[發(fā)明專利]基于零位補(bǔ)償系統(tǒng)的被檢非球面鏡的裝配方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611137465.7
• 申請日: 2016-12-10
• 公開（公告）號: CN106598084B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苗亮;劉鈺;張文龍;馬冬梅;金春水
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G03F7/20;G01B11/24
• 代理公司: 44316 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 趙勍毅<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明提出的基于零位補(bǔ)償系統(tǒng)的被檢非球面鏡的裝配方法及相關(guān)裝置，其中，通過精確測量零位補(bǔ)償系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)，利用光學(xué)設(shè)計軟件重新優(yōu)化計算被檢鏡的理想Z向位置；以被檢非球面鏡在0°和180°位置時面形檢測結(jié)果中傾斜項和慧差項的變化規(guī)律裝調(diào)非球面光軸與轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸重合。該方法可以精確定位被檢非球面鏡的X/Y/Z平移位置和俯仰/偏擺姿態(tài)，并實現(xiàn)零位補(bǔ)償系統(tǒng)非球面波光軸、被檢非球面鏡光軸和轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸精確重合，從而提高被檢非球面鏡的離焦、球差、高階慧差等面形誤差的檢測精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)干涉測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于零位補(bǔ)償系統(tǒng)的被檢非球面鏡的裝配方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代光刻技術(shù)要求光刻物鏡系統(tǒng)中的平面、球面、非球面等光學(xué)元件的面形誤差均方根達(dá)到亞納米量級。當(dāng)今前沿的光學(xué)加工和檢測技術(shù)已可以方便地支持球面鏡和平面鏡實現(xiàn)亞納米量級面形精度。然而，被檢非球面鏡的高精度面形加工和檢測技術(shù)仍然比較困難復(fù)雜，針對不同的被檢非球面鏡通常采用不同的檢測方法和檢測裝置，而零位補(bǔ)償法是實現(xiàn)被檢非球面鏡面形誤差的高精度檢測最常用的技術(shù)。利用零位補(bǔ)償法檢測被檢非球面鏡面形誤差時，被檢非球面鏡相對于零位補(bǔ)償系統(tǒng)的X/Y/Z平移位置和俯仰/偏擺姿態(tài)必須精確確定，以實現(xiàn)零位補(bǔ)償系統(tǒng)非球面波光軸和被檢非球面鏡光軸重合，否則被檢非球面鏡的離焦、球差、高階慧差等面形的測量誤差較大。當(dāng)利用旋轉(zhuǎn)法精確標(biāo)定被檢非球面鏡旋轉(zhuǎn)非對稱面形誤差時，還需要調(diào)整被檢非球面鏡光軸和轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸重合，否則被檢非球面鏡的高階慧差等面形的測量誤差較大。

利用零位補(bǔ)償法檢測被檢非球面鏡面形誤差時，被檢非球面鏡裝調(diào)過程可以分為：Z向位置定位、X/Y向位置定位、俯仰/偏擺姿態(tài)調(diào)整、被檢非球面鏡光軸與轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸調(diào)整重合。現(xiàn)有技術(shù)中，通常利用零位補(bǔ)償系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計參數(shù)通過光學(xué)設(shè)計軟件確定被檢非球面鏡的Z向位置，該方法忽略了零位補(bǔ)償系統(tǒng)光學(xué)元件加工和裝配誤差對被檢非球面鏡理想Z向位置的影響，因此該方法無法精確測量被檢非球面鏡的離焦和球差等面形誤差。X和Y向位置定位與俯仰/偏擺姿態(tài)調(diào)整通常依據(jù)被檢非球面鏡面形干涉檢測結(jié)果的傾斜和慧差項進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)利用旋轉(zhuǎn)法精確標(biāo)定被檢非球面鏡面形誤差時，需要將被檢非球面鏡光軸與轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸精確調(diào)整重合，傳統(tǒng)方法通常是利用被檢非球面鏡外緣中心軸代替非球面光軸，通過精密轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)被檢非球面鏡，利用電感儀測量被檢非球面鏡外緣跳動量，通過調(diào)整被檢非球面鏡與轉(zhuǎn)臺的相對位置(X/Y平移和俯仰/偏擺姿態(tài))直到電感儀跳動量最小以實現(xiàn)非球面光軸與轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸重合。然而，該方法忽略了被檢非球面鏡外緣圓柱度加工誤差以及外緣中心軸與非球面光軸的偏差，上述誤差源將影響被檢非球面鏡的高階慧差等面形的測試精度。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種基于零位補(bǔ)償系統(tǒng)的被檢非球面鏡的裝配方法及相關(guān)裝置，可以提高零位補(bǔ)償法檢測被檢非球面鏡面形誤差時被檢鏡的位置定位精度，以及零位補(bǔ)償系統(tǒng)非球面波光軸、被檢非球面鏡光軸和轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸的裝調(diào)精度。

第一方面，本發(fā)明提供一種基于零位補(bǔ)償系統(tǒng)的被檢非球面鏡的裝配方法，包括：

測量零位補(bǔ)償系統(tǒng)所有光學(xué)元件的實測參數(shù)，其中所述實測參數(shù)包括表面曲率半徑R、中心厚度d和光學(xué)材料折射率n，以及所有光學(xué)元件之間的空氣間隔d0；

根據(jù)實測參數(shù)輸入零位補(bǔ)償系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計模型中；

利用激光鏡面定位儀實測的被檢非球面鏡與零位補(bǔ)償系統(tǒng)底面的空氣間隔為依據(jù)，通過五維調(diào)整臺將被檢非球面鏡調(diào)整至理想Z向位置；

利用精密轉(zhuǎn)臺標(biāo)定被檢非球面鏡面形誤差時將被檢非球面鏡光軸與所述精密轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸調(diào)整重合；

依據(jù)被檢非球面鏡面形檢測結(jié)果的慧差項和傾斜項進(jìn)行調(diào)整被檢非球面鏡的X/Y平移位置定位以及俯仰/偏擺姿態(tài)；

當(dāng)被檢非球面鏡的X/Y/Z平移位置和俯仰/偏擺姿態(tài)均處于理想檢測位置，調(diào)整所述零位補(bǔ)償系統(tǒng)非球面波光軸、所述被檢非球面鏡光軸和所述轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸至精確重合，以實施旋轉(zhuǎn)法精確標(biāo)定被檢非球面鏡面形誤差。