本发明专利技术提供一种点衍射干涉仪，包括光源模块、可产生理想球面波的掩模、可产生多级次衍射光的光学衍射元件、图像传感器以及光学元件，将被测光学元件放置于所述掩模与光学衍射元件之间，所述光学元件可以全部透过部分级次的衍射光，而其中某一级次的衍射光的一部分透过而另外一部分被衍射，所述光学元件还可以全部透过部分级次的衍射光，而其中某一级次的衍射光被衍射，或者所述光学元件由多个窗口与小孔构成，所述窗口可以选择性的透过部分级次的衍射光，而未被衍射的光则经过所述光学元件上的小孔衍射。本发明专利技术的点衍射干涉仪通过同时产生的多幅干涉图进行测量，提高采样频率，简化了整个系统的设计和操作，并且避免了移相元件的运动误差。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光学系统波像差测量技术，特别是一种通过同时产生的多 幅千涉图进行测量的点衍射干涉仪。
技术介绍
光学元件及系统的检测是光学加工中的一个重要的、不可或缺的环节。近 年来，随着光学技术的不断发展，对光学仪器精度的要求不断提高。为了满足 这种精度上的要求，光学设计对光学元件的面形精度提出了更高的要求。光学加工中一个基本的原则是光学加工的精度不可能超过检测精度。随着光学加 工技术的不断发展，光学检测能力成为高面形精度的光学元件加工的瓶颈。与 此同时，对光学系统总体质量的检测也是高精度光学仪器制造与装调中的重要 环节。通过对光学系统总体质量的检测可以得出光学系统的成像质量，从而为 光学系统提供衡量标准以及校准依据，同时也可以反映光学设计的合理性。因 此，光学系统总体质量的检测精度的提高对于光学系统的总体质量具有重要意 义。光学元件面形的检测以及光学系统像质的检测均属于光学平滑波面的检 测。光学元件面形的4企测主要包括平面、凹凸球面及非if求面的测量，给出加工 表面的几何特性，采用反射方式检测；对光学系统像质的检测主要包括棱镜、 透镜及其组成的光学系统的检测，给出元件及系统的总的像质，采用透射方式 检测。实现光学平滑波面检测的方法很多，尤其是激光光源被引入后，计量系 统和方法大大筒化，功能也得到增强。常用的干涉计量技术有Fizeau干涉仪、 Twyman-Green干涉仪、Mach-Zehnder干涉仪及剪切干涉仪。点衍射干涉仪是一 种较特殊的干涉仪，随着光学检测精度的要求不断提高，正日益显现出其优点 并广泛应用于各种光学平滑波面的高精度4企测。现有技术中公开的移相点衍射干涉仪可以归结为两类不同结构的测量光学系统(元件)波前相位的移相点衍射干涉仪(Phase-Shifting Point Diffraction Interferometer,以下简称PS/PDI )。一种PS/PDI由设有一小孔的物面板、透射光栅、设有一对小孔的像面板， 以及CCD探测器所组成。由物衍射小孔产生理想的空间相干的球面波照明被测 光学系统(元件)，由被测光学系统(元件)会聚光经过透射光栅发生衍射在像 面板上形成不同级次的衍射光。其中，透射光栅的作用相当于小角度分束器， 把干涉所需要的参考光从物光中分离出来。+1级(或0级)衍射光经过在像面 板上的一个小孔衍射产生理想的球面波作为参考光；0级(或+l级)衍射光作 为物光则经过像面板上一个窗口 (即较大的孔)因而可以几乎不受影响；其它 的衍射级次被像面板的不透明部分阻挡。物光和参考光发生干涉并在CCD探测 器上形成干涉条紋。移相的光程是通过沿光轴移动光4册控制各级次之间的相位 差来完成的。光栅移动一个光栅周期，+1级衍射光的位相移动一个周期，而0 级衍射光的位相保持不变。这种PS/PDI通常采用+1级衍射光进行小孔滤波作为 参考光，从而降低了对所使用的透射光栅的光学性能要求。但由于+1级衍射光 的光强小于0级衍射光，且经过小孔滤波，故所得到干涉图样对比度较低。如 采用+1级衍射光作为物光，虽然能提高干涉条紋的对比度，但对投射光栅的光 学性能要求较高。另 一种PS/PDI的被测透镜前的照明系统焦点位于被测光学系统(元件)的 物面上。作为分束器的透射光栅放置于物面之前，在物面上产生多个焦点。一 个含有小孔以及窗口 (即较大的孔)的物面板放在物面上，0级衍射光经过小孔 产生理想的球面波，+1级衍射光则基本上无衰减的直接通过窗口。两束光经被 测光学系统(元件)后，被聚焦于像面上两点。像面上放置另一个含有小孔以 及窗口的像面板，这里O级衍射光经过窗口作为物光，而+l级衍射光经过小孔 衍射作为参考光。