JPH10111217A - 非球面鏡用の光軸調整装置 - Google Patents
非球面鏡用の光軸調整装置Info
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- JPH10111217A JPH10111217A JP26595696A JP26595696A JPH10111217A JP H10111217 A JPH10111217 A JP H10111217A JP 26595696 A JP26595696 A JP 26595696A JP 26595696 A JP26595696 A JP 26595696A JP H10111217 A JPH10111217 A JP H10111217A
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Abstract
精度な光軸調整が可能な非球面鏡用の光軸調整装置を提
供すること。 【解決手段】 光源部50と、光源部50側からの出射
光を、一旦集束させた後発散させ、被調整鏡である軸外
し放物面鏡10に入射させる対物レンズ60と、この対
物レンズ60を経て発散され軸外し放物面鏡10で反射
された光束を逆方向に進行する逆進光束に反転させて軸
外し放物面鏡10に再び導く平面鏡70と、平面鏡70
で反射された後に軸外し放物面鏡10でさらに反射され
た逆進光束が軸外し放物面鏡10によって再度集光され
る集光スポットCSの状態を対物レンズ60を介して観
察可能にする観察光学系80とを備える。集光スポット
CSが最も小さくなるように、軸外し放物面鏡10の配
置を微調整すると、検査装置100側の光軸OAと軸外
し放物面鏡10の光軸とが一致して、軸外し放物面鏡1
0の配置調整が完了する。
Description
鏡、楕円面鏡、双曲面鏡等)用の光軸調整装置に関し、
軸中心鏡、軸外し鏡共に適用される光軸調整装置に関す
る。
ープロジェクションタイプの半導体露光装置、そして、
高精度なイメージセッターにおいては、高精度な非球面
鏡が用いられる。これらの高精度な非球面鏡の性能を余
すところなく発揮させるためには、高精度な光軸調整が
欠かせない。さらに、これらの装置に用いられる非球面
鏡は、軸中心のない軸外し非球面鏡であることが多いた
め、光軸調整が困難なものとなっているが、このような
場合、例えば図11に示すような調整方法が用いられて
いる。
10の場合、レンズ等を用いた光学系21とレーザー等
の光源装置22とを備えるコリメーター装置20によ
り、軸外し放物面鏡10の開口にほぼ等しい大きさの平
行光を発生させて軸外し放物面鏡10に一様に入射さ
せ、軸外し放物面10によって集光された集光スポット
CSの状態(コマ収差の発生状況)を拡大レンズ30で
拡大して投影板40等に投影する。そして、投影板40
を観察しながら集光スポットCSが最も小さくなるよう
に、軸外し放物面鏡10の配置を試行錯誤で調整する。
ような方法では、軸外し放物面鏡10の開口が大きくな
ればなるほどコリメーター装置20の開口も大きくする
必要があるため、光軸調整装置が大がかりなものとなっ
てしまうし、このコリメーター装置20の性能により光
軸調整精度が左右され、十分な精度の光軸調整が達成で
きないといった場合も生じる。
用して光軸調整を行う様々な方法があるが(例えば特公
平8−27444号公報)、干渉を利用する場合、被調
整鏡10の面精度が測定波長程度(例えば0.633μ
m)以下の限定された仕様の物である場合にしか適用で
きないという事情がある。
各種の非球面鏡に対し高精度な光軸調整が可能な非球面
鏡用の光軸調整装置を提供することを目的とする。
請求項1の非球面鏡用の光軸調整装置は、光源と、前記
光源側からの出射光を、一旦集束させた後発散させ、3
次元的に調整可能に配置された非球面型の被調整鏡に入
射させる対物レンズと、対物レンズを経て被調整鏡で反
射された光束を逆方向に進行する逆進光束に反転させて
被調整鏡に再び導く反射手段と、反射手段で反射された
後被調整鏡でさらに反射された逆進光束が被調整鏡によ
って再度集光される状態を対物レンズを介して観察可能
にする観察光学系とを備えることを特徴とする。
置は、観察光学系が、撮像装置と、光源からの出射光を
対物レンズに入射させるとともに対物レンズを通過した
逆進光束を撮像装置に入射させる分岐手段とを備えるこ
とを特徴とする。
置は、観察光学系が、撮像装置に入射させる逆進光束の
