專利名稱：一種高精度測量調(diào)整光學(xué)鏡片中心偏差的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)檢驗(yàn)測量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種鏡片中心偏差測量調(diào)整的光學(xué)系統(tǒng)，主要用于現(xiàn)場高精度檢測和調(diào)整鏡片的中心偏差。
背景技術(shù)：
近年來，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，投影光刻技術(shù)對投影曝光鏡頭高成像質(zhì)量的要求也越來越高。其中投影物鏡是由多片鏡片構(gòu)成的成像系統(tǒng)，由于中心偏差的存在，破壞了光學(xué)系統(tǒng)的共軸性，導(dǎo)致成像的像散性和畸變的不對稱性，從而使成像質(zhì)量降低。中心偏差的存在還將直接影響系統(tǒng)的分辨率、作用距離等關(guān)鍵參數(shù)。目前，測量鏡片的中心偏差主要采用反射式準(zhǔn)直法進(jìn)行測量，與本發(fā)明最接近的已有技術(shù)是德國專利DE102005013755A，如圖1所示，包括指標(biāo)物體1、分束器2、透鏡組3、 被測鏡片4、面陣接收器5 ；指標(biāo)物體1的發(fā)光出射方向與透鏡組3的光軸垂直。分束器2 置于指標(biāo)物體1的光軸與透鏡組3的光軸交匯處且與透鏡組3的光軸成45°角。指標(biāo)物體1經(jīng)過分束器2再經(jīng)過透鏡組3形成會聚光束，會聚光束會聚在被測鏡片4表面的球心0 處。反射光經(jīng)原路返回，在面陣接收器5上成像，如果被測鏡片4表面存在中心偏差，則指標(biāo)物體1的像將會偏離光軸。旋轉(zhuǎn)被測鏡片4，指標(biāo)物體1的像隨之做圓周運(yùn)動，通過測量像做圓周運(yùn)動的圓的直徑來反映中心偏差的大小。這種通過成像對中心偏差進(jìn)行測量，精度受光源以及指標(biāo)物體1尺寸的影響，一般只能達(dá)到角秒數(shù)量級。對于測量整個鏡片的中心偏差，先測量第一面的中心偏差，根據(jù)第一面測量的結(jié)果測量第二面的中心偏差，最后得出整個鏡片的中心偏差。該光學(xué)系統(tǒng)存在的主要問題是第二面的測量精度會受第一面測量精度的影響，并且會造成誤差的累積。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于克服在測量過程中對鏡片中心偏差誤差的積累，特設(shè)計(jì)一種光學(xué)鏡片中心偏差測量調(diào)整的光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高精度測量調(diào)整鏡片中心偏差的光學(xué)系統(tǒng)。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如圖2所示，包括光源6、聚焦鏡7、針孔8、準(zhǔn)直透鏡9、 半波片10、偏振分束器11、第一四分之一波片12、第一平面反射鏡13、第二四分之一波片 14、平面轉(zhuǎn)向鏡15、第一會聚透鏡16、第一分束器17、第二平面反射鏡18、第一遮光板19、被測鏡片20、第二遮光板21、第三平面反射鏡22、第二會聚透鏡23、第二分束器M、第一面陣接收器25、透鏡沈、檢偏器27、第二面陣接收器觀。在光源6光束傳播方向的光軸上，從左至右依次放置聚焦鏡7、針孔8、準(zhǔn)直透鏡9、 半波片10、偏振分束器11、第二四分之一波片14、平面轉(zhuǎn)向鏡15 ；其中偏振分束器11與光軸成45°角放置，平面轉(zhuǎn)向鏡15與光軸成22. 5°角放置；在偏振分束器11反射光的光路上依次放置第一四分之一波片12、第一平面反射鏡13 ；在偏振分束器11反射來自平面轉(zhuǎn)向鏡15反射回來光的光軸方向上依次放置第二會聚透鏡23、透鏡沈、檢偏器27和第二面陣接收器觀；第二分束器M置于第二會聚透鏡23和透鏡沈之間且與光軸成45度角，在第二分束器M的反射光的光路上置有第一面陣接收器25 ；平面轉(zhuǎn)向鏡15轉(zhuǎn)折光軸，使轉(zhuǎn)折后光軸與轉(zhuǎn)折前光軸成135°角；第一會聚透鏡16位于平面轉(zhuǎn)向鏡15轉(zhuǎn)折后的光軸上，起到會聚轉(zhuǎn)向光的作用，第一分束器17與第一會聚透鏡16光軸成45°角；第二平面反射鏡18 置于第一分束器17反射光的光路上，反射面與光軸成67. 5°角，第三平面反射鏡22置于第一分束器17透射光的光路上，反射面與光軸成67. 