JPH073323B2 - Interfering device - Google Patents
Interfering deviceInfo
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- JPH073323B2 JPH073323B2 JP26864385A JP26864385A JPH073323B2 JP H073323 B2 JPH073323 B2 JP H073323B2 JP 26864385 A JP26864385 A JP 26864385A JP 26864385 A JP26864385 A JP 26864385A JP H073323 B2 JPH073323 B2 JP H073323B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は光の干渉を用いて波面収差を測定するための干
渉計、特に干渉縞によって球面の面精度やレンズの波面
収差を計測するための干渉装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an interferometer for measuring a wavefront aberration using light interference, and particularly for measuring a surface accuracy of a spherical surface or a wavefront aberration of a lens by an interference fringe. Interference device.
従来、干渉計を用いて、被検物体の面形状を計測する装
置が知られており、レンズ面等の種々の面形状の精密測
定に不可欠のものとなっている。そして、球面について
の測定精度を高めるために、干渉装置における光束の集
光点と被検物体の曲率中心との位置調整の誤差、特にテ
ィルト（光軸に垂直な方向でのズレ量に対応）及びデフ
ォーカス（光軸方向でのズレ量に対応）についての補正
手法についても考慮されている。被検物体面の位置ズレ
に対する補正方法として、例えば、Apllied Optics Vo
l.13 No.11（1974）p.2693〜2703に記載されているもの
が実用化されている。Conventionally, a device for measuring the surface shape of an object to be inspected using an interferometer is known, and it is indispensable for precise measurement of various surface shapes such as a lens surface. Then, in order to improve the measurement accuracy of the spherical surface, an error in position adjustment between the focal point of the light flux in the interference device and the center of curvature of the object to be measured, particularly tilt (corresponding to the amount of deviation in the direction perpendicular to the optical axis) Also, a correction method for defocus (corresponding to the shift amount in the optical axis direction) is considered. As a correction method for the positional deviation of the object surface to be inspected, for example, Applied Optics Vo
The materials described in p.2693 to 2703 of l.13 No.11 (1974) have been put into practical use.
しかし、このような従来の補正手法においては、被検物
体の位置調整の誤差による測定誤差が依然として残るた
め、測定の再現性が悪く測定精度の向上が難しいという
問題点があった。However, in such a conventional correction method, a measurement error due to an error in the position adjustment of the object to be inspected still remains, so that the reproducibility of measurement is poor and it is difficult to improve the measurement accuracy.
本発明の目的は、測定の再現性を高め、測定精度の向上
が可能な干渉装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an interferometer capable of improving measurement reproducibility and improving measurement accuracy.
本発明による干渉装置は、球面状の被検物体における波
面収差の測定に際して、干渉計における光束の集光点に
対する被検物体の位置調整誤差、即ちティルト及びデフ
ォーカスによる影響のうち、デフォーカスの高次項の影
響がかなり大きく、特に干渉計によって被検物体に供給
される測定光束の開口数（NA）が位置調整誤差に大きく
影響することを見出したものであり、測定値を最小自乗
法で求める場合に、NAに関する項を採り入れて計算する
こととしたものである。The interferometer according to the present invention, when measuring the wavefront aberration of a spherical object to be inspected, among the influences of the position adjustment error of the object to be inspected with respect to the focal point of the light flux in the interferometer, that is, the influence of tilt and defocus, the It was found that the influence of the higher-order terms is quite large, especially the numerical aperture (NA) of the measurement light beam supplied to the object to be measured by the interferometer has a large influence on the position adjustment error. When calculating, it is decided to incorporate the term related to NA for calculation.
即ち、第１図の本発明による原理的構成図に示す如く、
光束の集光点Ｆを形成し、該集光点Ｆに対して所定の位
置関係に配置される被検物体４による波面と参照面によ
る波面との合成による干渉縞を形成する干渉計１と、該
干渉縞を検出する干渉縞検出手段２と、該検出手段２の
出力に基づいて干渉計内の参照面と被検物体との間の波
面収差を演算する演算手段10とを有する干渉装置におい
て、前記干渉計１によって被検物体４上に供給される測
定光束の開口数に対応する値を入力する開口数入力手段
５を設け、前記演算手段10、前記干渉計内の前記集光点
Ｆに対して被検物体４を所定の位置に配置したときの光
軸方向における位置調整誤差の補正項として前記開口数
入力手段５による開口数の対応値を採り入れて演算する
ものである。That is, as shown in the principle configuration diagram according to the present invention in FIG.
