JPH0989518A - ノイズ防止機能付干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基準面および被検面で反射した２つの光ビー
ムがスポット状に集光する位置に配置されたアライメン
トスクリーンを用いて基準面および被検面のアライメン
トを行う干渉計において、アライメントスクリーンに透
過光減光部材を貼付することにより、被検面の反射率が
低い場合でも干渉縞の観察測定を精度よく行えるように
する。 【構成】 下面３０ａが粗面状に形成されるとともに中
央に光透過孔３０ｂが形成されたアライメントスクリー
ン３０の上面３０ｃに、孔３２ａを有するＮＤフィルタ
フィルム３２を貼付し、スクリーン３０を透過する光ビ
ームの強度を減殺させる。干渉縞測定時、基準板２の裏
面２ｂからの反射光がスクリーン３０に入射し、光透過
孔３０ｂの近傍にビームスポットを形成するが、このビ
ームスポットからの散乱光が撮像面２６ａに到達して、
測定光により形成された干渉縞の像にノイズとして重畳
されるのを、フィルム３２の配設により未然に防止す
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、ノイズ防止機能付
干渉計、すなわち基準面および被検面のアライメントに
起因して発生するノイズを防止し得るように構成された
干渉計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、干渉計としてフィゾー型の干
渉計が広く用いられている。このフィゾー型の干渉計に
おいては、基準板の基準面および該基準板を透過した後
被検面で反射した２つの光ビームをスポット状に集光さ
せた後、両光ビームの干渉作用により撮像面上に干渉縞
を形成させ、この干渉縞を観察測定することにより、被
検面評価を行うようになっている。

【０００３】上記干渉計において被検面評価を正確に行
うためには、基準面と被検面とを正確な位置関係で配置
しておくことが必要である。このため干渉計において
は、測定を行う前に、基準面および被検面のアライメン
トを行うようになっている。このアライメントの方法と
しては、従来より、下面（片面）が粗面状に形成される
とともに中央に光透過孔が形成されたアライメントスク
リーンを、反射光ビームがスポット状に集光する位置に
配置して該アライメントスクリーンの下面に基準面およ
び被検面からの反射光のビームスポットを結像させ、こ
の状態で基準面および被検面の傾斜角を各々調整して両
反射光のビームスポットを上記光透過孔において一致さ
せることにより、アライメントを行う方法が知られてい
る。

【０００４】ところで、フィゾー型の干渉計において
は、基準板の基準面のみならずその反対側の面（以下
「基準板裏面」と称する）からも反射光が生じるが、こ
れら両反射光の向きが完全に一致してしまうのを防止す
るため、基準板の両面は完全に平行ではなく僅かにウェ
ッジ状に形成されている。したがって、基準板の両面か
らの反射光のビームスポットは、図６（ａ）に示すよう
に、アライメントスクリーン３０上においては、近接し
た１対のビームスポットＡ、Ｂとなって現れる。そし
て、図６（ｂ）に示すように、これら１対のビームスポ
ットＡ、Ｂのうち、基準面からの反射光のビームスポッ
トＡを光透過孔３０ｂに位置合わせすることにより、基
準面のアライメントが行われるようになっている。上記
アライメントにより基準面からの反射光のビームスポッ
トＡが光透過孔に位置合わせされたとき、当然ながら、
基準板裏面からの反射光のビームスポットＢは、図６
（ｂ）および図７に示すように、アライメントスクリー
ン上の光透過孔近傍に残ったままとなる。このビームス
ポットＢを形成する基準板裏面からの反射光は、図８に
示すように、粗面状に形成されたアライメントスクリー
ン下面３０ａで散乱光となってアライメントスクリーン
３０を透過する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フィゾー型
の干渉計における測定対象は、通常、ガラスの表面やミ
ラー等の高反射面であり、その光反射率は数パーセント
から１００パーセントであるが、光学部品によっては、
使用中に光学的なノイズを発生させないようにするた
め、その表面に使用される光ビームの波長に応じた反射
防止膜コーティングが施されるものもあり、このような
光学部品の表面の反射率は極めて低いものとなる。そし
て、このような低反射率の表面が被検面となる場合に
は、被検面からの反射光と基準面からの反射光との光強
度バランスが悪くなり、これに伴い、撮像面上に形成さ
れる干渉縞のコントラストも低下し、干渉縞の観察測定
を行いにくくなる。特に、干渉縞から被検面の形状を自
動的に解析する解析装置の使用が困難なものとなる。

