【摘要】：大口徑高精度平面光柵在高端光刻機工件臺、大型天文望遠(yuǎn)鏡以及激光脈沖壓縮器等重大民生及國防科學(xué)中均有重要應(yīng)用。掃描干涉光刻機即為制造這類光柵的關(guān)鍵設(shè)備。而提高曝光精度的關(guān)鍵在于如何抑制曝光圖形漂移帶來的誤差。本論文提出了一種基于ZEMAX的移相鎖定系統(tǒng)的仿真方法,對整機集成裝調(diào)誤差以及擾動引起的干涉圖形相位漂移誤差進(jìn)行了仿真分析,該方法具有易建模、通用性強、可進(jìn)行動態(tài)信號仿真等優(yōu)點,最后完成了整機集成裝調(diào)工作并進(jìn)行了移相鎖定控制實驗。具體研究工作如下:首先圍繞基于外差移相鎖定系統(tǒng)的掃描干涉光刻技術(shù)原理方案,闡述了外差干涉測量原理、移頻式相位調(diào)節(jié)原理以及實驗中所采用的相位測量干涉儀方案;分析了影響曝光精度的主要誤差來源,對整機集成裝調(diào)誤差以及空氣折射率波動、光學(xué)元件振動引起的相位漂移誤差進(jìn)行了綜述分析。其次為確定各光學(xué)器件裝調(diào)精度指標(biāo),為整機集成裝調(diào)提供了指導(dǎo),使用ZEMAX軟件對掃描干涉光刻光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了建模,分析了各光學(xué)元件和模塊的裝調(diào)誤差對干涉曝光圖形的影響,確定了粗裝和精調(diào)誤差指標(biāo),并進(jìn)行了驗證;在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了整機集成裝調(diào)實驗,分工完成了整機的裝調(diào)工作,其主要指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計需求。然后為分析空氣折射率波動和光學(xué)元件振動引起的條紋相位漂移誤差,建立了相位測量干涉儀光學(xué)仿真模型,并提出了一種基于MATLAB和ZEMAX的仿真空氣折射率和光學(xué)元件振動影響條紋相位的方法,并驗證了該仿真方法的可行性,為后續(xù)的控制系統(tǒng)虛擬樣機搭建提供了隨機擾動仿真輸入。最后為了抑制擾動帶來的條紋漂移誤差,對條紋鎖定控制系統(tǒng)進(jìn)行了模型辨識和控制器的設(shè)計,并進(jìn)行了條紋鎖定控制實驗,鎖定精度達(dá)到設(shè)計預(yù)期;以前面的仿真分析為基礎(chǔ),提出了一種基于ZEMAX的控制系統(tǒng)虛擬樣機搭建方法并搭建成功,并驗證了虛擬樣機仿真的可行性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.9;TH69
【圖文】：

掃描干涉光刻原理

圖 1-2 掃描干涉光刻原理[9]涉技術(shù)，MIT 的學(xué)者們于 2005 年成功研名為“Nanoruler”，機器的重復(fù)精度可以樣機在 20 分鐘內(nèi)完成了 300mm 尺寸光光柵實驗室（Plymouth Grating Laboratory，業(yè)生產(chǎn)的第二代機器“Nanoruler II”[13]，密度為 5000lines/mm、衍射效率高達(dá) 96 1-3 所示。目前 PGL 和和 MIT 的研究人.5m 尺寸光柵的制造能力[16]。

誤差分析方法綜述涉光刻整機集成裝調(diào)的過程中，光學(xué)加工誤差和致光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)元件位置和角度的偏移，從而，這個誤差始終存在，不可避免。為了確保曝光其機械結(jié)構(gòu)的加工裝調(diào)精度進(jìn)行合理的分配，以干涉光刻光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)誤差的分析具有重要的意裝調(diào)誤差的影響，理論上可以直接利用立體解析立坐標(biāo)系，確定入射光束的直線方程，然后對各誤差的情況下在參考坐標(biāo)系中建模，最后根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的激光光路，通過計算最終發(fā)生干涉的兩終干涉條紋的質(zhì)量。但是這種計算方法過于復(fù)雜統(tǒng)裝調(diào)誤差的分析，最常用的方法是通過光學(xué)軟結(jié)構(gòu)進(jìn)行實驗驗證。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2792243