一种测量光学系统参数的测量装置，包括短相干光源模块，聚焦透镜，准直透镜，滤波针孔，分光镜，角反射镜，一维精密移动平台，可调焦望远镜，精密旋转工作台，聚焦透镜和成像ＣＣＤ。一种测量方法，通过光学干涉的方法精确测量被测光学系统的透镜内部或透镜之间的偏心、倾斜、透镜的厚度以及不同透镜之间的距离。本发明专利技术提高了透镜的偏心检测精度以满足更高的偏心要求，实现了对光学系统内部间距的最终测量，同时可以测量光学系统装配结束后的间距。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，特别涉及用 于光刻投影中光刻物镜装配过程中的定心和间距检测。
技术介绍
近年来，在半导体光刻领域，投影光刻技术的不断进步，线条向更精细方向推进，目前芯片关键尺寸已能达到45nm的光刻分辨能力。光刻系统中的光学 投影物镜的成像质量是影响光刻分辨力的关键因素，光刻物镜的装调过程中的 定心以及不同光学镜片之间的厚度会很大程度会影响物镜的最终光学质量，这 就需要有精密的在线测量设备来指导物镜的装配。目前装配过程中， 一般都使用定心偏折仪对光学镜片和光学系统的偏心或 倾斜进行检测，这类定心检测设备主要使用调焦望远镜，产生和光学元件匹配 的会聚或发散的球面波，从透镜透射或反射的点或十字叉丝像随着旋转轴的旋 转而在CCD上所划圆的直径来判断透镜的光轴或某个表面光轴和旋转轴的偏离 大小，这类仪器可以方便的测量单个光学元件或多个光学元件组成的光学系统 相对旋转轴的偏心情况，但是由于受点光源或十字叉丝的尺寸影响，偏心测量 精度通常在几角秒。为了提高测试精度，也有人采用干涉的方法对光学元件进 行定心测量的(台湾专利1264523 )，它是利用光学元件表面的干涉条紋来精确 测量表面的倾斜，这种干涉定心装置和像移动相比精度高，可以测量单个元件 有非球面时的偏心情况，但是使用相对负杂，只能测量单个光学元件的偏心， 在测量时还需要对光学元件进行180度旋转，无法测量多个透镜的光学系统的 偏心情况。装配过程中除了定心校正外，还希望能精确的测量透镜的厚度和光学系统 中不同透镜的间距，目前一般使用机械的方法在装配过程中对这些厚度或间距 进行测量。这种方法有时需要和光学表面进行接触测量，在装配好以后就无法进4亍测量。
技术实现思路
本专利技术提供的一种，提供一种 高检测精度的干涉定心检测系统，提高了透镜的偏心检测精度以满足更高的偏 心要求，实现了对光学系统内部间距的最终测量，同时可以测量光学系统装配 结束后的间距。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种测量光学系统参数的测量装置，包含光源，所述的光源为短相干光源；聚焦镜，位于光源下方；针孔，位于聚焦镜的下方焦距处；准直透镜，位于针孔下方；分光镜，位于准直透镜下方；一维移动台，水平设置在分光镜的一侧；角反射镜，设置在所述的一维移动台上，随所述的一维移动台进行精确移动；CCD (电荷耦合器件)器件，水平设置在分光镜的另一侧； 可移动聚焦透^^竟，设置在所述分光镜和CCD器件之间； 调焦望远4fe,位于分光4t的下方；所述的调焦望远镜包含两组镜片，第一组镜片为负焦距透镜组，第二组镜 片为正焦距透镜组，通过移动两组透镜组之间的间距实现不同的会聚或发散波 前，实现不同曲率半径的光学表面测量；精密旋转台，位于调焦望远镜下方，该精密旋转台上放置被测光学系统， 带动被测光学系统啦文精密旋转；短相干光源经过聚焦镜会聚到针孔中，从针孔出来的光经过准直透镜后变 为平行光，从准直透镜出射的平行光经过分光镜变成两束光，反射的参考光和 透视的测量光，反射的参考光经过一个角反射镜，反射的光再次经过分光镜后 进入CCD ，从分光镜透射的测量光经过一个调焦望远镜中的第一组镜片和第二组镜片的调焦，从调焦望远镜出射的测量光达到被测光学系统，被测光学系统 可以在精密旋转台上进行精密的旋转，从被测光学系统的被测表面反射后再次经过可调焦望远镜和分光镜后的测量光，与参考光发生干涉，干涉条紋被CCD 接收，对接收到的干涉条紋进行计算处理后，可以得到被测光学系统的透镜内 部或透镜之间的偏心、倾斜、透镜的厚度以及不同透镜之间的距离。由半导体发光二极管(LED)出射的宽谱光， 一路进入由角反射镜构成参 考臂I，另一路经过调焦望远镜和被测光学系统，并返回构成测量臂II,参考臂 和测量臂共同构成一个Michelson (麦克逊)干涉仪，当参考臂和测量比具有一 定光程差时，只有当Michelson干涉仪两个干涉臂之间引入的光程差之和小于 光源相干长度时，CCD上将发生干涉现象；当二者光程差之和为零时，干涉条 紋对比度出现极大值，此时称为光程匹配条件。