菲索干涉仪通过测量参考面与被测面反射波前相干叠加产生的干涉条纹来获取被测面的面形信息。参考面面形精度和检测环境是影响菲索干涉仪面形检测精度的重要因素,而绝对检验是获得更高精度参考面面形分布的有效方法。本文根据菲索干涉原理,结合深紫外投影光刻镜头元件面形的高精度检测要求,针对温度对绝对检验面形变形的影响和光刻镜头非球面元件的补偿法检测两大问题进行了研究,主要工作如下:
(1)分析了由于温度变化而使绝对检验辅助面引入的面形变形量的分布情况,提出了热变形模型,具体工作如下:
a.构建了辅助平面的有限元分析模型,用于模拟绝对检验中辅助平面自身携带的面形误差,并对模型精度进行了分析;
b.利用Zernike面形拟合算法,确定温度变化后的平面面形,根据已建立的有限元模型采用二维Shepard插值方法确定变形后原测量节点坐标处的面形变形量;
c.根据Zernike多项式和Seidel像差之间的关系,分析了温度对绝对检验辅助平面在不同像差组合面形模式(单种像差组合面形模式﹑偶对称与偶对称像差组合面形模式﹑偶对称与奇对称像差组合面形模式)的面形变形影响,建立了热变形模型。初始面形分布给定为Seidel像差组合面形模式,有助于与Zernike多项式表示的波像差变化相联系,建立几何像差和波像差之间的联系,对菲索干涉仪面形热变形能力的评价,对提高检测精度有方向性的指导。
(2)建立了绝对检验辅助镜有限元模型,研究了重力、夹持力和温度共同作用下绝对检验辅助球面镜镜面面形特性,对比了施加重力情况下温度变化时的表面节点与只施加重力的表面节点变形量,并采用Zernike多项式拟合变形面形,建立了热变形模型,为菲索干涉仪消除环境温度变化引起的面形变形量的标定提供了理论依据,研究方法适用于不同透镜装夹支撑方式。
(3)对比了非球面面形检测的多种方案,针对光刻投影镜头所使用的高阶非球面的特点,设计了用于光刻投影镜头非球面检验的Offner补偿器,并进行了初步的公差分析和误差性能预算。