点衍射干涉仪小孔掩模制备与检测技术
点衍射干涉仪
干涉检测的基本原理干涉检测技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术,干涉检测是基于光波叠加原理，在干涉场中产生亮、暗交替的干涉条纹，通过分析处理干涉条纹获取被测量的有关信息。
当两束光亮度满足频率相同，振动方向相同以及相位差恒定的条件，两束光就会产生干涉现象。
常见的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、斐索干涉、泰曼一格林干涉。
迈克尔逊干涉仪的原理为；G2是一面镀上半透半反膜，M1、M2为平面反射镜，M1是固定的，M2和G1精密丝相连，使其可以向前后移动，最小读数为10-4mm，可估计到10-5mm, M1和M2后各有几个小螺丝可调节其方位。
当M2和M1’严格平行时，M2会移动,表现为等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“吐出”或向中心“吞进”。
两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“吐出”一个个条纹；反之则“吞进”。
M2和M1’不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，在M2移动时，条纹不断移过视场中某一标记位置，M2平移距离 d 与条纹移动数 N的关系满足。
菲索干涉仪点衍射干涉仪的原理点衍射干涉仪的基本原理就是用小孔产生接近理想的波前作为参考波，与测量波面干涉，形成条纹，如图所示，当入射波一前经过会聚透镜时，会在小孔处形成一个弥散斑，小孔或者不透明圆盘的吸收膜片使其中一部分光线衍射产生参考球面波;另一部分光线直接透过小孔或者膜片，其波前形状不发生变化而振幅被膜片所衰减，这部分保持原来入射波前波形的光束作为测量光束，两束光在点衍射板的后方发生干涉形成干涉条纹。
与传统的干涉仪相比有以下的优点:(l)由于参考光波与被检光波是共光路的，所以受机械振动、空气扰动和温度变化等环境因素影响小;(2)系统结构简单，不容易产生杂散光，便于操作;(3)在点衍射干涉仪中，不需要标准镜，因此测量结果不受标准镜头加工精度的限制，这就为达到高精度的光学球面检测提供了非常广阔的前景。
不足：其自身的结构的特点决定了获取干涉图的局限性，例如移相技术引入难度高，倾斜和离焦量调整不易，小孔高精度对准难。
点衍射干涉仪
干涉检测的基本原理干涉检测技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术,干涉检测是基于光波叠加原理，在干涉场中产生亮、暗交替的干涉条纹，通过分析处理干涉条纹获取被测量的有关信息。
当两束光亮度满足频率相同，振动方向相同以及相位差恒定的条件，两束光就会产生干涉现象。
常见的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、斐索干涉、泰曼一格林干涉。
迈克尔逊干涉仪的原理为；G2是一面镀上半透半反膜，M1、M2为平面反射镜，M1是固定的，M2和G1精密丝相连，使其可以向前后移动，最小读数为10-4mm，可估计到10-5mm, M1和M2后各有几个小螺丝可调节其方位。
当M2和M1’严格平行时，M2会移动,表现为等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“吐出”或向中心“吞进”。
两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“吐出”一个个条纹；反之则“吞进”。
M2和M1’不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，在M2移动时，条纹不断移过视场中某一标记位置，M2平移距离 d 与条纹移动数 N的关系满足。
菲索干涉仪点衍射干涉仪的原理点衍射干涉仪的基本原理就是用小孔产生接近理想的波前作为参考波，与测量波面干涉，形成条纹，如图所示，当入射波一前经过会聚透镜时，会在小孔处形成一个弥散斑，小孔或者不透明圆盘的吸收膜片使其中一部分光线衍射产生参考球面波;另一部分光线直接透过小孔或者膜片，其波前形状不发生变化而振幅被膜片所衰减，这部分保持原来入射波前波形的光束作为测量光束，两束光在点衍射板的后方发生干涉形成干涉条纹。
与传统的干涉仪相比有以下的优点:(l)由于参考光波与被检光波是共光路的，所以受机械振动、空气扰动和温度变化等环境因素影响小;(2)系统结构简单，不容易产生杂散光，便于操作;(3)在点衍射干涉仪中，不需要标准镜，因此测量结果不受标准镜头加工精度的限制，这就为达到高精度的光学球面检测提供了非常广阔的前景。
不足：其自身的结构的特点决定了获取干涉图的局限性，例如移相技术引入难度高，倾斜和离焦量调整不易，小孔高精度对准难。
移相式点衍射干涉仪的几个关键技术