因此，如果已知参考光在 Michelson干涉仪中引入的光程差，那么就可以通过对CCD上接收的各个白光 干涉条紋峰值位置(对应于光程差)的精确计量，得到测量光在干涉仪两臂之 间引入的光程差，从而转换得到臂长差。当Michelson干涉仪中移动角反射臂的光程扫描镜由远及近运动时，使参 考臂和测量臂之间的光程差AX的数值发生变化，进而引起光源两者之间的相位 变化，短相千光源干涉信号的识别通常采用中心条紋的识别方法，同其他光学 干涉原理一样，干涉的强度I输出的表达式为I =11 + 12 + 2 x sqrt(Il x 12) x |Y(X)| x cos(kx+(p);式中II、 12为两干涉信号强度，k为波数，x为两千涉信号光程差，q>为 初始相位，Y(x)为光源自相关函数，sqrt为平方才艮运算。通过移动找到探测器接收到的最佳条紋对比度位置，就能找到光程差AX为 零，中间位置为光程差零位，当光程差AX偏离零位时，干涉对比度会越来越小 直到消失，通过这种方法可以实现lum以内的光学间距检测精度。在对较大的光学系统进行测量时，本专利技术提供的一种测量光学系统参数的 测量装置还可包含分光片，设置在所述分光镜和CCD器件之间；光电探测器，接收分光镜分出的光；小孔，设置在光电探测器之前；当检测较大的光学系统时，考虑到较多镜片测量时会带来较大的背景光， 可以在干涉仪中心位置使用 一个光电探测器对光轴中心的条紋进行探测，同时对一维移动平台的PZT进行一定频率的调制，用于改变参考臂的光程差，这样 在光电探测器就能接收到一个不断变化的光强，对采集的电流信号进行滤波， 滤掉相应的直流信*号，而对交流信号进行放大，这样就能滤掉由于其它镜片的 反射光对被测镜片的干扰，光电探测器前设置小孔的目的是只让光轴附近的光 能透过，其它部分挡掉，这是由于光学系统的反射表面经过反射以后在CCD上 可能不是标准的平面，这样表面不同位置测得的距离可能会不一样，加上小孔 后可以保证只有光轴附近的光被测量。在上述的装置中，使用宽度短相干光源可以消除相干噪声，在测量多个光 学表面时，每个表面都会返回一些光，如果这些光都和参考光进行干涉，那么 CCD上将接收到很大的相干噪声。通过移动角反射镜和调节可调焦望远镜，让不同的表面进行和参考光相干， 从而确定不同表面之间的距离。为了可以进行相移测量， 一维精密移动平台安 装PZT驱动结构实现精密的相移。使用角反射镜对光路进行反射，这样当一维 移动平台发生旋转和倾斜时不会带来测量的偏心和倾斜误差。成像CCD8和分光透镜之间加上可移动的聚焦透镜，可以实现被测面的粗 对准，这样可以方便的对所需要定心的光学表面进行预对准，另外粗对准的测 量范围较大，当光学元件偏心太多时，可以通过旋转精密转台观察光点的变化 轨迹来计算偏心的大小。调焦望远镜可以实现不同曲率半径的光学表面测量。当进行平行平面或球 心位置接近的光学元件表面测量时，不需要调节望远镜和精密转台，而是直接 移动参考光中的角反射镜来进行测量，这样调节望远镜和转台的误差都可以消 除，实现更高的测量精度。被测光学系统被固定在一个精密旋转台上，可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量光学系统参数的测量装置，其特征在于，包含：光源（１），为短相干光源；聚焦镜（２），位于光源（１）下方；针孔（３），位于聚焦镜（２）的下方焦距处；准直透镜（４），位于针孔（３）下方；分光镜（５），位于准直透镜（４）下方；一维移动台，水平设置在分光镜（５）的一侧；角反射镜（６），设置在所述的一维移动台上，随所述的一维移动台进行精确移动；ＣＣＤ电荷耦合器件（８），水平设置在分光镜（５）的另一侧；可移动聚焦透镜（７），设置在所述分光镜（５）和ＣＣＤ器件（８）之间；调焦望远镜（９），位于分光镜（５）的下方；精密旋转台（１４），位于调焦望远镜（９）下方，该精密旋转台上放置被测光学系统（１０），带动被测光学系统（１０）做精密旋转。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国淦，蔡燕民，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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