用于超高精度凸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存在设计残差，进而引入非共光路的测量误差，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凸镜，所述透射组透射球面波，补偿组将透射组透射的球面波转化为与待检非球面凸镜匹配的非球面波；所述透射组的F/#为10，补偿组的F/#为6.4，待检非球面凸镜的F/#为3.6。本发明专利技术所述的补偿器光学系统降低了补偿器加工装配难度，减少误差因素以提升所述的补偿器光学系统的检测精度能够满足对极紫外光刻超高精度非球面检测的要求。
【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凸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A/14RMS( lnm RMS，A@ 13.5nm)，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〇.2nmRMS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 "Mirror substrates for EUV-lithography:progress in metrology and optical fabrication technology"（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存在设计残差，进而引入非共光路的测量误 差，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凸非球面检测的补偿器光 学系统。用于超高精度凸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 面凸镜，所述透射组透射球面波，补偿组将透射组透射的球面波转化为与待检非球面凸镜 匹配的非球面波;所述透射组的F/#为10,补偿组的F/#为6.4,待检非球面凸镜的F/#为3.6。 本专利技术的有益效果:本专利技术提出了基于前后组间光焦度匹配关系的补偿器分组方 法，给出了凸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。 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3.6的非球 面凸镜，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凸镜 检测，能够提供相应的满足剩余波像差要求的补偿器。本专利技术所述的系统能够满足对极紫 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凸非球面检测的补偿器光学系的结构图； 图2为本专利技术所述的超高精度凸镜非球面检测补偿器设计残差效果图。图中：1、透射组;2、补偿组;3、待检非球面凸镜。【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，用于超高精度凸非球面检测的 补偿器光学系统，包括透射组1，补偿组2及待检非球面凸镜3。 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: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镜匹配的非球面波。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O.lnm，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〇.〇〇5ARMS(A@632.8nm)，补偿组2将透射组1提供的球面波转化为与待 检镜匹配的非球面波。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1和补偿组2所需实现的功能要求以及补偿器光学设计残余像差要求， 分配透射组1和补偿组2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光学元件，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。 本实施方式中设计一种F/#为3.6(曲率半径与光束口径的比值）的被检非球面凸 镜，透射组F/#为10,补偿组F/#为6.4,可以实现非球面凸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)控制在〇. 〇〇2ARMS以内（λ@632.8nm) 本实施方式所述的透射组1由透镜LI，透镜L2及透镜L3构成，所述透镜LI，透镜L2 及透镜L3材料为熔石英，透射组F/#为10，光束口径为85mm;补偿组2由透镜L4构成，透镜L4 材料为熔石英，F/#为6.4，光束口径为74_;所述待检非球面凸镜3的光束口径72_，顶点球 曲率半径310mm，圆锥系数K为3.27,非球面度20μπι。 本实施方式中，优先的补偿器光学系统设计残差(剩余波像差)为0.0015ARMS(A@ 632.8nm)，波像差泽尼克多项式三阶球差Z9项系数为0.0006，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=36.000000表1 【主权项】1. 用于超高精度凸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 非球面凸镜(3)，所述透射组（1)透射球面波，补偿组(2)将透射组（1)透射的球面波转化为 与待检非球面凸镜(3)匹配的非球面波;其特征是;所述透射组(1)的F/#为10,补偿组(2)的 F/#为6.4,待检非球面凸镜(3)的F/#为3.6。2. 根据权利要求1所述的用于超高精度凸非球面检测的补偿器光学系统，其特征在于， 所述透射组（1)由透镜L1、透镜L2和透镜L3构成，所述透镜L1，透镜L2及透镜L3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凸非球面检测的补偿器光学系统，其特征在 于，补偿组(2)由透镜L4构成，所述透镜L4的材料为熔石英。4. 根据权利要求3所述的用于超高精度凸非球面检测的补偿器光学系统，其特征在于， 所述透镜组(1)透射球面波像差设计值小于〇. 〇〇5ARMS，λ为波长。5. 根据权利要求3所述的用于超高精度凸非球面检测的补偿器光学系统，其特征在于， 所述待检非球面凸镜(3)的圆锥系数Κ为3本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于超高精度凸非球面检测的补偿器光学系统，包括透射组(1)、补偿组(2)和待检非球面凸镜(3)，所述透射组(1)透射球面波，补偿组(2)将透射组(1)透射的球面波转化为与待检非球面凸镜(3)匹配的非球面波；其特征是；所述透射组(1)的F/#为10，补偿组(2)的F/#为6.4，待检非球面凸镜(3)的F/#为3.6。
【技术特征摘要】
【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
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