光刻技术是极大规模集成电路制造的核心技术，光刻机是光刻工艺中的关键设备，决定了集成电路的特征尺寸。投影物镜是光刻机系统的核心部件，其成像质量决定了光刻分辨率和套刻精度。波像差是评价光刻投影物镜成像质量的重要参数;随着193nm浸液式光刻机延伸至1xnm以下技术节点，高端光刻机投影物镜的波像差已达到1 nm RMS以下;并且光刻机产率已达到250wph，投影物镜热像差更加显著;为了准确控制光刻投影物镜波像差，需要进行高速、高精度原位波像差检测。　　干涉检测技术是目前检测精度最高的波像差检测技术。面向高端光刻机投影物镜波像差原位检测，研究Ronchi剪切干涉仪的工作原理、干涉场表达式、相位提取算法及其相位提取误差，并进行实验系统设计及实验验证。主要工作总结如下:　　1.研究了Ronchi剪切干涉技术的工作原理及干涉场表达式。在被测投影物镜物平面和像平面分别放置Ronchi光栅和棋盘光栅，物面Ronchi光栅对光场空间相干性进行调制，像面棋盘光栅对光束进行剪切，通过沿剪切方向移动像面光栅实现相移;与传统的横向剪切干涉仪相比，Ronchi剪切干涉仪具备共光路、零条纹检测、不存在载波和空间光程误差等优点，且用于光刻机波像差原位检测时，不明显增加额外硬件、检测速度快、精度高。基于光栅衍射和范西特-泽尼克空间相干性理论推导了Ronchi剪切干涉场的表达式。　　2.提出了两种新的可消除多级衍射光寄生干涉影响的Ronchi剪切干涉仪相位提取算法。针对Ronchi剪切干涉仪光栅同时存在多级衍射寄生干涉影响波前相位提取，提出了八步和十步相移算法，分别消除±5级和±9级以内衍射寄生干涉的影响，理论相位提取误差RMS值分别达到4.4mλ和1.9mλ。　　3.系统研究了影响Ronchi剪切干涉仪相位提取精度的主要因素。对相移误差、探测器响应非线性、振动、光栅制造工艺误差和光源空间相干性等误差源的对相位提取误差的影响进行定量分析，对比了不同相移算法下Ronchi相移剪切干涉仪的相位提取精度。开展了采用不同的相移算法、剪切率和光源空间相干性的三组对比实验，实验数据验证了理论推导的正确性和相位提取算法的有效性。基于相位提取精度需求，提出了高精度Ronchi剪切干涉仪的系统参数需求:高精度Ronchi剪切干涉仪系统应满足相移误差优于2％;探测器位数大于10位;光栅周期误差小于1％;光源空间相干性低于0.1。　　4.基于上述分析，针对面向1x nm节点的光刻投影物镜原位检测需求，开展了用于193nm光刻机投影物镜波像差检测的Ronchi剪切干涉仪系统参数设计。　　5.建立了Ronchi剪切干涉投影物镜波像差检测实验系统。光源采用432nm的LED光源，被测物镜是成像放大倍数为10∶1、数值孔径为0.25的标准显微物镜，物面光栅是周期为117.4μm的Ronchi光栅，像面光栅是周期为11.74μm的棋盘光栅，采用所提出的相移算法对所采集的干涉图进行计算，求出x方向和y方向的剪切波前相位，采用差分Zemike波前重建算进行波前重建，得到被测物镜波像差为77.01nm PV，16.43nmRMS。