An interferometer 1 that forms a condensing point F of a light beam and forms an interference fringe by combining a wavefront of an object 4 to be inspected arranged in a predetermined positional relationship with the condensing point F and a wavefront of a reference surface. An interference device having an interference fringe detection means 2 for detecting the interference fringes, and a calculation means 10 for calculating a wavefront aberration between a reference surface in the interferometer and an object to be measured based on the output of the detection means 2. In the above, the numerical aperture input means 5 for inputting a value corresponding to the numerical aperture of the measurement light beam supplied onto the object 4 to be measured by the interferometer 1 is provided, and the arithmetic means 10 and the condensing point in the interferometer are provided. As a correction term for a position adjustment error in the optical axis direction when the object 4 to be inspected is arranged at a predetermined position with respect to F, the corresponding value of the numerical aperture by the numerical aperture input means 5 is adopted and calculated.
具体的には、干渉縞検出手段２からの干渉縞に関する信
号を制御器３に入力すると共に、干渉計の被検物体４に
おける開口数（NA）の対応値を開口数入力手段５から制
御器３に入力する。そして、制御器３はこれらの値を演
算器６に送って演算を行なわせた後、演算によって求め
られた波面の測定値を所定の形式にて表示手段７により
表示する。ここで、制御器３及び演算器６は、演算手段
10として機能し、一般のコンピュータによって構成され
得るものである。Specifically, a signal relating to the interference fringes from the interference fringe detection means 2 is input to the controller 3, and the corresponding value of the numerical aperture (NA) of the object 4 of the interferometer is controlled from the numerical aperture input means 5 to the controller. Enter in 3. Then, the controller 3 sends these values to the calculator 6 for calculation, and then displays the measured value of the wavefront obtained by the calculation in a predetermined format on the display means 7. Here, the controller 3 and the calculator 6 are calculation means.
It functions as 10 and can be configured by a general computer.
尚、開口数入力手段によって演算手段に入力される開口
数対応値とは、開口数（NA）そのものの値であるのみな
らず、開口数を決定するための光線の光軸となす角度等
をも意味するものであり、被検物体における実質的な開
口数を算定し得るパラメータの値であればよい。そし
て、このような被検物体の開口数の対応値は被検物体の
測定の度に測定者が演算手段に入力してもよいし、種々
のセンサー等を用いた開口数検出手段８を設けて自動的
に入力できるように構成することも可能である。The numerical value corresponding to the numerical aperture input to the arithmetic means by the numerical aperture input means is not only the value of the numerical aperture (NA) itself, but also the angle formed with the optical axis of the ray for determining the numerical aperture. Is also meant, and may be any parameter value that can calculate the substantial numerical aperture of the object to be inspected. The corresponding value of the numerical aperture of the object to be inspected may be input to the calculation means by the measurer each time the object to be inspected is measured, or the numerical aperture detection means 8 using various sensors or the like is provided. It is also possible to configure so that it can be automatically input.
前記のApllied Opticsに記載された従来の補正手法にお
いては、被検物体上の座標（xi，yi）の各点における波
面の測定値をｗ（xi，yi）とし、波面の真値をw0（xi，
yi）とするとき、 ｗ（xi，yi）＝w0（xi，yi）＋ ａ＋bxi＋cyi＋ｄ（xi 2＋yi 2） 但し、ａは直流成分、b,cはティルト、ｄはデフォーカ
スについての各係数 と表現し、このような式に基づいて、最小自乗法によ
り、波面の値を求めていた。In the conventional correction method described in the above Applied Optics, the measured value of the wavefront at each point of the coordinates (x i , y i ) on the object to be inspected is set to w (x i , y i ) and the true wavefront is determined. The value is w 0 (x i ,
y i ), w (x i , y i ) = w 0 (x i , y i ) + a + bx i + cy i + d (x i 2 + y i 2 ) where a is a DC component and b and c are The tilt and d are expressed as respective coefficients for defocus, and the value of the wavefront is obtained by the method of least squares based on such a formula.
