[发明专利]用于超高精度凹非球面检测的补偿器光学系统

说明书

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。

技术领域

本发明涉及一种光学系统，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。

背景技术

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(1nm RMS，λ@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“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。

发明内容

本发明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。

本发明的有益效果：本发明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。

本发明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为本发明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为采用本发明所述的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。