【摘要】：光學投影物鏡是商用集成電路制造設備光刻機的核心部分。隨著分辨率要求的提高,投影物鏡像差控制越嚴格。在刻機的多重曝光技術采用多極和自定義照明模式,導致投影物鏡的熱像差具有隨時間變化、模式種類多的特征。消除熱像差成為先進光刻機研制中必須解決的難題。目前投影物鏡采用折反式的光學結構,波前校正器件可作為反射元件引入到物鏡中。這樣使主動光學方法應用在投影物鏡中補償熱像差成為可能。然而光刻物鏡要求全視場像差小于1nm。相比之下,常規(guī)主動自適應光學的波前校正器鏡面的變形精度在數(shù)十納米級別且僅對單個波前補償,難以滿足在光刻物鏡中的應用要求。本文圍繞高精度波前補償器件實現(xiàn)和全視場像差補償過程,這兩個當前主動光學忽視的問題開展研究。本文的研究工作以理論分析和數(shù)值仿真為主要研究方法,并結合實驗驗證。主要研究工作包括,(1)提高分析方法的精度:對數(shù)值仿真進行誤差分析,提高有限元方法和Zernike擬合方法在光機系統(tǒng)分析的計算精度;(2)研究光學模式變形的實現(xiàn)條件:分別用彈性理論推導和數(shù)值仿真計算兩種方法,得出薄平板鏡面實現(xiàn)前36項Zernike模式變形的理想力學條件,歸納出不同模式變形實現(xiàn)難易的模式勢能圖;(3)確定工程實現(xiàn)主動自由曲面的技術路線:基于實際的集中載荷促動器和力矩促動器性能,總結研制主動鏡中要面對的鏡面定位精度、促動器耦合和模式誤差三類誤差;(4)實驗研究主動鏡安裝工藝、促動器影響函數(shù)和耦合特性;(5)設計主動自由曲面結構:針對不同變形要求,提出邊緣促動方案和背面促動方案兩種設計方法,同時為減少促動單元數(shù)目,提出混合促動的改進思路,能獲得更好的球差變形能力;(6)探究光學系統(tǒng)像差補償過程:基于深紫外光刻物鏡模型,完成矩形孔徑的主動鏡設計;為表達矩形鏡面的變形和光學系統(tǒng)的全視場像差,提出矩形正交多項式;經(jīng)過補償,全視場PV=15nm像差降低為PV=3.1nm。論文的創(chuàng)新點有:1.提出一種由數(shù)據(jù)點分布自動計算權值的帶權值Zernike擬合方法,解決了非均勻分布數(shù)據(jù)點增大Zernike擬合誤差的問題,提高了擬合精度。2.提出并設計了一種新的邊緣促動主動自由曲面的方案,能以少量促動單元實現(xiàn)特定Zernike模式的高精度變形。3.推導了用于矩形區(qū)域的正交多項式通式,解決了矩形孔徑鏡面面形高精度表示的問題。
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【學位授予單位】：中國科學院研究生院(光電技術研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN305.7

【參考文獻】

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本文編號：2446698