CN104181780B - 一种光学系统像差补偿装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学系统像差补偿装置与方法，光源发出的光线均匀照明在投影物镜物面上，散射板和针孔安装在掩模台上，针孔位于投影物镜的物面，波像差传感器位于投影物镜像面，安装在硅片台上，同时投影物镜内部氮气进行分段密封，在每个密封段上安装有进气口流量控制器、出气口流量控制器、高精度气压计。本发明使用投影物镜内部分段控制的氮气气压作为补偿变量，当物镜像差发生变化时，采用算法计算各段气压的调整量，并通过计算机调节氮气流量，精确控制各密封段内的气压实现了投影物镜像差的动态补偿。

Description

一种光学系统像差补偿装置与方法

技术领域

本发明涉及一种光学系统像差补偿装置与方法，尤其涉及在光刻投影曝光系统中投影物镜的光学像差的气压补偿装置与方法。

背景技术

光学投影光刻是利用光学投影成像的原理，将掩膜上的集成电路(IC)图形以分步重复或步进扫描曝光的方式将高分辨率的图形转移到涂胶硅片上。光学投影光刻技术是目前大规模低成本生产大规模集成电路的最有效方法，该技术还广泛应用于平板显示、半导体照明等半导体产业，在全球信息化过程起着关键作用。随着超大规模电路(VLSI)的器件密度越来越高，其特征尺寸变得越来越小，光刻机使用的波长越来越短，数值孔径NA越来越大，这对光刻曝光系统的性能提出了更高的要求。

光刻机中采用的短波光源与空气中的氧气等气体发生反应，为了保护光学镜片以免遭受化学反应污染和灰尘污染，一般会在光刻机内部充满氮气等惰性气体；同时在光刻机内部的光路传输过程中由于吸收和散射而损失大部分光能，这些光能会转化为热能，引起镜片的变形，严重影响最终曝光质量，一般使光刻机内部的惰性气体进行缓慢流动，带走一部分热量。因此光刻机内部，特别是投影物镜内部会进行密封，充上缓慢流动的氮气。而光刻投影物镜外部为大气，在实际光刻车间温度和湿度可以进行有效控制，但是大气气压无法进行控制，其引起的气体折射率微量变化对投影物镜成像质量的影响已经不容忽略。同时由于光学镜片的热变形，重力变形，膜厚的不均匀，环境参数的变化，都会造成投影物镜成像质量的恶化，而且这个变化是一个动态过程。因此，在光刻投影物镜实际使用过程中，对投影物镜像差进行实时测量，选择合适的补偿方法进行动态补偿。

发明内容

本发明的技术解决问题：提出一种新的投影物镜像差补偿装置与方法，实现投影物镜像差的动态补偿，特别是外部大气环境变化引起的像差。

本发明的技术解决方案：一种光学系统像差补偿装置，其特点在于：从光线入射方向依次包括光源101、照明系统102、二次光源模块103、投影物镜104、波像差测量模块105、计算机106；其中二次光源模块103用于进一步改善光刻机照明视场的不均匀性和空间相干性，并为投影物镜波像差检测提供理想物点，它包括散射板201、掩模板202和掩模台203；其中投影物镜104是被控制对象，通过调节物镜内部氮气气压来进行波像差补偿，它包括第一段光组211、第二段光组212、第三段光组213，各光组进行分段密封，同时在投影物镜上还安装有流量控制器221、222、223、224、225、226，气压计231、232、233；其中波像差测量模块105用于各视场点的波像差测量，它包括硅片台241、波像差传感器242。光源101发出的激光通过传输光路导入照明系统102，经照明系统102的光路折转、扩束和光学变换后，在投影物镜104的物面(掩模面)上形成均匀照明光；二次光源模块103安装在投影物镜104的物面一侧，经过二次光源模块103出射的测试光通过被测投影物镜104后，测试光的波前会携带着投影物镜104的波像差信息，其中：散射板201位于在掩模板202上方，用于进一步均匀光场、消除空间相干性；掩模板202安装在掩模台203上，掩模板202位于投影物镜104的物面，通过移动掩模台203来选择测量视场点位置，掩模板202的中心制作有针孔或针孔阵列，提供用于检测的理想视场点，掩模板202的周边制作有定位标记，用于掩模板202定位和系统标定，被测投影物镜104将掩模板202上的针孔成像在物镜的焦面上；散射板201和掩模板202均承载在掩模台203上，通过计算机106控制和驱动掩模台203，移动针孔到设定位置；投影物镜104的第一段光组211上头部和尾部分别安装有流量控制器221、222，控制第一段光组211中氮气的流速和气压，第一段光组211还安装有气压计231，用于精确测量第一段光组211内部的氮气气压，第二段光组212上头部和尾部分别安装有流量控制器223、224，控制第二段光组212中氮气的流速和气压，第二段光组212还安装有气压计232，用于精确测量第二段光组212内部的氮气气压，第三段光组213上头部和尾部分别安装有流量控制器225、226，控制第三段光组213中氮气的流速和气压，第三段光组213还安装有气压计233，用于精确测量第三段光组213内部的氮气气压；波像差测量模块105位于投影物镜104像面一侧，上面为硅片台241，波像差传感器242安装在硅片台241上，用于对被测物镜波像差进行动态测量，移动硅片台241进行视场选择；计算机106用于测量过程中控制，测量数据存储，计算各段气压补偿量。

