超大数值孔径正交位相光栅横向剪切干涉关键技术基础研究

In order to ensure the integration, operation and maintenance performance of lithography tool, high accuracy in situ aberration measurement technique is nessary in hyper numerical aperture ArF projection optics facing 45nm-32nm technology nodes. This project aims at the long term objective of national technology development plan. The theoretical and technical basis of aberration measurement for hyper numerical apertrue ArF projection optics will be studied in this project. A novel cross phase grating lateral shearing interferometer(CPGLSI), which meets the in situ aberration measurement requirements of hyper numerical projection optics, has been proposed and will be studied in both theoretical and experimental ways. In this project, the CPGLSI critical techniques, which can improve the measurement accuracy of CPGLSI, will be studied. The critical techniques include systematic error calibration, high precision alignment and inteferogram processing. In order to achieve experimental verification of the aboved critical techniques, a visible light CPGLSI experiment system will be developed. The research issues in this project are fundamental and prospective. In conlcusion, some theoretical and technical basis of high accuracy in situ aberration measurement for 45nm-32nm nodes immersion lithographic projection optics will be established in this project.

面向45nm-32nm技术节点的超大数值孔径ArF光刻物镜必须采用高精度的像差实时在线检测技术以保证光刻机集成和运行维护的性能。本项目面向国家中长期科技发展规划的长远目标，研究45-32nm技术节点超大数值孔径ArF光刻物镜的像差检测理论和技术基础。针对超大数值孔径ArF光刻物镜波像差在线检测的需求，提出了一种新的正交位相光栅横向剪切干涉技术。本项目结合理论和实验研究两种途径，研究提高正交位相光栅横向剪切干涉技术检测精度的关键技术，主要包括对系统误差校准、精密对准和四光束剪切干涉图处理技术，建立可见光波段正交位相光栅横向剪切干涉实验系统，实现关键技术的原理验证。项目内容具有基础性和前瞻性，为我国45nm-32nm浸没式光刻物镜的研发和光刻机整机集成提供高精度像差检测理论和技术基础。

针对45nm-32nm节点超大数值孔径光刻物镜波像差现场测量的需求，本项目深入研究了提高超大数值孔径正交位相光栅横向剪切干涉仪（CPGLSI）检测精度的误差校准、精密装调和干涉图像处理等关键技术，取得如下成果：.CPGLSI误差校准技术：提出了一种利用傅里叶变换的正交位相光栅加工公差分析方法，定量分析了正交位相光栅加工误差对CPGLSI测量精度的影响；提出了一种利用二维周期布局的圆孔阵列滤波标定CPGLSI系统误差的方法，在获得高精度准球面波的同时，提高了曝光光源的利用率；提出了一种标量和矢量光衍射结合的三维圆孔衍射传播模型，能够定量分析待测光学系统波像差对圆孔衍射波面质量的影响。.CPGLSI精密装调技术：利用光干涉理论和波前重构技术，提出了一种分析CPGLSI装调误差与其引入测量误差灵敏度的方法，实验验证了该方法的有效性，实现了CPGLSI的精密装调。.CPGLSI干涉图像处理技术：提出了适用于CPGLSI二维干涉图相位提取的二维虚光栅移相莫尔条纹法和四向虚光栅移相莫尔条纹法，在精度和抗噪性方面与现有傅里叶变换法相比具有明显优势；提出了一种利用差分Zernike圆多项式的四向六剪切波前重构算法，克服了现有基于离散傅里叶变换的重构算法仅适用于小剪切比且抗噪性较差的缺点；提出了一种通过泰勒展开减小重构方程的截断误差来提高波前重构精度的方法，使用该方法构造了三种波前重构算法，相对重构误差比传统算法降低了1-2个数量级。.CPGLSI实验研究：开发了一套可见光波段高数值孔径光刻物镜波像差检测原理实验系统，标定了CPGLSI的测量精度，实验结果表明，CPGLSI的绝对测量精度达到了2nm rms，重复测量精度达到了0.1nm rms。.22nm及其以下技术节点新型波前传感技术预研：提出了一种基于子孔径波前调制的斜率和曲率混合型波前传感技术，能够获得子孔径波前的全部一阶和二阶导数，实现高阶像差的精确测量；提出了一种基于亚波长光栅阵列的波前传感技术，具有动态范围大和灵敏度高的特点。.在JOSA A、Optics Communications、《中国激光》等国内外高水平期刊和SPIE国际会议上发表论文9篇（SCI 4篇、EI 4篇）；培养博士1名（已毕业），硕士7名（毕业5名），博士后出站1名；申请专利5项，授权专利5项；获北京市优秀青年人才1项。圆满完成合同书任务目标。