横向剪切干涉的特性研究和波面重建

【摘要】： 随着电路芯片集成度的提高,光刻技术已经成为大规模、超大规模集成电路制作过程中的一项关键技术,它对微电子产业的发展有至关重要的影响。光刻成像透镜像差是影响激光投影光刻机精度的一个重要因素,因而二级波像差的定性研究和定量测量有着重要的意义。横向剪切干涉仪是光干涉测量仪中重要的一种,用于测量检验时由于不需要参考波面而对测量条件的要求比其它干涉仪低一些,对气流和温度等扰动因素不敏感,并可用于对大口径光学元件的测量,因而文中对横向剪切干涉法检测波像差所得到的干涉图进行研究。 该论文概述了专门用于测量像差的干涉仪、干涉条纹的相位测量技术和常用的拟合波面方法等干涉测量技术,并从定性分析和定量测量两个方面对光学元件的波像差进行了研究。为了进行定性分析,文中首先建立了一个共轴旋转对称系统的光学衍射模型,模拟了初级像差和二级像差的衍射图像,并逐个分析了初级像差和二级像差的成像特征,给出了伴随波像差数值变化的典型图像。同时根据光干涉原理,模拟了平行光横向剪切干涉时初级像差和次级像差的干涉图像,分析对比了各个波像差剪切干涉图的特征,为定性判断主要存在何种像差提供依据。 在定量测量方面,采用了Zernike多项式法拟合波面求解波像差。模拟了存在多种像差时的剪切干涉图,并加入不同强度的平均噪音,以研究各个波像差的求解误差与噪音值之间的关系。同时为了提高剪切干涉测量速度,从理论出发推导出了一种快速求解波像差的方法,并给出了理想情况下的算例验证,证明了这种方法的正确性。