【０００６】これに対し、基準面にも被検体に施された
のと同様の反射防止膜をコーティングすることにより反
射光を低減させ、被検面からの反射光との強度比を１に
近づけるようにすれば、干渉縞のコントラストを向上さ
せることが可能である。しかしながら、このようにした
場合には、干渉縞を形成している測定光の強度は、被検
面および基準面共に反射防止膜コーティングが施されて
いない場合に比して１／１０以下となる。このため、例
えば、ＴＶカメラのような観察手段では光量不足とな
り、正常な画像を得ることが困難となる。

【０００７】これに対し、観察手段の光感度を上げるよ
うにすれば、光量不足については解決可能であるが、上
記アライメントスクリーンのビームスポットＢからの散
乱光も撮像面に到達して、測定光により形成された干渉
縞の像にノイズとして重畳され、これにより精度よく観
察測定を行うことができなくなるという問題が生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、基準面および被検面で反射した２つの光ビームがス
ポット状に集光する位置にアライメントスクリーンを配
置して基準面および被検面のアライメントを行う干渉計
において、被検面の反射率が低い場合であっても干渉縞
の観察測定を精度よく行うことができるノイズ防止機能
付干渉計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】本発明に係るノイズ防止
機能付干渉計は、基準板の基準面および被検面で反射し
た２つの光ビームをスポット状に集光させた後、これら
両光ビームの干渉作用により撮像面上に干渉縞を形成さ
せるように構成された干渉計において、片面が粗面状に
形成されるとともに中央に光透過孔が形成されたアライ
メントスクリーンを、前記両光ビームがスポット状に集
光する位置に配置し、前記基準面および前記被検面から
の反射光のビームスポットを前記光透過孔において一致
させることにより、前記基準面および前記被検面のアラ
イメントを行うように構成されてなり、前記アライメン
トスクリーンに、該アライメントスクリーンを透過する
光ビームの強度を減殺させる透過光減光手段が設けられ
ていることを特徴とするものである。

【０００９】上記「透過光減光手段」は、アライメント
スクリーンを透過する光ビームの強度を減殺させること
ができるものであれば特定の構成に限定されるものでは
ないが、例えば、アライメントスクリーンに隣接して配
置された透過光減光部材からなるもの、アライメントス
クリーンの表面に施された透過光減光薄膜からなるも
の、あるいはアライメントスクリーン自体を透過光減光
部材で構成してなるもの等が採用可能である。また、上
記「光透過孔」の具体的態様としては、アライメントス
クリーンに形成された貫通孔からなるもの、あるいはア
ライメントスクリーンの一部を光学的に透明に形成して
なるもの等が採用可能である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施例について説明する。図１は、本発明の一実施例に係
るノイズ防止機能付干渉計を示す正面図である。図示の
ように、このノイズ防止機能付干渉計は、フィゾー型の
レーザ干渉計であり、レーザ光源１２と、発散レンズ１
４と、ハーフプリズム１６と、コリメータレンズ１８
と、基準板支持機構２０と、被検体支持機構２２と、結
像レンズ２４と、ＣＣＤカメラ２６と、モニタ２８と、
アライメントスクリーン３０とを備えてなり、上記基準
板支持機構２０および被検体支持機構２２には、平板状
の基準板２および被検体４が各々支持されている。

【００１１】上記レーザ光源１２から射出され、発散レ
ンズ１４で発散された光ビームは、ハーフプリズム１６
で下方に反射されてコリメータレンズ１８により平行光
にされた後、基準板２に入射するようになっている。こ
の基準板２の基準面２ａとなる下面（反コリメータレン
ズ側の面）は、極めて平面度の高い半透鏡平面に形成さ
れている。一方、基準板２の上面２ｂ（基準板裏面）
は、基準面２ａと略平行で滑らかな平面であるが、基準
面２ａに対して僅かに傾斜している。上記基準板支持機
構２０の角度調整（アライメント）により、コリメータ
レンズ１８からの平行光を基準面２ａに垂直に入射させ
るようになっている。