一种光学系统像差补偿方法，实现步骤如下：

(1)系统初始化。光学系统、波像差检测系统、气压补偿系统开机，加载各项机器参数，进行传感器初始化，各模块通讯和功能自检，工件台复位。

(2)波像差检测装置的对准调平。首先将二次光源模块103安装在光刻投影物镜104物面一侧，调整光源101、照明系统102、掩模板202上的针孔位置，使针孔位于被测光学系统物面上，将标定好的波像差检测模块105安装在被测投影物镜104像面一侧，调整硅片台241的轴向位置，使波像差传感器242的测量点位于被测投影物镜104的像面上，移动硅片台241到被测视场点位置，与物方视场点对准，并对硅片台241进行调平。

(3)光学系统波像差测量。使用波像差检测模块105测量光学系统第一个视场点的波像差，并记录视场点的坐标位置，同步移动掩模台203和硅片台241到下一个视场点，测量下一个视场点的波像差，以此重复，直至测量出所有视场点的波像差。结合各视场的坐标位置及其光瞳中心偏差量计算出倍率和畸变。

(4)计算各视场像差的待补偿量。在计算机106上调用或者计算光学系统的各视场像差的设计值，待补偿量为各视场像差设计值与实测值之差。

(5)构造各段的像差灵敏度矩阵。使用各密封段内部的气压计231、232、233测量投影物镜各段光组内部实际气压，在计算机106上调用或者计算像差对各段氮气气压的灵敏度系数，根据此系数构造像差灵敏度矩阵。

(6)计算光学系统气压分段补偿的调整量。计算各视场的波像差的待补偿量，调取相应视场点的波像差对各段氮气气压的灵敏度矩阵，通过阻尼最小二乘法计算出各段氮气气压的调整量。

(7)调整各段氮气气压。根据气压分段调整量的计算结果，设定各段氮气气压需要达到的气压值，通过计算机106控制各氮气密封段的流量控制器221～226，控制各段进气口和出气口的氮气流量，同时气压计231、232、233实时监测投影物镜各密封段内部实际气压值，使各段光组内部的气压达到设定值。

(8)光学系统波像差测量。气压调整完毕后，再次使用波像差检测模块105对各视场点波像差进行检测。

(9)确认各视场点的补偿效果。根据各视场点像差测量值，判断是否满足曝光系统成像质量要求，如果满足要求，补偿过程结束；如果不满足，重复4-8步，直至所有视场点的像差满足要求。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明采用投影物镜内部氮气气压分段控制，调整参数为气压，只需要控制进气口和出气口的流量，调整过程中没有运动部件。

(2)本发明在补偿过程中不改变镜片位置，有利于系统恢复到理想设计状态。

附图说明

图1为一个投影物镜波像差补偿系统的示意图；

图2为投影物镜分段和内部传感器布局的示意图；

图3为氮气气压分段补偿流程图。

具体实施方式

图1为本发明投影物镜波像差补偿系统的示意图，它包括光源101、照明系统102、二次光源模块103、投影物镜104、波像差测量模块105、计算机106，其中：二次光源模块103包括散射板201、掩模板202、掩模台203，投影物镜104包括第一段密封光组211、第二段密封光组212、第三段密封光组213、第一段进气口流量控制器221、第一段出气口流量控制器222、第二段进气口流量控制器223、第二段出气口流量控制器224、第三段进气口流量控制器225、第三段出气口流量控制器226、第一段气压计231、第二段气压计232、第三段气压计233，波像差测量模块105包括硅片台241、波像差传感器242。

