用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统技术方案

用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统，涉及一种光学系统，解决现有补偿器光学系统由于引入非共光路测量误差，而导致非球面面形检测精度低的问题，包括透射组、补偿组和待检非球面凹镜，所述透射组透射球面波，补偿组将透射组提供的球面波转化为与待检非球面凹镜匹配的非球面波；所述透射组的F/#为3.1，补偿组的F/#为3.7，待检非球面凹镜的F/#为1.8。本发明专利技术所述的补偿器光学系统减轻了补偿器设计难度，降低了补偿器加工装配难度，减少误差因素以提升检测精度，本发明专利技术所述的方法相对于超高精度非球面凹镜检测，能够提供相应的满足剩余波像差要求的补偿器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学系统，具体涉及一种用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统。
技术介绍
在光学系统中，使用非球面元件能矫正像差，改善像质，而且可以减少元件数量以提高能量利用率，因此非球面光学元件的应用领域愈加广泛。在光刻领域，投影光刻物镜设计中普遍采用非球面元件提供更多的设计自由度、减小系统的复杂度、增大系统数值并提高系统的成像质量。但是非球面检测，特别是超高精度非球面面形检测，一直是光学检测领域的一个难题，也是制约非球面元件应用的关键因素。对于极紫外投影光刻物镜，为实现衍射极限的成像质量，根据Marechal判据，其全视场波像差应优于λ/14RMS(1nmRMS，λ13.5nm)，其非球面元件的面形精度要求更为苛刻，元件面形精度需优于0.2nmRMS。目前通用性高的非球面检测设备检测精度在纳米量级，不能满足光刻物镜元件深亚纳米量级的面形检测精度要求。对于如此高精度的非球面，一般只能采用零位补偿法进行检测。补偿镜法是检测非球面一种常用的方法，一般采用若干片球面透镜，将干涉仪发出的球面波或平面波转换为与非球面相匹配的非球面波，从而实现对非球面的零位检测。对于面形检测精度要求达到0.2nmRMS的极紫外光刻非球面而言，传统补偿镜Offner、Dall和Shafer不能满足上述需求，文献1“MirrorsubstratesforEUV-lithography:progressinmetrologyandopticalfabricationtechnology“(SPIE，2000，4146：35～46)提出了误差分解控制方法，从功能上将补偿器分成两组：前组提供透射球面波，后组将前组提供的球面波转化为与待检镜匹配的非球面波。但文献中尚未涉及补偿器分组光学设计方法的讨论，补偿器分组方法决定了补偿器设计残差，设计残差将引入非共光路测量误差，直接影响非球面面形检测精度。
技术实现思路
本专利技术为解决现有补偿器光学系统由于引入非共光路测量误差，而导致非球面面形检测精度低的问题，提供一种用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统。用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统，包括透射组、补偿组和待检非球面凹镜，所述透射组透射球面波，补偿组将透射组提供的球面波转化为与待检非球面凹镜匹配的非球面波；所述透射组的F/#为3.1，补偿组的F/#为3.7，待检非球面凹镜的F/#为1.8。本专利技术的有益效果：本专利技术所述的补偿器光学系统减轻了补偿器设计难度，对于一种F/#为1.8检非球面凹镜，明确了透射组和补偿组的光焦度分配参数，有效控制了补偿器残余波像差，降低了补偿器加工装配难度，减少误差因素以提升检测精度，该方法相对于超高精度非球面凹镜检测，能够提供相应的满足剩余波像差要求的补偿器。本专利技术基于前后组间光焦度匹配关系的补偿器分组方法，给出了凹非球面补偿器光学设计结构参数，解决了现有技术从功能分组的不足，解决极紫外光刻非球面元件超高精度检测补偿器光学设计问题。进而满足对极紫外光刻超高精度非球面检测的要求。附图说明图1为本专利技术所述的用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统的结构示意图；图2为采用本专利技术所述的用于用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统的设计残差效果图。