結像倍率を調節する倍率調整手段を備えることを特徴と
する。
置は、撮像装置が、固体撮像素子と、この固体撮像素子
からの画像信号を表示するディスプレイ装置とを備える
ことを特徴とする。
置は、被調整鏡が、軸外し型の非球面鏡であり、観察光
学系が、光源側からの出射光を、対物レンズの入射瞳の
うちの光軸からずれた一部領域に入射させることを特徴
とする。
用の光軸調整装置の構造を説明する斜視図である。
置に組み込まれる光記録ヘッドRHに組み込まれる軸外
し放物面鏡10の光軸調整に利用されるもので、光源部
50と、光源部50側からの出射光を、一旦集束させた
後に発散させ、被調整鏡である軸外し放物面鏡10に入
射させる対物レンズ60と、この対物レンズ60を経て
発散され軸外し放物面鏡10で反射された光束を逆方向
に進行する逆進光束に反転させて軸外し放物面鏡10に
再び導く平面鏡70と、平面鏡70で反射された後に軸
外し放物面鏡10でさらに反射された逆進光束がこの軸
外し放物面鏡10によって再度集光される集光スポット
CSの状態を対物レンズ60を介して観察可能にする観
察光学系80とを備える。なお、観察光学系80は、集
光スポットCSの像を電気信号に変換する撮像装置部8
1と、光源部50からの出射光を対物レンズ60に入射
させるとともに対物レンズ60を通過した軸外し放物面
鏡10からの逆進光束を撮像装置部81に入射させる分
岐手段である光アイソレーター82とを備える。
れる光記録ヘッドRHの役割と構造を間単に説明するも
のである。調整台であるベース90上には、2次元的に
配置されたレーザーダイオード91aを備えるマルチビ
ーム光源91と、マルチビーム光源91からの記録用の
光線を反射して一旦集束させる軸外し放物面鏡10と、
軸外し放物面鏡10で反射された光線からマルチビーム
光源91の縮小投影像を形成する立体射影レンズ93
と、倍率調整用のズームレンズ94と、縮小投影像を回
転ドラムRDの周囲に取り付けられた感光材料FM上に
投影するアフォーカル縮小レンズ96とが、それらの配
置を精密に調整されて固定される。なお、回転ドラムR
Dは、主走査のため中心軸RAの回りで回転し、ベース
90は、副走査のため中心軸RAの方向に同期して移動
する。
配置を説明する図である。光源部50は、直線偏光光を
出射するHe−Neレーザー51と、He−Neレーザ
ー51からの出射光のビーム径を平行光のままで拡大す
るビームエキスパンダー52とから構成される。
ター82を介して対物レンズ60に導かれるが、この光
アイソレーター82は、光源部50からの特定偏光成分
(S偏光)の出射光を偏向させる偏光ビームスプリッタ
ーPBSと、偏光ビームスプリッターPBSで反射され
た出射光の偏光状態を直線偏光から円偏光に変化させる
λ/4板85とから構成される。なお、He−Neレー
ザー51は、その出射光の偏光方向が偏光ビームスプリ
ッターPBSの反射面に対して平行になるように設定さ
れる。
は、対物レンズ60を経て集束し、対物レンズ60の前
側焦点に集光点を一旦形成した後発散し、軸外し放物面
鏡10に一様に入射する。軸外し放物面鏡10に入射し
た光は、ほぼ平行光束として反射され、そのまま平面鏡
70に入射する。ここにおいて、対物レンズ60と軸外
し放物面鏡10と平面鏡70とは、いわばコリメーター
として機能している。平面鏡70に入射した光は、ほぼ
平行光束のまま逆進光束として反射され、再び逆方向か
ら軸外し放物面鏡10に入射する。軸外し放物面鏡10
で再度反射された逆進光束は、対物レンズ60の前側焦
点の近傍に一旦集束して集光スポットCSを形成した
後、対物レンズ60に逆方向から入射する。対物レンズ
60に入射した逆進光束は、ほぼ平行光に変換されてλ
/4板85及び偏光ビームスプリッターPBSを直進し
て、撮像装置部81に入射する。
ーPBSを通過した逆進光束を集束させる無限遠共役比
タイプの結像レンズ87と、結像レンズ87によって形
成された集光スポットCSの拡大像を光電変換する固体
撮像素子CCDを内蔵するCCDカメラ88とから構成
される。なお、CCDカメラ88からの画像信号は、軸
外し放物面鏡10の光軸調整時に観察しやすいようにデ
ィスプレイ装置89に表示される。
び平面鏡70の位置調整及び固定のための治具について
説明する。前者の軸外し放物面鏡10は、ベース90上
に設けた配置調整治具98に取り付けられており、3次
元的な位置の微調整が可能となっている。軸外し放物面
