JP2000249511A

JP2000249511A - 平面干渉計

Info

Publication number: JP2000249511A
Application number: JP11050416A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ichikawa; 元市川; Yusuke Fukuda; 裕介福田; Takahiro Yamamoto; 貴広山本; Kiwa Sugiyama; 喜和杉山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】平面が重力に対して垂直に設置された状態で
測定される場合においても、平面度の絶対校正を可能と
する。【解決手段】本発明に係る平面干渉計は、平面である
被検面の面精度誤差として、被検面の絶対平面度誤差の
２次残差（絶対平面度誤差を２次関数でフィッティング
した残差）を校正する第１の校正手段と、被検面の幾何
学形状（平面）の誤差成分として、被検面の絶対平面度
誤差の２次成分（２次関数でフィッティングされた成
分）を校正する第２の校正手段とを有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平面度を校正するた
めの平面干渉計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、平面度を校正する方法として、平
面度が未知数の３枚の平板の内の２枚を、フィゾー干渉
計のフィゾー面と被検面に採用して干渉計測し、この２
枚の組み合わせを入れ替えることにより３組の干渉計測
データを得て、これらの干渉計測データを、平面度を決
定する方程式に代入し、未知数を求めること（３面合わ
せ）が行われていた。

【０００３】平面が重力に対して平行に設置された状態
で測定される場合は、特開平６−２８１４２７号公報に
開示されているように、支持部の重力に対する反力が方
向性を有する歪みを平面に与えるため、特殊なホールド
を施すと共に、測定に工夫を加えることにより初めて、
平面度の校正が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平面が
重力に対して垂直に設置された状態で測定される場合
は、平面の撓みが未知数として加わることが避けられ
ず、前記のような３面合わせの適用が不可能であった。

【０００５】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たもので、平面が重力に対して垂直に設置された状態で
測定される場合においても、平面度の絶対校正を可能と
することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、光源から出射された測定用光束を、被
検物の被検面と同じ幾何学形状を有する測定波面に変換
して被検物の被検面に照射し、被検面から反射された測
定波面と、前記光源から出射されて、所定の面形状を有
するように変換された参照波面とを互いに干渉させ、干
渉により生じる干渉縞を光電検出して解析処理すること
により、被検面の面精度誤差（面形状の幾何学形状から
の乖離の内、幾何学形状の誤差成分は含まない、うねり
誤差成分）を計測する干渉計であって、前記幾何学形状
が平面であり、被検面の面精度誤差として、被検面の絶
対平面度誤差の２次残差（絶対平面度誤差を２次関数で
フィッティングした残差）を校正する第１の校正手段
と、被検面の幾何学形状（平面）の誤差成分として、被
検面の絶対平面度誤差の２次成分（２次関数でフィッテ
ィングされた成分）を校正する第２の校正手段とを有し
てなることを特徴とする平面干渉計（請求項１）であ
る。

【０００７】本手段によれば、被検面の絶対平面度誤差
の２次残差と、被検面の絶対平面度誤差の２次成分の双
方が校正されるので、被検面の平面度の絶対校正を容易
に行うことが可能になる。

【０００８】なお、「幾何学形状の誤差成分」、「被検
面の面精度誤差（平面の面精度誤差）」、「被検面の絶
対平面度誤差の２次残差」、「被検面の絶対平面度誤差
の２次成分」の正確な意味については、後に「発明の実
施の形態」の欄において、数式を用いて正確に説明す
る。

【０００９】前記課題を解決するための第２の手段は、
光源から出射された測定用光束を、被検物の被検面と同
じ幾何学形状を有する測定波面に変換して、被検物の被
検面に照射し、被検面から反射された測定波面と、前記
光源から出射されて、所定の面形状を有するように変換
された参照波面とを互いに干渉させ、干渉により生じる
干渉縞を光電検出して解析処理することにより、被検面
の面精度誤差（面形状の該幾何学形状からの乖離の内、
幾何学形状の誤差成分は含まない、うねり誤差成分）を
計測する干渉計であって、前記幾何学形状が平面であ
り、測定波面の面精度誤差として、測定波面の絶対平面
度誤差の２次残差（該絶対平面度誤差を２次関数でフィ
ッティングした残差）を校正する第１の校正手段と、被
検面の幾何学形状（平面）の誤差成分として、被検面の
絶対平面度誤差の２次成分（２次関数でフィッティング
された成分）を校正する第２の校正手段とを有してなる
ことを特徴とする平面干渉計（請求項２）である。