图中：1、透射组；2、补偿组；3、待检非球面凹镜。具体实施方式具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统，包括透射组1，补偿组2及待检非球面凹镜3。透射组1提供透射球面波，补偿组2将透射组1提供的球面波转化为与待检非球面凹镜3匹配的非球面波。为提高标定精度并减小非共光路测量误差，透镜组1透射球面波像差设计值优于0.005λRMS(λ632.8nm)；待检非球面凹镜3的F/#为1.8(曲率半径与光束口径的比值)，透射组1的F/#为3.1，补偿组2的F/#为3.7，可以实现非球面凹镜补偿器理想的像差补偿，将补偿器光学设计残差(剩余波像差)控制在0.005λRMS(λ632.8nm)。本实施方式中补偿器产生的非球面参考波误差可分为旋转对称误差及非旋转对称误差，干涉仪及补偿器的高阶非对称误差可通过旋转法标定；而旋转对称误差无法直接标定。采用误差分解控制方法，将补偿器分成两组设计，补偿器产生的非球面参考波面旋转对称误差由干涉仪、透射组1及补偿组1的对称误差构成，干涉仪及透射组1的旋转对称误差RMS值可通过旋转平移法标定到0.1nm，为提高标定精度并减小非共光路测量误差，透镜组1透射球面波像差设计值需优于0.005λRMS(λ632.8nm)，为降低加工装配难度，透镜组1由三个单片球面透镜构成。非球面参考波的精度主要取决于无法标校的补偿组2，补偿组2引入的误差需通过参数测试计算获得，将补偿组2设计成单个球面透镜以减少误差因素控制精度。结合透射组和补偿组所需实现的功能要求及补偿器光学设计残余像差要求，分配透射组和补偿组的光焦度。以F/#(即焦距f'与光束口径的比值)表明光焦度分配参数。F/#对于像差及非球面度是关键影响因素，对于一个具体的待检非球面元件，只有特定的透射组F/#和补偿组F/#的搭配才能实现补偿器残余像差控制。本实施方式中透射组1由透镜L1，透镜L2及透镜L3构成，透镜材料为熔石英，透射组F/#为3.1，光束口径为150mm。补偿组2由透镜L4构成，透镜材料为熔石英，F/#为3.7，光束口径为180mm。待检非球面凹镜3光束口径200mm，顶点球曲率半径340mm，圆锥系数K为0.01，非球面度8μm。本实施方式中补偿器光学设计残差(剩余波像差)为0.005λRMS(λ632.8nm)，波像差泽尼克多项式三阶球差Z9项系数为0.01，波像差泽尼克多项式五阶球差项Z16系数为0.0004，实现了像差补偿，能够提供理想的非球面参考波。结合表1，表1为补偿器设计残余波像差泽尼克系数；其归一化半径＝70.000000。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统，包括透射组(1)、补偿组(2)和待检非球面凹镜(3)，所述透射组(1)透射球面波，补偿组(2)将透射组(1)提供的球面波转化为与待检非球面凹镜(3)匹配的非球面波；其特征是；所述透射组(1)的F/#为3.1，补偿组(2)的F/#为3.7，待检非球面凹镜(3)的F/#为1.8。

【技术特征摘要】
1.用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统，包括透射组(1)、补偿组(2)和待检
非球面凹镜(3)，所述透射组(1)透射球面波，补偿组(2)将透射组(1)提供的球面波转化为
与待检非球面凹镜(3)匹配的非球面波；其特征是；所述透射组(1)的F/#为3.1，补偿组(2)
的F/#为3.7，待检非球面凹镜(3)的F/#为1.8。
2.根据权利要求1所述的用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统，其特征在于，
所述透镜组(1)由三个单片球面透镜构成，且三个单片球面透镜的材料为熔石英。
3.根据权利要求1或2所述的用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统，其特征在
于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽萍，张海涛，马冬梅，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22