5度角，使第二平面反射鏡18到第一分束器17的距離和第三平面反射鏡22到第一分束器17的距離相等，第二平面反射鏡18和第三平面反射鏡22的反射光的光軸重合在同一條直線上；第一遮光板19置于第二平面反射鏡18的反射光的光路上，第一遮光板19的工作面與第二平面反射鏡19的反射光光軸垂直；第二遮光板21置于第三平面反射鏡22的反射光的光路上，第二遮光板21的工作面與第三平面反射鏡22的反射光光軸垂直；被測鏡片20置于第一遮光板19和第二遮光板21 中間的位置上。光源6經(jīng)過聚焦鏡7會聚到針孔8中，從針孔8出來的光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡9后變?yōu)槠叫泄猓瑥臏?zhǔn)直透鏡9出射的平行光經(jīng)過半波片10后由偏振分束器11變成偏振方向相互垂直的兩束光，即反射的參考光和透射的測量光；反射的參考光經(jīng)過第一四分之一波片12再經(jīng)過第一平面反射鏡13，反射光兩次經(jīng)過第一四分之一波片12后改變偏振方向，通過偏振分束器11，再依次經(jīng)過第二會聚透鏡23、第二分束器對、透鏡沈、檢偏器27到達(dá)第二面陣接收器觀形成參考光；從偏振分束器11透射的測量光經(jīng)過第二四分之一波片14后經(jīng)過平面轉(zhuǎn)向鏡15偏轉(zhuǎn)一定角度，由會第一會聚透鏡16會聚成會聚光線。會聚光線經(jīng)過第一分束器17，再分別經(jīng)過第二反射鏡18，在打開第一遮光板19的條件下會聚在被測鏡片20的球心處。被測鏡片20可以在精密旋轉(zhuǎn)臺上進(jìn)行精密的旋轉(zhuǎn)。會聚光線從被測鏡片20的被測表面反射后按原路返回再次經(jīng)過第二四分之一波片14后改變偏振方向，被偏轉(zhuǎn)分束器11 反射后由會第二聚透鏡23會聚，會聚的光由第二分束器M分為兩束，反射光在其會聚點(diǎn)上通過第一面陣接收器25成像；通過分析處理光斑隨被測鏡片20轉(zhuǎn)動時所成圓直徑的大小粗測被測面的中心偏差，并根據(jù)這個結(jié)果粗調(diào)被測鏡片20的中心偏差使之最小。測量光與參考光經(jīng)過透鏡沈，再經(jīng)過檢偏器27發(fā)生干涉，干涉條紋被第二面陣接收器觀接收，對接收到的干涉條紋進(jìn)行計(jì)算處理后，根據(jù)得到的被測鏡片20被測面的中心偏差，調(diào)節(jié)二維調(diào)整架使被測面的中心偏差最小。關(guān)閉該側(cè)第一遮光板19，打開另一側(cè)第二遮光板21就可以測量另一側(cè)中心偏差，這時測量的中心偏差就是被測鏡片20的中心偏差。本發(fā)明的積極效果利用兩束平行光干涉測量鏡片的中心偏差，提高了測量精度；利用遮光板和分束器，可以在不重新裝卡固定鏡片的情況下，分別測量調(diào)整被測鏡片兩面的中心偏差，簡化測量過程；采用偏振分束器結(jié)合四分之一波片，充分利用光強(qiáng)，防止回授光對光源穩(wěn)定性的影響，并且可以有效抑制雜散光的影響；采用半波片調(diào)整偏振分量，提高干涉條紋對比度；采用粗測粗調(diào)與精測精調(diào)結(jié)合的兩級結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了測量調(diào)整范圍，提高了測量調(diào)整精度。


圖1是已有技術(shù)德國專利測量鏡片中心偏差的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖2是本發(fā)明的測量調(diào)整鏡片中心偏差光學(xué)系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明按圖2所示的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施，該光學(xué)系統(tǒng)包括的光源6，采用He-Ne穩(wěn)頻激光器；聚焦鏡7，采用短焦距透鏡；針孔8，位于聚焦鏡7像方焦點(diǎn)；準(zhǔn)直透鏡9，采用球差很小的透鏡，并使準(zhǔn)直透鏡9的物方焦點(diǎn)在針孔8處；半波片10，采用He-Ne激光對應(yīng)波長的半波片，固定在可沿光軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動架上；偏振分束器11，采用立方偏振分束棱鏡；第一四分之一波片12，采用He-Ne激光對應(yīng)波長的四分之一波片，其快軸放置角度保證線偏振光兩次通過改變偏振方向90° ；第一平面反射鏡13，位于第一四分之一波片12下方；第二四分之一波片14，采用He-Ne激光對應(yīng)波長的四分之一波片，其快軸放置角度保證線偏振光兩次通過改變偏振方向90° ；平面轉(zhuǎn)向鏡15，與偏振分束器透射光光軸成22. 5°角；第一會聚透鏡16，采用反攝遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)，保證其工作距離大于其焦距；第一分束器17，采用半反半透分束棱鏡，與第一會聚透鏡16的光軸成45°角；第二平面反射鏡18，和第一分束器17的反射光光軸成67. 