这种PS/PDI的参考光和物光都只经过了一次小孔滤波，相对 于前一种PS/PDI来说提高了参考光的光强，在不增加对透射光栅性能要求的同 时提高了对比度。但由于照射在物面的光束间距必须小于物面上两光束之间的 距离，这对于EUV是很困难的，而对于可见光和深紫外可以采用普通的透镜和 激光器来达到这一点。所以，第一种PS/PDI主要用于EUV波段投影物镜系统 的检测，而第二种PS/PDI应用于可见光、紫外以及深紫外波4殳的广大频镨区域。然而，在上述的现有技术中均采用了通过移动光栅或者其它分束器件的方法产生相移，因此测量结果4^易受到环境的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种操作简单并且测量结果稳定的点衍射干涉仪。为了达到上述的目的，本专利技术提供一种点衍射干涉仪，包括光源模块、可 产生理想球面波的掩模、可产生多级次衍射光的光学衍射元件、图像传感器以 及光学元件，将一被测光学系统放置于所述掩模与光学衍射元件之间，其中， 所述光学元件可以全部透过部分级次的衍射光，而其中某一级次的衍射光的一 部分透过而另外一部分净皮书t射。根据本专利技术所述的点衍射干涉仪，其中，所述的光学元件包括多个可透过 衍射光的窗口，其中至少有一个窗口为双通道窗口，该双通道窗口由小孔以及 透过率较低的区域组成，用于选择o级衍射光。根据本专利技术所述的点衍射干涉仪，其中，所述光学衍射元件为振幅光栅或 位相光才册。本专利技术所述的点衍射干涉仪对多路带有不同相移的衍射光的光信号信息求 解，以获取所述被测光学系统的波像差。根据本专利技术所述的点衍射干涉仪，其中，所述掩模上设有能产生理想球面 波小孔，或者可由小孔阵列，通过同时移动所述光学衍射元件、图像传感器以 及光学元件，以获取所述被测光学系统在不同视场位置处的波像差。根据本专利技术所述的点衍射干涉仪，其中，所述光源模块产生的光包括相干 光与非相干光。本专利技术还提供一种点衍射干涉仪，其包括光源模块、可产生理想球面波的 掩模、可产生多级次衍射光的光学衍射元件、图像传感器以及光学元件，将一 被测光学系统放置于所述掩模与光学衍射元件之间，其中，所述光学元件可以 全部透过部分级次的衍射光，而其中某一级次的衍射光被衍射，其中，所述的 光学元件包括多个可透过衍射光的窗口以及可通过衍射产生理想球面波的小 孔。本专利技术还提供一种点衍射干涉仪，其包括光源模块，可产生空间相干光，使得掩模上的小孔以及窗口的光空间相干，具有可通过衍射产生理想球面波的 小孔以及高透过率窗口的掩模、可产生多级次衍射光的光学衍射元件、图像传 感器以及光学元件，将一被测光学系统放置于所述掩模与光学衍射元件之间， 所述光学元件由多个窗口与小孔构成，其中，所述窗口可以选择性的透过部分 级次的衍射光，而未被衍射的光则经过所述光学元件上的小孔衍射。本专利技术的点衍射干涉仪通过同时产生的多幅干涉图进行测量，提高采样频 率，简化了整个系统的设计和操作，并且避免了移相元件的运动误差。附图说明通过以下对本专利技术的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其专利技术的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为图1为本专利技术的第一实施例的点衍射干涉仪的总体结构图2a及图2b为本专利技术的第一实施例点衍射干涉仪的掩模与光学元件的形态示意图3为本专利技术的第二实施例的点衍射干涉仪的总体结构图； 图4为本专利技术的第二实施例点衍射干涉仪的光学元件的形态示意图； 图5a及图5b为本专利技术的第三实施例点衍射干涉仪的掩模与光学元件的形 态示意图。具体实施例方式以下将结合几个较佳的实施例对本专利技术的点衍射干涉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种点衍射干涉仪，包括沿光路依次排列的光源模块、可产生理想球面波的掩模、可产生多级次衍射光的光学衍射元件、光学元件以及图像传感器，将一被测光学系统放置于所述掩模与光学衍射元件之间，其特征在于，所述光学元件可以全部透过部分级次的衍射光，而其中某一级次的衍射光的一部分透过而另外一部分被衍射。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王帆，
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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