精密光學(xué)系統(tǒng)在航空航天、高端裝備制造等高精尖領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,對我國科技水平和綜合國力發(fā)展有重要意義。光學(xué)元件作為光學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元,其加工質(zhì)量是制約系統(tǒng)性能的主要因素,因而對光學(xué)元件面形精度的檢測要求越來越嚴(yán)格。以極紫外光刻機為例,要求投影光刻物鏡中單個光學(xué)元件面形精度高達亞納米量級,然而作為當(dāng)前行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)的ZYGO干涉儀的測量精度也只能達到λ/40（λ=632.8nm）。因此,點衍射干涉技術(shù)應(yīng)運而生,其憑借微孔截面衍射產(chǎn)生近乎理想的球面參考波,打破了傳統(tǒng)干涉方法中標(biāo)準(zhǔn)參考鏡加工精度對系統(tǒng)檢測精度的限制,從而在理論上有望實現(xiàn)亞納米量級的面形測量精度。然而,該技術(shù)在實施中尚存在位相解調(diào)精度不高、低反鏡光強對比度不足以及非共路干涉成像誤差等問題,影響了其理論精度的實現(xiàn)。本文針對上述問題,進行了針孔點衍射干涉波前檢測系統(tǒng)高精度誤差校正研究。建立了點衍射干涉檢測系統(tǒng)方案,對其中產(chǎn)生高質(zhì)量點衍射球面波的針孔和納米線波導(dǎo)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行研究分析和優(yōu)化設(shè)計。基于自編光線追跡程序建立點衍射干涉（Point Diffraction Interferometry,PDI）系統(tǒng)仿真模型,為下文系統(tǒng)優(yōu)化的研... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＴＷＩＮＳＣＡＮＮＸＥ：３４００Ｂ極紫外光刻機設(shè)備外廓圖［ｉａｍ４］??１??

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文??以照明光波長Ａ為１３．５ｎｍ的Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ型物鏡對１５０ｎｍ寬的線條成像為例，定量??分析物鏡波像差對圖像質(zhì)量的影響［１５］。文獻［１５］中利用ＺＥＭＡＸ軟件仿真Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ型??物鏡波像差對成像質(zhì)量的影響。該物鏡線性倍率系數(shù)為５ｘ，?ＮＡ為０．３，物方掩膜板大小??為３，ｘ３｜ｍ。圖１．２紿出了投影物鏡波像差ＲＭＳ在Ａ／３２到又／４之間對應(yīng)的像面上的條紋??圖和光強分布；圖中顯示在人／４波像差處，圖像已完全消失；在ＨＭＳ為Ａ／１４時，圖像對??比度（強度從最小值到最大值的比率）為０．５；在像差均方根ＲＭＳ小于Ａ／２４，圖像對比度??不再依賴于波像差，而僅由投影物鏡的ＮＡ決定。因而，對于投影光刻物鏡系統(tǒng)波像差的??控制顯得尤為緊迫。??１?丨丨??ＪＷＪ＼ｆ＼?［ＷＷ＼??圖１．２目標(biāo)在不同波像差情況下在像平面上的條紋圖和截面光強分布圖投影物鏡照明光波長為??入＝１３．５ｎｍ。（ａ）波像差均方根值為?ＲＭＳ?＝?Ａ／３２；?（ｂ）ＲＭＳ?＝?Ａ／２４；?（ｃ）ＲＭＳ＝Ａ／１４；?（ｄ）ＲＭＳ?＝?Ａ／８；?（ｅ）??ＲＭＳ?＝?ｘ／４??根據(jù)Ｍａｒｅｓｈａｌ準(zhǔn)則要獲得接近衍射極限的分辨率，成像系統(tǒng)波像差必須滿足??ＲＭＳｏｂｊ５Ａ／Ｍ?（Ａ為照明光波長），單個光學(xué)鏡片的加工精度應(yīng)為ＲＭＳｓｉｎｇｌｅ＾／（１４ｖ＾）?（Ｗ??為系統(tǒng)鏡片數(shù)）。因而，對于常用的六鏡反射式系統(tǒng)而言［１（）］，要求單個光學(xué)鏡片的加工精??度不低于〇．４ｎｍ，同時也就要求每個鏡片的表面加工誤差ＲＭＳ值要小于０．２ｎｍ。因此，為??了保證復(fù)雜投影光刻物鏡系統(tǒng)的整體成像質(zhì)量，精密光學(xué)元件的加工精度要達