【００１２】上記基準板２の下方には、該基準板２と所
定間隔をおいて被検体４が配されており、基準板２を透
過した光ビームを入射させるようになっている。この被
検体４の上面が被検面４ａであって、被検体支持機構２
２の角度調整（アライメント）により、基準板２からの
光ビームを被検面４ａに垂直に入射させるようになって
いる。上記被検体４の上面には反射防止膜コーティング
が施されており、その被検面４ａの反射率は極めて低い
ものとなっている。このような場合には、被検面４ａか
らの反射光と基準面２ａからの反射光との光強度バラン
スが悪くなり、これに伴い、撮像面上に形成される干渉
縞のコントラストも低下してしまい、干渉縞の観察測定
が行いにくくなる。このため、本実施例においては、基
準面２ａにも被検体４に施されたのと同様の反射防止膜
をコーティングすることにより反射光を低減させ、被検
面４ａからの反射光との強度比を１に近づけるようにし
ている。

【００１３】上記基準面２ａおよび被検面４ａで反射し
た２つの光ビームは、コリメータレンズ１８により集束
せしめられながらハーフプリズム１６を透過し、その上
方に配置された結像レンズ２４を介してＣＣＤカメラ２
６の撮像面２６ａ上に結像され、さらにその撮像信号が
モニタ２８に送出されて画像表示されるようになってい
る。上記被検面４ａに凹凸等があると、基準面２ａおよ
び被検面４ａで反射した２つの光ビーム相互間に位相ず
れが生じ、これに伴う両光ビームの干渉作用によりＣＣ
Ｄカメラ２６の撮像面２６ａ上に干渉縞が形成されるの
で、モニタ２８でこの干渉縞を観察測定することにより
被検面４ａの評価を行い得るようになっている。

【００１４】上述したように、本実施例においては、上
記基準面２ａおよび被検面４ａの反射率は極めて低いの
で、干渉縞を形成している測定光の強度は、基準面２ａ
および被検面４ａ共に反射防止膜コーティングが施され
ていない場合に比して１／１０以下となる。このため、
ＣＣＤカメラ２６の光感度を上げて測定を行うようにな
っている。上記基準面２ａおよび被検面４ａで反射した
２つの光ビームは、上記コリメータレンズ１８の集束作
用により一旦スポット状に集光した後結像レンズ２４に
入射するが、上記両光ビームがスポット状に集光する位
置にはアライメントスクリーン３０が配置されている。
上記干渉縞の観察測定に先立ち、基準板支持機構２０お
よび被検体支持機構２２の角度調整により基準面２ａお
よび被検面４ａのアライメントが行われるが、このアラ
イメントは、上記アライメントスクリーン３０を用いて
行われるようになっている。

【００１５】このアライメントスクリーン３０は、光透
過可能な材質（ガラス）からなる平板部材であり、その
下面３０ａ（片面）が粗面状に形成されるとともにその
中央には光透過孔３０ｂが形成されている。なお、アラ
イメントスクリーン３０の上面３０ｃは研磨面である。
そして、上記アライメントの際には、アライメントスク
リーン３０の下面３０ａに基準面２ａおよび被検面４ａ
からの反射光のビームスポットＡ、Ｂを結像させ、この
状態で基準面２ａおよび被検面４ａの傾斜角を各々調整
して両反射光のビームスポットＡ、Ｂを光透過孔３０ｂ
において一致させることにより、アライメントを行うよ
うになっている。なお、上記アライメントの際には、上
記両反射光のビームスポットＡ、ＢをＣＣＤカメラ２６
の撮像面２６ａ上に結像させるようにするため、上記結
像レンズ２４に代えてスポット像撮影レンズ（図示せ
ず）が用いられるようになっている。

【００１６】ところで、上述した如き干渉計において
は、基準板２の基準面２ａのみならず基準板裏面２ｂか
らも反射光が生じるが、これら両反射光の向きが完全に
一致してしまうのを防止するため、上記のように基準板
２の両面２ａ、２ｂは完全に平行ではなく僅かにウェッ
ジ状に形成されている。したがって、基準板２の両面２
ａ、２ｂからの反射光のビームスポットは、図６（ａ）
に示すように、アライメントスクリーン３０上において
は、近接した１対のビームスポットＡ、Ｂとなって現れ
る。そして、図６（ｂ）に示すように、これら１対のビ
ームスポットＡ、Ｂのうち、基準面２ａからの反射光の
ビームスポットＡを光透過孔に位置合わせすることによ
り、基準面２ａのアライメントが行われるようになって
いる。