5°角；第一遮光板19，采用可變孔徑光闌，要有足夠大的遮光面積，保證遮光條件下沒有光進(jìn)入被測透鏡20 ；被測鏡片20，固定于精密轉(zhuǎn)臺上；第二遮光板21，采用可變孔徑光闌，要有足夠大的遮光面積，保證遮光條件下沒有光進(jìn)入被測透鏡20 ；第三平面反射鏡22，和第一分束器17的透射光光軸方向成67. 5°角；第二會聚透鏡23，其像方焦點(diǎn)被第二分束器M反射后位于面陣接收器25上；第二分束器M，采用半透半反分光棱鏡，位于第二會聚透鏡23像方焦點(diǎn)以內(nèi)；第一面陣接收器25，采用面陣CXD攝像機(jī)；透鏡沈，其物方焦點(diǎn)位于第二會聚透鏡23經(jīng)過第二分束器M透射的像方焦點(diǎn)上；檢偏器27，采用晶體偏振器，固定在可沿光軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動架上；第二面陣接收器觀，采用面陣CCD攝像機(jī)。
權(quán)利要求
1. 一種高精度測量調(diào)整光學(xué)鏡片中心偏差的光學(xué)系統(tǒng)，包括被測鏡片00)；其特征在于還包括光源(6)、聚焦鏡(7)、針孔(8)、準(zhǔn)直透鏡(9)、半波片(10)、偏振分束器(11)、第一四分之一波片(12)、第一平面反射鏡(13)、第二四分之一波片(14)、平面轉(zhuǎn)向鏡(15)、第一會聚透鏡(16)、第一分束器(17)、第二平面反射鏡(18)、第一遮光板(19)、第二遮光板 (21)、第三平面反射鏡(22)、第二會聚透鏡(23)、第二分束器(M)、第一面陣接收器(25)、 透鏡(沈)、檢偏器(27)、第二面陣接收器08)；在光源(6)光束傳播方向的光軸上，從左至右依次放置聚焦鏡(7)、針孔(8)、準(zhǔn)直透鏡(9)、半波片(10)、偏振分束器(11)、第二四分之一波片(14)、平面轉(zhuǎn)向鏡(1 ；其中偏振分束器(11)與光軸成45°角放置，平面轉(zhuǎn)向鏡 (15)與光軸成22. 5°角放置；在偏振分束器(11)反射光的光路上依次放置第一四分之一波片(12)、第一平面反射鏡(13)；在偏振分束器(11)反射來自平面轉(zhuǎn)向鏡(15)反射回來光的光軸方向上依次放置第二會聚透鏡(23)、透鏡(沈)、檢偏器(XT)和第二面陣接收器 (28)；第二分束器04)置于第二會聚透鏡和透鏡06)之間且與光軸成45°度角，在第二分束器04)的反射光的光路上置有第一面陣接收器0 ；平面轉(zhuǎn)向鏡(1 轉(zhuǎn)折光軸，使轉(zhuǎn)折后光軸與轉(zhuǎn)折前光軸成135°角；第一會聚透鏡(16)位于平面轉(zhuǎn)向鏡(1 轉(zhuǎn)折后的光軸上，第一分束器(17)與第一會聚透鏡(16)光軸成45°角；第二平面反射鏡(18) 置于第一分束器(17)反射光的光路上，反射面與光軸成67. 5°角，第三平面反射鏡02) 置于第一分束器(17)透射光的光路上，反射面與光軸成67. 5°角，使第二平面反射鏡(18) 到第一分束器(17)的距離和第三平面反射鏡02)到第一分束器(17)的距離相等，第二平面反射鏡(18)和第三平面反射鏡02)的反射光的光軸重合在同一條直線上；第一遮光板(19)置于第二平面反射鏡(18)的反射光的光路上，第一遮光板(19)的工作面與第二平面反射鏡(19)的反射光光軸垂直；第二遮光板置于第三平面反射鏡02)的反射光的光路上，第二遮光板的工作面與第三平面反射鏡0 的反射光光軸垂直；被測鏡片(20)置于第一遮光板(19)和第二遮光板中間的位置上。
全文摘要
一種高精度測量調(diào)整光學(xué)鏡片中心偏差的光學(xué)系統(tǒng)，屬于光學(xué)檢驗(yàn)測量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種鏡片中心偏差測量調(diào)整的光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高精度測量調(diào)整鏡片中心偏差的光學(xué)系統(tǒng)。技術(shù)方案包括光源、聚焦鏡、針孔、準(zhǔn)直透鏡、半波片、偏振分束器、兩個四分之一波片、三個平面反射鏡、平面轉(zhuǎn)向鏡、兩個會聚透鏡、兩個分束器、兩個遮光板、被測鏡片、兩個面陣接收器、透鏡、檢偏器。上述器件組合構(gòu)成參考光路和測量光路，通過由被測鏡片反射的測量光與參考光干涉測量被測鏡片的中心偏差。該光學(xué)系統(tǒng)提高了測量精度，擴(kuò)大了測量范圍，簡化了測量過程。
文檔編號G02B27/28GK102385170SQ20111022032
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者向陽, 方超 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所