專利名稱：可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差檢測裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于參考球面波超高精度檢測方法領域，即采用干涉儀檢測圓孔衍射出的參考球面波偏差的方法。
背景技術：
極紫外光刻投影物鏡中包含若干個非球面，各非球面的拋光精度必須達到0. 2nm RMS 0. 3nm RMS。普通商用斐索干涉儀或泰曼-格林干涉儀由于受參考元件的限制，其檢測精度遠遠無法滿足這種超高精度檢測任務的要求，點衍射干涉儀(PDI)通過小孔衍射來產(chǎn)生參考球面波，可以實現(xiàn)超高精度的檢測，PDI所能達到的檢測精度主要取決于參考球面波的質量。實際中，如何去檢測由圓孔衍射出的近于理想的參考球面波的偏差是一件困難的事情，因此，發(fā)展可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差檢測方法具有很大的實際價值。通常采用哈特曼波前傳感器來測量波前偏差，但其精度十分有限，根本無法滿足可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差檢測的要求。在先技術[1](參見Appl. Opt. Vol. 38,No. 35,P7252-7263,1999)中描述的極紫外光刻投影物鏡系統(tǒng)波像差檢測的零檢驗中將方形窗口換成小圓孔，從而實現(xiàn)極紫外光波經(jīng)雙孔的衍射，不過其雙孔的間距是固定的，雙孔之間的距離等于原來的孔與窗之間的距離。本發(fā)明則通過設置不同的雙孔間距來改變剪切量的大小，獲得可見光情況在不同剪切量下的波面偏差，從而實現(xiàn)高精度的波前偏差檢測。在先技術[2](參見:Rev. Sci. Instrum.，Vol. 79，No. 033107，2008)采用光纖錐衍射產(chǎn)生近于理想的球面波，通過調整兩根光纖之間的夾角來實現(xiàn)兩個球面波之間的剪切干涉，對于通過小孔衍射來產(chǎn)生參考球面波的情況，本發(fā)明采用兩個孔衍射來產(chǎn)生近于理想的球面波，從而實現(xiàn)剪切干涉。本發(fā)明提出在可見光波段，通過雙孔的橫向剪切干涉進行小孔衍射波前偏差的檢驗。由于小孔衍射產(chǎn)生的近于理想的球面波，其偏差較小，要直接進行波前偏差的檢測非常困難，通過橫向剪切干涉能夠實現(xiàn)波前微小偏差的高精度檢測。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差的檢測方法。該方法采用橫向剪切的方式對波前的偏差進行檢測，克服了哈特曼波前傳感器對波前微小偏差檢測的限制，能夠實現(xiàn)波前的高精度檢測。本發(fā)明的技術構思是通過改變兩個圓孔之間的距離來調整剪切量，通過在兩個正交的方向布局小孔的分布來進行X方向和Y方向的剪切，從而實現(xiàn)兩個光波的剪切干涉。橫向剪切干涉是實現(xiàn)波前高精度檢測的有效方法，通過干涉圖獲得微分波前，經(jīng)過波前重建獲得原始波前，最終求得波前偏差。本發(fā)明的技術解決方案如下可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差檢測裝置，其特征在于，該裝置包括有一塊光柵、一個沿正交方向開有三個圓孔的小孔板、一個CCD探測器、計算機，所述的小孔板位于光柵和CCD探測器之間；所述的光柵使經(jīng)過它的會聚光波發(fā)生衍射，且衍射光經(jīng)小孔
3板衍射后干涉疊加，并在CCD探測器上記錄下干涉圖；所述的計算機通過信號線從CCD探測器上采集所記錄下的干涉圖。所述的小孔板沿正交方向所開的三個圓孔分別為孔一、孔二、孔三，三個圓孔的中心連線構成以孔一為直角頂點的等腰直角三角形?？梢姽恻c衍射干涉儀中參考球面波偏差的檢測方法，其特征在于，該方法包括下列步驟①會聚光波照射到光柵上，生成0級、士 1級、士2級依級別遞增的衍射光，利用小孔板只讓士 1級衍射光透過水平方向的孔一和孔三，發(fā)生衍射，產(chǎn)生兩個球面波，利用CXD 探測器記錄兩個球面波干涉疊加產(chǎn)生的干涉條紋，該干涉條紋即為沿X方向的橫向剪切干涉圖，利用計算機采集此干涉圖，由此獲得衍射波前沿X方向的微分波前；②旋轉光柵，采取與步驟①相同的方式，利用小孔板讓士 1級衍射光透過垂直方向的孔一和孔二，獲得沿Y方向的橫向剪切干涉圖，由此獲得衍射波前沿Y方向的微分波
前；
③依據(jù)X方向的微分波前和Y方向的微分波前進行波前重建，得到原始的衍射參考波前，經(jīng)過計算得到衍射波前偏差值；④更換小孔板，改變小孔之間的距離，重復步驟①至步驟③，獲得不同剪切量的橫向剪切干涉圖，進而獲得原始衍射波前及其偏差值；⑤對步驟④中不同剪切量下求得的衍射波前求平均值，得到最終的衍射波前偏差值，完成可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差的檢測方法。本發(fā)明的有益效果如下1、在可見光波段，通過雙孔衍射產(chǎn)生的球面波進行剪切干涉，從而實現(xiàn)衍射波前的高精度檢測；2、通過改變兩個小孔之間的距離來改變剪切量的大??；3、通過在兩個正交的方向布局小孔的分布，從而實現(xiàn)X方向和Y方向的剪切干涉。