【００１０】本手段においては、一旦、レフ原器を用い
て参照面の絶対校正を行った後、この参照面を用いて、
２次成分校正の対象となる被検面の代わりにダミーの長
尺鏡を用いることが可能となるため、被検面の２次成分
の絶対校正の精度を向上させることが可能になる。

【００１１】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、前記第２の校
正手段は、前記第１の校正手段で校正された２次残差を
利用して校正を行うものであることを特徴とするもの
（請求項３）である。

【００１２】これにより、被検面の平面度の絶対校正の
精度を落とすこと無く、第２の校正手段の簡素化が可能
になる。

【００１３】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前
記第２の校正手段は、前記干渉縞が消えないように前記
被検物にシフトを与えるシフト手段と、当該シフトの方
向から、前記被検物のティルトを計測するティルト計測
手段とを有してなることを特徴とするもの（請求項４）
である。

【００１４】本手段においては、第２の校正手段におけ
る校正の際、干渉縞が消えないように前記被検物にシフ
トを与えるようにしているので、被検物のシフトを行っ
ても、測定を続行することができる。また、被検物のシ
フト方向から被検物のティルト量を計測する手段を備え
ているので、第２の校正手段において、ティルト誤差を
取り込んだ形で校正を行うことができる。

【００１５】また、ティルト量を測定する別の方法とし
て、被検物のシフトの方向に測定波面を偏向させる偏向
手段を設けることにより、ティルトの干渉計測を可能と
する方法がある。この方法によれば、平面干渉計の光源
から発せられる光線の一部を偏向手段により、被検物の
シフト方向（ほとんどの場合、当該光線の進行方向と直
角の方向）に偏向し、たとえば被検物に取りつけられた
反射面で反射させて、参照波面と干渉させることによ
り、被検物のティルト量を把握することができる。この
ようにすることにより、特別なティルト検出装置を設け
なくても、平面干渉計の構成部品を共用することにより
ティルト量を検出することができ、装置構成をシンプル
にすることができる。

【００１６】なお、相対的にこのモニター光学系と平面
フィゾー板の間で発生するティルトの振れが、絶対校正
に必要な精度と比較して無視できない場合等のように、
ティルト計測手段の安定性が問題となる場合は、ティル
ト計測手段の安定性を計測する安定性計測手段を設け、
その測定値により、ティルト測定値を補正することが好
ましい。さらに、安定性計測手段として、前記測定波面
を用いた干渉計測を用いれば、装置構成を簡単化するこ
とができる。

【００１７】さらに、前記ティルト計測手段、及び前記
安定性計測手段の少なくとも１方に、前記シフトの方向
に垂直に設けた少なくとも１個の光学素子を追加するこ
とにより、間接的に、前記ティルト、及び前記安定性の
少なくとも１方を計測することが好ましい。

【００１８】また、前記被検物のティルト、及び前記テ
ィルト計測手段の安定性を、同時刻に計測可能とするこ
とにより、振動等により各光学素子間に相対的な変位が
ある場合でも、その影響を無くすることができるので好
ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は、本発明の基本的な原理を
説明するための図であると共に、本発明の第１の実施の
形態の例の概要図である。図１において、１は干渉計、
２は平面フィゾー板、２ａはフィゾー面、３は被検物、
３ａは被検面、４は基準面、５はモニター光学系、６は
補助ミラー面である。

【００２０】干渉計１から射出される平面波は、「Ｆ」
の記号を付した平面フィゾー板２のフィゾー面２ａに垂
直に入射する。測定光には、633nmの波長を有するHe−N
eレーザ光源を利用することが一般的であり、干渉計１
内部の光学系との干渉を避けるために、平面フィゾー板
２には、楔角度を設けるか、又は、平行平面板の片方に
ＡＲコート（反射防止膜）を設けることが必要である。
図１では、被検物３には前者の手段を、平面フィゾー板
２には後者の手段を採用している。以降の図において
は、いずれの手段を採っても、平行平面で図示する。

【００２１】次に、フィゾー面２ａに入射した測定光
は、一部はそのまま反射し、干渉計１の内部に戻る。残
りの測定光は透過し、「Ｗ」の記号を付した被検物３の
有する被検面３ａに垂直に入射し、同じ光路を逆に戻
る。そして、先述した反射光と、干渉計１の内部で干渉
し、干渉縞を形成する。この干渉縞を図示しない撮像素
子により電気信号に変換し、その情報を図示しない演算
装置により演算解析処理することにより、フィゾー面２
ａに対する、被検面３ａの相対的な平面度が測定でき
る。