光源101发出的光经过后面的照明系统102，在光刻机的掩模面上形成所期望的照明模式和光场分布，为后续检测和光刻提供光能。在DUV曝光光学系统中，光源101一般为ArF、KrF准分子激光器，其相应发出的波长约为193nm、248nm。照明系统102具有扩束、准直、光束稳定、光瞳形状变换、相干因子调节、能量探测、视场匀光和视场选择等功能。

二次光源模块103位于照明系统102下方的掩模面附近，对照明光场进行进一步均匀化，并消除空间相干性、激光散斑、照明系统的像差的影响，选择波像差检测的视场点。二次光源模块103包括散射板201、掩模板202和掩模台203，其中：散射板201位于二次光源模块103的上部，尺寸稍大于掩模面的照明视场尺寸，散射板201主要用于均匀光场和消除照明视场的空间相干性、激光散斑、照明系统的像差；掩模板202位于散射板201的下面，安装在掩模台203上，并将其对准到被测投影物镜104的物面上，即掩模面，通过掩模台203移动掩模板202的位置来选择视场点，并通过掩模板202上的针孔过滤掉多余的杂光，针孔的大小与波像差传感器242测量方法有关，可以制作在掩模板202上，同时对准标记和标定标记也可以制作在掩模板202上。

波像差测量模块105位于投影物镜104下方，投影物镜104内部填充有氮气，波像差测量模块105主要实现对投影物镜104各视场点波像差的动态测量。其中：波像差传感器242安装在硅片台241上，可以随硅片台241实现二维精确移动。硅片台移动测量到各视场点，测量系统波像差，同时记录各视场的坐标位置，再结合各视场位置波像差求解的光瞳中心偏差量计算出倍率和畸变。波像差传感器242可以采用哈特曼传感器、剪切干涉仪、点衍射干涉仪、线衍射干涉仪、泰伯干涉仪等方法实现。哈特曼传感器的基本原理为在哈特曼传感器上面安装有耦合物镜，将投影物镜的会聚光转换为平行光，探测不同子孔径内光斑质心相对理想中心位置的偏离，计算各子孔径的波前斜率，采用波前重构算法求解被测视场点的波像差；剪切干涉仪的基本原理是通过像面附近的光栅衍射使被测波前产生横向剪切，形成剪切干涉图，采用相移或者傅里叶变换的方法，测量出两个或多个方向的波前斜率，使用波前重构算法求解出被测视场点的波像差；点衍射干涉仪的基本原理是由位于掩模板上面的针孔产生理想球面波，经投影物镜后携带系统波像差，在像面一侧使用光栅对被测波前进行衍射，同时在像面放置有针孔和窗口，使经过窗口的测试光与经过针孔衍射产生的参考光进行干涉，通过干涉图处理获得被测视场的波像差；线衍射干涉仪的基本原理是在点衍射干涉仪的基础上，使用狭缝代替针孔，增加系统光能透过率，单次测量只能得到一个方向的相位，需要在两个正交方向分别进行测量，然后复合出被测视场点的波像差；泰伯干涉仪的基本原理是将二维光栅放置在投影物镜像面泰伯距离的位置，在探测器上形成光栅的泰伯像，通过傅里叶变换、带通滤波等方法提取出两个或多个方向的波前斜率，然后采用波前重构算法求解被测视场点的波像差。

计算机106主要用于测量过程控制，测量数据存储，各段气压补偿量的计算，各段进气口与出气口的流量控制。

图2为投影物镜分段和内部传感器布局的示意图。投影物镜104是一种极小像差光学系统，其成像质量对环境参数(气压、温度、湿度)变化很敏感，同时内部氮气气压的变化会引起氮气折射率的明显变化，可以显著改变光学系统的成像质量。投影物镜104包括第一段密封光组211(包括镜片G1-G8)、第二段密封光组212(包括镜片G9-G18)、第三段密封光组213(包括镜片G19-G25)，流量控制器有：第一段进气口流量控制器221、第一段出气口流量控制器222、第二段进气口流量控制器223、第二段出气口流量控制器224、第三段进气口流量控制器225、第三段出气口流量控制器226，气压传感器有：第一段气压计231、第二段气压计232、第三段气压计233。