鏡10を支える支持板98aは、y軸に対して平行移動
可能であり、ピン98bに軸支されてx軸に平行な軸の
回りに回転可能になっている。また、配置調整治具98
全体は、x、z軸それぞれに対して平行移動可能であ
り、y軸に平行な軸の回りに回転可能になっている。一
方、後者の平面鏡70は、後の組立行程でマルチビーム
光源91(図2参照)を取り付けるための固定板70に
固定的に取り付けられていて、位置調整はできないが、
その反射面70aがマルチビーム光源91の基準面と一
致した状態、すなわち反射面70aが光軸OA(調整完
了後の軸外し放物面鏡10の光軸と一致する)に垂直な
状態で、ベース90上に固定されることになる。
を載置しているベース90は、光源部50、対物レンズ
60、及び観察光学系80からなる検査装置100に対
して、適当な基準面を利用して位置合わせされており、
この位置合わせ後に、軸外し放物面鏡10の光軸調整が
行われる。さらに、ベース90を検査装置100に対し
て位置合わせする以前には、予め検査装置100自体に
ついても、これを構成するHe−Neレーザー51、ビ
ームエキスパンダー52、偏光ビームスプリッターPB
S等の各要素について精密な位置合わせを行っている。
ら入射させる入射光IBの状態を説明する図である。観
察光学系80は、入射光IBを対物レンズ60の入射瞳
のうちの光軸OAからずれた一部領域に入射させる。こ
の結果、対物レンズ60で集束された入射光IBは、光
軸OAからずれた方向から対物レンズ60の前側焦点で
ある集光点CPに入射することになるが、これにより、
軸外し放物面鏡10のみを一様に無駄なく照明すること
ができる。ここで、入射光IBが対物レンズ60に入射
する位置の調整は、偏光ビームスプリッターPBSを光
軸OA方向に沿って微動させることにより行う。具体的
には、偏光ビームスプリッターPBSで反射された入射
光IBの光路が当初光軸OA及びその近傍上にあったも
のとすると、偏光ビームスプリッターPBSを対物レン
ズ60から遠ざける方向に移動させることで、この移動
量に対応した量dだけ、入射光IBが対物レンズ60に
入射する位置を光軸OAからずらすことができ、これに
対応して、対物レンズ60の入射瞳のうちの光軸OAか
らずれた一部領域にのみ入射光IBを入射させることが
できる。
た光軸調整は、基本的には、軸外し放物面鏡10によっ
て対物レンズ60の前方に形成される集光スポットCS
の状態を観察光学系80で観察しながら、軸外し放物面
鏡10の位置を配置調整治具98を利用して微調整する
ことによって行う。すなわち、対物レンズ60によって
当初形成された集光点CPが平面鏡70を介して軸外し
放物面鏡10で2度反射されることによって形成される
集光スポットCSに関し、そのコマ収差の発生状況等を
ディスプレイ装置89を利用して観察する。そして、こ
の集光スポットCSが最も小さくなるように、軸外し放
物面鏡10の配置を微調整する。集光スポットCSが最
も小さくなったときは、集光スポットCSが対物レンズ
60の前側焦点である集光点CPと一致し、検査装置1
00側の光軸OAと軸外し放物面鏡10の光軸とが一致
して、軸外し放物面鏡10の配置調整が完了した状態と
なっている。
た具体的光軸調整の概要を説明するための図であり、軸
外し放物面鏡10の調整ずれと集光スポットCSの状態
との関係をシミュレーションしたいわゆるスポットダイ
ヤグラムである。図5は、軸外し放物面鏡10を対物レ
ンズ60に対し光軸OA方向にのみ変位させた場合の集
光スポットCSの状態を示し、図6は、軸外し放物面鏡
10を対物レンズ60に対し光軸OA方向に垂直なx、
y方向のいずれか一方のみに変位させた場合を示し、図
7は、軸外し放物面鏡10を対物レンズ60に対し光軸
OA方向に垂直なx、y方向の双方に変位させた場合を
示す。なお、図において、軸外し放物面鏡10に収差は
ないものとし、さらに検査装置100にも収差がないも
のとして、集光スポットCSの状態を示してある。ま
た、軸外し放物面鏡10の光軸OAをx,y方向のいず
れか一方のみに変位させた場合(図6)や、x,y方向
の双方に変位させた場合(図7)においては、光を観察
光学系80に入射させるために、軸外し放物面鏡10の
光軸OAをわずかに傾斜させている。
10が対物レンズ60に対し光軸OA方向にわずかに近
づいている場合、集光スポットCSはほぼ均一に円形に
広がる。一方、図5(c)に示すように、軸外し放物面
