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题名:
高精度面形检测绝对测量技术研究
作者: 贾辛
学位类别: 博士
答辩日期: 2011-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 邢廷文
关键词: 光学检测 ; 干涉计量 ; 面形检测 ; 绝对测量 ; 平面
学位专业: 光学工程
中文摘要: 高精度干涉表面测量变得越来越重要,不仅仅在传统的光学领域,也扩展到
了半导体行业。测量分辨率在亚纳米量级的要求变得越来越普遍。测量精度既要
求测量重复性误差,也要求测量重构性误差,还需要面形的绝对测量精度。测量
频率的范围从缓慢改变的面形误差到中到高频波面误差。在高精度移相干涉仪
中,主要测量参考面和待测面的相位差,测量结果既有待测面的面形误差,又有
参考面的误差。移相干涉测量法的测量重复性精度非常高,但是测量的精度受限
于参考面的精度。如果参考面的误差可以移除,整个干涉仪的测量精度就可以有
较大提高。绝对测量方法就是在这种背景下提出的,通过在移相干涉法的基础上
增加一定的操作,来移除参考面的误差,从而达到提高测量精度的目的。
论文回顾了传统的绝对测量算法,研究了奇偶函数绝对测量算法。仿真分析
了奇偶函数算法,及角度旋转,中心位移对算法的影响。在本文中提出了采用模
式计算奇偶函数的方法。通过将算法由模式计算出结果,再将采样点数据代入。
这样提高了计算速度和精度。对于误差分析来说,也可根据Zernike 系数分析每
一项误差的绝对精度以及对其他频率误差的影响。
本论文结合已有的移相算法和现有的奇偶函数绝对测量法设计了一种四步
移相六步旋转的绝对测量算法,采用了四步移相压包技术,种子搜索解包技术,
奇偶函数法等多项技术。
为了克服现有技术的不足,本论文提供了一种检测光学面形装置及光学面形
装置的检测方法,以实现PV 值nm 级光学面形检测精度要求,提高了系统对角度
旋转误差的抑制能力。
论文研究了八步剪切重构绝对测量算法,通过在传统的三平面法上进行扩
展,采用角度剪切的方式,通过对角度的选取,起到了抑制误差的作用。
本文在等分旋转消除非对称误差的基础上,提出了一种求解面形的绝对测量
法,需要将实验件旋转多次,将结果平均,而不是软件平均,同样可以达到将对
称误差和非对称误差分离的效果。
对于高精度测量,一般采用不同方法互检的方式来标定干涉仪的精度。本文
根据不同的绝对测量误差的理论精度,设计了面形互检算法来相互抑制理论误
差。
按照奇偶函数法和角度剪切绝对测量算法的原理,利用Zygo 的VeriFireAsphere 干涉仪进行了实验验证。实验给出了奇偶函数绝对测量算法和角度剪切
绝对测量算法的中间结果,以及采用绝对测量算法解出的三平面值。从结果来看,
采用绝对测量以后,面形检测精度有了很大的提高。
综上所述,本论文主要研究了光学面形检测绝对测量技术,分析了主流绝对
测量算法的算法误差,在原有算法的基础上提出了新的算法来提高算法对误差的
抑制能力,模式分析了已有的绝对测量算法误差,提出了不同算法相互验证精度
的方法,简要分析了环境对算法的影响,实验验证了主流的绝对测量算法。这对
提高现有干涉仪的测量精度和光刻物镜的加工精度有重要意义。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/586
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贾辛. 高精度面形检测绝对测量技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.
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