【００２２】このように、干渉計測はあくまでも相対的
な測定であるから、参照面となるフィゾー面２ａは極力
高精度に形成されているが、やはり絶対平面では有り得
ない。この参照面が絶対平面に対して有する誤差（「絶
対平面度誤差」という）の校正が本発明の目的である。
このために、特開平５‐２２３５３７号公報に開示され
た干渉計測装置を用いることとする。この測定方法を、
図１８を用いて簡単に説明する。

【００２３】図１８において、被検面に回転を与えつつ
測定し、演算装置内で平均化した回転平均化データを、
基準となる回転角度０度方向のデータから減算する。こ
のことにより、フィゾー面の絶対平面度誤差が相殺さ
れ、被検面の非回転対称成分が絶対的に求まる。以上の
手順を、図では、ＡＢＳ−０と称している。このＡＢＳ
−０は、被検面に軸の無い平面から、軸を有する回転対
称な非球面までに適用が可能である。

【００２４】次に、被検面を横ずらしして測定し、演算
装置内でこの横ずらしデータを、基準となる回転角度０
度方向のデータから減算する。このことにより、フィゾ
ー面の絶対平面度誤差が相殺され、被検面の絶対平面度
誤差が横ずらし減算される。この横ずらし減算データ
を、さらに、先述した非回転対称成分を用いて補正する
ことにより、被検面の回転対称成分の横ずらし減算デー
タが絶対的に求まる。

【００２５】このデータから、回転対称成分の等高線の
性質を利用して、回転対称成分を絶対的に求め、非回転
対称成分と加算することにより、被検面の絶対面精度誤
差（後述）が測定可能となる。以上の手順を、図では、
ＡＢＳ−３と称している。このＡＢＳ−３は、横ずらし
を併用するために、非球面に関しては、マイルドな非球
面に適用が制限されてしまう。また、ＡＢＳ−３を正確
に行うためには、横ずらし量を正確に把握する手段が必
要である。

【００２６】以下、横ずらしにより、被検面の絶対平面
度誤差に、２次成分の誤差が混入することを説明する。
例えば、被検面の、非回転対称成分を除く絶対平面度誤
差を Z1=C_01T(X²+Y²)+C₀₂(X²+Y²)²+C₀₃(X²+Y²)³+・・・ …(1) で表すと、横ずらし量ｓをＸ軸方向に与えた時の、被検
面の、非回転対称成分を除く絶対平面度誤差は、 Z2=C_01T{(X−s)²+Y²}+C₀₂{(X−s)²+Y²}²+C₀₃{(X−s)²+Y²}³＋・・・ …(2) で表される。従って、被検面の横ずらし減算データは、 Z3=Z1-Z2=2sX<C_01T+C₀₂[(X²+Y²)+{(X-s)²+Y²}]+・・・> …(3) で表される。この< >の中の定数項以外の成分は、無視
できることがシミュレーションから確認されており、結
局、 Z3=2C_01TsX …(4) の成分がティルト誤差として、干渉計のティルト誤差
（アライメント誤差）中に混入する。

【００２７】このアライメント誤差は、干渉計が相対測
定であるために避けられない誤差であり、アライメント
のずれに起因して発生する見掛け上の収差誤差である。
これを演算装置の内部で取り除く作業が、アライメント
誤差補正と呼ばれている。このアライメント誤差補正に
より(4)式で表されるティルト成分も除去されてしまう
ため、絶対平面度誤差の２次の係数：Ｃ_01Tが正確に求
まらないことになる。

【００２８】但し、「定数項以外の成分は、無視できる
ことがシミュレーションから確認され」を言い換える
と、「Ｃ₀₂以上の係数は、正確に測定できることがシミ
ュレーションから確認され」ている。この成分は、 Z4=C₀₂(X²+Y²)²+C₀₃(X²+Y²)³+・・・ …(5) で表され、この成分をｒｍｓ的に相殺する２次成分 Z5=C_01H(X²+Y²) …(6) も、演算処理により一義的に求まる。即ち、 Z6=C_01H(X²+Y²)+C₀₂(X²+Y²)²+C₀₃(X²+Y²)³+・・・ …(7) で表される誤差成分を２次フィッティングした２次成分
はゼロであり、数式的には、(1)式の非回転対称成分を
除く絶対平面度誤差を２次フィッティングした残差（狭
義の２次残差）すなわち、「被検面の、非回転対称成分
を除く絶対平面度誤差の２次残差」になっている。

【００２９】この狭義の２次残差に、先述した非回転対
称成分を加算した成分が、広義の２次残差であり、この
うねり誤差成分を、「平面の絶対面精度誤差」と定義す
る。これは、ＡＢＳ−３の手法により、絶対校正可能で
ある。この広義の２次残差を演算装置内で回転平均化し
た成分が、非回転対称成分となる。