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文??包層？?＼??人射波?導(dǎo)?Ｖ，’一、??ＩＨｖ，’??Ａｍ?????＿?苺場??彳一?Ｍ?一?ｔ前??ｊ■卜、、??針孔或光／?！，、；；＇：＿?、、、、、／??ｓＳｖ?７??圖１．３點衍射波前產(chǎn)生結(jié)構(gòu)示意圖??１．２．２?點衍射波前質(zhì)量評價方法及其研究進展??點衍射波前的質(zhì)量評價指標(biāo)主要包括衍射波前球面偏差和衍射球面波的強度均勻性??兩個方面。衍射波前球面偏差是指衍射球面波相對標(biāo)準(zhǔn)球面波的偏差。強度均勻性指衍射??波前能量分布的最大值和最小值的比值。衍射波前球面偏差越小，衍射波前能量越強且分??布越均勻，則衍射波前質(zhì)量越高，點衍射干涉儀檢測精度越高。因此對點衍射波前的產(chǎn)生??進行準(zhǔn)確的質(zhì)量分析是設(shè)計和研制高精度點衍射干涉儀的保障。本節(jié)主要對點衍射波前質(zhì)??量評價方法進行了總結(jié)，并對其理論分析和實驗測量的研究進展進行了概述。??（１）點衍射波前質(zhì)量評價方法??為了保證超高精度的點衍射球面波，首先需要使結(jié)構(gòu)參數(shù)達到最優(yōu)的設(shè)計。因而，對??點衍射波前的理論仿真分析和結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計就成為了產(chǎn)生高質(zhì)量點衍射球面波的??前提和關(guān)鍵。已有諸多研究［３８４４］分析了點衍射波前質(zhì)量，采用的方法主要分為兩類：其一，??將衍射光產(chǎn)生的端面作為一個“光闌”來處理，利用標(biāo)量衍射理論［４Ｋ４５Ｈ十算衍射波前，此??方法的優(yōu)點在于計算速度快，占用內(nèi)存少且容易實現(xiàn)，但是由于在波長量級尺度下光場的??矢量性不可忽略（光場與產(chǎn)生衍射光結(jié)構(gòu)的相互作用形成的特定光場分布也會對衍射波產(chǎn)??生重要的影響），因而導(dǎo)致該標(biāo)量方法無法得到精確的結(jié)果；其二，采用矢量衍射理論方??法，如：嚴(yán)格耦合波理論（Ｒｉｇ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]點衍射干涉檢測技術(shù)[J]. 李瑤,楊甬英,王晨,陳元愷,陳曉鈺.  中國光學(xué). 2017(04)
[2]亞波長孔徑光纖點衍射波前質(zhì)量分析[J]. 陳茜茜,王道檔,徐楊波,孔明,郭天太,趙軍,朱保華.  光學(xué)學(xué)報. 2015(09)
[3]照明物鏡數(shù)值孔徑對微孔衍射波前質(zhì)量影響分析[J]. 齊月靜,盧增雄,楊光華,劉成濤,彭卓君.  中國激光. 2015(02)
[4]光纖相移點衍射干涉儀關(guān)鍵技術(shù)[J]. 張宇,金春水,馬冬梅,王麗萍.  紅外與激光工程. 2015(01)
[5]光纖點衍射干涉儀中球面參考源偏振控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 代曉珂,金春水,王麗萍,于杰.  光學(xué)學(xué)報. 2014(11)
[6]點衍射干涉儀波面參考源誤差及公差分析[J]. 代曉珂,金春水,于杰.  中國光學(xué). 2014(05)
[7]不同對準(zhǔn)誤差下的小孔衍射波面誤差分析[J]. 高芬,蔣莊德,李兵.  光學(xué)學(xué)報. 2014(08)
[8]點衍射干涉儀系統(tǒng)誤差標(biāo)定算法研究[J]. 蔣莊德,高芬,李兵.  機械工程學(xué)報. 2013(16)
[9]可見光三維針孔形狀誤差矢量衍射分析[J]. 許嘉俊,邢廷文.  光電工程. 2013(02)
[10]可見光移相點衍射干涉儀的空氣擾動誤差分析[J]. 張宇,金春水,馬冬梅,王麗萍.  紅外與激光工程. 2012(07)

博士論文
[1]高精度特種球面光學(xué)元件干涉檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 楊忠明.南京理工大學(xué) 2017
[2]高精度點衍射干涉儀球面面形檢測系統(tǒng)優(yōu)化及分析研究[D]. 陳曉鈺.浙江大學(xué) 2016
[3]光學(xué)自由曲面子孔徑拼接干涉檢測技術(shù)[D]. 張磊.浙江大學(xué) 2016
[4]相移點衍射干涉儀深亞納米精度參考波前研究[D]. 盧增雄.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2013
[5]非球面非零位環(huán)形子孔徑拼接干涉檢測技術(shù)與系統(tǒng)研究[D]. 田超.浙江大學(xué) 2013
[6]極紫外光刻物鏡系統(tǒng)波像差檢測技術(shù)研究[D]. 張宇.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2012
[7]高精度點衍射球面干涉檢測技術(shù)及系統(tǒng)研究[D]. 王道檔.浙江大學(xué) 2012
[8]相位干涉測量的信息理論分析[D]. 徐建程.中國工程物理研究院 2009

碩士論文
[1]光纖點衍射干涉儀波面參考源研究[D]. 代曉珂.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2014
[2]點衍射干涉檢測系統(tǒng)光學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及誤差分析研究[D]. 邵衛(wèi)紅.浙江大學(xué) 2014
[3]基于FDTD方法的點衍射理論建模及分析研究[D]. 陳琛.浙江大學(xué) 2012
[4]大口徑光學(xué)元件表面疵病自動化檢測系統(tǒng)關(guān)鍵問題討論與研究[D]. 肖冰.浙江大學(xué) 2010
[5]高分辨率波前干涉檢測技術(shù)研究[D]. 徐建程.中國工程物理研究院 2006



本文編號：3319984