投影物镜波像差是影响光刻机成像质量、光刻分辨率的重要因素。随着光刻机曝光波长的减小和投影物镜数值孔径的增大，投影物镜系统的分辨率不断提高，与此同时，投影物镜系统也变得更加的庞大和复杂，需要对装调过程及集成后的波像差进行工作波长下的精确测量。面向90 nm曝光节点的深紫外光刻物镜，其波像差约为10 nm RMS，需要以优于2.0 nm RMS的测量精度实现其全视场内的波像差测量。如此高的检测精度，对波像差检测装置中各部件的精度、系统误差标定精度、环境控制精度等方面均提出了极为苛刻的要求。本文采用理论分析和实验相结合的方法，分析深紫外光刻物镜波像差夏克-哈特曼波前传感器(Shack-Hartmann wavefront sensor, SHWS)检测中的不确定度来源。主要开展了以下研究内容:　　1、从SHWS测量原理出发，分析了波像差检测的不确定度来源，主要有系统因素、环境因素及共焦对准三个方面。为后文建立仿真分析模型和不确定度评定奠定了基础。　　2、分析比较了普通质心法、阈值质心法、权重质心法、互相关法以及迭代权重法五种质心提取算法，表明在10％噪声水平下的迭代质心提取算法精度最高，达到0.0055 Pixel。基于区域法和模式法的波前重建算法编写了SHWS系统仿真分析软件。基于该软件分析了双通道SHWS法测量波像差为10.0 nm RMS的深紫外光刻物镜时，波前复原引入的不确定度为0.012 nm。　　3、采用ZEMAX热分析功能和SHWS系统仿真分析软件，分析了环境温度变化引起的微透镜阵列(Micro-lens array, MLA)变形及折射率变化、MLA和CCD间距变化以及球面波点源与SHWS间距变化对SHWS测量精度的影响。通过单模光纤衍射产生近于理想的球面波对不同温度下SHWS的测量精度进行测量，结果表明，环境温度增加1℃，给测量结果引入的误差为0.75 nm RMS，与理论分析所得的0.52nm/℃基本一致。在实验环境温度控制范围在±0.1℃内，环境温度给SHWS波像差测量引入的不确定度为0.150 nm。　　4、采用ZEMAX建立了深紫外光刻物镜波像差双通道SHWS检测模型，分析了偏移失调量、倾斜失调量和离焦失调量对SHWS波像差测量精度的影响。研究了基于神经网络法的共焦对准方法，并进行了仿真分析，结果表明，通过失调量校准后，残差为0.02 nm RMS，满足共焦对准精度要求。最后通过大量仿真分析，评定了采用该方法进行光刻物镜波像差双通道SHWS检测的不确定度为0.158 nm。　　5、根据不确定度评定步骤和方法，对影响SHWS波像差检测中各因素的不确定度进行了合成，结果表明，深紫外光刻物镜波像差SHWS检测的标准不确定度为0.663 nm，扩展不确定度为1.326 nm(K=2;95％)。　　总之，本文对深紫外光刻物镜波像差SHWS检测系统中波前复原的影响、环境温度变化的影响、共焦对准的影响及调整方法进行了深入研究，完成了检测系统的不确定度评定，对实现深紫外光刻物镜波像差的高精度检测具有重要意义。