【００３０】また、次式 Z6=C_01T(X²+Y²)−C_01H(X²+Y²) …(8) で表される誤差成分を、「平面の幾何学形状の誤差成
分」と定義する。数式的には、「(1)式の、非回転対称
成分を除く絶対平面度誤差を、２次フィッティングした
２次成分」になっている。また、非回転対称成分の性質
から、実際の非回転対称成分も含んだ絶対平面度誤差を
２次フィッティングした２次成分と等しい。この２次成
分の校正は、先述した被検面の横ずらし時のティルト成
分を、正確に把握することにより可能となる。

【００３１】この広義の２次残差（被検平面の絶対面精
度誤差）と２次成分（被検平面の幾何学形状の誤差成
分）の校正は、同時に行うことも可能であるし、個別に
行うことも可能である。まず、同時に行う場合につい
て、図１を用いて説明する。

【００３２】被検物３を回転軸の周りに回転させてデー
タを採取し、前述のＡＢＳ−３の処理を行う。このＡＢ
Ｓ−３の処理により、広義の２次残差（被検平面の絶対
面精度誤差）を校正する。

【００３３】２次成分（被検平面の幾何学形状の誤差成
分）の校正は、ＡＢＳ−３を行う際に、同時に行うこと
が可能である。すなわち、ＡＢＳ−３の横ずらしを図の
矢印の方向に、被検物３の移動手段（不図示）により行
う際に、被検物３の保持手段７に、基準ミラー４を横ず
らしの方向と垂直に設置する。このことにより、被検物
３の横ずらし時に、被検面３ａに発生する横ずらし方向
のティルトは、基準ミラー４に発生する重力方向のティ
ルトと等しくすることが可能となる。この基準ミラー４
のティルトは、モニター光学系５によりモニターする。

【００３４】なお、モニター光学系５自身は平面フィゾ
ー板２と共通の、安定した基盤に設置されるが、相対的
にこのモニター光学系５と平面フィゾー板２の間で発生
するティルトの振れが、絶対校正に必要な精度と比較し
て無視できない場合、一つの手段として、干渉計１から
射出される測定光により、被検面３ａの測定と同時、若
しくは個別に、モニター光学系５の振れを測定する必要
がある。その為の補助ミラー６が、モニター光学系と一
体になるように具備されている。モニター光学系として
は、第２の干渉計でも良いし、コリメータでも良い。

【００３５】なお、図で示す「ｇ↓」は重力方向を表し
ており、被検面の回転や横ずらしの方向は、この重力軸
に対して垂直に行うことが必須である。また、被検面３
ａの絶対平面度とは、重力に対する保持手段７の反力に
より面歪みを受けた状態の被検面に対するものであり、
保持手段７に依存する性質を有するさて、１軸だけに着目すると、横ずらし前後で基準ミラ
ー４に発生する、絶対空間上のティルト誤差をＴｚとお
ける。また、横ずらし前後の差分データのアライメント
誤差補正で算出されるアライメントずれもＴａとおけ
る。さらに、横ずらし前後のモニター光学系５のティル
ト振れもＴｍとおける。この時、 Ta−(Tz−Tm)=C０１Ｔ(X２+Y２)−C０１Ｈ(X２+Y２) …(9) の関係が成立するから、２次成分（被検平面の幾何学形
状の誤差成分）の絶対校正が可能となる。

【００３６】横ずらしで発生する実際のティルト成分
は、Ｘティルトだけである保証は無く、Ｙティルトも同
時に発生する。また、横ずらしにより、測定光のアパー
チャで視認される被検面の測定領域が異なるため、被検
面３ａの非回転対称成分に起因して、横ずらし差分デー
タのアライメント誤差補正後も、(9)式のＴａで求める
べきティルト成分に誤差が乗ってくる。

【００３７】この対処として、先ず、横ずらしは、撮像
素子のサンプリングに対して対称性を持たせるようにす
る。また、被検面の測定領域も、マスキングや墨塗りな
どにより、同様の配慮をする。そして、被検面の非回転
対称成分に起因するティルト誤差も、演算装置内で、Ａ
ＢＳ−０により求まる被検面の２次残差（非回転対称成
分）を利用して、横ずらし減算データに補正をかける。

【００３８】これらの配慮により、モニターすべきティ
ルト成分として、横ずらし方向の１軸のティルト誤差成
分を抽出するだけでよいことになる。

【００３９】以下、図２から図５を用いて本発明の平面
干渉計の第２の実施の形態について説明する。この実施
の形態は、先述した広義の２次残差（被検平面の絶対面
精度誤差）と２次成分（被検平面の幾何学形状の誤差成
分）の校正を、個別に行う例である。以下の図において
は、前出の図において示された構成要素と同じ符号を有
するものは、当該構成要素と同じものを示す。図２にお
いて、３０はレフ原器、３０ａはレフ原器面である。

