CN105699057B - 利用空间光调制器作检测标记的波像差检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统及检测方法。该波像差检测系统包括：相干点光源，作为检测标记的二维空间光调制器和二维光电传感器。其中二维空间光调制器是由很多像素单元组成的二维阵列，每个像素单元都能独立地对入射光实现开启和关闭两种状态，像素单元在开启状态下能实现入射光的透射(或反射)，而在关闭状态下则阻止入射光的透射(或反射)。利用本发明的波像差检测系统检测待测投影物镜的波像差，可以去除系统中精密机械扫描部件，提高了系统的紧凑性和稳定性；消除测量过程中系统对检测标记的扫描过程及检测标记对照明光波的配准过程，提升了系统的检测速度。
Description
技术领域
本发明涉及波像差检测系统及检测方法，特别是一种利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统及检测方法。
背景技术
波像差检测技术大致可以分为两大类：一类是基于瞳面测量的波像差检测技术，包括Shack-Hartmann传感器、点衍射干涉仪和剪切干涉仪等；另一类是基于空间像测量的波像差检测技术。两类技术风格迥异却各显千秋。从技术手段上看，前者是通过某种技术手段从当前探测结果中提取出波前信息(如Shack-Hartmann传感器从光线像差中提取出波像差的差分数据，剪切干涉仪从干涉强度中提取出波像差的差分数据)；而后者则利用光场传播过程由测得的空间像反演出瞳面的波像差。从数值实现上看，前者一般先得到波像差的差分数据，然后再采用某种数值方法(如Rimmer Method)由波像差的差分数据得到波像差数据；而后者则通过光场传播过程的迭代优化找寻最优解，直接得到波像差数据。从应用范围上看，基于瞳面测量的波像差检测技术不存在迭代优化的过程，因而在计算速度和稳定性上要优于基于空间像测量的波像差检测技术，但前者系统结构相对复杂，且在应用于大数值孔径和低光子通量的光学系统时越来越难克服系统误差；而基于空间像测量的波像差检测技术虽然在计算速度和稳定性上受限于所采用的迭代算法和迭代次数，但它的优势在于系统结构相对简单，对系统误差相对不敏感，这在应用于大数值孔径和低光子通量的光学系统时尤为体现。本发明涉及的利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统采用的就是基于空间像测量的波像差检测技术，它继承了该技术结构简单的优点，同时不失检测精度。
本发明涉及的基于空间像测量的波像差检测技术借鉴了扫描相干衍射成像(Ptychography)技术的思想。Ptychography技术(参见在先技术1，J.M.Rodenburg andH.M.L.Faulkner,“A phase retrieval algorithm for shifting illumination”,Applied Physics Letters 85,4795,2004)是一种相位恢复技术，与之相应的相位恢复算法称为PIE(Ptychographic Iterative Engine)算法，它的原理是将照明光波照射到检测标记上，检测标记在垂直于光轴的平面内做步进扫描，每一步扫描均与上一步有部分重叠，观测面记录检测标记在每步扫描时形成的衍射图样，通过检测标记所在平面和观测面之间光场传播过程的反复迭代运算，得到照明光波或检测标记的相位信息。由于在分别恢复每步扫描时的结果也要同时满足其他扫描结果的约束，最后的恢复结果将是所有扫描结果的共同解，这也是PIE算法的恢复精度较之于传统相位恢复算法(如GS算法、输入输出法)高的原因。PIE算法最初应用于在已知照明光波的情况下恢复检测标记，而事实上通过已知检测标记恢复照明光波也是可行的(参见在先技术2，Antoine Wojdylaa,Ryan Miyakawaa,Patrick Naulleaua,“Ptychographic wavefront sensor for high-NA EUV inspectionand exposure tools”,Proc.ofSPIE,Vol.9048,904839·2014SPIE)，故而该方法可以应用到投影物镜波像差检测领域中。