JPS61140802A - 裏面反射光を防止した光波干渉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明のオＵ用分野〕 本発明は光波干渉装置の光学系において、対・物レンズ
等光学部品の裏面反射光を防止し、か・つ直交光学系を
維持した光学装置に関する。　・〔発明の背景〕 従来、試料の形状を非接触で光学的に紬足す、）る方法
としてトワイマン干渉計が仰られている。

（例えば、山田；光字の知識、東京電機大学出。

版局Ｐ２５６〜２５７（昭和４６−５）がある。）。。

ここで試料の形状の木ならず表面粗さを干渉縞。

により測足しようとすると対物レンズを試料及１゜び参
照面に対向して設げる必要があると考えら。

れるが、従来このような対物レンズを組込んだ。

光波干渉装置及びそれによって生ずる問題点に。

ついては全く検討されていなかった。

〔発明９目的〕 本発明の目的は試料、参照ミラに対向して対。

物レンズまたはその他の光学部品を設けるよ５゜にした
光波干渉装置において、これら光学部品。

の裏面反射光によって生ずる干渉縞を除去でき“る光波
干渉装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明では、上記対物レンズの裏面反射光が。

王にビームスグリツタの出射面における反射光゛と干渉
して干渉縞像を形成し、本来検出しよう。

としている試料と参照ミラの干渉縞像に重畳し・・）て
検出される不都合さを改善するために、ビー・ムスブリ
ツタの入射面、出射面を照明光光軸と・直交させないよ
うにして、上記元軸と直交して・設けられた対物レンズ
裏面との干渉を回避したｂ〔発明の実施例〕 試料の表面粗さを光字的に非接触測定するた。

めの光波干渉装置を第１図に示す。光源１から。

出た光は照明レンズ２を通過後ビームス１リツ。

り４により２分割され１反射光は対物レンズ７゜を通っ
てステージ１２にのっている試料１ｏに集光２．。

サレる。一方ビームスグリツタにおける透過光。

は対物レンズ８を通って参照ミラ１１に集光され。

る。これら試料と参照ミラからの反射光１３は再。

びビームスグリツタ４で合成されて干渉し、そ。

の干渉縞像を結像レンズ１４により受光部１５に投−・
影する。１６はモニタ用ＴＶである。このＴＶ画゛面１
９には例えば第３図に示すように試料と参照゛ミラの反
射光の干渉縞像２６の他に対物レンズの・Ａｍ反射光と
他の光学部品の反射光の干渉縞像“２７−１　、２７−
２等が検出されるため、本来検出し１１ようとしている
干渉縞像２６を検出し日動的に信・勺処理しようとする
際に大きな障害となり正確・な試料の表面粗さ、うねり
等の測定が不可能に・なる。試料の反射率が低くなる程
この傾向は強・（なり１例えば試料１０が対物レンズと
四じガラ１５ス材質であるような場合は、２７−１　、
２７−２の干。

渉縞のノイズ成分の強度の方が、２６の信号成分。

の干渉縞強度よりも大きくなってしまうため、。

試料１０の表面粗さ、うねりの開示は全く不可能。

となる。

このノイズ成分の干渉縞２７−ｔ　、　２７−２が生ず
。

る原因を調べてみると、対物レンズ７．９の裏。

圓反射元が関与していることがわかる。対物し。

ンズは例えば第１図に示すように複数枚のレン。

ズ群でＭＨ，されており、これら各レンズの表裏面で反
射かわずかながら生する。これらをまと。

めて対物レンズの裏面反射光９で表わす。一方゛ビーム
ス１リッタ４の出射面４−１　、４−２におい″ても反
射光５．６が生ずる。検討した結果、試。

Ｒ１ｊｌ対物レンズの裏面反射光９とビームスプリ・・
・ツタ出射［ｌＩ］４−１の反射光５が干渉縞を形成し
て・おり、ｌｒｌ＋１様のことが参照ミラ側対物レンズ
でも・生じていることがわかった。これらの干渉縞ノ・
イズ成分が第３図２７−１　、２７−２に相当している
。

そこで、上記干渉縞ノイズ成分を除去する方１゜末とし
ては％元軸と直交している対物レンズ７．９８に対して
ビームスプリッタの各面が平行とな。

らないように第４図４′に示すように傾けてやれ。

ばよいことが考えられる。しかるにこの場合、。

対物レンズ７に向５元は垂直方向からずれ、試１１，１
科からの反射光も１３に示すように垂直方向から。

ずれてしまい、光学系の光軸が縦・横直交する゛ような
直交光学系とはならな（なるため装置と。

して不都合が生ずる。

従来のｗ４微鏡では照明系に平板状ハーフミラ）が用い
られているが、これを第２図１７に示すよ・うに干渉装
置に組込んだ場曾、参照ミラからの・反射光は１８に示
すようにハーフミラの裏面でも・着干反射され、正規の
反射光１３に対して横ずれ・を生じてしまうので干渉縞
像がだぶってしまい・（［不具合である。

本発明では上記問題点を解決し、光学部品の・裏面反射
光による干渉物ノイズ成分の発生を防・止しかつ直交光
学系となるような光波干渉装置。

を可能とするものである。本発明をＷ、５〜８図１゜で
説明する。

第６図は断面形状が長方形のビームス１リッ、□り２０
′でその対角線方向に反射０１１２１を有する。。

このビームスプリッタ２０′の左右を削って短く。

し、断面形状を正方彰にしたのが第５図のビー、。

ムス１リッタ２０であり、θ、〜θ、である。

第５図において照明光３と試料反射光１３とが゛直交す
るための条件はα１−偽であり２γ＋θ１＋θ２゜ミπ
、θ１＋θ、＝ヲからγ＝７であれば上記直交。

条件が満足される。

ビームスグリツタ２０の出射面２０−１　、２０−２で
。

反射された照面光は破線５．６で承すようになり、試料
及び参照ミラかもの反射光１３からそれていくため、受
光部には入射せず干渉縞のノイズ成分とならない。そし
てビームスプリッタ２０″または２０′の傾斜角α、を
大きくすればする根皮・射光５．６のそれは大きくなる
ことがわかる。

