扫描干涉场曝光系统光束质量控制方法研究

发布时间：2017-12-08 06:28

  本文关键词：扫描干涉场曝光系统光束质量控制方法研究

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【摘要】：随着科技的迅速发展,大尺寸高质量衍射光栅的需求也越来越迫切,扫描干涉场曝光技术是一种新兴的全息光栅制作方法。基本原理是两束激光束相互干涉形成干涉条纹,通过二维精密工作台以步进扫描的方式将干涉条纹记录于涂有光刻胶的基底上,从而制作出大面积的光刻胶光栅掩模。两高斯激光束叠加形成的干涉场作为曝光的基本单元,其质量直接决定了制作出光栅掩模的成败。由于扫描干涉场曝光系统较为复杂,多种参量相互影响,不仅要考虑静态全息曝光技术中光束波前、能量分布等因素的影响,还需要考虑条纹扫描拼接运动时的影响因素。为此系统的分析优化曝光干涉场,控制其中存在的误差,提升曝光光束质量对于整个系统有着十分重要的意义。论文主要包括以下内容:第一,结合系统对测量、调整及曝光的要求,通过数值模拟的方法,系统的讨论了曝光光斑尺寸对干涉条纹非线性误差、刻线拼接误差与对比度等参数的影响。并根据高斯光束在透镜中传输特点,计算、设计优化了系统的光学布局,经实际测量验证了设计结果。第二,针对高斯激光束传输系统建立了元件表面缺陷对高斯光束的调制模型,分析了缺陷对高斯光束的调制规律。利用模型对双高斯光束干涉进行了扩展,分析模拟了不同情况下缺陷对于干涉场对比度,并提出了相应的评价方法,为光学元件加工及系统环境控制提供了理论依据。第三,针对曝光光路中存在漂移的现象,建立了光束漂移误差对扫描曝光影响的数学模型,分析了角度漂移误差与位置漂移误差对系统照成的影响,并且设计一套曝光光束稳定系统,所设计的稳定系统可以有效的抑制了光束的低频漂移,总的光束角度控制精度优于2.7μrad,位置控制精度优于3.9μm(均为σ值),达到抑制光束漂移误差的目的。第四,针对曝光光束对准精度低的问题,分析了对准误差对于曝光对比度的影响,设计了曝光光束自动对准系统。并且建立了耦合情况下的迭代对准算法模型,推导了对准算法收敛条件,给出了存在装调误差时保证对准系统收敛性能的方法,最终达到角度对准精度优于9μrad,位置对准精度优于10μm,达到了系统曝光对光束对准精度的要求。
【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O436.1;TN25

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本文编号：1265388