相关技术还有pPIE(parallel PIE,参见在先技术3，Pierre Thibault,Martin Dierolf,Oliver Bunka,Andreas Menzela,Franz Pfeiffer,“Probe retrieval in ptychographic coherent diffractive imaging”,Ultramicroscopy 109(2009)338–343)和ePIE(extended PIE,参见在先技术4，AndrewM.Maiden,John M.Rodenburg,“An improved ptychographical phase retrievalalgorithm for diffractive imaging”,Ultramicroscopy 109(2009)1256–1262)，这两种技术可以同时恢复照明光波和检测标记，可以在检测标记未知的情形下恢复照明光波。PIE技术在应用于波像差检测领域中虽能实现高精度的测量，但存在以下不足：(1)需要对检测标记进行多次扫描操作，需要在系统中安置精密机械扫描部件，降低了系统的紧凑性和稳定性，增加了系统的测试时间；(2)检测标记的空间分布难以准确测量，影响照明光波的恢复精度；(3)多次扫描下的检测标记相对于照明光波的位置难以准确确定，也会影响照明光波的恢复精度。pPIE技术和ePIE技术虽能解决PIE技术中的第(2)点不足，但对于第(1)点和第(3)点不足依旧难以克服。
发明内容
本发明的目的在于结合上述在先技术的优点，克服上述在先技术的不足，提供一种利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统及检测方法。该波像差检测系统可以去除系统中精密机械扫描部件，提高了系统的紧凑性和稳定性；消除测量过程中系统对检测标记的扫描过程及检测标记对照明光波的配准过程，提升了系统的检测速度。
本发明的技术解决方案如下：
一种利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统，包括相干点光源，沿该相干点光源光束传播方向依次是作为检测标记的二维空间光调制器和二维光电传感器，待测投影物镜置于所述的相干点光源和所述的二维空间光调制器之间，所述的相干点光源位于所述的待测投影物镜的物面上，所述的二维空间光调制器位于沿光传输方向上的待测投影物镜像面之前的标记面上，标记面与像面之间的距离使标记面上有效光斑的直径小于二维空间光调制器阵列面的直径，所述的二维光电传感器位于沿光传输方向上的待测投影物镜像面之后的观测面上，观测面与像面之间的距离使观测面上有效光斑的直径小于二维光电传感器光敏面的直径；
所述的相干点光源的输出数值孔径大于所述的待测投影物镜的物方数值孔径；
所述的二维空间光调制器是由很多像素单元组成的二维阵列，每个像素单元都能独立地对入射光实现开启和关闭两种状态，像素单元在开启状态下能实现入射光的透射(或反射)，而在关闭状态下则阻止入射光的透射(或反射)；像素单元在开启状态下的振幅透射(或反射)系数接近于1，记录其分布值为1，在关闭状态下的振幅透射(或反射)系数接近于0，记录其分布值为0，控制各个像素单元的开关状态在二维空间光调制器的阵列面上实现二值检测标记图形；在测量过程中，所述的二维空间光调制器产生n(n≥4)个二值检测标记图形；所述的二值检测标记图形具有如下特征：
其一，每个二值检测标记图形各不相同，且不具有任何对称性和周期性；
其二，每个二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光(或反光)部分的占比在40％～80％之间；
其三，相邻二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光(或反光)部分的交叠率在40％～80％之间；
其四，所有二值检测标记图形在各个像素位置的逻辑和为1；
所述的二维空间光调制器可以是以下中的一种：二维透射振幅式空间光调制器、二维反射式微镜阵列；
所述的二维光电传感器是CCD、CMOS，或二维光电探测器阵列。
所述的利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统进行波像差检测的方法，包含下列步骤：
①选择输出数值孔径大于待测投影物镜的物方数值孔径的相干点光源，将该相干点光源放置在待测投影物镜的物面上，使相干点光源发出的相干光进入待测投影物镜后成像于待测投影物镜的像面上；