【００４０】この実施の形態では、まず、被検物とは別
にレフ原器３０を準備し、先述したＡＢＳ−３をレフ原
器に適用する。これにより、レフ原器面３０ａの２次残
差と同時に、フィゾー面２ａの２次残差も校正される。
すなわち、測定波面の広義の２次残差（測定波面の絶対
面精度誤差）が校正される。この際、このフィゾー面の
状態を絶対校正に耐えるべく、環境条件を整えて変化を
受けさせないこと、又は、環境変化が無視できる範囲内
でのレフ減算（レフ原器との比較測定）によるフィゾー
面の校正が前提となる。

【００４１】また、干渉計測を行う際の位相誤差を偏り
として測定光に与える誤差要因の存在が、フィゾー面と
被検面の干渉アーム間で無視できる場合、フィゾー面は
測定波面と言い換えてもよい。なお、フィゾー面に入射
する波面は、測定光のコヒーレンシーが良好な場合は、
干渉計測がフィゾー面と被検面との相対的な位相差測定
であるため、完全な平面波である必要が無い。従って、
「測定波面」のより正確な表現は、「フィゾー面によっ
て、仮想的に位相をリセットして考えた、測定波面」と
なる。

【００４２】次に、図３〜図５に示すように、レフ原器
の代わりにダミー素子として、長尺鏡３００を用いて、
ダミー面３ａの２次成分（被検平面の幾何学形状の誤差
成分）を校正する。

【００４３】このときに、図１と共通な手段として、不
図示の長尺鏡保持手段に、長尺鏡３００と一体に基準ミ
ラー４を設置し、モニター光学系５により、横ずらしの
方向と平行に長尺鏡３００のティルトをモニターする。
このとき、モニター光学系５自身に生じるティルトの振
れは、干渉計１から射出される測定光により、長尺鏡３
００のダミー面３００ａの測定と同時、又は個別に測定
される。そのため補助ミラー６がモニター光学系に具備
されている。モニター光学系としては、第２の干渉計で
も良いし、コリメータでも良い。このモニター光学系
は、「課題を解決する手段」に記載した「ティルト計測
手段の安定性を計測する手段」に相当する。

【００４４】図１とは異なり、図から明らかなように、
フィゾー平面２ａの有効光束よりもダミー面３００ａが
大きいため、横ずらしの移動手段のストロークを大きく
して、この横ずらし量を正確に把握制御する手段が必要
となる。

【００４５】図６は、図３〜図５で測定されたダミー面
のデータを波面合成する説明図である。前述した横ずら
し量を、干渉計倍率「ｍｍ／画素」で割ることにより、
演算装置内で等価的に横ずれした画素数が算出され、こ
の量だけ演算装置内で戻すことにより、図示したよう
に、ダミー面３００ａの面精度誤差（うねり誤差：広義
の２次残差）が再現される。

【００４６】なお、この重ね合わせ領域（以降「重合領
域」と呼ぶ）には、レフ原器３０のレフ面３０ａ、又
は、フィゾー面３ａの面精度誤差が重畳するため、ＡＢ
Ｓ−３により事前に求めた、レフ面３０ａ、又は、フィ
ゾー面３ａの広義の２次残差（絶対面精度誤差）を利用
して、重合領域における偏りを補正することが、より高
精度の２次成分の校正には必要となる。

【００４７】長尺鏡３００を用いることにより、自重撓
みも含めた２次成分の検出感度の向上が可能となり、こ
の長尺鏡の２次成分を用いて、フィゾー面、従って、被
検面の２次成分も高精度に求めることが可能となる。ま
た、この２次成分の校正された長尺鏡３００を用いれ
ば、２個の面の直角度出しを行う際に、その精度向上が
図れる。

【００４８】図７は、本発明の実施の形態の第３の例を
示す図である。この実施の形態では、基本的な構成と機
器の配置は図３と同じであるが、移動鏡の横ずらし方向
から基準ミラー４のティルトをモニターするためのモニ
ター光学系５の代わりに、干渉計１からの測定光を偏向
して基準ミラー４のティルトを干渉計測するための偏向
手段８を用いた点が異なっている。偏向手段８として、
直角三角プリズムを用いているが、反射ミラーでもよ
い。