在每段光组的镜筒头部的进气口和尾部的出气口安装流量控制器(其中：第一段的进气口流量控制器221安装在第一个氮气间隔靠近G1一侧，第一段出气口流量控制器222安装在第七个氮气间隔靠近G8一侧；第二段进气口流量控制器223安装在第八个氮气间隔靠近G8一侧，第二段出气口流量控制器224安装在第十八个氮气间隔靠近G19一侧；第三段进气口流量控制器225安装在第十九个氮气间隔靠近G19一侧，第三段出气口流量控制器226安装在第二十四个氮气间隔靠近G25一侧)，控制充入密封光组内部和从密封光组排出氮气的流量；在每段光组镜筒内侧空间宽裕且不影响光路的地方安装有高精度气压计(第一段气压计231安装在G7与G8之间，第二段气压计232安装在G16与G17之间，第三段气压计233安装在G22与G23之间)，实时监控密封段内的气压，并将气压值反馈给计算机，计算处理后，通过控制各密封段进气口和出气口的氮气流量来调节氮气气压。

光学系统内部的保护气体不局限于氮气，内部填充气体可以为氩气(Ar)、氦气(He)等惰性气体，只需要求其与光学系统内部材料和工作光源不发生反应。

光学系统的密封段数不局限于三段，根据实际光学系统的像差灵敏度特性和补偿参数的要求，可以划分两段或多段，但每段都需要安装流量控制器和高精度气压计。

使用上述装置和技术可以进行投影物镜波像差补偿，补偿方法包括如下步骤：(1)系统初始化。光学系统、波像差检测系统、气压补偿系统开机，加载各项机器参数，进行传感器初始化，各模块通讯和功能自检，工件台复位。

(2)波像差检测装置的对准调平。首先将二次光源模块103安装在光刻投影物镜104物面一侧，与光源101和照明系统102进行对接，使照明系统102的出射光在掩模面上形成均匀照明光场，将掩模板202上的针孔调整到投影物镜104的物面，将针孔移动到设定的视场点位置；然后将波像差检测模块105安装在被测投影物镜104像面一侧，调整硅片台241的轴向位置，使波像差传感器242的测量点位于被测投影物镜104的像面上，移动硅片台241到被测视场点位置，与物方视场点对准，并对硅片台241进行调平。

(3)光学系统波像差测量。使用波像差检测模块105测量光学系统第一个视场点的波像差，并记录视场点的坐标位置，同步移动掩模台203和硅片台241到下一个视场点，测量下一个视场点的波像差，以此重复，直至测量出所有视场点的波像差。结合各视场的坐标位置及其光瞳中心偏差量计算出倍率和畸变。

(4)计算各视场像差的待补偿量。在计算机106上调用或者计算光学系统的各视场像差的设计值，待补偿量为各视场像差设计值与实测值之差。

(5)构造各段的像差灵敏度矩阵。使用各密封段内部的气压计231、232、233测量投影物镜104各段光组内部实际气压，在计算机106上调用或者计算像差对各段氮气气压的灵敏度系数，根据此系数构造像差灵敏度矩阵。

(6)计算光学系统气压分段补偿的调整量。计算方法：光学系统的气压调整量表示气压补偿器调整后的参数与设计值的偏差量，各像差补偿量与气压调整量之间是非线性关系。利用幂级数展开式可以把非线性方程组近似地用线性方程组代替，并利用差商代替微商，就可以得到像差补偿量与气压调整量之间的线性近似方程组，并用矩阵形式表示为：

AΔX＝ΔF

其中： $A=\left[\begin{array}{ccc}\frac{{\∂F}_1}{{\∂x}_1}& \·\·\·& \frac{{\∂F}_1}{{\∂x}_n}\\ & \·\·\·& \\ \frac{{\∂F}_m}{{\∂x}_1}& \·\·\·& \frac{{\∂F}_m}{{\∂x}_n}\end{array}\right],\mathrm{\ΔX}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Δx}}_1\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Δx}}_n\end{array}\right],\mathrm{\ΔF}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔF}}_1\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\ΔF}}_m\end{array}\right]$

式中：A为灵敏度矩阵，ΔX为气压分段调整量，ΔF为各像差补偿量，m为像差的个数，n为气压分段调整变量的个数。

根据前面计算的各视场点像差对各段氮气气压的灵敏度系数，及各视场点的像差偏离量，分别构造灵敏度矩阵A和像差补偿量向量ΔF，采用以下算法计算各段氮气气压的调整量ΔX：