②将二维空间光调制器放置在沿光传输方向上的待测投影物镜像面之前的标记面上，该标记面与像面之间的距离使标记面上有效光斑的直径小于二维空间光调制器阵列面的直径，将二维光电传感器放置在沿光传输方向上的待测投影物镜像面之后的观测面上，该观测面与像面之间的距离能使观测面上有效光斑的直径小于二维光电传感器光敏面的直径，将二维空间光调制器的所有像素单元设置为开启状态，二维光电传感器记录此时观测面上的衍射图样I0(u,v)，其中u,v为系统在观测面上的坐标；
③设计n个二值检测标记图形Bi(x,y)，满足如下条件：
1>每个二值检测标记图形各不相同，且不具有任何对称性和周期性；
2>每个二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光或反光部分的占比在40％～80％之间；
3>相邻二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光或反光部分的交叠率在40％～80％之间；
4>所有二值检测标记图形在各个像素位置的逻辑和为1；
④调整二维空间光调制器(3)各个像素单元的开关状态，使其阵列面实现n个二值检测标记图形Bi(x,y)，其中i＝0,1,2,…,n，n≥4，x,y为系统在标记面上的坐标；二维光电传感器(4)记录系统在各个二值检测标记图形下的衍射图样Ii(u,v)，其中i＝0,1,2,…,n；
⑤执行下述迭代过程：
由猜测的全明标记函数Og,w(x,y)和猜测的全暗标记函数Og,b(x,y)得到猜测的标记函数：
Og,i(x,y)＝Og,w(x,y)·Bi(x,y)+Og,b(x,y)·(B0(x,y)-Bi(x,y))，i＝0,1,2,…,n其中初始猜测的全明标记函数O0,w(x,y)＝αB0(x,y)，初始猜测的全暗标记函数O0,b(x,y)＝βB0(x,y)，α为二维空间光调制器各像素单元在开启状态下的振幅透射(或反射)系数，β为二维空间光调制器各像素单元在关闭状态下的振幅透射(或反射)系数，B0(x,y)≡1；
由猜测的照明函数Pg(x,y)和猜测的标记函数Og,i(x,y)之乘积得到猜测的出射光场：
其中初始猜测的照明函数P0(x,y)为系统在无像差的情况下在标记面前的光场分布；
对猜测的出射光场作菲涅尔衍射变换得到猜测的衍射光场：
其中FST{·}代表菲涅尔衍射变换；
由Ii(u,v)对猜测的衍射光场ψg,i(u,v)进行振幅约束得到更新的衍射光场：
对更新的衍射光场ψc,i(u,v)作菲涅尔衍射逆变换得到更新的出射光场：
其中FST-1{·}代表菲涅尔衍射逆变换；
由更新的出射光场更新全明标记函数、全暗标记函数和照明函数：
其中参数ε为一极小量，一般≤10-6，以防止出现除数为零的情况；
如果二维空间光调制器各像素单元在关闭状态下能实现完全不透光(或完全不反光)，即β＝0，则上述迭代过程的第一步可写为
Og,i(x,y)＝Og,w(x,y)·Bi(x,y)，i＝0,1,2,…,n
上述迭代过程的最后一步可写为
上述迭代过程以更新的衍射光场与猜测的衍射光场之间的误差平方和SSE达到充分小时终止，SSE表达式如下：
其中MN为出射波函数矩阵中总的采样点数；
⑥由步骤⑤恢复出的照明函数Pc(x,y)经光场逆传播至待测投影物镜的光瞳面并去掉一个相当于理想透镜的二次相位因子得到待测投影物镜的光瞳函数，提取光瞳函数的相位，即可得到待测投影物镜的波像差。
本发明的工作原理如下：
待测投影物镜光瞳函数H(X,Y)可由光瞳透过率函数t(X,Y)和波像差函数W(X,Y)表示：
H(X,Y)＝t(X,Y)exp(jkW(X,Y))
其中，X,Y为系统在待测投影物镜光瞳面上的坐标；
自光瞳面出射的波函数为光瞳函数H(X,Y)和一个相当于理想透镜的二次相位因子L(X,Y)之积，该波函数传播至待测投影物镜的标记面上形成ePIE算法的照明光波P(x,y)：
P(x,y)＝FST{H(X,Y)L(X,Y)}
检测标记是二维空间光调制器，其阵列面上每个像素单元均能在开启状态和关闭状态之间切换，由于二维空间光调制器每个像素单元在开启状态下并非完全透光(或完全反光)(即α≤1)，在关闭状态下并非完全不透光(或完全不反光)(即β≥0)，而且各个像素单元在相同开关状态下的振幅透射(或反射)系数并非完全相同，所以需要在更新照明光波的同时更新检测标记。二维空间光调制器阵列面上可实现全明检测标记和全暗检测标记，阵列面在其它显示状态下形成的检测标记将是全明检测标记和全暗检测标记的线性拼合，且每个像素单元的拼合系数是0或1。利用ePIE算法同时恢复全明标记函数、全暗标记函数和照明函数。由于所有的标记函数都是由相同的全明标记函数和全暗标记函数线性拼合而来，那么系统在任何一个标记函数下的恢复结果也要同时满足其它标记函数下恢复结果的约束，最后的恢复结果Pc(x,y)将是所有恢复结果的共同解，因此有很高的精度。
