｂを挿入され、スイッチ（図示せず）からの指示信号に応じて電磁的に該軸部５１Ｂの吸引および排出操作を行うソレノイド部５２とからなっている。
このように、本実施形態によれば、フィゾー型干渉計１０の大型化および高コスト化を招来することなく被検面アライメントにおける光スポット認識範囲を拡大することができる。
なお、本実施形態においては、回折格子３０の挿入箇所をビームスプリッタ２２とコリメータレンズ１６との間に設定しているが、その挿入箇所としては、前記２つの面に向かう照射光束の共通光路内もしくは前記２つの面からの反射光束の共通光路内であればよく、例えばコリメータレンズ１６と基準板１８との間の光路内に回折格子を挿入するようにしてもよい。
また、光スポット４２ａ、４２ｂの形状は上記のものに限られず、光スポット中心の回りに、スポット認識可能範囲を拡げ得る明るい尾を有していればよく、例えば光スポット中心４０ａの回り四方に明るい尾４１ａを有する図６に示す如き形状であってもよい。
【００２６】
図６に示す光スポットを形成し得る回折格子３０の格子形状は、図７に示す如き、縦、横の縞形状である。
なお、上記実施形態においては撮像光学系を用いてアライメント調整を行う場合について説明しているが、この撮像光学系とは別に、図１に示す如きアライメント光学系６０を設け、ビームスプリッタ６２で分離した光束を、集光レンズ６４を用いてスクリーン６６上に集束せしめ、このスクリーン６６上において上記光スポット４２ａ、４２ｂを観察するようにしてもよい。
上記実施形態においては、フィゾー型干渉計１０における被検面アライメントについて説明したが、マイケルソン型やマッハツェンダ型等の他の干渉計においても、被検面および基準面に向かう照射光束の共通光路内もしくはこれら２つの面からの反射光束の共通光路内に回折光学素子を挿入することで、同様にして被検面アライメントを行うことができる。
なお、上記実施形態においては、回折光学素子として回折格子を用いているが、ホログラムや回折型レンズ等の、回折現象を生じる他の回折光学素子を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る干渉計のアライメント装置をフィゾー型干渉計に適用した実施形態を示す図
【図２】図１に示す実施形態においてＣＲＴ上に現れる光スポット形状を示す図
【図３】回折格子の格子形状を模式的に示す斜視図
【図４】アライメント調整操作を具体的に説明するための図
【図５】回折格子の挿退操作を行うアクチュエータを示す斜視図
【図６】図２とは異なる光スポットを示す図
【図７】図６に示す光スポットを生成する場合の回折格子の格子形状を模式的に示す図
【図８】従来技術を示す図
【符号の説明】
２          被検体
２ａ        被検平面（被検面）
１０          フィゾー型干渉計
１０ａ        干渉計本体
１２          レーザ
１４          発散レンズ
１６          コリメータレンズ
１８          基準板
１８ａ        透鏡平面（基準面）
２０          傾き調整機構
２２、６２    ビームスプリッタ
２４          結像レンズ
２６          テレビカメラ
２８          テレビモニタ
２８ａ        ＣＲＴ
３０          回折格子
３０ａ        光路外の位置
４０、４０ａ  光スポット中心
４１、４１ａ  明るい尾
４２ａ、４２ｂ  光スポット
４５          観察範囲
５０          アクチュエータ
６０          アライメント光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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