本发明专利技术涉及一种临界入射干涉仪，其包括：光束分离部分，被构造成将来自光束源部分的光束分离为出射到测量表面的测量光束和作为测量参考的参考光束，并且被构造为使得测量光束倾斜地出射到测量表面；光束组合部分，被构造成组合参考光束和在测量表面反射的测量光束，以获得组合光束；探测部分，被构造成基于组合光束产生的干涉条纹探测测量表面轮廓；以及图像反转元件，被构造成反转测量光束或参考光束的波阵面取向，图像反转元件被设置在从光束分离部分到光束组合部分的测量光束或参考光束的光路中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种临界入射干涉仪。
技术介绍
通常，公知的是临界入射干涉仪是可以测量具有大凸起测量表面的干涉仪。 作为临界入射干涉仪，公知的其测量光束和参考光束沿相同光路传输的共路形式被 JP-A-2008-32690 公开。图6为公开在JP-2008-32690中的共路形式的临界入射干涉仪ID的说明结构的 示意图。临界入射干涉仪ID由光束源部分100D，作为光束分离元件以及光束组合元件的 棱镜200D，和探测部分400D组成。光束源部分100D包括激光束源101和透镜102和103。 棱镜200D具有光束分离元件的功能，其分离入射光束为被入射到测量表面S上的测量光束 和作为测量参考的参考光束，并且具有组合参考光束和测量光束以获得组合光束(干涉光 束)的光束组合元件的功能。探测部分400D包括透镜401，具有CCD (电荷耦合器件)的成 像装置402，以及具有CPU(中央处理单元)的未示出的计算装置。从激光束源101射出的光束通过透镜102和103转换为校准光束，并且接着入射 到透镜200D上。该光束部分被透镜200D的底部表面200D1反射以作为参考光束，并且余 下的部分被出射到棱镜200D外部且被入射到测量表面S上以作为测量光束。入射到测量 表面S上的测量光束由测量表面S反射，接着入射到棱镜200D，且与参考光束组合成组合光 束。组合光束通过透镜401在成像装置402上生成干涉条纹。干涉条纹通过成像装置402 成像。未示出的计算装置执行基于成像装置402提取的干涉条纹图像的算法处理从而获得 测量表面S的轮廓。接下来，结合图6，给出由激光束源101射出光束的波阵面(wave front)误差对 测量精度的影响的说明。此外，各种因素引起的波阵面误差，例如，光路上设置的结构的影 响。在图6中，例子中从远端侧看向光束运行方向中的近端侧，每个光束的波阵面由图像R 表示。光束经历一次反射，波阵面取向反转一次。在临界入射干涉仪ID中，参考光束在棱 镜200D的底部表面200D1经历一次反射，且测量光束在测量表面S经历一次反射，从而参 考光束和测量光束的波阵面取向，即，组合光束成分，相对于从激光束源101射出的光束的 波阵面取向被反转。于是，参考光束波阵面与测量光束波阵面间的差别形成的干涉条纹中， 即使从激光束源101射出的光束的波阵面中存在变形，变形也可忽略。因为这个原因，在临 界入射干涉仪ID中，从激光束源101射出的光束的波阵面误差不会影响测量精度。作为临界入射干涉仪，除了上述描述的共路形式，参考光束和测量光束沿不同光 路传输的非共路形式也是公知的，其公开在JP-A-2008-32690。图7为JP-A-2008-32690中 描述的非共路形式的临界入射干涉仪IE的说明结构的示意图。此后，与图6中示出的临界 入射干涉仪ID功能相同的部件将表示为相同的参数号，并且其描述被省略或简化。此外， 在图7中，双边箭头标记表示平行于图面的线性偏振光束成分，同时双环标记表示垂直于 图面的线性偏振光束成分。临界入射干涉仪IE由光束源部分100E，光束分离部分200E，作为光束组合部件 的光束分离器300E，以及探测部分400E组成。光束源部分100E与上述提到的光束源部分 100D结构相同。光束分离部分200E包括光束分离器201和半波片202。探测部分400E包 括四分之一波片403，透镜404，三分离棱镜405，起偏振片406A到406C，成像装置407A到 407C,和计算装置408。探测部分400E能够适于获得三种干涉条纹图像，每一条纹具有不同 于其它的相位，并且也能适于缩短分析时间和改进振动阻尼。从激光束源101射出的光束通过透镜102和103入射到光束分离器上，且从而被 分离成参考光束和测量光束，参考光束穿过半波片202，且随后入射到光束分离器300E上。 