第28卷第4期增刊2007年4月仪器仪表学报Chinese Journal of Scientific Instr umentVol 128No 14Apr 12007移相式点衍射干涉仪的几个关键技术3刘景峰1,2,李艳秋1,刘 克1,2(1 中国科学院电工研究所 北京 100083;2 中国科学院研究生院 北京 100049)摘 要:极紫外光刻技术作为下一代光刻技术的最佳候选技术,为了得到衍射极限的分辨率,光学系统的RMS 波像差应小于其工作波长的1/14,约为1nm ,这对检测技术提出了前所未有的要求。
本文以应用于极紫外光刻光学系统波像差检测中的移相式点衍射干涉仪为基础,对干涉仪中几个关键技术进行了讨论,并给出了相应的解决方法。
关键词:极紫外光刻;波像差;移相式点衍射干涉仪Technical pr oblems in pha se 2shif ting point diff ract ion inter fer ometerLiu Ji ngfeng 1,2,Li Y anqi u 1,Li u K e 1,2(1 Institute of E lectr ica l Engineeri ng ,Chinese Aca demy of Sciences(Bei er tiao 6,z hong gua n cun ,Beij ing 100083,China;2 Gra duate school of the Chinese Aca demy of Sciences ,Bei jng 100049,China )Abstract :Ext reme ult raviolet li t hograp hy (EU VL )t ec hni que is one of t he most promi si ng ca ndidat e next 2G eneration li t hograp hy technologies ,i n order to achie ve diffraction 2li mi ted performa nce ,t he allowabl e wave 2f ro nt error of t he optical system m ust be le ss t ha n one fourteent h of it s work wavelengt h ,viz.1nm RMS ,whic h lies an unprecedent ed c hall enge on optical t est ing.The paper ul tilized t he phase 2shift ing poi nt diffrac 2t ion interf eromete r ,which was de si gned and const ruct ed for t he p urpose of developing wavef ront mea sure 2ment technology wit h t he e xposure wavelengt h of t he projection opt ic s of EU V li t hograp hy syst ems.The pa 2per di sc ussed t he ke y t echniques and present ed t he solving met hods i n detail.K ey w or ds :EUV lit hography ;wavef ront error ;p hase 2shifti ng point diffract ion i nt erferomet er 3基金项目863I 装备专项和6计划(3B 6)资助项目1 引 言极紫外光刻(EUVL)[1]技术是建立在传统光学光刻基础上的下一代光刻技术,它最大限度地继承了目前光学光刻的发展成果。
点衍射干涉仪中小孔衍射波面误差分析
２仿真计算和分析
如图１为点衍射干涉仪（ＰＤＩ）的基本原理。氦 氖激光器产生的短相干长度激光经物镜聚焦在小孔 后发生衍射，产生近似球面的衍射波面。其中一部 分作为参考球面波ｗ１，一部分作为照明光Ｗ２（或 称检测波）照射待检球面，反射后携带了待检球面面 形信息的Ｗ３又经小孑Ｌ处反射镜反射后（Ｗ４）与参 考球面波Ｗ１发生干涉，干涉条纹由ＣＣＤ相机接 收，然后输入到计算机进行分析［４］。
ｄｏｉ：１０．３７８８／Ａ０￥２００８２８１２．２３２１
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｅｒｒｏｒ ｉｎ Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
Ｍａ Ｑｉａｎ９１·２ Ｌｉｕ Ｗｅｉｑｉｌ Ｌｉ Ｘｉａｎｇｂ０１’２ Ｋａｎｇ Ｙｕｓｉｌ，２ Ｗｅｉ Ｚｈｏｎｇｌｕｎｌ
【
２ Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３９，Ｃｈｉｎａ
Ｊ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｐｉｎｈｏｌｅ ｏｒ ｆｉｂｅｒ ｉＳ ａ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｐｏｉｎｔ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ（ＰＤＩ）．Ｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｉＳ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．
Ｅｖｖ＝（如一驴Ｐ）Ａ／（２７ｃ），
（１）
式中如，如分别为Ｑ，Ｐ处的相位。这样，衍射波面
偏离球面的误差ＰＶ的计算就转化为衍射波面在两
个确定点的相位的计算。
点衍射干涉仪小孔掩模制备与检测技术
收稿日期：2012-08-19基金项目：国家科技重大专项项目(2009ZX02202)作者简介：于长淞（1983-），男，硕士，助理研究员，主要从事光学检测方面的研究，E-mail ：changsongyu@ 。
长春理工大学学报（自然科学版）Journal of Changchun University of Science and Technology （Natural Science Edition ）第35卷第4期2012年12月Vol.35No.4Dec.2012点衍射干涉仪小孔掩模制备与检测技术研究于长淞（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033）摘要：在点衍射干涉仪中小孔掩模的主要作用是衍射产生接近理想的球面波用于干涉测量，其直径、圆度及三维形貌对测量精度有决定性影响。
分析了聚焦离子束刻蚀、电子束曝光等加工技术的加工原理、加工精度及技术特点。
采用优质航空铝，利用单点金刚石机床和聚焦离子束设备，采用精密制备工艺，分别制备了小孔直径1.47μm 和1.11μm 的小孔掩模并利用扫描电子显微镜对其进行了检测。
实验结果表明，聚焦离子束刻蚀是实现直径微米量级的小孔加工的有效手段，为获得较好的圆度和三维形貌，小孔掩模加工区域需保证较小的深径比。
关键词：光学器件；小孔掩模；聚焦离子束；扫描电镜；中图分类号：TH741文献标识码：A文章编号：1672-9870（2012）04-0024-03Research of Preparation and Detection Technology ofPDI Pinhole MaskYU Changsong(Changchun Institute of Optics ，Fine Mechanics and Physics ，Chinese Academy of Sciences ，Changchun 130033)Abstract ：The main role of the pinhole mask of point diffraction interferometer is diffracted to produce a nearly ideal spherical wavefront for interferometry.The quality of the reference wavefront depends on the pinhole diameter ，roundness and dimensional morphology.The pinhole mask processing technologies are summarized.The machining mechanism ，pre-cision and technical features of focused ion beam etching and electron beam lithography are ing high-quali-ty aviation aluminum and single point diamond lathe and focused ion beam device.The pinhole diameter of 1.47μm and 1.11μm mask were prepared using precision technology and were mesured by scanning electron microscopy.The experi-mental results show that ，the focused ion beam etching is the effective means to realization micro scale pinhole mask.In order to obtain better roundness and three-dimensional topography of pinhole ，the pinhole mask processing area need to ensure a smaller depth to diameter ratio.Key words ：optical device ；pinhole mask ；FIB ；SEM光刻机是大规模集成电路的制备过程中的核心设备，对特征尺寸的控制和套刻精度的要求越来越高。