これに対し、本発明においては、上記のデフォーカスに
ついての補正項Δを、 とするものである。On the other hand, in the present invention, the correction term Δ for the above defocus is It is what
ここで、δはデフォーカスに対応する定数であり、NAは
被検物体の開口数で厳密には干渉計において被検物体の
測定領域に供給される測定光束の開口数である。ｒは被
検物体上の測定領域の半径であり、干渉計の検出器上で
の干渉縞の半径に対応する。Here, δ is a constant corresponding to defocus, and NA is strictly the numerical aperture of the measurement light beam supplied to the measurement region of the inspection object in the interferometer. r is the radius of the measurement region on the object to be inspected, and corresponds to the radius of the interference fringes on the detector of the interferometer.
従って、本発明においては、 とする表現に基づいて、最小自乗法によって各点での波
面w0（xi，yi）を求めるものである。Therefore, in the present invention, The wavefront w 0 (x i , y i ) at each point is obtained by the method of least squares based on the expression.
この補正項の導出について第２図を用いて詳述する。第
２図に示す如く、干渉計内の参照面に対応する基準波面
S0の曲率中心Ｆに座標をとり、被検物体S1の曲率半径を
Ｒとし、その曲率中心Ｃがδだけ光軸方向にズレている
とすると、基準波面に対する被検物体の変位量Δ（波面
収差）を求めるために、以下の式が成立する。The derivation of this correction term will be described in detail with reference to FIG. As shown in Fig. 2, the reference wavefront corresponding to the reference plane in the interferometer
Take the coordinate center of curvature F of S 0, the radius of curvature of the inspected object S 1 and R, when the center of curvature C is displaced only in the optical axis direction [delta], the amount of displacement of the test object relative to the reference wavefront Δ The following equation holds in order to obtain (wavefront aberration).
即ち、被検物体について、 （ξ−δ）2＋η2＝R2 基準面について、 ξ2＋η2＝（Ｒ＋δ）2 基準面の曲率中心（座標原点）を通る光線に対応する直
線について、 η＝ξtanθ これら式より、被検物体の光軸方向での位置調整
誤差δによる波面の変位量Δを求めると、 となるが、δ＜＜Ｒなので、 となる。That is, with respect to the object to be inspected, (ξ−δ) 2 + η 2 = R 2 with respect to the reference plane, ξ 2 + η 2 = (R + δ) 2 with respect to a straight line passing through the center of curvature (coordinate origin) of the reference plane, η = Ξtan θ From these equations, the displacement amount Δ of the wavefront due to the position adjustment error δ in the optical axis direction of the object to be measured is calculated as However, since δ << R, Becomes
ここで、干渉計によって被検物体上の測定領域に供給さ
れる測定光束の開口数（NA）と被検物体の測定領域の半
径ｒとが分かれば、被検物体上に座標（x,y）をとっ
て、 sin2θ＝(NA/r)2（x2＋y2） となる。この式は、干渉縞の検出手段上にて座標をと
り、干渉縞像の半径をｒとした場合とも一義的に対応す
るので、これらを式に代入することによって、前記の
式が求められる。Here, if the numerical aperture (NA) of the measurement light beam supplied to the measurement area on the test object by the interferometer and the radius r of the measurement area of the test object are known, the coordinates (x, y on the test object ), Sin 2 θ = (NA / r) 2 (x 2 + y 2 ). This equation uniquely corresponds to the case where the coordinates are taken on the interference fringe detection means and the radius of the interference fringe image is r, so the above equation can be obtained by substituting these into the equation.
実際の測定において、δは波長程度の大きさであるの
で、δ＝λとし、被検物体へ供給される測定光束の開口
数NAを0.6とすると、式に示した従来の補正方式によ
る波面の計算結果と本発明の上記式によってデフォー
カスによる補正を加味した計算結果とでは、約0.02λの
差が生じ、従来の補正方式では十分な精度が得られない
ことが分かる。尚、第３図には、光軸方向の位置調整誤
差に対して、式による従来の補正結果と本発明の式
による補正結果との比較を示す。In actual measurement, δ is about the size of the wavelength, so if δ = λ and the numerical aperture NA of the measurement light beam supplied to the object to be measured is 0.6, the wavefront of the conventional correction method shown in the equation is It can be understood that a difference of about 0.02λ occurs between the calculation result and the calculation result in which the correction by the defocus is added by the above formula of the present invention, and the conventional correction method cannot obtain sufficient accuracy. Note that FIG. 3 shows a comparison between the conventional correction result by the formula and the correction result by the formula of the present invention with respect to the position adjustment error in the optical axis direction.