下面結合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。圖1為本發(fā)明可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差檢測方法原理示意圖。圖2為本發(fā)明小孔板的結構示意圖。圖3為本發(fā)明小孔板中小孔的布局示意圖。圖中1為會聚光波、2為光柵、3為小孔板、4為球面波、5為CCD探測器、6為計算機、7為玻璃基底、8為金屬鉻層、9為孔二、10為孔一、11為孔三。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差檢測裝置中包括 一塊光柵2、一個沿正交方向開有三個圓孔的小孔板3、一個CCD探測器5、計算機6，所述的小孔板3位于光柵2和CXD探測器5之間；所述的光柵2使經(jīng)過它的會聚光波1發(fā)生衍射， 且衍射光經(jīng)小孔板3衍射后干涉疊加，并在CCD探測器5上記錄下干涉圖；所述的計算機6 通過信號線從CCD探測器5上采集所記錄下的干涉圖。
如圖2、圖3所示，玻璃基底7，金屬鉻(Cr)層8，三個圓孔孔一 10，孔二 9和孔三 11，孔一 10位于小孔板的中央，孔二 9位于孔一 10的正上方，孔三11位于孔一 10的右邊， 三個孔的中心連線構成等腰直角三角形。本發(fā)明的具體檢測方法如下會聚光波1照射到光柵2上，經(jīng)光柵2衍射，生成0級、士 1級、士2級……的衍射光，小孔板3位于會聚光波1的焦面上，小孔板3開有三個孔，在實際中，孔一 10和孔二 9 用于Y方向的橫向剪切干涉，孔一 10和孔三11用于X方向的橫向剪切干涉。先讓士 1級衍射光分別通過孔一 10和孔三11，其它級次的衍射光被小孔板的不透光部分擋住，入射光經(jīng)孔一 10和孔三11衍射后產(chǎn)生球面波，兩球面波干涉疊加，在CXD探測器5上得到干涉條紋，計算機6采集到干涉圖，干涉圖反映的是實際衍射波前的微分波前。獲得X方向的橫向剪切干涉圖。然后旋轉光柵，讓士1級衍射光分別通過孔一 10和孔三9，其它級次的衍射光被小孔板的不透光部分擋住，入射光經(jīng)孔一 10和孔三9衍射后產(chǎn)生球面波，兩球面波干涉疊加，在CCD探測器5上得到干涉條紋，計算機6采集到干涉圖，干涉圖反映的是實際衍射波前的微分波前。獲得Y方向的橫向剪切干涉圖。若X、Y方向小孔中心的距離分別為S和T，則有剪切干涉方程
權利要求
1.可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差檢測裝置，其特征在于，該裝置包括有一塊光柵O)、一個沿正交方向開有三個圓孔的小孔板(3)、一個CCD探測器(5)、計算機(6)， 所述的小孔板C3)位于光柵( 和CCD探測器( 之間；所述的光柵( 使經(jīng)過它的會聚光波(1)發(fā)生衍射，且衍射光經(jīng)小孔板C3)衍射后干涉疊加，并在CCD探測器( 上記錄下干涉圖；所述的計算機(6)通過信號線從CCD探測器( 上采集所記錄下的干涉圖。
2.根據(jù)權利要求1所述的可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差檢測裝置，其特征在于，所述的小孔板⑶沿正交方向所開的三個圓孔分別為孔一(10)、孔二(9)、孔三(11)，三個圓孔的中心連線構成以孔一(10)為直角頂點的等腰直角三角形。
3.可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差的檢測方法，其特征在于，該方法包括下列步驟①會聚光波(1)照射到光柵(2)上，生成0級、士1級、士2級依級別遞增的衍射光，利用小孔板C3)只讓士 1級衍射光透過水平方向的孔一(10)和孔三(11)，發(fā)生衍射，產(chǎn)生兩個球面波，利用CCD探測器( 記錄兩個球面波(4)干涉疊加產(chǎn)生的干涉條紋，該干涉條紋即為沿X方向的橫向剪切干涉圖，利用計算機(6)采集此干涉圖，由此獲得衍射波前沿 X方向的微分波前；②旋轉光柵O)，采取與步驟①相同的方式，利用小孔板C3)讓士1級衍射光透過垂直方向的孔一(10)和孔二(9)，獲得沿Y方向的橫向剪切干涉圖，由此獲得衍射波前沿Y方向的微分波前；③依據(jù)X方向的微分波前和Y方向的微分波前進行波前重建，得到原始的衍射參考波前，經(jīng)過計算得到衍射波前偏差值；④更換小孔板(3)，改變小孔之間的距離，重復步驟①至步驟③，獲得不同剪切量的橫向剪切干涉圖，進而獲得原始衍射波前及其偏差值；⑤對步驟④中不同剪切量下求得的衍射波前求平均值，得到最終的衍射波前偏差值， 完成可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差的檢測方法。
全文摘要
可見光點衍射干涉儀中參考球面波偏差檢測裝置及方法，本發(fā)明屬于參考球面波超高精度檢測方法領域，克服了哈特曼波前傳感器對波前微小偏差檢測的限制，能夠實現(xiàn)波前的高精度檢測。光路包括一束入射會聚光波，一塊光柵，一個沿正交方向開有三個圓孔的小孔板，一個電荷耦合器，該電荷耦合器的輸出端接計算機。一束入射會聚光波經(jīng)過光柵衍射后，被分成若干個衍射級，讓±1級衍射光分別通過兩個小孔，由小孔衍射后產(chǎn)生近于理想的球面波，兩個球面波發(fā)生剪切干涉，在CCD探測器上記錄干涉圖，采集到干涉圖后便可獲得衍射波前的偏差。本發(fā)明在可見光波段，通過雙孔衍射產(chǎn)生的球面波進行剪切干涉，從而實現(xiàn)衍射波前的高精度檢測。
文檔編號G01J9/02GK102297725SQ201110129360
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權日2011年5月18日
發(fā)明者盧增雄, 王麗萍, 金春水 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所