【００４９】なお、偏向手段８自身は平面フィゾー板２
と共通の、安定した基盤に設置されるが、相対的にこの
偏向手段８と平面フィゾー板２の間で発生するティルト
の振れが、絶対校正に必要な精度と比較して無視できな
い場合、一つの手段として、さらに干渉計１から射出さ
れる測定光により、ダミー面３００ａの測定と同時、又
は個別に、偏向手段８の振れを測定する必要がある。そ
の為の補助ミラー６が、偏向手段８と一体になるように
具備されている。偏向手段８と補助ミラー６は、１個の
光学素子として形成してもよいのは言うまでもない。

【００５０】また、これら光学素子の角度精度を緩和す
るために、基準ミラー４は可変であり、角度調整が可能
になっている。この場合にも、基準ミラー４は長尺鏡３
００に対して一体に動くように、不図示の長尺鏡保持手
段に取り付けられている。

【００５１】図１７は、図７で示した補助ミラーと偏向
手段の変形例であり、補助ミラー６に偏向手段である直
角三角プリズム８が貼り付けられている。この場合、図
７における干渉計１からの光の一部は、補助ミラー６に
より反射されて、フィゾー面２ａからの反射光と干渉す
る。他の一部は、プリズム面で直角に反射されて基準ミ
ラー４に入射する。そして、その反射光は、再びプリズ
ム面で直角に反射されてフィゾー面２ａからの反射光と
干渉する。

【００５２】この第３の実施の形態において、広義の２
次残差（被検平面の絶対面精度誤差）と２次成分（被検
平面の幾何学形状の誤差成分）の校正を行う方法は、前
記第２の実施の形態における方法と同じである。

【００５３】以下、以上で説明した第２の実施の形態、
第３の実施の形態の各種の変形例について説明する。図
８は、基準ミラー４を長尺鏡３００の両端面に２個設け
た例であり、平均化効果により、長尺鏡３００のティル
トのモニター精度の向上が期待できる。図８(a)はモニ
ター光学系５を採用した場合であり、１個の補助ミラー
６に対してモニター光学系５の機能を２個に増やした例
である。図８(b)は偏向手段を採用した場合であり、補
助ミラーに対して偏向手段８（直角三角プリズム）を２
個に増やした例であり、図７と同様、基準ミラーの調整
を可能としている。

【００５４】図９は、モニター光学系５を２個採用した
場合であり、補助ミラーに対してモニター光学系５の機
能を増やすその他の例である。図６の測定配置と同様、
平均化効果により、長尺鏡ティルトのモニター精度の向
上が期待できる。図９(a)は、基準ミラー４の個数はそ
のままで、長尺鏡３００に対して対称に、モニター光学
系の個数を２個に増やした例である。図９(b)は、図６
(a)と同じ測定要素を、図９(a)と同じく、長尺鏡３００
に対して対称に２個に増やした例である。いずれの測定
も、モニター光学系５の代わりに偏向手段を採用しても
よい。

【００５５】図１０は、長尺鏡３００に対して対称に、
補助ミラー６の個数を２個に増やした例であり、ミラー
保持手段９を介して、モニター光学系５に取り付けられ
ている。基準ミラー４の個数の増減に合わせて、モニタ
ー光学系５の機能も増減すればよい。

【００５６】なお、モニター光学系５は図では１個であ
るが、重力方向にレーザ測長器を２個設け、レーザ測長
器の測長値の差分値の変化量を、２個のレーザ測長器の
間隔で割ることにより、長尺鏡３００のティルトのモニ
ター光学系の代替とすることも可能である。

【００５７】図１１は、補助ミラー６と偏向手段８の機
能を、図５と同じ形状の直角三角プリズム６８により達
成した例である。この光学素子は、補助ミラー面６８ａ
と偏向ミラー面６８ｂが４５度に形成され、偏向ミラー
面６８ｂは高反射面にコートが施されている。また、基
準ミラー４と平行となる面には、反射防止膜が形成され
ている。補助ミラー面６８ａはハーフミラーでも良い。
必要に応じてマスキングをかけ、３光束干渉を避けるた
めに、不図示の遮光板の併用も必要となる。また、図５
と同様、基準ミラー４の調整を可能としている。

【００５８】以下、本発明の第４の実施の形態について
説明する。図１２に示す実施の形態は、図１０とほぼ同
じ測定機器の配置から成り立っているが、基準ミラー４
の代わりに長尺鏡３００の端面を高精度面に仕上げ、基
準面４０としたものである。この基準面４０は、横ずら
しと平行する方向からモニターするために、横ずらし方
向、及びダミー面３００ａと直交するように、角度出し
がされている。そして、第２の干渉計１０を設け、平面
フィゾー板２０のフィゾー面２０ａが基準面４０と干渉
縞を形成ようにする。