ところで、前記式を（x2＋y2）に関して展開して用い
ることも可能であり、例えば２次の項までの展開をとれ
ば、 Δ＝δ｛−（1/2）(NA/r)2（x2＋y2） −（1/8）(NA/r)4(x2+y2)2｝ ＝δ′｛（x2＋y2）＋（1/4）(NA/r)2(x2+y2)2｝ となる。ここで、δ′は適当な定数である。また同様に
（x2＋y2）についての３次や４次までの展開も可能であ
るが、実際上は上記式の如く２次の項までの展開に基
づいて計算を行うことで十分な測定の再現性を得ること
が可能である。尚、デフォーカス誤差の他にティルト誤
差もあるが、これについての高次の項の影響は実質的に
はほぼ無視し得る程度である。By the way, it is also possible to expand and use the above expression with respect to (x 2 + y 2 ). For example, if the expansion up to the quadratic term is taken, Δ = δ {− (1/2) (NA / r) 2 (x 2 + y 2) - (1/8) (NA / r) 4 (x 2 + y 2) 2} = δ '{(x 2 + y 2) + (1/4) (NA / r) 2 ( x 2 + y 2 ) 2 }. Here, δ'is an appropriate constant. Similarly, it is possible to develop up to the 3rd and 4th order for (x 2 + y 2 ), but in practice it is sufficient to perform calculations based on the expansion up to the 2nd order term as in the above equation. It is possible to obtain reproducibility of. Although there is a tilt error in addition to the defocus error, the influence of higher-order terms on this is substantially negligible.
また、被検物体の面精度のRMS（自乗平均値の平方根）
を測定するときにも、従来の式による補正では誤差が
生じ、デフォーカス量によってRMSの値が変化するのに
対して、被検物体が完全な球面の場合、厳密な式の補
正によれば、デフォーカス量δに対して測定されたRMS
は常に一定である。その様子を第４図に示す。図示の如
く、従来の式によればデフォーカス量によって変動が
大きいのに対し、本願発明における式の補正によれば
変動がなく精度の高い測定が可能となることが明らかで
ある。In addition, RMS (square root of the root mean square) of the surface accuracy of the object to be inspected
Even when measuring, the conventional correction method causes an error, and the RMS value changes depending on the defocus amount.On the other hand, when the object to be measured is a perfect spherical surface, the strict correction method , RMS measured for defocus amount δ
Is always constant. This is shown in FIG. As shown in the drawing, according to the conventional formula, the fluctuation is large depending on the defocus amount, whereas it is clear that the correction of the formula in the present invention allows the measurement with high accuracy without fluctuation.
以下に本発明による干渉装置の具体的実施例について説
明する。Specific embodiments of the interference device according to the present invention will be described below.
第５図は本発明による第１実施例の構成図である。干渉
計１は、光源11としてのHe−Neレーザー等のレーザー光
源、ビームエキスパンダー12、半透過鏡13、参照鏡14、
収斂レンズ16及び干渉縞の検出素子としての撮像素子21
を有している。光源11からの光束はビームエキスパンダ
ー12によって所望の幅の光束として半透過鏡13に導か
れ、ここで反射された光束は基準面としての参照鏡14で
反射された後、半透過鏡を透過して撮像素子21上に達す
る。他方、半透過鏡13を透過する光源11からの光束は、
収斂レンズ16によって集光された後、被検物体41の被検
面41aで反射されて半透過鏡13に戻り、半透過鏡13で反
射されて撮像素子21上に達し、ここに干渉縞を形成す
る。撮像素子21により干渉縞を検出しその検出信号に基
づいて波面検出手段22によって波面収差ｗ（xi，yi）の
測定が行なわれる。干渉縞から波面収差を測定するため
には公知の種々の手法を用いることができ、測定波面の
信号は制御器３を介して演算器に送られる。尚、波面収
差を測定する手法として、例えば、久保田広“波動光
学"158〜172頁，岩波書店、米国特許第4,169,980号、米
国特許第4,159,522号、及びM.Schaham SPIE Vol.306,18
3（1981）等に開示されたものがある。FIG. 5 is a block diagram of the first embodiment according to the present invention. The interferometer 1 includes a laser light source such as a He-Ne laser as a light source 11, a beam expander 12, a semitransparent mirror 13, a reference mirror 14,
Converging lens 16 and image sensor 21 as a detector for interference fringes
have. The light beam from the light source 11 is guided to the semi-transmissive mirror 13 as a light beam of a desired width by the beam expander 12, and the light beam reflected here is reflected by the reference mirror 14 as a reference surface and then transmitted through the semi-transmissive mirror. And reaches the image pickup device 21. On the other hand, the luminous flux from the light source 11 that passes through the semi-transmissive mirror 13 is