由恢复出的照明函数Pc(x,y)经光场逆传播至待测投影物镜的光瞳面并去掉一个相当于理想透镜的二次相位因子L(X,Y)得到待测投影物镜的光瞳函数H(X,Y)，提取光瞳函数的相位，即可得到待测投影物镜的波像差W(X,Y)。
与在先技术相比，本发明具有以下优点：
本发明去除了系统中精密机械扫描部件，提高了系统的紧凑性和稳定性；消除了测量过程中系统对检测标记的扫描过程及检测标记对照明光波的配准过程，提升了系统的检测速度。
附图说明
图1A是本发明利用二维透射振幅式空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统光路图；
图1B是本发明利用二维反射式微镜阵列作为检测标记的波像差检测系统光路图；
图2是本发明相干点光源的一种实现方式；
图3是本发明实现相干点光源的滤波小孔的示意图；
图4A是本发明二维空间光调制器产生的16幅所述的二值检测标记图形的一种实现方式；
图4B是本发明二维空间光调制器产生的16幅所述的二值检测标记图形的另一种实现方式。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此实施例限制本发明的保护范围。
图1A-1B是本发明两种利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统光路图，包括相干点光源1，沿该点光源1光束传播方向依次是待测投影物镜2、作为检测标记的二维空间光调制器3(图1A的二维空间光调制器3是二维透射振幅式空间光调制器，图1B的二维空间光调制器3是二维反射式微镜阵列)和二维光电传感器4。所述的相干点光源1位于所述的待测投影物镜2的物面上，所述的二维空间光调制器3位于沿光传输方向上的待测投影物镜2像面之前的标记面上，所述的二维光电传感器4位于沿光传输方向上的待测投影物镜2像面之后的观测面上，标记面与像面之间的距离使标记面上有效光斑的直径略小于二维空间光调制器3阵列面的直径，观测面与像面之间的距离使观测面上有效光斑的直径略小于二维光电传感器4光敏面的直径；
所述的相干点光源1(参见图2)由相干光源101，聚焦镜102和滤波小孔103构成，其输出数值孔径大于所述的待测投影物镜2的物方数值孔径；所述的滤波小孔103(参见图3)是直径小于待测投影物镜2物方分辨率的通光圆孔，其直径小于0.5λ/NAO，其中NAO为待测投影物镜2的物方数值孔径；
所述的二维空间光调制器3是由很多像素单元组成的二维阵列，每个像素单元都能独立地对入射光实现开启和关闭两种状态，像素单元在开启状态下能实现入射光的透射(或反射)，而在关闭状态下则阻止入射光的透射(或反射)；像素单元在开启状态下的振幅透射(或反射)系数接近于1，记录其分布值为1，在关闭状态下的振幅透射(或反射)系数接近于0，记录其分布值为0，控制各个像素单元的开关状态可以在二维空间光调制器3的阵列面上实现二值检测标记图形；在测量过程中，所述的二维空间光调制器3产生n(n≥4)个二值检测标记图形；所述的二值检测标记图形具有如下特征：
其一，每个二值检测标记图形各不相同，且不具有任何对称性和周期性；
其二，每个二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光(或反光)部分的占比在40％～80％之间；
其三，相邻二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光(或反光)部分的交叠率在40％～80％之间；
其四，所有二值检测标记图形在各个像素位置的逻辑和为1；
所述的二维空间光调制器3可以是以下中的一种：二维透射振幅式空间光调制器、二维反射式微镜阵列；
所述的二维光电传感器4是CCD、CMOS，或二维光电探测器阵列。
本实施例中，相干点光源1的输出数值孔径为0.1，其中相干光源101的波长为532nm，滤波小孔103的直径为1um；二维空间光调制器3为二维反射式微镜阵列，含有1920*1080个像素单元，像素分辨率为10.8um，像素单元在关闭的状态下能实现完全不反光，即振幅反射系数为0；待测投影物镜2的物方数值孔径为NAO＝0.06，像方数值孔径为NAi＝0.3；二维光电传感器4是CCD，像素数为1200*1600，像素分辨率为7.4um。
