提出一种基于交替相移掩模空间像的光刻机投影物镜偏振像差检测方法。采用泡利-泽尼克系数表征偏振像差，结合X和Y两种线性偏振照明方式，用像传感器测量不同照明条件下掩模空间像的成像位置偏移与最佳焦面偏移，利用标定的偏振像差灵敏度矩阵计算获得泡利-泽尼克系数。采用光刻仿真软件对本文方法的有效性进行了验证，结果表明其检测精度优于3.07 mλ。

提出一种分析线性偏振照明条件下投影物镜偏振像差对交替相移掩模(Alt-PSM)空间像影响的解析方法。基于矢量光刻成像理论，从掩模空间像的光强分布推导出偏振像差引起的空间像图形位置偏移误差(IPE)和最佳焦面偏移(BFS)的解析表达式，实现了各个泡利-泽尼克偏振像差对空间像影响的解析分析。建立了IPE 与奇像差项泡利-泽尼克系数和BFS 与偶像差项泡利-泽尼克系数间的线性关系。通过光刻仿真软件模拟验证了解析分析结果的正确性，并用最小二乘法评估了线性关系的精确度。

提出一种基于线性模型的光刻投影物镜偏振像差补偿方法。根据Hopkins矢量部分相干成像理论，推导了投影物镜含有偏振像差时交替型相移掩模（Alt-PSM）光栅图形的空间像光强分布以及偏振像差引起的光栅图形成像位置偏移（IPE）与最佳焦面偏移（BFS）的解析表达式。利用该解析表达式建立了偏振像差与光栅图形成像质量（IPE、BFS）的线性模型。通过该线性模型能快速计算偏振像差线性灵敏度，调整控制相应的标量像差补偿量，从而减小偏振像差对光栅图形成像质量的不利影响，实现偏振像差补偿。该方法的补偿效果主要与标量像差调整精度以及光栅图形对标量像差的灵敏度有关。仿真结果表明，该补偿方法能有效地减小偏振像差引起的IPE以及不同栅距的光栅图形的BFS差值，从而提高光栅图形成像质量。