【００１７】上記アライメントにより基準面２ａからの
反射光のビームスポットＡが光透過孔３０ｂに位置合わ
せされたとき、当然ながら、基準板裏面２ｂからの反射
光のビームスポットＢは、図６（ｂ）および図７に示す
ように、アライメントスクリーン３０上の光透過孔３０
ｂ近傍に残ったままとなる。このビームスポットＢを形
成する基準板裏面２ｂからの反射光は、図８に示すよう
に、粗面状に形成されたアライメントスクリーン３０の
下面３０ａで散乱光となってアライメントスクリーン３
０を透過する。

【００１８】上述したように、本実施例においては、低
反射率の基準面２ａおよび被検面４ａに対応させて、Ｃ
ＣＤカメラ２６の光感度を上げて測定を行うようになっ
ており、上記アライメントスクリーン３０のビームスポ
ットＢからの散乱光がＣＣＤカメラ２６の撮像面２６ａ
に到達すると、測定光により形成された干渉縞の像にノ
イズとして重畳されるので、精度よく観察測定を行うこ
とができなくなる。このため、本実施例においては、図
１および図２に示すように、上記アライメントスクリー
ン３０の上面３０ｃに透過光減光作用のあるＮＤフィル
タフィルム３２が貼付されている。このＮＤフィルタフ
ィルム３２は、例えば、光透過率が約２パーセント程度
のものを用いることができる。上記ＮＤフィルタフィル
ム３２には、アライメントスクリーン３０の光透過孔３
０ａと同一径（例えば直径約１ｍｍ程度）の孔３２ａが
形成されている。

【００１９】このように、アライメントスクリーン３０
の上面３０ｃにＮＤフィルタフィルム３２を貼付するこ
とにより、アライメントスクリーン３０のビームスポッ
トＢからの散乱光の、ＮＤフィルタフィルム３２透過後
の光強度は著しく低下するので、ＣＣＤカメラ２６の撮
像面２６ａに散乱光が到達して干渉縞の像にノイズとし
て重畳されるのを防止することができる。したがって、
本実施例によれば、被検面４ａの反射率が低い場合にお
いても干渉縞の観察測定を精度よく行うことができる。

【００２０】なお、本発明のノイズ防止機能付干渉計と
しては上記実施例のものに限られるものではなく、種々
の態様の変更が可能である。 例えば、上記実施例にお
いては、フィゾ−型干渉計に適応した場合について説明
しているが、本発明の干渉計としてはこれに限られるも
のではなく、例えば、マイケルソン型、トワイマングリ
−ン型等の基準面を有する種々の干渉計に適応すること
が可能であり、これらの干渉計に適応した場合にも上記
実施例のものと同様の効果を得ることができる。また、
ビームスポットＢからの散乱光によるノイズを防止する
ため、ＮＤフィルタフィルム３２をアライメントスクリ
ーン３０の上面３０ｃに貼付するようにしたが、これに
代えて色フィルタフィルム（光ビームの色と略補色関係
にある色を有するフィルム）をアライメントスクリーン
３０の上面３０ｃに貼付するようにしても、上記実施例
と同様の効果を得ることができる。

【００２１】また、図３に示すように、アライメントス
クリーン３０の上面３０ｃに、孔３４ａが形成されたＮ
Ｄガラスフィルタ（あるいは色ガラスフィルタ）３４を
貼付あるいは位置決め固定するようにしても、上記実施
例と同様の効果を得ることができる。さらに、図４に示
すように、アライメントスクリーン３０の上面３０ｃ
に、金属、金属酸化物、誘電体等の蒸着薄膜３６を形成
するようにしても、上記実施例と同様の効果を得ること
ができる。さらに、アライメントスクリーン３０自体を
ＮＤガラスフィルタ３４（あるいは色ガラスフィルタ）
の材質で形成するようにしても、上記実施例と同様の効
果を得ることができる。