鏡10が対物レンズ60に対し光軸OA方向にわずかに
離れている場合も、集光スポットCSはほぼ均一に円形
に広がる。図5(b)に示すように、軸外し放物面鏡1
0が対物レンズ60に対し完全に位置合わせされた状態
では、集光スポットCSはほぼ点状となる。
10の光軸がx方向(軸外しの方向)のみにわずかにず
れている場合、集光スポットCSは一点から長円状に広
がる。一方、図6(b)に示すように、軸外し放物面鏡
10の光軸がy方向のみにわずかにずれている場合、集
光スポットCSは一点から3角形状に広がる。
0の光軸OAがx,y方向の双方にわずかに変位した場
合に、対物レンズ60に対する光軸OAの変位量に対す
る集光スポットCSの変化を示し、対物レンズ60にわ
ずかに近づいている状態からわずかに離れる状態までを
(a)から(e)の順で示している。
鏡10の調整ずれによって生じる集光スポットCSの状
態を理論的に示すものであるが、これを利用すれば、集
光スポットCSのコマ収差の発生状況から軸外し放物面
鏡10の調整ずれの方向及び量をある程度逆算できるこ
とがわかる。
係る非球面鏡用の光軸調整装置の構造を説明する図であ
る。なお、第2実施形態は、第1実施形態の変形例であ
るので、同一部分については同一符号を付して重複説明
を省略する。
タイプの放物面鏡110の光軸調整のための装置であ
る。このため、平面鏡170は、放物面鏡110の形状
に対応して光軸OAの周囲に配置されており、光軸OA
が通る中心部には、開口170aが形成されている。
Bを対物レンズ60の入射瞳のほぼ全体に入射させる。
つまり、光ビームスプリッターPBSで反射された入射
光IBの光路の中心は光軸OA上にあり、軸中心鏡タイ
プの放物面鏡110は光軸OAを中心として均一に照明
される。
10の調整ずれと集光スポットCSの状態との関係は、
図5〜図7に示すものとは異なるものとなるが、集光ス
ポットCSが最も小さくなるように軸外し放物面鏡11
0の配置を微調整することに変わりはない。
係る非球面鏡用の光軸調整装置の構造を説明する図であ
る。第3実施形態は、第1実施形態の変形例である。
円鏡210の光軸調整のための装置である。このため、
平面鏡70の代わりに軸外し配置された球面鏡270を
用いている。この場合、対物レンズ60等は、被調整鏡
である軸外し楕円鏡210の一方の焦点となるべき点が
対物レンズ60の集光点CPと一致するように、予め位
置決めされて配置されている。また、球面鏡270も、
軸外し楕円鏡210の他方の焦点となるべき点がこの球
面鏡270の焦点と一致するように、対物レンズ60に
対して予め位置決めされて配置されている。この第3実
施形態でも、入射光IBを対物レンズ60の入射瞳のう
ちの光軸OAからずれた一部領域に入射させる。つま
り、入射光IBのビーム径を絞って、偏光ビームスプリ
ッターPBSを図示の位置から対物レンズ60から遠ざ
ける方向に移動させて、対物レンズ60の入射瞳のうち
の光軸OAからずれた一部領域にのみ入射光IBを入射
させる。
中心鏡タイプの楕円鏡310の光軸調整のための装置と
しても利用できる。この場合、入射光IBの中心を光軸
OAと一致させるとともに、球面鏡270を光軸OAの
周囲に配置するか、軸外し楕円鏡310の他方の焦点と
なるべき点に光軸OAに垂直に配置される平面鏡に置き
換える。
に係る非球面鏡用の光軸調整装置の構造を説明する図で
ある。第4実施形態は、第1実施形態の変形例である。
曲面鏡410の光軸調整のための装置である。このた
め、平面鏡70の代わりに軸外し配置された球面鏡47
0を用いている。この場合、対物レンズ60等は、被調
整鏡である軸外し双曲面鏡410の実像側焦点となるべ
き点が対物レンズ60の集光点CPと一致するように、
予め位置決めされて配置されている。また、球面鏡47
0も、軸外し双曲面鏡410の虚像側焦点となるべき点
が球面鏡470の焦点と一致するように、対物レンズ6
0に対して予め位置決めされて配置されている。この第
4実施形態でも、入射光IBを対物レンズ60の入射瞳
のうちの光軸OAからずれた一部領域に入射させる。つ
まり、入射光IBのビーム径を絞って、偏光ビームスプ
リッターPBSを図示の位置から対物レンズ60から遠
ざける方向に移動させて、対物レンズ60の入射瞳のう
ちの光軸OAからずれた一部領域にのみ入射光IBを入
射させる。
中心鏡タイプの双曲面鏡510の光軸調整のための装置
としても利用することができる。この場合、球面鏡47
