IOE OpenIR  > 光电技术研究所博硕士论文
主动自由曲面补偿光学系统像差研究
周超
Subtype博士
Thesis Advisor邢廷文
2016-05
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Keyword光刻 主动光学 热像差 Zernike 多项式 自由曲面
Abstract
光学投影物镜是商用集成电路制造设备光刻机的核心部分。随着分辨率要求
的提高,投影物镜像差控制越严格。在刻机的多重曝光技术采用多极和自定义照
明模式,导致投影物镜的热像差具有随时间变化、模式种类多的特征。消除热像
差成为先进光刻机研制中必须解决的难题。目前投影物镜采用折反式的光学结构,
波前校正器件可作为反射元件引入到物镜中。这样使主动光学方法应用在投影物
镜中补偿热像差成为可能。
然而光刻物镜要求全视场像差小于1nm。相比之下,常规主动&自适应光学
的波前校正器镜面的变形精度在数十纳米级别且仅对单个波前补偿,难以满足在
光刻物镜中的应用要求。本文围绕高精度波前补偿器件实现和全视场像差补偿过
程,这两个当前主动光学忽视的问题开展研究。
本文的研究工作以理论分析和数值仿真为主要研究方法,并结合实验验证。
主要研究工作包括,(1)提高分析方法的精度:对数值仿真进行误差分析,提高
有限元方法和Zernike 拟合方法在光机系统分析的计算精度;(2)研究光学模式
变形的实现条件:分别用弹性理论推导和数值仿真计算两种方法,得出薄平板镜
面实现前36 项Zernike 模式变形的理想力学条件,归纳出不同模式变形实现难
易的模式势能图;(3)确定工程实现主动自由曲面的技术路线:基于实际的集中
载荷促动器和力矩促动器性能,总结研制主动镜中要面对的镜面定位精度、促动
器耦合和模式误差三类误差;(4)实验研究主动镜安装工艺、促动器影响函数和
耦合特性;(5)设计主动自由曲面结构:针对不同变形要求,提出边缘促动方案
和背面促动方案两种设计方法,同时为减少促动单元数目,提出混合促动的改进
思路,能获得更好的球差变形能力;(6)探究光学系统像差补偿过程:基于深紫
外光刻物镜模型,完成矩形孔径的主动镜设计;为表达矩形镜面的变形和光学系
统的全视场像差,提出矩形正交多项式;经过补偿,全视场PV=15nm 像差降低为
PV=3.1nm。
论文的创新点有:
1. 提出一种由数据点分布自动计算权值的带权值Zernike 拟合方法,解决
了非均匀分布数据点增大Zernike 拟合误差的问题,提高了拟合精度。
2. 提出并设计了一种新的边缘促动主动自由曲面的方案,能以少量促动单
元实现特定Zernike 模式的高精度变形。
3. 推导了用于矩形区域的正交多项式通式,解决了矩形孔径镜面面形高精
度表示的问题。
Subject Area光学工程
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/7972
Collection光电技术研究所博硕士论文
Affiliation中国科学院光电技术研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
周超. 主动自由曲面补偿光学系统像差研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2016.
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