專利名稱：一種高精度測(cè)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(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種鏡片中心偏差測(cè)量調(diào)整的光學(xué)系統(tǒng)，主要用于現(xiàn)場(chǎng)高精度檢測(cè)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(duì)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(duì)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(cè)量鏡片的中心偏差主要采用反射式準(zhǔn)直法進(jìn)行測(cè)量，與本發(fā)明最接近的已有技術(shù)是德國(guó)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(cè)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(huì)聚光束，會(huì)聚光束會(huì)聚在被測(cè)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(cè)鏡片4表面存在中心偏差，則指標(biāo)物體1的像將會(huì)偏離光軸。旋轉(zhuǎn)被測(cè)鏡片4，指標(biāo)物體1的像隨之做圓周運(yùn)動(dòng)，通過測(cè)量像做圓周運(yùn)動(dòng)的圓的直徑來反映中心偏差的大小。這種通過成像對(duì)中心偏差進(jìn)行測(cè)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(jí)。對(duì)于測(cè)量整個(gè)鏡片的中心偏差，先測(cè)量第一面的中心偏差，根據(jù)第一面測(cè)量的結(jié)果測(cè)量第二面的中心偏差，最后得出整個(gè)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(cè)量精度會(huì)受第一面測(cè)量精度的影響，并且會(huì)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(cè)量過程中對(duì)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(cè)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(cè)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(huì)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(cè)鏡片20、第二遮光板21、第三平面反射鏡22、第二會(huì)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(huì)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(huì)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(huì)聚透鏡16位于平面轉(zhuǎn)向鏡15轉(zhuǎn)折后的光軸上，起到會(huì)聚轉(zhuǎn)向光的作用，第一分束器17與第一會(huì)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(cè)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(huì)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(cè)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(huì)聚透鏡23、第二分束器對(duì)、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(cè)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(huì)第一會(huì)聚透鏡16會(huì)聚成會(huì)聚光線。會(huì)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(huì)聚在被測(cè)鏡片20的球心處。被測(cè)鏡片20可以在精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行精密的旋轉(zhuǎn)。會(huì)聚光線從被測(cè)鏡片20的被測(cè)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(huì)第二聚透鏡23會(huì)聚，會(huì)聚的光由第二分束器M分為兩束，反射光在其會(huì)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(cè)鏡片20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所成圓直徑的大小粗測(cè)被測(cè)面的中心偏差，并根據(jù)這個(gè)結(jié)果粗調(diào)被測(cè)鏡片20的中心偏差使之最小。測(cè)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(duì)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(cè)鏡片20被測(cè)面的中心偏差，調(diào)節(jié)二維調(diào)整架使被測(cè)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(cè)量另一側(cè)中心偏差，這時(shí)測(cè)量的中心偏差就是被測(cè)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(cè)量鏡片的中心偏差，提高了測(cè)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(cè)量調(diào)整被測(cè)鏡片兩面的中心偏差，簡(jiǎn)化測(cè)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(duì)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(duì)比度；采用粗測(cè)粗調(diào)與精測(cè)精調(diào)結(jié)合的兩級(jí)結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了測(cè)量調(diào)整范圍，提高了測(cè)量調(diào)整精度。


圖1是已有技術(shù)德國(guó)專利測(cè)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(cè)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(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的半波片，固定在可沿光軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)應(yīng)波長(zhǎng)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(duì)應(yīng)波長(zhǎng)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(huì)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(huì)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(cè)透鏡20 ；被測(cè)鏡片20，固定于精密轉(zhuǎn)臺(tái)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(cè)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(huì)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(huì)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(huì)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(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)量調(diào)整光學(xué)鏡片中心偏差的光學(xué)系統(tǒng)，包括被測(cè)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(cè)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(cè)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(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種鏡片中心偏差測(cè)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(cè)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(gè)四分之一波片、三個(gè)平面反射鏡、平面轉(zhuǎn)向鏡、兩個(gè)會(huì)聚透鏡、兩個(gè)分束器、兩個(gè)遮光板、被測(cè)鏡片、兩個(gè)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(cè)量光路，通過由被測(cè)鏡片反射的測(cè)量光與參考光干涉測(cè)量被測(cè)鏡片的中心偏差。該光學(xué)系統(tǒng)提高了測(cè)量精度，擴(kuò)大了測(cè)量范圍，簡(jiǎn)化了測(cè)量過程。
文檔編號(hào)G02B27/28GK102385170SQ20111022032
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所