本文關(guān)鍵詞：掃描干涉場曝光系統(tǒng)光束質(zhì)量控制方法研究

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【摘要】：隨著科技的迅速發(fā)展,大尺寸高質(zhì)量衍射光柵的需求也越來越迫切,掃描干涉場曝光技術(shù)是一種新興的全息光柵制作方法。基本原理是兩束激光束相互干涉形成干涉條紋,通過二維精密工作臺以步進(jìn)掃描的方式將干涉條紋記錄于涂有光刻膠的基底上,從而制作出大面積的光刻膠光柵掩模。兩高斯激光束疊加形成的干涉場作為曝光的基本單元,其質(zhì)量直接決定了制作出光柵掩模的成敗。由于掃描干涉場曝光系統(tǒng)較為復(fù)雜,多種參量相互影響,不僅要考慮靜態(tài)全息曝光技術(shù)中光束波前、能量分布等因素的影響,還需要考慮條紋掃描拼接運(yùn)動時(shí)的影響因素。為此系統(tǒng)的分析優(yōu)化曝光干涉場,控制其中存在的誤差,提升曝光光束質(zhì)量對于整個(gè)系統(tǒng)有著十分重要的意義。論文主要包括以下內(nèi)容:第一,結(jié)合系統(tǒng)對測量、調(diào)整及曝光的要求,通過數(shù)值模擬的方法,系統(tǒng)的討論了曝光光斑尺寸對干涉條紋非線性誤差、刻線拼接誤差與對比度等參數(shù)的影響。并根據(jù)高斯光束在透鏡中傳輸特點(diǎn),計(jì)算、設(shè)計(jì)優(yōu)化了系統(tǒng)的光學(xué)布局,經(jīng)實(shí)際測量驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果。第二,針對高斯激光束傳輸系統(tǒng)建立了元件表面缺陷對高斯光束的調(diào)制模型,分析了缺陷對高斯光束的調(diào)制規(guī)律。利用模型對雙高斯光束干涉進(jìn)行了擴(kuò)展,分析模擬了不同情況下缺陷對于干涉場對比度,并提出了相應(yīng)的評價(jià)方法,為光學(xué)元件加工及系統(tǒng)環(huán)境控制提供了理論依據(jù)。第三,針對曝光光路中存在漂移的現(xiàn)象,建立了光束漂移誤差對掃描曝光影響的數(shù)學(xué)模型,分析了角度漂移誤差與位置漂移誤差對系統(tǒng)照成的影響,并且設(shè)計(jì)一套曝光光束穩(wěn)定系統(tǒng),所設(shè)計(jì)的穩(wěn)定系統(tǒng)可以有效的抑制了光束的低頻漂移,總的光束角度控制精度優(yōu)于2.7μrad,位置控制精度優(yōu)于3.9μm(均為σ值),達(dá)到抑制光束漂移誤差的目的。第四,針對曝光光束對準(zhǔn)精度低的問題,分析了對準(zhǔn)誤差對于曝光對比度的影響,設(shè)計(jì)了曝光光束自動對準(zhǔn)系統(tǒng)。并且建立了耦合情況下的迭代對準(zhǔn)算法模型,推導(dǎo)了對準(zhǔn)算法收斂條件,給出了存在裝調(diào)誤差時(shí)保證對準(zhǔn)系統(tǒng)收斂性能的方法,最終達(dá)到角度對準(zhǔn)精度優(yōu)于9μrad,位置對準(zhǔn)精度優(yōu)于10μm,達(dá)到了系統(tǒng)曝光對光束對準(zhǔn)精度的要求。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O436.1;TN25

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本文編號：1265388