0を光軸OAの周囲に配置され中央に開口を有する球面
鏡570とする。
たが、この発明は、上記実施形態に限定されるものでは
ない。例えば偏光ビームスプリッターPBS及びλ/4
板85に代えて半透鏡を用いて光アイソレーター82を
構成することもできる。
換してCCDカメラ88に投影される集光スポットCS
の像の拡大率を変更することもできる。
光軸調整装置によれば、光源と、光源側からの出射光
を、一旦集束させた後発散させ、3次元的に調整可能に
配置された非球面型の被調整鏡に入射させる対物レンズ
と、対物レンズを経て被調整鏡で反射された光束を逆方
向に進行する逆進光束に反転させて被調整鏡に再び導く
反射手段と、反射手段で反射された後被調整鏡でさらに
反射された逆進光束が被調整鏡によって再度集光される
状態を対物レンズを介して観察可能にする観察光学系と
を備えることとしているので、被調整鏡の3次元的配置
を調整しながら逆進光束が被調整鏡によって再度集光さ
れる状態を対物レンズを介して観察することにより、被
調整鏡の精密な光軸調整が可能となる。この際、請求項
1の装置では、コリメーター装置等を特別に設ける必要
がないので、簡易な装置によって各種の非球面鏡に対し
高精度な光軸調整が可能となる。また、光源からの光が
観察光学系に達するまでに、被調整鏡において順方向と
逆方向とで2度反射されるので、被調整鏡によって生じ
る波面の変化は、コリメーター装置等を用いた光軸調整
に比較して2倍となるので、調整精度は、このようなコ
リメーター装置等を用いた場合に比べて2倍となること
が期待され、より精密な調整が可能となる。
示す斜視図である。
である。
図である。
る。
る図である。
る図である。
る図である。
である。
である。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 光源と、 前記光源側からの出射光を、一旦集束させた後発散さ
せ、3次元的に調整可能に配置された非球面型の被調整
鏡に入射させる対物レンズと、 前記対物レンズを経て前記被調整鏡で反射された光束を
逆方向に進行する逆進光束に反転させて前記被調整鏡に
再び導く反射手段と、 前記反射手段で反射された後前記被調整鏡でさらに反射
された前記逆進光束が前記被調整鏡によって再度集光さ
れる状態を前記対物レンズを介して観察可能にする観察
光学系とを備えることを特徴とする非球面鏡用の光軸調
整装置。 - 【請求項2】 前記観察光学系は、撮像装置と、前記光
源からの前記出射光を前記対物レンズに入射させるとと
もに前記対物レンズを通過した前記逆進光束を前記撮像
装置に入射させる分岐手段とを備えることを特徴とする
請求項1記載の非球面鏡用の光軸調整装置。 - 【請求項3】 前記観察光学系は、前記撮像装置に入射
させる前記逆進光束の結像倍率を調節する倍率調整手段
を備えることを特徴とする請求項1記載の非球面鏡用の
光軸調整装置。 - 【請求項4】 前記撮像装置は、固体撮像素子と、当該
固体撮像素子からの画像信号を表示するディスプレイ装
置とを備えることを特徴とする請求項1記載の非球面鏡
用の光軸調整装置。 - 【請求項5】 前記被調整鏡は、軸外し型の非球面鏡で
あり、前記観察光学系は、前記光源側からの出射光を、
前記対物レンズの入射瞳のうちの光軸からずれた一部領
域に入射させることを特徴とする請求項1記載の非球面
鏡用の光軸調整装置。
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---|---|---|---|
JP26595696A JP3437722B2 (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | 非球面鏡用の光軸調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP26595696A JP3437722B2 (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | 非球面鏡用の光軸調整装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10111217A true JPH10111217A (ja) | 1998-04-28 |
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