波像差是評價光刻投影物鏡性能的一個重要指標，直接影響光刻機整機的分辨率、臨界尺寸、成像對比度和工藝窗口等。光刻投影物鏡具有數值孔徑大、工作距離短、波像差極小等特點，45 nm節點光刻投影物鏡要求實現亞納米量級精度波像差測量。這類高精度測量的難點在于高精度相位測量方法的研究，關鍵器件的制備，測量環境影響的控制以及系統誤差的高精度標定。 

　　研究人員分析了振幅型棋盤光柵的遠場衍射特性，其具有更高的衍射效率和更少的衍射級，以此為基礎設計了一種基于振幅型棋盤光柵的二維剪切干涉儀，并使用二維傅里葉變換和波前重構方法準確復原出被測波前，實現了高數值孔徑物鏡的波像差測量。研究人員進一步分析和指出高數值孔徑物鏡波像差測量時面臨的問題：光瞳坐標畸變、光柵方程非線性、光瞳照度衰減，光瞳坐標畸變會影響波前重構精度，光柵方程非線性會引入一定的系統誤差，光瞳照度衰減會導致干涉圖邊緣信噪比降低、邊界提取困難。通過實際測量數值孔徑為0.6的顯微物鏡的波像差，驗證了波像差測量方法和幾個特殊問題，提出了相應的修正和改善方法。實驗結果表明：使用光瞳坐標平均值時波像差的測量重復性(3σ)可以達到3.7 mλ，如果改善照明條件，重復性還有進一步提升的空間。    

　　該工作得到了國家重大專項子課題基金的支持。