光纤相移点衍射干涉仪关键技术
第44卷第1期红外与激光工程2015年1月Vol.44No.1Infrared and Laser Engineering Jan.2015光纤相移点衍射干涉仪关键技术张宇1，金春水2，马冬梅2，王丽萍2(1.东北电力大学理学院，吉林长春132012；2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林长春130033)摘要：为了实现光学系统波像差的高精度检测，引入了改进的光纤相移点衍射干涉仪，介绍了其工作原理，并对干涉仪的关键部件包括激光光源及光纤的参数进行了选择和分析。
经测试，激光光源功率稳定性约为1%(10min)，光斑尺寸在实现最佳耦合效率允许范围内，光束位置稳定度约为6μm，相干长度为1cm左右，都在测试精度允许范围内；选择了纤芯直径为3.5μm的单模不保偏光纤，对光纤端面镀半反半透金属膜，实现了较高的条纹对比度和光能利用率，并设计了波前参考源，方便了光纤端面的抛光、镀膜及装卡。
最后，利用选择的部件搭建了光纤相移点衍射干涉仪实验装置，为最终能够实现光学系统波像差的高精度检测提供了前期的准备。
关键词：高精度检测；光纤相移点衍射干涉仪；光学系统波像差；激光光源；光纤中图分类号：O436.1文献标志码：A文章编号：1007-2276(2015)01-0254-06Key technology for fiber phase-shifting point diffractioninterferometerZhang Yu1,Jin Chunshui2,Ma Dongmei2,Wang Liping2(1.College of Science,Northeast Dianli University,Changchun132012,China;2.State Key Laboratory of Applied Optics,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun130033,China)Abstract:In order to measure the wavefront aberration of optical system with the high accuracy,the improved fiber phase-shifting point diffraction interferometer was introduced,its working principle was introduced,and the parameters of the key components of the interferometer including laser source and fiber were selected and analyzed.After the test,the laser power stability was about1%(10min),the spot size was in the allowable range of the optimum coupling efficiency,the beam position stability was about 6μm,the coherence length was about1cm,the above were all in the allowable range of testing accuracy;No polarization-maintaining single-mode fiber was selected,its core diameter was3.5μm,the fiber endface was coated transflective metal film,the high fringe contrast and light energy utilization were realized,and the wavefront reference source was designed,it′s convenient for the polishing,coating and clamping of fiber endface.Finally,the selected components were used to build experimental device of fiber phase-shifting point diffraction interferometer,above works provide preparation for ultimately achieving high accuracy test of the wavefront aberration of optical system.收稿日期：2014-05-08；修订日期：2014-06-03基金项目：东北电力大学博士科研启动基金(BSJXM-201218)作者简介：张宇(1985-)，女，讲师，博士，主要从事光学检测方面的研究。