【００２２】また、上記実施例においては、アライメン
トスクリーン３０の光透過孔３０ｂを貫通孔として形成
したが、図５に示すように、貫通孔を形成せずにアライ
メントスクリーン３０の下面３０ａのうち、光透過孔３
０ｂに対応する位置に、研磨面からなる平面部３０ｄを
形成するようにしても、貫通孔を形成した場合と同様に
光透過孔３０ｂとしての機能を果たすことができる。上
記実施例においては、低反射率の被検面４ａに対応すべ
くＣＣＤカメラ２６の光感度を上げて測定を行うように
なっているが、高反射率の被検面に対しても、基準板２
を高反射率用のものに取り換えるとともに干渉計の光路
上（例えばアライメントスクリーン３０と結像レンズ２
４との間）に新たなＮＤフィルタを挿入するようにすれ
ば、上記実施例の構成の干渉計を用いてアライメントお
よび干渉縞の観察測定を行うことができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明においては、片面が粗面状に形成
されるとともに中央に光透過孔が形成されたアライメン
トスクリーンに、該アライメントスクリーンを透過する
光ビームの強度を減殺させる透過光減光手段が設けられ
ているので、干渉縞測定時において、基準板裏面からの
反射光がアライメントスクリーンの光透過孔近傍に入射
して散乱光となって撮像面に到達し、測定光により形成
された干渉縞の像にノイズとして重畳されるのを、未然
に防止することができる。したがって、本発明によれ
ば、基準面および被検面で反射した２つの光ビームがス
ポット状に集光する位置にアライメントスクリーンを配
置して基準面および被検面のアライメントを行う干渉計
において、被検面の反射率が低い場合であっても干渉縞
の観察測定を精度よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るノイズ防止機能付干渉
計を示す正面図

【図２】図１に示すアライメントスクリーンを示す要部
拡大図

【図３】上記実施例の第１の変形例を示す要部拡大図

【図４】上記実施例の第２の変形例を示す要部拡大図

【図５】上記実施例の他の変形例を示す要部拡大図

【図６】干渉計における基準板のアライメント方法を示
す平面図

【図７】干渉計における基準板のアライメント方法を示
す正面図

【図８】干渉計における基準板のアライメント方法にお
ける問題点を示す正面図

【符号の説明】

２ 基準板 ２ａ 基準面 ２ｂ 基準板裏面 ４ 被検体 ４ａ 被検面 １２ レーザ光源 １４ 発散レンズ １６ ハーフプリズム １８ コリメータレンズ ２０ 基準板支持機構 ２２ 被検体支持機構 ２４ 結像レンズ ２６ ＣＣＤカメラ ２６ａ 撮像面 ２８ モニタ ３０ アライメントスクリーン ３０ａ 下面（片面） ３０ｂ 光透過孔 ３０ｃ 上面 ３２ ＮＤフィルタフィルム（透過光減光部材） ３２ａ、３４ａ 孔 ３４ ＮＤガラスフィルタ（透過光減光部材） ３６ 蒸着薄膜（透過光減光薄膜） Ａ、Ｂ ビームスポット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準板の基準面および被検面で反射した
   ２つの光ビームをスポット状に集光させた後、これら両
   光ビームの干渉作用により撮像面上に干渉縞を形成させ
   るように構成された干渉計において、 片面が粗面状に形成されるとともに中央に光透過孔が形
   成されたアライメントスクリーンを、前記両光ビームが
   スポット状に集光する位置に配置し、前記基準面および
   前記被検面からの反射光のビームスポットを前記光透過
   孔において一致させることにより、前記基準面および前
   記被検面のアライメントを行うように構成されてなり、 前記アライメントスクリーンに、該アライメントスクリ
   ーンを透過する光ビームの強度を減殺させる透過光減光
   手段が設けられていることを特徴とするノイズ防止機能
   付干渉計。
2. 【請求項２】 前記透過光減光手段が、前記アライメン
   トスクリーンに隣接して配置された透過光減光部材から
   なることを特徴とする請求項１記載のノイズ防止機能付
   干渉計。
3. 【請求項３】 前記透過光減光手段が、前記アライメン
   トスクリーンの表面に施された透過光減光薄膜からなる
   ことを特徴とする請求項１記載のノイズ防止機能付干渉
   計。
4. 【請求項４】 前記透過光減光手段が、前記アライメン
   トスクリーン自体を透過光減光部材で構成してなること
   を特徴とする請求項１記載のノイズ防止機能付干渉計。
5. 【請求項５】 前記光透過孔が、前記アライメントスク
   リーンに形成された貫通孔からなることを特徴とする請
   求項１〜４のうちいずれか１項記載のノイズ防止機能付
   干渉計。
6. 【請求項６】 前記光透過孔が、前記アライメントスク
   リーンの一部を光学的に透明に形成してなることを特徴
   とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載のノイズ防
   止機能付干渉計。