所述的利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统进行波像差检测的方法，包含下列步骤：
①所述的相干点光源1发出的相干光进入所述的待测投影物镜2后成像于待测投影物镜2的像面上，所述的二维空间光调制器3位于沿光传输方向上的待测投影物镜2像面之前的标记面上，系统在标记面前形成的光场分布将成为步骤④中的照明函数；
②所述的二维光电传感器4位于沿光传输方向上的待测投影物镜2像面之后的观测面上，将二维空间光调制器3的所有像素单元设置为开启状态，二维光电传感器4记录此时观测面上的衍射图样I0(u,v)，其中u,v为系统在观测面上的坐标；
③设计16个二值检测标记图形Bi(x,y)，满足如下条件：
1>每个二值检测标记图形各不相同，且不具有任何对称性和周期性；
2>每个二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光或反光部分的占比在40％～80％之间；
3>相邻二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光或反光部分的交叠率在40％～80％之间；
4>所有二值检测标记图形在各个像素位置的逻辑和为1；
④调整二维空间光调制器(3)各个像素单元的开关状态，使其阵列面实现16个二值检测标记图形(参见图4A-4B)Bi(x,y)，其中i＝1,2,…,16，x,y为系统在标记面上的坐标；二维光电传感器(4)记录系统在各个二值检测标记图形下的衍射图样Ii(u,v)，其中i＝1,2,…,16；
⑤执行下述迭代过程：
由猜测的全明标记函数Og,w(x,y)得到猜测的标记函数：
Og,i(x,y)＝Og,w(x,y)·Bi(x,y)，i＝1,2,…,16
其中初始猜测的全明标记函数O0,w(x,y)＝αB0(x,y)，α为二维空间光调制器3各像素单元在开启状态下的振幅反射系数，B0(x,y)≡1；
由猜测的照明函数Pg(x,y)和猜测的标记函数Og,i(x,y)之乘积得到猜测的出射光场：
其中初始猜测的照明函数P0(x,y)为系统在无像差的情况下在标记面前的光场分布；
对猜测的出射光场作菲涅尔衍射变换得到猜测的衍射光场：
其中FST{·}代表菲涅尔衍射变换；
由Ii(u,v)对猜测的衍射光场ψg,i(u,v)进行振幅约束得到更新的衍射光场：
对更新的衍射光场ψc,i(u,v)作菲涅尔衍射逆变换得到更新的出射光场：
其中FST-1{·}代表菲涅尔衍射逆变换；
由更新的出射光场更新全明标记函数和照明函数：
其中参数ε为一极小量，以防止出现除数为零的情况；
上述迭代过程以更新的衍射光场与猜测的衍射光场之间的误差平方和SSE达到充分小时终止，SSE表达式如下：
其中MN为出射波函数矩阵中总的采样点数；
⑥由步骤⑤恢复出的照明函数Pc(x,y)经光场逆传播至待测投影物镜2的光瞳面并去掉一个相当于理想透镜的二次相位因子得到待测投影物镜2的光瞳函数，提取光瞳函数的相位，即可得到待测投影物镜2的波像差。
本实施例检测待测系统的波像差，可以去除系统中精密机械扫描部件，提高了系统的紧凑性和稳定性；消除测量过程中系统对检测标记的扫描过程及检测标记对照明光波的配准过程，提升了系统的检测速度。
Claims (5)
1.一种利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统，其特征在于，包括相干点光源(1)，沿该相干点光源(1)光束传播方向依次是作为检测标记的二维空间光调制器(3)和二维光电传感器(4)；待测投影物镜(2)置于所述的相干点光源(1)和所述的二维空间光调制器(3)之间，所述的相干点光源(1)位于所述的待测投影物镜(2)的物面上，所述的二维空间光调制器(3)位于沿光传输方向上的待测投影物镜(2)像面之前的标记面上，标记面与像面之间的距离使标记面上有效光斑的直径小于二维空间光调制器(3)阵列面的直径，所述的二维光电传感器(4)位于沿光传输方向上的待测投影物镜(2)像面之后的观测面上，观测面与像面之间的距离使观测面上有效光斑的直径小于二维光电传感器(4)光敏面的直径；
所述的相干点光源(1)的输出数值孔径大于所述的待测投影物镜(2)的物方数值孔径；
所述的二维空间光调制器(3)是由多个像素单元组成的二维阵列，每个像素单元都能独立地对入射光实现开启和关闭两种状态，即在开启状态下像素单元能实现入射光的透射，入射光的振幅透射系数范围为0.5～1，记录其分布值为1，在关闭状态下像素单元能阻止入射光的透射，入射光的振幅透射系数范围为0～0.5，记录其分布值为0，或者，在开启状态下像素单元能实现入射光的反射，入射光的振幅反射系数范围为0.5～1，记录其分布值为1，在关闭状态下像素单元能阻止入射光的反射，入射光的振幅反射系数范围为0～0.5，记录其分布值为0；