光学仪器中的干涉仪与衍射仪教案
光学仪器中的干涉仪与衍射仪教案教案名称：光学仪器中的干涉仪与衍射仪一、教学目标：1.了解干涉仪和衍射仪的基本原理和组成。
2.理解干涉仪和衍射仪在光学研究和应用中的重要性。
3.能够正确使用干涉仪和衍射仪进行实验操作。
4.培养学生对光学现象的探究精神和实验操作能力。
二、教学内容：1.干涉仪的原理与组成：干涉现象、光程差、光源、分束器、反射镜、光程差调节器、检测器。
2.衍射仪的原理与组成：X射线发生器、探测器、衍射几何与光路。
3.干涉仪与衍射仪的应用：长度测量、厚度测量、折射率测量、材料研究、生物医学应用。
三、教学步骤：1.导入新课：通过展示一些光学现象的图片，引导学生思考这些现象是如何形成的，引出干涉仪和衍射仪的概念。
2.干涉仪原理讲解：通过模拟演示干涉仪的工作过程，解释干涉现象和光程差的原理，使学生了解干涉仪的工作原理和组成。
3.衍射仪原理讲解：通过模拟演示衍射仪的工作过程，解释X射线衍射的原理和探测器的功能，使学生了解衍射仪的工作原理和组成。
4.实验操作演示：教师演示如何正确使用干涉仪和衍射仪进行实验操作，强调实验注意事项和安全要求。
5.学生实践操作：学生分组进行实验操作，教师巡回指导，纠正错误操作。
6.总结与拓展：总结干涉仪和衍射仪的原理和应用，拓展其在光学研究和实际生活中的应用，激发学生探究光学现象的兴趣。
四、教学评估：1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与度和专注度，评估学生对干涉仪和衍射仪的理解程度。
2.实验操作：检查学生的实验操作技能，评估学生对实验器材的掌握程度。
3.课后作业：布置相关题目，要求学生撰写实验报告，评估学生对课堂知识的掌握程度。
五、教学反思：根据学生的课堂表现和实验操作情况，反思教学中的优点和不足，进一步优化教学设计，提高教学质量。
同时，要注重培养学生的探究精神和实验操作能力，激发学生对光学现象的兴趣和热情。
点衍射干涉检测技术
响。另一方面，由于其参考波前是针对一部分检
测波前采样后得到的，因此难以采用在两波面间 由于微米量级的针孔透过的光强较弱，为了
引入可变相位差的方式进行移相，检测精度不高。 得到高对比度的干涉条纹，需要衰减检测光波的
而相移点衍射共路干涉仪在保留传统点衍射共路 光强来匹配参考波前。理论上，入射波前像差、倾
（浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江杭州３１００２７）
摘要：本文介绍了点衍射干涉仪不同发展阶段的特点和应用。点衍射干涉仪由波长量级的针孔产生高质量的球面波作
为参考波前，能够得到衍射极限性能的分辨率。按照不同的光路特点，点衍射干涉仪可分为点衍射共路干涉和点衍射非
共路干涉两种结构，主要应用于高精度波前检测和面形检测。共路干涉结构简单紧凑，对环境振动不敏感，对光源相干
点衍射干涉仪采用尺寸接近于检测波长的微 纤点衍射非共路干涉仪以及反射式针孔点衍射非
小结构产生近乎理想的球面波作为干涉检测系统 共路干涉仪的特点及应用，重点介绍了用于高精
中的参考波前，从而实现了高精度的干涉检测。 度光刻系统像差或面形检测的反射式针孔点衍射
按照不同的光路结构，可将点衍射干涉仪分为点 干涉仪以及针孔远场衍射波前质量评价的方法，
（Ｆｉｚｅａｕ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）等，它们均为非共路或准共 标准光学元件加工精度对检测系统精度的限制，
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收稿日期：2012-08-19基金项目：国家科技重大专项项目(2009ZX02202)作者简介：于长淞（1983-），男，硕士，助理研究员，主要从事光学检测方面的研究，E-mail ：changsongyu@ 。