After being focused by the converging lens 16, it is reflected by the surface 41a of the object 41 to be tested and returns to the semi-transmissive mirror 13, and is reflected by the semi-transmissive mirror 13 to reach the image pickup device 21 where interference fringes are formed. Form. The image sensor 21 detects the interference fringes, and the wavefront detection means 22 measures the wavefront aberration w (x i , y i ) based on the detection signal. Various known methods can be used to measure the wavefront aberration from the interference fringes, and the signal of the measured wavefront is sent to the calculator via the controller 3. As a method of measuring the wavefront aberration, for example, Hiro Kubota "Wave Optics" pages 158 to 172, Iwanami Shoten, U.S. Pat. No. 4,169,980, U.S. Pat. No. 4,159,522, and M. Schaham SPIE Vol.306,18.
3 (1981) and others.
他方、干渉計１内に設けられた受光素子8aによって被検
物体41aに供給される光束の幅Ｄが測定され、この値と
収斂レンズ16の焦点距離ｆとから、NA検出手段８によっ
て被検物体41aの被検物体領域に対応する光束の開口数N
Aが検出される。即ち、 NA＝D/2f の関係式によって開口数NAが検出される。この開口数NA
の値は、NA入力手段５を介して自動的に制御器３に入力
される。もちろん、撮像素子21上での干渉縞像の直径を
式のＤとして用いることも可能である。On the other hand, the width D of the light beam supplied to the object 41a to be measured is measured by the light receiving element 8a provided in the interferometer 1. Based on this value and the focal length f of the converging lens 16, the NA detecting means 8 detects the width. Numerical aperture N of the light flux corresponding to the object area of the object 41a
A is detected. That is, the numerical aperture NA is detected by the relational expression of NA = D / 2f. This numerical aperture NA
The value of is automatically input to the controller 3 via the NA input means 5. Of course, it is also possible to use the diameter of the interference fringe image on the image sensor 21 as D in the equation.
制御器３に入力される波面検出手段22による測定波面の
信号及び開口数入力手段５からの開口数NAの値は、演算
器６に送られ、前述した本発明による式に基づいて、
最小自乗法による演算の結果波面収差量の真値w0（xi，
yi）が求められる。このとき、式の演算に必要な被検
物体上での干渉縞の半径の値は、干渉計において決定さ
れており、演算器には予め入力済である。The signal of the measured wavefront by the wavefront detection means 22 input to the controller 3 and the value of the numerical aperture NA from the numerical aperture input means 5 are sent to the arithmetic unit 6 and based on the above-described formula according to the present invention,
As a result of the least squares method, the true value of the wavefront aberration amount w 0 (x i ,
y i ) is required. At this time, the value of the radius of the interference fringes on the object to be inspected, which is necessary for the calculation of the equation, has been determined by the interferometer and has already been input to the calculator.
尚、上記の実施例においては、制御器３と演算器６に加
えて、波面検出手段22をも、コンピュータとしての演算
手段10において一括処理することが可能であることはい
うまでもない。この場合、コンピューターにあらかじめ
上記式に基づいた最小自乗法によって波面を算出する
計算手法が記憶されており、この算出に当たって、開口
数入力手段５は、NAの値がコンピューターのキーボード
から入力されることとなり、従って、コンピューターの
キーボードが開口数入力手段として機能する。In the above embodiment, it goes without saying that the wavefront detecting means 22 can be collectively processed by the calculating means 10 as a computer in addition to the controller 3 and the calculating means 6. In this case, the computer has previously stored a calculation method for calculating the wavefront by the least squares method based on the above formula, and in this calculation, the numerical aperture input means 5 inputs the value of NA from the keyboard of the computer. Therefore, the computer keyboard functions as a numerical aperture input means.
