照明物镜像差对远场衍射波前质量的严格矢量分析：优化PDI系统的直径选择

本文主要探讨了在点衍射干涉仪（Point Diffraction Interferometer, PDI）中，照明物镜像差以及小孔质量对远场衍射波前质量的影响。PDI是一种精密的光学测量工具，常用于检测极紫外光刻（EUVL）元件和系统的精度，其中关键的波前质量直接影响到系统的性能和成像效果。 文章基于矢量衍射理论，深入研究了带有像差的照明物镜如何将可见光聚焦并通过具有实际电导率的小孔板进行衍射过程。这种分析特别关注了像差对衍射波前的精确度，如均方根偏差（Root Mean Square, RMS）和强度均匀性两个重要指标。当系统数值孔径（Numerical Aperture, NA）为0.3时，对于检测元件，最佳的小孔直径为800纳米，此时衍射波前的RMS偏差为6.51×10^-5λ，表明波前的稳定性较高，强度均匀性为0.812，显示了良好的光分布一致性。而对于系统本身的检测，采用500纳米直径的小孔更为合适，其RMS非对称偏差为8.40×10^-5λ，强度均匀性则为0.664，这可能意味着在系统层面需要更高的对称性。 这项研究的结果对于优化PDI的设计和校准具有重要意义，因为它提供了关于如何选择和控制照明物镜和小孔尺寸以获得最佳衍射波前质量的指导。这对于确保PDI在微纳光学、光刻技术等领域的高精度测量中发挥关键作用至关重要。此外，它还扩展了我们对矢量衍射理论在实际光学应用中的理解，特别是在处理像差和波前控制方面。 本文的严谨矢量分析方法为提高PDI测量的准确性和可靠性提供了科学依据，对于光学设计工程师和相关领域的研究人员来说，是理解和优化复杂光学系统性能不可或缺的技术参考资料。