すなわち従来用いられているビームスプリツ・り（第１
図、４）は２等辺３角形を２個組合せ・たものであるた
め断面形状は正方形で、第５図・。

においてθ１＝θ、となっている。このためビーム。

スプリッタを傾けると直交光学系にならな（なる。これ
に対し本発明では、第５図に示すようにθ−〇、として
いるため従来の問題点を解決す。

ることができる。

第７図は本発明の別例である。断面形状が平。

行四辺形または菱形のビームスプリッタ２２にお。

いて対角線方向に反射面２５を有している。この゛よう
にすることにより、ビームスプリッタ出射゛面における
反射光は同図破線で示すごと（、試−科及び参照ミラか
らの反射光１３から大きくそれ。

るため受光部に入射せず、干渉縞のノイズ成分・となら
ない。また入射光３０元軸とビームスプ・リッタ反射面
２３との成す角度を４５°にすると、・入射光３と試料
からの反射光１３とは直交する。（・第８図は余り望ま
しい例ではないが１本発明。

の−物である。断面形状が楔形のビームスプリ。

ツタ２４の一面が反射［＆Ｉ２５である。入射光３に対
。

し試料、参照ミラからの反射光１３は直交はしな。

いで楔角夏に応じて傾（が、対物レンズ７に向１・。

かう元は入射光３と直交する。また対物し／ズ。

８から戻ってまた参照ミラの反射光がビームス。

プリンタ２４の裏面で反射した光１８は、目的とす。

る反射光１３からそれていくので梗出すべき干渉。

縞のノイズ成分とはならない。従って、従来の第２．４
図に示す方法よりは優れている。　　゛また本発明第５
〜８図においては、ビームス。

１リツタ入射而は入射光５に対して傾いている゛ので該
入射口における反射光は光源の方には戻゛らず、レーザ
等のコヒーレント元諒の出力を不安定にするという問題
は生じない。

上述したように１本発明においては光学部品の裏面反射
光は受光部に戻らないため、゛第３図゛において２７−
１　、２７−２のごとき裏面反射光に起因した干渉縞ノ
イズ成分は除去され、検出すべき試料と参照εうの干渉
縞２６のみを明瞭に検出゛し、試料の微細な表面形状を
高精度に測定できる。しかも直交光学系を維持できるの
で光学系・が容易に構成でき、従来の光学顕微鏡をその
ま・まオυ用することができる。□ 〔発明の効果〕 本発明により、従来の顕微跳のビームスプリッタ（葉た
はハーフミラ）を本発明の形状に変更するだけで、容易
に尚精度な光波干渉装置を。

作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るビームスプリッタを示。 す図、第２図から第４図は本発明に係る他のビ。 −ムスグリツタを示す図、第５図は、従来の干。 渉計分牌能を向上させた新しい光波干渉計を示−す図、
第６図は、従来の顕微鏡ハーフミラの間゛題点説四図、
第７図は第５図光波干渉計の干渉“鍋パターン説明図、
第８図は従来のビームス１゛リツタを傾斜させた場合の
問題点説明図であるｇｌ・・・光源　　　　　　２・・
・照明レンズ系　　・３・・・照明光 ４・・・プリズムのビームスプリッタ ４−１　、４−２・・・出射面 ５．６・・・出射面からの反射光 ７．８・・・対物レンズ　　　　　　　　　　　・９・
・・対物レンズ裏面反射光 １０・・・試料　　　　　　１１・・・参照ミラ１２・
・・ステージ １３・・・試料及び参照ミラからの反射光１４・・・結
像レンズ　　　１５・・・受光部１６・・・ＴＶモニタ １７・・・平板形状のハーフミラ １８・・・裏面反射光　　　１９・・・７’　Ｖ画面　
　　　。 ２０・・・台形プリズムのビームスプリッタ　　　・２
０′・・・長方形状のビームスグリツタ２１．２３．２
５・・・反射間 ２２・・・平行四辺形状のビームスプリッタ２４・・・
楔形状のビームスプリッタ 第１Ｙ ｉ 力？７ 第３区 箔４図 第５区 第６Ｖ Ｉｒ′

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．照明光をビームスプリッタにより試料側と参照面側
   に導くようにした干渉装置において、ビームスプリツタ
   の入射面，出射面を照明光光軸に対して垂直にならない
   ような形状のビームスプリツタを設けたことを特徴とす
   る裏面反射光を防止した光波干渉装置。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、ビームスプリツタ
   の断面形状が長方形、平行四辺形もしくは菱形で、その
   対角線上に反射面を有しており、かつ上記ビームスプリ
   ツタの全体または部分形状が光路中に設けられているこ
   とを特徴とする裏面反射光を防止した光波干渉装置。
3. ３．特許請求の範囲第１項において、ビームスプリツタ
   の断面形状が楔形で、その一面に反射面を有しており、
   かつ上記ビームスプリツタの全体または部分形状が光路
   中に設けられていることを特徴とする裏面反射光を防止
   した光波干渉装置。