【００５９】一方、モニター光学系５は、このフィゾー
面２０ａのティルトをモニターする。以上の配置によ
り、平面フィゾー板２０を介して間接的に、モニター光
学系５は基準面４０、即ち、ダミー面３００ａのティル
トを計測することが可能となる。

【００６０】なお、第２の干渉計１０の代わりに、第２
のモニター光学系を採用してもよい。この時は、フィゾ
ー面２０ａの代わりに補助ミラー面を用意して、第２の
モニター光学系と当該補助ミラー面を一体にセットする
必要がある。

【００６１】この第４の実施の形態において、広義の２
次残差（被検平面の絶対面精度誤差）と２次成分（被検
平面の幾何学形状の誤差成分）の校正を行う方法は、前
記第２の実施の形態における方法と同じである。

【００６２】図１３は、本発明の第５の実施の形態を示
す図である。この実施の形態は、図１２に示された実施
の形態と類似の測定機器配置で構成されており、基準面
４０、平面フィゾー板２０、及び第２の干渉計１０に関
しては図１２と全く同じである。そして、補助ミラー面
６と直交する位置に、一体となるように補助ミラー面６
１を用意し、モニター光学系でフィゾー面２０ａをモニ
ターする代わりに、第２の干渉計により補助ミラー面６
１をモニターすることにより、補助ミラー面６１を介し
て間接的に、第２の干渉計と平面フィゾー板２０で構成
される、第２のモニター光学系の安定性を計測すること
が可能となる。

【００６３】この第５の実施の形態において、広義の２
次残差（被検平面の絶対面精度誤差）と２次成分（被検
平面の幾何学形状の誤差成分）の校正を行う方法は、前
記第２の実施の形態における方法と同じである。

【００６４】図１４は、本発明の第６の実施の形態を示
す図である。モニター光学系５、及び基準面４０に関し
ては図１２に示した実施の形態と同じ配置であるが、４
５度折り曲げミラー８０を設けることにより、モニター
光学系５の測定光を重力方向に偏向し、平面フィゾー板
２０のフィゾー面２０ａをモニターしている。第２の干
渉計１０、及び平面フィゾー板２０のフィゾー面２０ａ
の役割は、図１２の場合と同じである。

【００６５】ダミー面３００ａ、及び補助ミラー面６の
測定と、基準面４０、及び補助ミラー６面の測定の同時
性を問わない場合は、図から明らかなように、第１の干
渉計１を第２の干渉計１０の位置までシフト移動させる
ことにより、代替が可能である。また、第１の干渉計１
の光路を途中で切り替えることによっても代替が可能で
ある。

【００６６】この第６の実施の形態においても、広義の
２次残差（被検平面の絶対面精度誤差）と２次成分（被
検平面の幾何学形状の誤差成分）の校正を行う方法は、
前記第２の実施の形態における方法と同じである。

【００６７】図１５は、本発明の第７の実施の形態を示
す図である。この実施の形態における測定方法は、図１
４に示す実施の形態と同様に、４５度折り曲げミラー８
０を設けることにより、第２の干渉計１０の測定光を重
力方向から水平に偏向している点を除いては、図１３に
示した実施の形態の測定方法と同じである。また、第１
の干渉計１と第２の干渉計１０の関係は、図１４で述べ
たのと同様である。

【００６８】図１６は、本発明の第８の実施の形態を示
す図である。この実施の形態における測定方法は、図１
５に示した実施の形態の測定方法と類似しているが、ハ
ーフミラー８１により、干渉計１から射出される測定光
をフィゾー面２ａを通過させた後、２方向に分割してい
る。反射されて重力方向に分割された測定光は、長尺鏡
３００と補助光学素子６２のミラー面を干渉計測する。
一方、透過した測定光は、折り曲げミラー８２を介し
て、基準面４０と補助光学素子６２のミラー面を干渉計
測する。両方の干渉計測を同時に行うことは困難であ
り、不図示のシャッターにより、３光束干渉を避ける必
要が生じ得る。なお、折り曲げミラー８２の直角度が充
分正確でありさえすれば、補助光学素子６２は不要であ
る。

【００６９】上記第７の実施の形態、第８の実施の形態
においても、広義の２次残差（被検平面の絶対面精度誤
差）と２次成分（被検平面の幾何学形状の誤差成分）の
校正を行う方法は、前記第２の実施の形態における方法
と同じである。