一般像差的个数m大于调整变量的个数n，上述方程组是一个超定方程，不存在准确解，只能求其最小二乘解。根据多元函数极值理论和矩阵运算，可以得到其正则方程组：

A^TAΔX＝A^TΔF

当矩阵A^TA为非奇异矩阵时，方程组就有最小二乘解：

ΔX＝(A^TA)^-1A^TΔF

但是当光学系统复杂，补偿器调整变量多，调整变量之间出现相关性时，导致A^TA未奇异矩阵，A^TA的条件数变得很大，正则方程出现严重病态，使得求出的ΔX很大，超出了近似区域。这时需要引入阻尼因子对解向量的模进行限制。此时正则方程组变为：

(A^TA+p²I)ΔX＝A^TΔF

式中：p为阻尼因子，I为单位矩阵。

方程组的解为：

ΔX＝(A^TA+p²I)^-1A^TΔF

当p＝0时，ΔX就变为最小二乘解。

通过对矩阵A进行奇异值分解(SVD)，A＝USV^T，进行相关矩阵运算，可以求出ΔX：

式中：σ₁，σ₂，…，σ_m为A的奇异值，且σ₁≥σ₂≥…≥σ_m。

(7)调整各段氮气气压。根据气压分段调整量的计算结果，设定各段氮气气压需要达到的气压值，通过计算机106控制各氮气密封段的流量控制器221～226，控制各段进气口和出气口的氮气流量，同时气压计231、232、233实时监测投影物镜104各密封段内部实际气压值，使各段光组内部的气压达到设定值。

(8)光学系统波像差测量。气压调整完毕后，再次使用波像差检测模块105对各视场点波像差进行检测。

(9)确认各视场点的补偿效果。根据各视场点像差测量值，判断是否满足曝光系统成像质量要求，如果满足要求，补偿过程结束；如果不满足，重复4-8步，直至所有视场点的像差满足要求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例变化和变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种光学系统像差补偿装置，其特征在于：从光线入射方向依次包括光源(101)、照明系统(102)、二次光源模块(103)、投影物镜(104)、波像差测量模块(105)、计算机(106)；其中二次光源模块(103)包括散射板(201)、掩模板(202)和掩模台(203)；其中投影物镜(104)它包括第一段光组(211)、第二段光组(212)、第三段光组(213)，各光组进行分段密封，同时在投影物镜上还安装有第一段进气口流量控制器(221)、第一段出气口流量控制器(222)、第二段进气口流量控制器(223)、第二段出气口流量控制器(224)、第三段进气口流量控制器(225)、第三段出气口流量控制器(226)，第一段气压计(231)、第二段气压计(232)、第三段气压计(233)；其中波像差测量模块(105)包括硅片台(241)、波像差传感器(242)；光源(101)发出的激光通过传输光路导入照明系统(102)，经照明系统(102)的光路折转、扩束和光学变换后，在投影物镜(104)的物面即掩模面上形成均匀照明光；二次光源模块(103)安装在投影物镜(104)的物面一侧，经过二次光源模块(103)出射的测试光通过被测投影物镜(104)后，测试光的波前会携带着投影物镜(104)的波像差信息；投影物镜(104)的第一段光组(211)上头部和尾部分别安装有第一段进气口流量控制器(221)、第一段出气口流量控制器(222)，控制第一段光组(211)中氮气的流速和气压，第一段光组(211)还安装有第一段气压计(231)，用于精确测量第一段光组(211)内部的氮气气压，第二段光组(212)上头部和尾部分别安装有第二段进气口流量控制器(223)、第二段出气口流量控制器(224)，控制第二段光组(212)中氮气的流速和气压，第二段光组(212)还安装有第二段气压计(232)，用于精确测量第二段光组(212)内部的氮气气压，第三段光组(213)上头部和尾部分别安装有第三段进气口流量控制器(225)、第三段出气口流量控制器(226)，控制第三段光组(213)中氮气的流速和气压，第三段光组(213)还安装有第三段气压计(233)，用于精确测量第三段光组(213)内部的氮气气压；波像差测量模块(105)位于投影物镜(104)像面一侧，上面为硅片台(241)，波像差传感器(242)安装在硅片台(241)上，用于对被测物镜波像差进行动态测量，移动硅片台(241)进行视场选择；计算机(106)用于测量过程中控制，测量数据存储，计算各段气压补偿量该像差补偿装置的补偿机理在于分段调节氮气气压来间接改变各密封段的氮气折射率，根据不同像差对各段氮气气压的灵敏度特性，通过阻尼最小二乘法计算出各段氮气气压的调整量，实现对整个光学系统进行像差动态补偿。

