[发明专利]光栅剪切波像差检测干涉仪及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光栅剪切干涉仪，特别是一种光栅剪切波像差检测干涉仪及检测方法。

背景技术

光栅剪切干涉仪是一种重要的波前传感器形式，具有结构简单、不需要单独的参考波面、易实现共光路干涉、抗环境干扰等优点。光栅剪切干涉仪有几何光程误差、光栅衍射误差、光栅位置偏移以及探测器倾斜等系统误差，影响波前检测精度；特别是对于高精度光学系统波像差检测应用，被测系统具有一定数值孔径(NA)，被测波像差本身达到几个nm RMS，有可能远小于系统误差，消除系统误差是光栅剪切干涉仪应用于高精度光学系统波像差检测的前提。

目前光栅剪切干涉仪主要是在光栅衍射焦点处加窗，消除0级、1级以外的衍射光和采用双光栅结构消除光源的像差（参见在先技术1，Zhiqiang Liu,Kasumi Sugisaki,Yucong Zhu,et al,“Double-Grating Lateral Shearing Interferometer for Extreme Ultraviolet Lithography”,Japanese Journal of Applied Physics Vol.43,No.6B,2004,pp.3718–3721），双光栅位置处于共轭位置，采用多个光阑进行衍射光级次的选择。光栅位置变化影响几何光程误差，进而影响干涉图样相位分布，剪切干涉难以实现波前高精度检测（参见在先技术2，Zhiqiang Liu,Kasumi Sugisaki，Mikihiko Ishii,et al,“Astigmatism Measurement by Lateral Shearing Interferometer”，J.Vac.Sci.Technol.B22(6),Nov/Dec2004），采用旋转光栅进行四个方向测量消除部分几何光程误差对像散的影响。在横向剪切中虚拟焦点的间距严重影响测量结果（参见在先技术3，Ryan Miyakawa,Patrick Naulleau，“Lateral Shearing Interferometry for High-resolution EUV Optical Testing”，Proc.of SPIE Vol.7969,796939-1@2011 SPIE），通过设定光栅周期以及光栅-探测器二者间距，进行预先计算等方法消除几何光程误差。以上方法虽然可以实现测量精度的提高，由于几何光程误差依旧存在，或根据预先设定相应数据进行理论计算的方法，从实验得到的数据中减去理论上的几何光程误差，仍未根据实际情况进行几何光程误差的消除，残余的几何光程误差较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种光栅剪切波像差检测干涉仪及检测方法。该干涉仪可消除差分波前的待测系统几何光程误差，提高待测系统的波像差检测准确度。

本发明的技术解决方案如下：

一种光栅剪切波像差检测干涉仪，包括光源，沿该光源光束传播方向依次是聚焦镜、滤波小孔、衍射光栅板、光阑板和二维光电传感器，所述的衍射光栅板位于光栅位移台上，所述的光阑板置于光阑对准位移台上，待测光学系统置于所述的滤波小孔和衍射光栅板之间，所述的滤波小孔位于聚焦镜的后焦点上，并位于待测光学系统的物方被测视场点上；所述的光阑板位于待测光学系统的后焦面上，所述的二维光电传感器位于所述的待测光学系统的像平面上；

所述的滤波小孔是直径小于待测光学系统物方分辨率的通光圆孔，其直径小于0.5λ/NAo，其中NAo是待测光学系统的物方数值孔径；

所述的衍射光栅板由周期T相同，光栅栅线沿Y方向的第一光栅和光栅栅线沿X方向的第二光栅组成，光栅周期T根据剪切率s、光源的输出光的波长λ、待测光学系统的像方数值孔径NA、二维光电传感器的直径D和干涉条纹数目n按下式确定：