[发明专利]投影物镜波像差检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种投影物镜波像差检测装置，该装置包括光源及照明系统(1)、物面光栅(2)、物面位移台(3)、被测投影物镜(4)、像面光栅(5)、二维光电传感器(6)、像面位移台(7)和控制处理单元(8)；所述的物面光栅(2)由物面位移台(3)承载，所述的像面光栅(5)和二维光电传感器(6)由像面位移台(7)承载，沿所述的光源及照明系统(1)输出空间非相干光方向依次是所述的物面光栅(2)、被测投影物镜(4)、像面光栅(5)、二维光电传感器(6)，所述的物面光栅(2)位于被测投影物镜(4)的物方视场内，被所述的光源及照明系统(1)均匀照明，照明数值孔径充满被测投影物镜(4)的物方数值孔径范围；所述的像面光栅(5)位于被测投影物镜(4)的像方视场，所述的物面光栅(2)成像在所述的像面光栅(5)上；所述的二维光电传感器(6)接收所述的像面光栅(5)的多级衍射光产生的干涉条纹，接收范围包含被测投影物镜(4)的像方数值孔径；所述的控制处理单元(8)分别与所述的物面位移台(3)、像面位移台(7)、二维光电传感器(6)相连并控制其工作，其特征在于：

所述的物面光栅(2)包含的一对剪切衍射方向分别为X方向和Y方向的光栅，为一维光栅，其光栅线条的长度等于像面光栅(5)在Y或X方向的周期，除以被测投影物镜(4)在Y或X方向的放大倍数，再乘以正整数；

或所述的物面光栅(2)包含的一对剪切衍射方向分别为X方向和Y方向的光栅，为二维光栅；其在与剪切方向垂直方向的光栅的占空比为1:1；与剪切方向垂直方向的光栅周期等于像面光栅(5)在该方向的周期，除以被测投影物镜(4)在该方向的放大倍数，再乘以2N，其中N为正整数；或者与剪切方向垂直方向的光栅周期等于像面光栅(5)在该方向的周期，除以被测投影物镜(4)在该方向的放大倍数，再乘以1/(4N)，周期数大于等于8N，其中N为正整数。

2.根据权利要求1所述的投影物镜波像差检测装置，其特征在于，所述的像面光栅(5)是振幅型二维棋盘光栅或正交光栅，存在0，±1级，±3级衍射；所述的物面光栅(2)在剪切衍射方向为振幅型二值化面积编码正弦光栅；所述的物面光栅(2)在剪切衍射方向的周期乘以被测投影物镜(4)在其剪切衍射方向的放大倍数等于所述的像面光栅(5)在该衍射方向的周期；所述的振幅型二值化面积编码正弦光栅产生0，±1级衍射，其他衍射级次均被抑制。

3.根据权利要求1所述的投影物镜波像差检测装置，其特征在于，所述的像面光栅(5)是抑制±1级衍射级次以外的其他衍射级次的二维振幅相位混合光栅；所述的物面光栅(2)在剪切衍射方向为振幅型二值化面积编码正弦光栅，或者占空比为1:1的振幅光栅；所述的物面光栅(2)在剪切衍射方向的周期乘以2，再乘以被测投影物镜(4)在其剪切衍射方向的放大倍数等于所述的像面光栅(5)在该衍射方向的周期。

4.根据权利要求1所述的投影物镜波像差检测装置，其特征在于，所述的物面光栅(2)是透射式光栅或反射式光栅。

5.根据权利要求1所述的投影物镜波像差检测装置，其特征在于，所述的物面光栅(2)包含多对剪切衍射方向分别为X方向和Y方向的光栅，位于被测投影物镜(4)的不同视场点位置，成像至多组像面光栅(5)，产生与多个视场点相对应的多个分立的干涉信息，由所述的二维光电传感器(6)接收，同时测量不同视场点位置的波像差。

6.根据权利要求1所述的投影物镜波像差检测装置，其特征在于，所述的物面光栅(2)包含多对在剪切衍射方向周期不同的光栅，所述的像面光栅(5)包含周期与物面光栅(2)在剪切衍射方向不同周期的分别匹配的多个二维光栅，实现不同剪切率的波像差检测。

7.根据权利要求1所述的投影物镜波像差检测装置，其特征在于，所述的被测投影物镜(4)是透射式物镜，或反射式物镜。

8.采用权利要求1至7任一项所述的投影物镜波像差检测装置进行被测投影物镜(4)波像差的检测方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

1)移动所述的物面位移台(3)，将物面光栅(2)中剪切衍射方向为X方向的光栅(201)移动至被测投影物镜(4)要测试的视场点位置；移动像面位移台(7)，使所述的物面光栅(2)成像在像面光栅(5)上，形成干涉条纹，并由所述的二维光电传感器(6)接收到干涉图；

2)沿X方向移动所述的物面位移台(3)或像面位移台(7)，获得相移干涉图，按现有方法计算得到X方向剪切相位；

3)移动所述的物面位移台(3)，将所述的物面光栅(2)切换为剪切衍射方向为Y方向的光栅(202)，二维光电传感器(6)接收到干涉图；

4)沿Y方向移动所述的物面位移台(3)或像面位移台(7)，获得相移干涉图，按现有方法计算得到Y向剪切相位；

5)采用X和Y两个方向的剪切相位，进行剪切干涉波前重建，得到被测投影物镜(4)在该视场点的波像差。