2.根据权利要求1所述的光学系统像差补偿装置，其特征在于：所述波像差传感器(242)采用剪切干涉仪，通过光栅衍射使被测波前产生横向剪切，形成剪切干涉图，采用相移或者傅里叶变换的方法，求解出被测视场点的波像差。

3.根据权利要求1所述的光学系统像差补偿装置，其特征在于：所述波像差传感器(242)采用哈特曼波前传感器，并在哈特曼传感器上面安装有耦合物镜，将投影物镜的会聚光转换为平行光，探测不同子孔径内光斑质心相对理想中心位置的偏离，计算各子孔径的波前斜率，采用波前重构算法求解被测视场点的波像差。

4.根据权利要求1所述的光学系统像差补偿装置，其特征在于：所述波像差传感器(242)采用点衍射干涉仪，由位于掩模板上面的针孔产生理想球面波，经投影物镜后携带系统波像差，在像面一侧使用光栅对被测波前进行衍射，同时在像面放置有针孔和窗口，使经过窗口的测试光与经过针孔的参考光进行干涉，通过干涉图处理获得被测视场的波像差。

5.根据权利要求1所述的光学系统像差补偿装置，其特征在于：所述的像差为畸变、离焦、倍率、场曲等几何像差。

6.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统像差补偿装置，其特征在于：该光学系统具体为投影物镜。

7.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统像差补偿装置，其特征在于：该光学系统内部填充气体为氩气(Ar)、氦气(He)等惰性气体。

8.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统像差补偿装置，其特征在于：光学系统的密封段数不局限于三段，根据实际光学系统的像差灵敏度特性和补偿参数的要求，可以划分为两段或多段。

9.一种光学系统像差补偿方法，其特征在于实现步骤如下：

(1)系统初始化；

光学系统、波像差检测系统、气压补偿系统开机，加载各项机器参数，进行传感器初始化，各模块通讯和功能自检，工件台复位；

(2)波像差检测装置的对准调平；

首先将二次光源模块(103)安装在光刻投影物镜(104)物面一侧，调整光源(101)、照明系统(102)、掩模板(202)上的针孔位置，使针孔位于被测光学系统物面上，将波像差检测模块(105)安装在被测投影物镜(104)像面一侧，调整硅片台(241)的轴向位置，使波像差传感器(242)的测量点位于被测投影物镜(104)的像面上，移动硅片台(241)到被测视场点位置，与物方视场点对准，并对硅片台(241)进行调平；

(3)光学系统波像差测量；

使用波像差检测模块(105)测量光学系统第一个视场点的波像差，并记录视场点的坐标位置，同步移动掩模台(203)和硅片台(241)到下一个视场点，测量下一个视场点的波像差，以此重复，直至测量出所有视场点的波像差；结合各视场的坐标位置及其光瞳中心偏差量计算出倍率和畸变；

(4)计算各视场像差的待补偿量；

在计算机(106)上调用或者计算光学系统的各视场像差的设计值，待补偿量为各视场像差设计值与实测值之差；

(5)构造各段的像差灵敏度矩阵；

使用各密封段内部的第一段气压计(231)、第二段气压计(232)、第三段气压计(233)测量投影物镜各段光组内部实际气压，在计算机(106)上调用或者计算像差对各段氮气气压的灵敏度系数，根据此系数构造像差灵敏度矩阵；

(6)计算光学系统气压分段补偿的调整量；

计算各视场的像差的待补偿量，调取相应视场点的像差对各段氮气气压的灵敏度矩阵，通过阻尼最小二乘法计算出各段氮气气压的调整量；

(7)调整各段氮气气压；

根据气压分段调整量的计算结果，设定各段氮气气压需要达到的气压值，通过计算机(106)控制各氮气密封段的流量控制器(221～226)，控制各段进气口和出气口的氮气流量，同时第一段气压计(231)、第二段气压计(232)、第三段气压计(233)实时监测投影物镜各密封段内部实际气压值，使各段光组内部的气压达到设定值；

(8)光学系统波像差测量；

气压调整完毕后，再次使用波像差检测模块(105)对各视场点波像差进行检测；

(9)确认各视场点的补偿效果；

根据各视场点像差测量值，判断是否满足曝光系统成像质量要求，如果满足要求，补偿过程结束；如果不满足，重复步骤(4)-(8)，直至所有视场点的像差满足要求。