高精度光学元件面形干涉检测技术进展ppt课件.pptx

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1、报告人：侯溪光电技术研究所先进光学研制中心2013-9-5高精度光学元件面形干涉检测技术进展2011-11-132目录1、概述2、国内外高精度面形检测技术现状和发展趋势3、高精度面形干涉检测技术进展4、结束语3一、概述4现代光学工程向”一大一小”两个方向发展。“大”:大口径大相对口径拼接离轴非球面轻质量高精度“小”:亚纳米级高精度面形低中高频粗糙度大型地基望远镜、空间望远镜、惯性约束聚变装置、深紫外和极紫外投影曝光系统已经成为现代光学工程的典型代表。大小大型望远镜空间望远镜DUV光刻机ICFEUV光刻机~1nmrms5检测技术

2、制造技术系统集成仿真高端光学系统研制需要高精度检测技术，而高精度检测技术支撑光学系统精确仿真、确定性制造和系统集成。60.1m1cm1mm0.1mm10um1um0.1um10nm1nm0.1nm自上而下毛细血管DNA大小分子原子大小19401960198020002020纳米制造原子级确定性制造“自上而下”加工的极端7“Ifyoucanmeasureit,youcanmakeit.”KennethGoldberg,CenterforX-RayOptics,LawrenceBerkeleyNationalLaborato

3、ry,CA,USA.没有检测,就没有控制,更没有确定性加工检测到多高加工到多高光学制造精度受到相应检测精度的限制制造与检测密不可分81mm0.1mm10um1um0.1um10nm1nm0.1nmRms基础加工精度提升最终成形用不同的放大倍率以覆盖整个中频波段用不同的扫描范围以覆盖整个高频段“自上而下”偏心、厚度、曲率半径、表面疵病、次表面破坏检测非球面补偿检测表面误差制造与检测的集成模型及软件高精度干涉仪高精度光学元件制造与检测相辅相成9核心关键技术：高精度面形检测技术5-10nm<1nm<0.1nmrms挑战极限Takin

4、gOpticalPrecisiontotheExtreme,MarkBigelow&NoreenHarned,2004,ASMLOPTICS10从本质上讲，纳米级甚至亚纳米级高精度面形检测基于超高重复性的集光机电算为一体的干涉仪，通过减小参考波前误差，隔离、抑制、分离或补偿校正系统和随机误差实现高精度测量。当前核心任务：提升复位精度，实现制造和检测的有效闭环提升绝对检测精度，实现设计与检测的有效闭环11二、国内外高精度面形检测技术现状和发展趋势12国外面形干涉检测技术及仪器发展态势20世纪70年代中后期激光技术、电子技术、计

5、算机技术相移干涉技术相位精度将PV1/10波长提高一个量级20世纪90年代中后期-----21世纪初光学系统、电子系统相干噪声抑制和成像系统优化改进分辨率[亚毫米级]仪器重复性[亚纳米级]20世纪90年代中后期-----至今高性能干涉仪主机与隔震系统温度控制系统和绝对测量系统进行集成高重复性[亚纳米甚至几十pm]高精度[亚纳米级]分辨率重复性精度13策略一：产生高精度的参考波前点衍射干涉仪：亚纳米精度]美国Livermore日本Nikon高端干涉仪系统[亚纳米级精度]14日本Nikon德国Zeiss美国Zygo策略二:绝对测量

6、方法去除参考面误差影响基本思路:从多次相对测量中直接分离出被测元件面形误差或者标定出参考面误差并予以去除。15国内外球面绝对检测技术研究现状（一）双球面法：1973年，A.E.Jensen首先提出了可实现球面绝对检测的三位置双球面法；1990年，BruceE.Truax等报道了三位置法的理论公式推导；后来，美国Zygo公司L.A.Selberg将上述三位置法扩展为五位置法，即共焦位置0、90、180、270度和“猫眼”位置。该方法原理较简单，但对调整误差较为敏感，旋转角度误差将会影响绝对检测精度。三位置法双球面法原理示意图Zy

7、go五位置法绝对检测示意图16随机球标定法：P.E.Parks等人1998年提出，对一个标定球在大量随机位置进行相对检测，然后进行数据平均，标定球的误差随着检测次数的增加趋于零，平均结果将主要反映参考面面形误差信息。随后，UlfGriesmann等报道了一种随机球标定法的实施装置。美国亚利桑那大学的ZhouPing等对随机球标定法的随机误差、几何误差和衍射误差进行了分析。国内外球面绝对检测技术研究现状（二）171999年，日本Nikon公司的研究人员报道了基于平移旋转的球面绝对检测技术原理与实验装置。2001年，德国CarlZ

8、eiss公司在自制的斐索型干涉仪Direct100上运用该技术实现了球面的绝对检测，检测精度达到了0.15nmRMS和0.07nm的重复性。2002年，Nikon公司则点衍射干涉仪上运用该绝对检测技术实现了RMS为0.3nm的高精度面形检测。平移旋转法原理示意图国内外球面绝对