第５図に示した干渉計は、所謂トワイマン・グリーン型
干渉計であるが、本発明においてはこの干渉計に限られ
るものではない。The interferometer shown in FIG. 5 is a so-called Twyman-Green interferometer, but the present invention is not limited to this interferometer.
第６図は、本発明の第２実施例の干渉装置に用いるフィ
ゾー型干渉計の構成図である。第６図において、前記第
５図と同等の機能を有する部材には同一の番号を付し
た。この干渉計１は平面波を球面波に変換するためのレ
ンズ系17を有し、このレンズ系17（フィゾーレンズ）は
基準となる参照面17a（フィゾー面）を有している。フ
ィゾーレンズ17による集光点Ｆが基準となる球面波の中
心点であり、ここに被検物体41の被検面41aの曲率中心
が一致するように配置される。そして、フィゾー面17a
での反射波面と被検面41aでの反射波面との干渉縞が検
出素子21上に形成される。この干渉縞から前記の第１実
施例と同様にして被検面41aの波面収差が測定され、
式による最小自乗法の演算によって、基準球面波の中心
点Ｆに対する被検面41aの曲率中心の波長オーダーでの
位置ズレを良好に補正したうえで被検物体面41aの面精
度が波面収差として求められる。FIG. 6 is a block diagram of a Fizeau interferometer used in the interferometer of the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, members having the same functions as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. This interferometer 1 has a lens system 17 for converting a plane wave into a spherical wave, and this lens system 17 (Fizeau lens) has a reference surface 17a (Fizeau surface) serving as a reference. The condensing point F by the Fizeau lens 17 is the center point of the reference spherical wave, and the center of curvature of the surface 41a of the object 41 to be inspected is arranged here. And Fizeau surface 17a
Interference fringes between the reflected wave front at (1) and the reflected wave front at the surface to be tested 41a are formed on the detection element 21. From this interference fringe, the wavefront aberration of the test surface 41a is measured in the same manner as in the first embodiment,
By the calculation of the least squares method by the formula, the positional deviation of the center of curvature of the surface 41a to be measured with respect to the center point F of the reference spherical wave on the order of wavelength is satisfactorily corrected, and the surface accuracy of the object surface 41a to be measured is regarded as wavefront aberration. Desired.
上記の第１及び第２実施例では、被検物体が球面状の反
射面であり、この面の面精度を波面収差として測定する
装置であったが、本発明による干渉装置によって、レン
ズの波面収差を測定することも可能である。In the first and second embodiments described above, the object to be inspected is a spherical reflecting surface, and the surface accuracy of this surface is measured as a wavefront aberration. However, the interference device according to the present invention allows the wavefront of the lens to be measured. It is also possible to measure the aberration.
第７図は本発明による第３実施例に用いる干渉計１の構
成図であり、レンズの波面収差を測定するための干渉計
の構成を示している。この干渉計においては、被検物体
としてのレンズ42は、その焦点位置が収斂レンズ16によ
る集光点Ｆに一致するように配置され、被検レンズ42か
ら射出する平行光束を反射するための精度の良い平面反
射鏡18が配置されている。この場合には検出素子12上
に、被検レンズ42の波面収差に応じた干渉縞が形成さ
れ、この干渉縞によって波面収差量が測定される。そし
て、収斂レンズ16の集光点Ｆに対する被検レンズの焦点
位置の位置調整誤差が前述の式におけるδとして補正
演算され、被検レンズの正確な波面収差が求められる。
この場合、NA入力手段に入力されるべき被検物体に供給
される光束の開口数は、被検レンズの開口数となる。FIG. 7 is a configuration diagram of the interferometer 1 used in the third embodiment of the present invention, and shows the configuration of the interferometer for measuring the wavefront aberration of the lens. In this interferometer, the lens 42 as the object to be inspected is arranged so that the focal position thereof coincides with the condensing point F by the converging lens 16, and the accuracy for reflecting the parallel light flux emitted from the lens 42 to be inspected. A flat reflecting mirror 18 is arranged. In this case, an interference fringe corresponding to the wavefront aberration of the lens 42 under test is formed on the detection element 12, and the amount of wavefront aberration is measured by this interference fringe. Then, the position adjustment error of the focal position of the lens to be inspected with respect to the converging point F of the converging lens 16 is corrected and calculated as δ in the above equation, and the accurate wavefront aberration of the lens to be inspected is obtained.
