基于351 nm XeF激光大面积投影成像光刻系统，通过对其光学系统包括光学照明系统和折叠投影系统进行光学性能测试。由激光经过柱面透镜、微透镜阵列均束器以及投影折叠物镜之后产生的能量及光束质量变化，将准分子激光光束均匀性评价指标部分运用到光学系统的评价之中，得到光学系统在不同关键位置的能量分布曲线以及平顶因子关系图，表明微透镜阵列均束器虽保证了整个光学系统各处光斑的均匀性，但衍射却造成了能量利用率的降低。同时，通过对印制电路板(PCB)和玻璃(ITO)进行曝光和显影实验，表明该双远心共焦投影光学系统，只要控制使均匀输出的能量符合曝光剂量，就能够满足分辨率的要求。

准分子激光作为当前光刻装置的主要光源,要求其输出激光光束强度分布尽量均匀。为了改善其光束强度分布的均匀性,介绍了一种新型梯形棱镜式准分子激光光束均匀器。从理论上分析了其工作原理及设计加工要求,计算了最佳均匀截面位置,并与普通棱镜均匀器进行了比较。实验中根据经梯形棱镜折射后光束能量在中间较强光束的本底基础上进行三分互补叠加的原理,实现了其与普通棱镜均匀器在二维方向上的组合使用;通过调节均匀器与接收屏之间的距离并同时记录每一位置处光束光斑的能量分布改善情况,确定了最佳均匀截面位置并与理论计算相吻合。利用其改善准分子激光器输出光束强度的分布,起伏优于4%,其均匀效果优于普通棱镜均匀器。

详细研究了准分子激光光束均匀性的各项评价指标,加工窗口描述了加工任务本身对光束均匀度的要求;能量分数回答了具体加工窗口即均匀度要求下的能量利用率问题;平顶因子则描述了整个光斑能量分布范围内的均匀性问题.利用激光波面分析仪对不同均匀器所获得的均匀光束进行评价比较,蝇眼透镜均匀器能量利用率高,整个光斑内的均匀效果好,但最佳均匀截面的位置动态范围小;组合棱镜均匀器均匀截面动态范围大,但整体均匀效量较差.