控制各个像素单元的开关状态，在二维空间光调制器(3)的阵列面上实现二值检测标记图形，在测量过程中，所述的二维空间光调制器(3)产生n+1个二值检测标记图形，n≥4；
所述的二值检测标记图形具有如下特征：
其一，每个二值检测标记图形各不相同，且不具有任何对称性和周期性；
其二，每个二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光或反光部分的占比在40％～80％之间；
其三，相邻二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光或反光部分的交叠率在40％～80％之间；
其四，所有二值检测标记图形在各个像素位置的逻辑和为1。
2.根据权利要求1所述的利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统，其特征在于，所述的二维空间光调制器(3)是二维透射振幅式空间光调制器或二维反射式微镜阵列。
3.根据权利要求1所述的利用空间光调制器作为检测标记的波像差检测系统，其特征在于，所述的二维光电传感器(4)是CCD、CMOS，或二维光电探测器阵列。
4.利用权利要求1-3任一所述的波像差检测系统进行波像差检测的方法，其特征在于该方法包含下列步骤：
①选择输出数值孔径大于待测投影物镜(2)的物方数值孔径的相干点光源(1)，将该相干点光源(1)放置在待测投影物镜(2)的物面上，使相干点光源(1)发出的相干光进入待测投影物镜(2)后成像于待测投影物镜(2)的像面上；
②将二维空间光调制器(3)放置在沿光传输方向上的待测投影物镜(2)像面之前的标记面上，该标记面与像面之间的距离使标记面上有效光斑的直径小于二维空间光调制器(3)阵列面的直径，将二维光电传感器(4)放置在沿光传输方向上的待测投影物镜(2)像面之后的观测面上，该观测面与像面之间的距离能使观测面上有效光斑的直径小于二维光电传感器(4)光敏面的直径，将二维空间光调制器(3)的所有像素单元设置为开启状态，二维光电传感器(4)记录此时观测面上的衍射图样I0(u,v)，其中u,v为系统在观测面上的坐标；
③设计n+1个二值检测标记图形Bi(x,y)，满足如下条件：
1>每个二值检测标记图形各不相同，且不具有任何对称性和周期性；
2>每个二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光或反光部分的占比在40％～80％之间；
3>相邻二值检测标记图形在入射光波有效光斑范围内的透光或反光部分的交叠率在40％～80％之间；
4>所有二值检测标记图形在各个像素位置的逻辑和为1；
④调整二维空间光调制器(3)各个像素单元的开关状态，使其阵列面实现n+1个二值检测标记图形Bi(x,y)，其中i＝0,1,2,…,n，n≥4，x,y为系统在标记面上的坐标；二维光电传感器(4)记录系统在各个二值检测标记图形下的衍射图样Ii(u,v)，其中i＝0,1,2,…,n；
⑤执行下述迭代过程：
由猜测的全明标记函数Og,w(x,y)和猜测的全暗标记函数Og,b(x,y)得到猜测的标记函数：
Og,i(x,y)＝Og,w(x,y)·Bi(x,y)+Og,b(x,y)·(B0(x,y)-Bi(x,y))，i＝0,1,2,…,n其中，初始猜测的全明标记函数Og,w(x,y)＝αB0(x,y)，初始猜测的全暗标记函数Og,b(x,y)＝βB0(x,y)，当所述的二维空间光调制器(3)为透射式二维空间光调制器时，α为二维空间光调制器(3)各像素单元在开启状态下的振幅透射系数，β为二维空间光调制器(3)各像素单元在关闭状态下的振幅透射系数；当所述的二维空间光调制器(3)为反射式二维空间光调制器时，α为二维空间光调制器(3)各像素单元在开启状态下的振幅反射系数，β为二维空间光调制器(3)各像素单元在关闭状态下的振幅反射系数，B0(x,y)≡1；
由猜测的照明函数Pg(x,y)和猜测的标记函数Og,i(x,y)之乘积得到猜测的出射光场：
其中初始猜测的照明函数Pg(x,y)为系统在无像差的情况下在标记面前的光场分布；
对猜测的出射光场作菲涅尔衍射变换得到猜测的衍射光场：
其中FST{·}代表菲涅尔衍射变换；