测量光束入射到测量表面S,在测量表面S上反射，且随后入射到光束分离器300E上。入射 到光束分离器300E上的参考光束和测量光束被组合成组合光束，且从光束分离器300E出 射。从分离器300E出射的组合光束通过四分之一波片403，透镜404，三分离棱柱405，以及 起偏振片406A到406C被分离成三种相移的光束，且各光束在各成像装置407A到407C形 成干涉条纹。各干涉条纹由各成像装置407A到407C成像。计算装置408执行基于成像装 置407A到407C提取的三种干涉条纹图像的算法处理从而获得测量表面S的轮廓。在该临界入射干涉仪IE中，因为参考光束没有经历反射，所以波阵面取向与激光 束源101射出的光束的波阵面取向相同。同时，作为测量光束，因为其在测量表面S经历一 次反射，所以波阵面取向相对于激光束源101射出的光束的波阵面相互地被反转。于是，因 为组合光束成分的参考光束和测量光束的波阵面取向被彼此反转，激光束源101射出的光 束的波阵面误差在成像装置407A到407C上从组合光束形成的干涉条纹中不能被消除。因 为这一原因，在该临界入射干涉仪IE中，从激光束源101射出的光束的波阵面误差影响测 量的精度。从而，改进了非共路形式的临界入射干涉仪，其组合光束成分的参考光束和测量 光束的波阵面取向被适当地布置(例如，参见美国专利NO. 6249351图1)。图8为美国专利 N06249351中描述的非共路形式的临界入射干涉仪IF的说明结构的示意图。临界入射干 涉仪IF由光束源部分100F，光束分离部分200F，作为光束组合部件的衍射光栅300F，以及 探测部分400F组成。光束源部分100F包括激光束源101和透镜104。光束分离部分200F 包括衍射光栅203和参考镜204。探测部分400F包括透镜409和410以及显示屏411。激光束源101射出的光束入射到衍射光栅203上，且从而被分离为测量光束和参 考光束。测量光束在测量表面S上被反射，且接着入射到衍射光栅300F上。参考光束在测 量表面S上被反射，且接着入射到衍射光栅300F。参考光束在参考镜204被反射，且入射到 衍射光栅F。入射到衍射光栅300的测量光束和参考光束被组合成组合光束，其从衍射光栅 300F出射且接着通过透镜409和410在显示屏411上形成干涉条纹。于是，这些干涉条纹 由成像装置成像，且由计算装置执行基于成像装置提取的干涉条纹图像的算法处理，从而 可获得测量表面S的轮廓。在该临界入射干涉仪IF中，因为测量光束和参考光束均经历了一次反射，所以波 阵面取向相对于激光束源101射出的光束的波阵面都被反转，进而组合光束成分的测量光 束和参考光束的波阵面取向可以被合适地布置。因为这一原因，激光束源101射出的光束 的波阵面误差在显示屏411上形成的干涉条纹中被消除，这样使防止影响测量精度的波阵 面变形成为可能。上述临界入射干涉仪ID到IF的每个均有缺陷。临界入射干涉仪ID可以适当地 布置组合光束成分中的测量光束和参考光束的波阵面取向，且可以防止影响测量精度的从 激光束源101射出的光束的波阵面误差。然而，因为临界入射干涉仪ID具有的几何光学的局限性在明显地衰减了测量精 度，除非棱镜200D的底部表面200D1被非常接近的设置到测量表面直到底部表面200D1与 测量表面S充本文档来自技高网...
【技术保护点】
临界入射干涉仪包括：光束源部分；光束分离部分，被构造成将来自光束源部分的光束分离为出射到测量表面的测量光束和作为测量参考的参考光束，并且被构造为使得测量光束倾斜地出射到测量表面；光束组合部分，被构造成组合参考光束和在测量表面反射的测量光束，以获得组合光束；探测部分，被构造成基于所述组合光束产生的干涉条纹探测测量表面的轮廓；以及图像反转元件，被构造成反转所述测量光束或参考光束的波阵面取向，其中：所述光束分离部分使所述参考光束以其直接到达所述光束组合部分的方位角出射；并且所述图像反转元件被设置在从所述光束分离部分导向光束组合部分的测量光束或参考光束的光路中。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：栗山丰，大峠怜也，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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