长春理工大学学报（自然科学版）Journal of Changchun University of Science and Technology （Natural Science Edition ）第35卷第4期2012年12月Vol.35No.4Dec.2012点衍射干涉仪小孔掩模制备与检测技术研究于长淞（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033）摘要：在点衍射干涉仪中小孔掩模的主要作用是衍射产生接近理想的球面波用于干涉测量，其直径、圆度及三维形貌对测量精度有决定性影响。
分析了聚焦离子束刻蚀、电子束曝光等加工技术的加工原理、加工精度及技术特点。
采用优质航空铝，利用单点金刚石机床和聚焦离子束设备，采用精密制备工艺，分别制备了小孔直径1.47μm 和1.11μm 的小孔掩模并利用扫描电子显微镜对其进行了检测。
实验结果表明，聚焦离子束刻蚀是实现直径微米量级的小孔加工的有效手段，为获得较好的圆度和三维形貌，小孔掩模加工区域需保证较小的深径比。
关键词：光学器件；小孔掩模；聚焦离子束；扫描电镜；中图分类号：TH741文献标识码：A文章编号：1672-9870（2012）04-0024-03Research of Preparation and Detection Technology ofPDI Pinhole MaskYU Changsong(Changchun Institute of Optics ，Fine Mechanics and Physics ，Chinese Academy of Sciences ，Changchun 130033)Abstract ：The main role of the pinhole mask of point diffraction interferometer is diffracted to produce a nearly ideal spherical wavefront for interferometry.The quality of the reference wavefront depends on the pinhole diameter ，roundness and dimensional morphology.The pinhole mask processing technologies are summarized.The machining mechanism ，pre-cision and technical features of focused ion beam etching and electron beam lithography are ing high-quali-ty aviation aluminum and single point diamond lathe and focused ion beam device.The pinhole diameter of 1.47μm and 1.11μm mask were prepared using precision technology and were mesured by scanning electron microscopy.The experi-mental results show that ，the focused ion beam etching is the effective means to realization micro scale pinhole mask.In order to obtain better roundness and three-dimensional topography of pinhole ，the pinhole mask processing area need to ensure a smaller depth to diameter ratio.Key words ：optical device ；pinhole mask ；FIB ；SEM光刻机是大规模集成电路的制备过程中的核心设备，对特征尺寸的控制和套刻精度的要求越来越高。
光刻机能否曝出几十个纳米的特征线宽，很大程度上取决于投影物镜的系统波像差能否控制在几个纳米的范围内。
这就要求发展和拥有亚纳米级精度的系统波像差检测技术和装备，精确地测量投影物镜的系统波像差，评估其可能实现的特征线宽，并为投影物镜的进一步超精密装配和修磨提供指导性定量依据。
相移点衍射干涉仪是目前广泛应用于光刻投影物镜波像差检测的高精度设备［1］。
以小孔衍射产生的接近理想球面波为参考波面的点衍射干涉技术消除了常规干涉仪参考波面误差的影响，能够实现深亚纳米量级的检测精度［2-4］，可为光刻投影物镜系统波像差检测提供测试基准。
点衍射干涉仪中小孔掩模的作用是生成超高精度光学波前测试基准，其直径、圆度等参数对最终的检测精度具有重要影响，是干涉仪的关键器件之一，制备与检测直径是亚微米第四期于长淞：点衍射干涉仪小孔掩模制备与检测技术研究甚至纳米量级的小孔将是极大的挑战。
本文将围绕投影物镜系统波像差干涉检测设备中小孔空间滤波器技术展开关键技术研究，通过对其机理、精度指标等技术难点的研究，采用聚焦离子束刻蚀设备制备了所需小孔掩模并利用扫描电子显微镜对该小孔掩模进行了检测。
