一种投影物镜波像差检测装置及方法

摘要

一种投影物镜波像差检测装置及方法，光源发出的光线均匀照明在投影物镜物面上，散射板和针孔安装在掩模台上，针孔位于投影物镜的物面，通过掩模台移动进行视场选择，剪切光栅位于投影物镜的像面，和探测器一起安装在硅片台上，通过硅片台的横向精密移动光栅实现相移功能，同时使用探测器记录相移过程中的每一帧剪切干涉图。本发明使用二维光栅实现了二维剪切，同时将相移功能集成到剪切干涉仪中，结合其相位空间矢量特性，实现了投影物镜波像差的高精度测量。

主权项

一种投影物镜波像差检测装置，其特征在于：测量装置包括光源(101)、照明系统(102)、二次光源模块(103)、被测投影物镜(104)、探测模块(105)、图像采集器(106)、控制器(107)、计算机(108)等模块组成；其中二次光源模块(103)包括散射板(201)、掩模板(202)和掩模台(203)；探测模块(105)包括二维光栅(211)、硅片台(212)、荧光材料(213)、滤光片(214)和面阵探测器(215)；二次光源模块(103)安装在被测投影物镜(104)的物面一侧，其中掩模板(202)位于投影物镜(104)的物面，散射板(201)位于在掩模板(202)上方，散射板具有进一步均匀光场和空间相干性；掩模板(202)的中心制作有针孔或针孔阵列，利用针孔为波像差测量，通过计算机(108)控制和驱动掩模台(203)，移动掩模板(202)上的针孔来设定测量视场点位置；探测模块(105)位于被测投影物镜(104)像面一侧，其中二维光栅(211)位于被测投影物镜(104)的像面，荧光材料(313)、滤光片(214)和面阵探测器(215)位于二维光栅下方，包含被测投影物镜出射波前经二维光栅衍射后，在二维方向上产生多级衍射光，在不同衍射级重叠区域形成不同的多光束剪切干涉；通过硅片台(212)横向移动二维光栅(211)可以实现相移，相移过程中，波前的相位变化量与光栅移动量的关系为：采用相位空间矢量来表示相移过程中各级衍射光强的变化，±1级衍射的相位空间矢量的长度相同、符号相反，零级衍射的相位不改变，三级衍射的相位变化频率是一级衍射的三倍，通过矢量合成可得到相移对光强的影响关系，从而得到一系列干涉图；根据相移过程中不同衍射级的空间相位矢量的变化频率，对干涉图上各像素点的光强变化进行傅里叶变换、滤波在频域提取频率为±1的一级衍射信息，消除光栅多级衍射的杂光干扰；图像采集器(106)分别与面阵探测器(215)和计算机(108)相连连接，负责探测器图像信号的采集、转换和预处理；控制器(107)分别与掩模台(203)、硅片台(212)相连接，同时还与计算机(108)相连接，控制器(107)用于驱动和控制掩模台和硅片台的运动、位置探测；计算机(108)用于测量过程控制，测量数据存储，干涉图数据的处理和分析。