In this case, the numerical aperture of the light beam supplied to the object to be inspected to be input to the NA input means becomes the numerical aperture of the lens to be inspected.
第８図は本発明による第４実施例に用いる干渉計１の構
成図であり、有限共役系のレンズ43の波面収差を測定す
るためのものである。この図においても前記の実施例と
同等の機能を有する部材には同一の番号を付した。有限
共役系のレンズの波面収差を測定するためには、干渉計
の収斂レンズ16による集光点Ｆに、被検レンズ43の実際
に使用する共役点の一方が一致するように配置されると
共に、他方の共役点Ｇに曲率中心を一致させて精度の良
い凸の球面反射鏡19が配置される。この場合にも検出素
子12上に、被検レンズ43の波面収差に応じた干渉縞が形
成され、この干渉縞によって被検レンズの有限共役系に
おける波面収差量が測定される。そして、収斂レンズ16
の集光点Ｆに対する被検レンズの焦点位置の光軸方向で
の位置調整誤差または第２の共役点Ｇに対する凸球面反
射鏡19の光軸方向での位置調整誤差が前述の式におけ
るδとして補正演算され、被検レンズ43の正確な波面収
差が求められる。このとき、NA入力手段に入力されるべ
き被検物体に供給される光束の開口数は、被検レンズの
有限共役状態における開口数NA1，NA2のうちの一方とな
る。FIG. 8 is a block diagram of the interferometer 1 used in the fourth embodiment of the present invention, which is for measuring the wavefront aberration of the lens 43 of the finite conjugate system. Also in this figure, members having the same functions as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals. In order to measure the wavefront aberration of the lens of the finite conjugate system, the condensing point F by the converging lens 16 of the interferometer is arranged so that one of the conjugate points of the lens 43 to be actually used coincides. , A convex spherical reflecting mirror 19 with a high accuracy is arranged so that the center of curvature coincides with the other conjugate point G. Also in this case, interference fringes corresponding to the wavefront aberration of the lens 43 to be measured are formed on the detection element 12, and the amount of wavefront aberration in the finite conjugate system of the lens to be measured is measured by this interference fringe. And a convergent lens 16
The position adjustment error in the optical axis direction of the focal point position of the lens to be measured with respect to the condensing point F or the position adjustment error in the optical axis direction of the convex spherical reflecting mirror 19 with respect to the second conjugate point G is δ in the above equation. The correction calculation is performed, and the accurate wavefront aberration of the lens 43 under test is obtained. At this time, the numerical aperture of the light beam to be supplied to the test object to be input to the NA input means is one of the numerical apertures NA 1 and NA 2 in the finite conjugate state of the test lens.
尚、レンズの波面収差測定用の干渉装置としては、上記
第７図、第８図に示したトワイマン・グリーン型干渉計
に限らず、第６図の如きフィゾー型干渉計でも、ほぼ同
様の構成によって可能であることは云うまでもない。The interferometer for measuring the wavefront aberration of the lens is not limited to the Twyman-Green interferometer shown in FIGS. 7 and 8 above, and the Fizeau interferometer shown in FIG. 6 has substantially the same configuration. It goes without saying that it is possible by
以上の如き本発明の干渉装置によれば、干渉計における
光束の集光点に対する被検物体の位置調整誤差、即ちテ
ィルト及びデフォーカスによる誤差のうち、デフォーカ
ス誤差に大きな影響を与える被検物体の開口数（NA）を
加味して波面収差が求められるため、測定の再現性が高
まり、測定精度を格段に向上させることが可能である。According to the interference device of the present invention as described above, the position adjustment error of the object to be measured with respect to the light condensing point in the interferometer, that is, the error due to tilt and defocus, which greatly affects the defocus error, is detected. Since the wavefront aberration is calculated in consideration of the numerical aperture (NA) of, the reproducibility of measurement is enhanced and the measurement accuracy can be significantly improved.