1点衍射干涉仪结构点衍射干涉仪的基本结构如图1所示，为便于原理验证及装调，以工作波长632.8nm 的氦氖激光器作为光源，光栅之前部分是干涉仪的照明系统，照明系统的结构是为了适当衰减激光能量，同时形成比较理想的球面照明光波，最低限度减小几何像差。
入射会聚球面光波被光栅衍射分光，物面小孔掩模由方形窗和小孔组成，光栅的一级衍射光从大的窗口直接通过，而零级衍射光从小孔中通过并发生衍射，这样的设计是为了平衡两束光的光强同时消除光栅误差的影响。
而后两束光同时经过被测投影物镜作用后到达像面掩模，像面掩模上也有一个大的窗口和一个小的微孔，一级衍射光波经过小孔后衍射形成理想球面波作为参考光波，零级光携带被测投影物镜信息直接通过窗口，两者发生干涉并且由图像传感器采集多幅移相干涉条纹图，利用Zernike 多项式进行波面拟合，最后得到36项Zernike系数表示的波像差。
图1点衍射干涉仪结构示意图Fig.1Schematic of point diffraction interferometer2小孔掩模的理论计算点衍射干涉仪利用光栅作为分束元件产生测试波和参考波，二者分别通过位于像平面上的掩模并产生干涉，干涉图由相应的图像传感器采集，通过对干涉条纹的处理，最终得到由Zernike 多项式所表示的系统波像差。
通常情况下像面掩模板由小孔和相对大的窗口组成（如图1中所示），其作用相当于空间滤波器，其中参考波通过掩模上的小孔并发生衍射，而携带被测物镜波像差信息的测试波则通过掩模上较大的窗口。
物面掩模板上的小孔对入射光束起到滤波作用，消除照明系统等光学元件所导致的像差，衍射球面波进入待测物镜。
小孔直径满足式(1)，小于入射光束衍射极限的分辨率［5］。
d o ≤λ2NA o σ其中，λ为光源波长，NA 0为投影物镜的物方数值孔径，σ为照明系统的部分相干因子，满足下式：σ=NA i'NA 0其中NA i'为照明系统在物面掩模板侧的数值孔径。
通过减小照明系统的σ，可以增大小孔直径，提高干涉仪装置的系统透过率，从而提高采集到的干涉条纹的对比度。
像面掩模板的直径小于入射光束衍射极限的分辨率，即满足下式：d i ≤λ2NA i σ其中NA i 为投影物镜的像方数值孔径。
物面掩模板经小孔衍射的出射光束经过投影物镜后，入射到像面掩模板的窗口宽度，此入射光束携带投影物镜的像差信息，窗口对其不发生影响，产生测试波同圆孔衍射产生的球面参考波发生干涉，在探测器上形成干涉条纹。
窗口的宽度取决于待测量的投影物镜出瞳波像差的空间频率，则有：w i =2fλNA i 其中f 为待测物镜出瞳波像差的空间频率。
窗口宽度影响其透射光强，从而影响干涉条纹的对比度，应根据干涉条纹的对比度选择窗口的最优宽度。
当被测投影物镜NA i 为0.75，光源波长为632.8nm 时，像面掩模板作为针孔空间滤波器的小孔尺寸应小于2μm ，综合考虑衍射波前质量及能量透过率，小孔直径为1.5μm 时较为有利。
253实验结果根据应用场合的不同，作为空间滤波器的小孔掩模直径跨度从几十纳米到几个微米。
为实现本课题微米量级小孔掩模的加工并且保证良好的尺寸精度与表面粗糙度，传统的机械加工方法及激光打孔技术已经不能满足需要。
目前国内外对小孔掩模的制备主要采用电子束曝光和离子束刻蚀等方法，这些方法均能实现小于100nm的实用图形［6-8］。
3.1电子束加工电子束加工是将电子束的动能在材料表面转化成热能，以实现对材料的加工一种微细加工技术，加工精度可达亚微米级甚至纳米级［9］。
电子束经过聚焦线圈和偏转线圈的作用，束斑的直径为数微米，在特定应用环境，束斑的直径甚至可以小到几十纳米，其能量非常集中。
当电子束轰击材料时，电子与金属碰撞失去动能，大部分能量转化成热能，使材料局部区域温度急剧上升并且熔化，甚至气化而被去除，从而实现对材料的加工。
3.2离子束刻蚀离子束刻蚀是用具有一定能量的离子束轰击带有掩模图形的固体表面，使不受掩蔽的固体表面被刻蚀，从而将掩模图形转移到固体表面的一种微细加工技术。
离子束刻蚀有两种。
一种是利用惰性气体离子(如氩离子)在固体表面产生的物理溅射作用来进行刻蚀，一般即称为离子束刻蚀。
这种刻蚀方向性好，刻蚀精度高，可刻蚀任何材料，包括化学活性很差的材料。
另一种是反应离子束刻蚀，即利用反应离子（如氯或氟离子）和固体表面材料的化学反应和物理溅射双重作用来进行刻蚀。
反应离子束刻蚀是离子束刻蚀技术的进一步发展，不但消除了再淀积现象，在刻蚀的选择性和刻蚀速率方面也有很大提高［10］。
虽然电子束加工及离子束刻蚀设备均可实现亚微米量级的针孔，但采用离子束加工图形精度及表面粗糙度优于电子束曝光。
聚焦离子束（FIB）技术是利用静电透镜将离子束聚焦成极小尺寸的显微切割技术，目前商用系统的离子束束斑直径可达几十纳米［11］，并且具有很高的定位精度。
尽管聚焦离子束性能卓越，但离子束的刻蚀效率与材料的密度、刻蚀深度成正比，与离子束流密度成反比。