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题名	主动自由曲面补偿光学系统像差研究
作者	周超
学位类别	博士
答辩日期	2016-05
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	光刻，主动光学，热像差，Zernike 多项式，自由曲面
中文摘要	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。
语种	中文
学科主题	光学工程
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/7972]
专题	光电技术研究所_光电技术研究所博硕士论文
作者单位	中国科学院光电技术研究所
推荐引用方式 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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