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极紫外光刻物镜系统波像差检测技术研究

张宇  
【摘要】:极紫外光刻技术(EUVL)是建立在传统光刻基础上的下一代光刻技术,它最大程度的继承了目前光学光刻的发展成果。作为光刻机核心单元之一的光刻物镜为了实现光刻分辨率及临界尺寸控制的要求,其RMS波像差应小于λ/20。在这种情况下,用一般的检测方法难以满足要求。国外已经从事相关方面的研究很多年,但是目前我国尚未实现对EUVL物镜的高精度检测,为了满足国家对EUVL物镜系统波像差高精度检测的迫切需求,本文对EUVL物镜系统波像差的检测技术进行了系统的研究,实现了对光学系统波像差高重复精度的检测。 本文主要围绕EUVL物镜系统波像差检测技术展开研究,包括相位提取算法研究、误差来源分析、相位解包裹算法研究、波前参考源标定算法研究、实验方案优化设计、以及实验数据处理等。主要的研究内容如下: 1、研究了相位提取算法,并分析了影响EUVL物镜系统波像差检测精度的误差源。采用加窗函数的方法设计了一系列相位提取算法,利用设计的十三步相移算法和五步相移算法分别对各项误差源进行了分析,根据分析结果给出各测试组件的性能参数及环境误差的限定范围。最后,将所有的误差加入到干涉图中进行仿真,分析出了理论上能实现的检测精度和波面重复精度。通过对误差源的分析表明了十三步相移算法对误差的敏感程度要低于五步相移算法,因此选择了十三步相移算法作为本文的相位提取算法。 2、研究了相位解包裹算法。选择了能够自动识别边界、抑制噪声能力强的区域增长法对压包的相位进行解包裹运算。最后利用十三步相移算法和区域增长法对采集到的十三幅干涉图进行了处理,得到了较好的结果。 3、研究了波前参考源的标定算法。对波前参考源的标定算法进行了设计,并且给出了波前参考源的测试流程。最后对标定算法进行了模拟,给出初始模拟条件,通过模拟给出了满足标定精度要求的旋转公差的范围。 4、优化了双光纤点衍射干涉仪检测EUVL物镜系统波像差的方案,建立了实验系统。分析优化方案的原理和优点,对关键部件进行了选择和分析,给出了关键部件的性能参数及部分检测结果。最后,按照优化方案搭建了光纤相移点衍射干涉仪。 5、测量了某一光学系统的波像差,并分析了波面的重复精度。分别利用十三步相移算法和五步相移算法对干涉图进行了相位提取,并利用区域增长法进行相位解包裹,然后进行Zernike拟合去倾斜和离焦,十三步相移算法和五步相移算法得到的结果相近,证明了十三步相移算法的正确性。采用64次重复测量取平均得到1组数据,8组测量的波面重复精度能够达到0.47nm,优于λ/1000。


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