由Ii(u,v)对猜测的衍射光场ψg,i(u,v)进行振幅约束得到更新的衍射光场：
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>u</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>u</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</msqrt>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>g</mi>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>u</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>g</mi>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>u</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>|</mo>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
<mo>,</mo>
<mn>1</mn>
<mo>,</mo>
<mn>2</mn>
<mo>,</mo>
<mo>...</mo>
<mo>,</mo>
<mi>n</mi>
</mrow>
对更新的衍射光场ψc,i(u,v)作菲涅尔衍射逆变换得到更新的出射光场：
其中FST-1{·}代表菲涅尔衍射逆变换；
由更新的出射光场更新全明标记函数、全暗标记函数和照明函数：
i＝0,1,2,…,n
其中参数ε≤10-6；
上述迭代过程以更新的衍射光场与猜测的衍射光场之间的误差平方和SSE达到充分小时终止，SSE表达式如下：
<mrow>
<mi>S</mi>
<mi>S</mi>
<mi>E</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<munder>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>u</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
</mrow>
</munder>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mo>|</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>u</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mo>|</mo>
<mo>-</mo>
<mo>|</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>g</mi>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>u</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mo>|</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<mi>M</mi>
<mi>N</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中MN为出射波函数矩阵中总的采样点数；
⑥由步骤⑤恢复出的照明函数Pc(x,y)经光场逆传播至待测投影物镜(2)的光瞳面并去掉一个相当于理想透镜的二次相位因子得到待测投影物镜(2)的光瞳函数，提取光瞳函数的相位，即可得到待测投影物镜(2)的波像差。
5.权利要求4所述的波像差检测的方法，其特征在于在所述步骤⑤中，当二维空间光调制器(3)各像素单元在关闭状态下能实现当二维空间光调制器(3)为透射式二维空间光调制器时，完全不透光，当二维空间光调制器(3)为反射式二维空间光调制器时，完全不反光，即β＝0，则迭代过程的第一步简化为
Og,i(x,y)＝Og,w(x,y)·Bi(x,y)，i＝0,1,2,…,n
迭代过程的最后一步简化为
i＝0,1,2,…,n。
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