第１図は本発明による干渉装置の原理的構成図、第２図
は被検物体のデフォーカス誤差による補正項の導出のた
めの説明図、第３図はデフォーカス誤差に対する補正項
の実用上の差異を例示するグラフ、第４図はデフォーカ
ス誤差に対する測定値のRMSの変化の概要を示す図、第
５図は本発明の第１実施例の構成図、第６図は本発明の
第２実施例に用いられる干渉計の構成図、第７図は本発
明の第３実施例に用いられる干渉計の構成図、第８図は
本発明の第４実施例に用いられる干渉計の構成図であ
る。 〔主要部分の符号の説明〕 １…干渉計 ２…検出手段 ３…制御器 ４…被検物体 ５…NA入力手段 ６…演算器 10…演算手段FIG. 1 is a principle configuration diagram of an interference device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for deriving a correction term due to a defocus error of an object to be inspected, and FIG. 3 is a practical view of the correction term for the defocus error. FIG. 4 is a graph showing the outline of the change of the RMS of the measured value with respect to the defocus error, FIG. 5 is a block diagram of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an interferometer used in the second embodiment, FIG. 7 is a block diagram of an interferometer used in the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a structure of an interferometer used in the fourth embodiment of the present invention. It is a figure. [Description of Signs of Main Parts] 1 ... Interferometer 2 ... Detecting means 3 ... Controller 4 ... Object to be inspected 5 ... NA input means 6 ... Calculator 10 ... Calculating means
Claims (2)
所定の位置関係に配置される被検物体による波面と参照
面による波面との合成による干渉縞を形成する干渉計
と、該干渉縞を検出する干渉縞検出手段と、該検出手段
の出力に基づいて干渉計内の参照面と被検物体との間の
波面収差を演算する演算手段とを有する干渉装置におい
て、前記干渉計によって被検物体上の測定領域に供給さ
れる測定光束の開口数に対応する値を入力する開口数入
力手段を設け、前記演算手段は、前記干渉計内の前記集
光点に対して被検物体を所定の位置に配置したときの光
軸方向における位置調整誤差の補正項として前記開口数
入力手段による開口数の値を取り入れて演算することを
特徴とする干渉装置。1. An interferometer for forming a converging point of a light beam and forming an interference fringe by combining a wave front of an object to be inspected and a wave front of a reference surface arranged in a predetermined positional relationship with respect to the converging point. An interference fringe detecting means for detecting the interference fringes, and an arithmetic means for calculating a wavefront aberration between the reference surface in the interferometer and the object to be measured based on the output of the detecting means, A numerical aperture input means for inputting a value corresponding to the numerical aperture of the measurement light beam supplied to the measurement area on the object to be measured by the interferometer is provided, and the arithmetic means is for the condensing point in the interferometer. An interferometer characterized in that a numerical aperture value obtained by the numerical aperture input means is used as a correction term for a position adjustment error in the optical axis direction when the object to be inspected is arranged at a predetermined position, and is calculated.
って入力される開口数の対応値と、前記検出手段によっ
て検出される干渉縞像の被検物体上での半径をｒとする
とき、被検物体上に座標をとり該被検物体上の座標
（xi，yi）の各点における波面収差量に対する前記光軸
方向の位置調整誤差δに対する補正項Δを、 として、最小自乗法の演算によって被検物体の波面収差
を求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
干渉装置。2. The calculation means, when the corresponding value of the numerical aperture input by the numerical aperture input means and the radius of the interference fringe image detected by the detection means on the object to be inspected are r, A coordinate is set on the object to be inspected, and a correction term Δ for the position adjustment error δ in the optical axis direction with respect to the wavefront aberration amount at each point of the coordinates (x i , y i ) on the object to be inspected, The interference device according to claim 1, wherein the wavefront aberration of the object to be inspected is obtained by the calculation of the least squares method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26864385A JPH073323B2 (en) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | Interfering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26864385A JPH073323B2 (en) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | Interfering device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62127601A JPS62127601A (en) | 1987-06-09 |
| JPH073323B2 true JPH073323B2 (en) | 1995-01-18 |
Family
ID=17461398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26864385A Expired - Lifetime JPH073323B2 (en) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | Interfering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073323B2 (en) |
Families Citing this family (5)
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| JP3613906B2 (en) * | 1996-09-20 | 2005-01-26 | 株式会社ニコン | Wavefront aberration measuring device |
| US5982490A (en) * | 1997-02-04 | 1999-11-09 | Nikon Corporation | Apparatus and method for wavefront absolute calibration and method of synthesizing wavefronts |
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-
1985
- 1985-11-29 JP JP26864385A patent/JPH073323B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS62127601A (en) | 1987-06-09 |
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