【００７０】以上述べた、被検物のティルトやティルト
計測手段の安定性を、モニター光学系や干渉計で計測す
る際に、各測定を同時刻に行うことが好ましい。このこ
とにより、相対的な振動等による揺れの影響が測定デー
タに有る場合でも、その影響を除去することが可能とな
る。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る平面干渉計
を採用すれば、平面の面精度誤差の２次残差のみなら
ず、２次成分の絶対校正も可能となる。また、本発明に
係る平面干渉計により２次成分の校正された長尺鏡を用
いることにより、２個の面の直角度出しの精度向上が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な原理を説明するための図であ
ると共に、本発明の第１の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図６】第２の実施例でで測定されたダミー面のデータ
を波面合成する説明図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施の形態の変形例の概要図で
ある。

【図９】本発明の第３の実施の形態の変形例の概要図で
ある。

【図１０】本発明の第３の実施の形態の変形例の概要図
である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態の変形例の概要図
である。

【図１２】本発明の第４の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図１３】本発明の第５の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図１４】本発明の第６の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図１５】本発明の第７の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図１６】本発明の第８の実施の形態の例の概要図であ
る。

【図１７】補助ミラーと偏向手段の変形例を示す図であ
る。

【図１８】公開公報に記載された干渉計測方法を示す図
である。

【符号の説明】

１…干渉計、２…平面フィゾー板、２ａ…フィゾー面、
３…被検物、３ａ…被検面、４…基準面、５…モニター
光学系、６…補助ミラー（面）、８…偏向手段、９…ミ
ラー保持手段、２０…平面フィゾー板、２０ａ…フィゾ
ー面、３０…レフ原器、３０ａ…レフ原器面、４０…基
準面、６１…補助ミラー面、６８…三角プリズム、６８
ａ…補助ミラー面、６８ｂ…偏向ミラー面、８０…折り
曲げミラー、８１…ハーフミラー、８２…折り曲げミラ
ー、３００…長尺鏡、３００ａ…ダミー面

フロントページの続き (72)発明者山本貴広東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内 (72)発明者杉山喜和東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 2F064 AA09 DD01 DD09 EE05 FF01 GG12 GG13 GG22 HH03 HH08 JJ01 2F065 AA47 AA54 DD04 EE00 FF52 FF61 JJ03 JJ26 LL12 LL17 LL30 LL46 MM03 MM14 MM24 MM28 QQ31 SS13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射された測定用光束を、被検
物の被検面と同じ幾何学形状を有する測定波面に変換し
て被検物の被検面に照射し、被検面から反射された測定
波面と、前記光源から出射されて、参照波面とを互いに
干渉させ、干渉により生じる干渉縞被検面の面精度誤差
（面形状の幾何学形状からの乖離の内、幾何学形状の誤
差成分は含まない、うねり誤差成分）を計測する干渉計
であって、前記幾何学形状が平面であり、被検面の面精
度誤差として、被検面の絶対平面度誤差の２次残差（絶
対平面度誤差を２次関数でフィッティングした残差）を
校正する第１の校正手段と、被検面の幾何学形状（平
面）の誤差成分として、被検面の絶対平面度誤差の２次
成分（２次関数でフィッティングされた成分）を校正す
る第２の校正手段とを有してなることを特徴とする平面
干渉計。
【請求項２】光源から出射された測定用光束を、被検
物の被検面と同じ幾何学形状を有する測定波面に変換し
て、被検物の被検面に照射し、被検面から反射された測
定波面と、前記光源から出射されて、所定の面形状を有
するように変換された参照波面とを互いに干渉させ、干
渉により生じる干渉縞を光電検出して解析処理すること
により、被検面の面精度誤差（面形状の該幾何学形状か
らの乖離の内、幾何学形状の誤差成分は含まない、うね
り誤差成分）を計測する干渉計であって、前記幾何学形
状が平面であり、測定波面の面精度誤差として、測定波
面の絶対平面度誤差の２次残差（該絶対平面度誤差を２
次関数でフィッティングした残差）を校正する第１の校
正手段と、被検面の幾何学形状（平面）の誤差成分とし
て、被検面の絶対平面度誤差の２次成分（２次関数でフ
ィッティングされた成分）を校正する第２の校正手段と
を有してなることを特徴とする平面干渉計。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の平面干渉
計であって、前記第２の校正手段は、前記第１の校正手
段で校正された２次残差を利用して校正を行うものであ
ることを特徴とする平面干渉計。
【請求項４】請求項１から請求項３のうちいずれか１
項に記載の平面干渉計であって、前記第２の校正手段
は、前記干渉縞が消えないように前記被検物にシフトを
与えるシフト手段と、当該シフトの方向から、前記被検
物のティルトを計測するティルト計測手段とを有してな
ることを特徴とする平面干渉計。