随着光刻特征尺寸的不断减小，硅片表面不平度对光刻性能的影响越来越显著．该文提出了一种新的硅片表面不平度的原位检测技术本文在分析特殊测试标记成像规律的基础上，讨论了测试标记的对准位置偏移量与硅片表面起伏高度的变化规律，提出了一种新的硅片表面不平度原位检测技术．实验表明，该技术可实现硅片表面不平度及硅片表面形貌的高准确度原位测量．该技术考虑了光刻机承片台吸附力的非均匀性对硅片表面不平度的影响，更真实反映曝光工作状态下的硅片表面不平度大小．与现有的原位检测方法相比，硅片表面不平度的测量空间分辨率提高了1．67%倍，可实现硅片表面形貌的原位检测．

为了满足光刻机投影物镜彗差测量精度的要求,提出一种基于套刻误差测试标记的彗差检测技术,分析了彗差对套刻误差测试标记空间像的影响,详细叙述了该技术的测量原理,并利用PROLITH光刻仿真软件对不同数值孔径与部分相干因子设置下套刻误差相对于彗差的灵敏度系数进行了仿真实验。结果表明,与目前国际上通常使用的投影物镜彗差检测技术相比,该技术在传统照明条件下灵敏度系数Kz7与Kz14的变化范围分别增加了27.5%和34.3%,而在环形照明条件下则分别增加了20.4%和22.1%,因此彗差的测量精度可提高20%以上。

提出了一种新的光刻机投影物镜像差原位检测(AMF)技术。详细分析了该技术利用特殊测试标记检测投影物镜球差、像散、彗差的基本原理,论述了该技术利用对准位置坐标计算像差引起的成像位置偏移量的方法。实验结果表明AMF技术可实现球差、彗差、像散等像差参量的精确测量。AMF技术考虑了光刻胶等工艺因素对像差引起的成像位置偏移量的影响,有效避免了目前基于硅片曝光方式的彗差原位检测技术对离焦量、像面倾斜等像质参量限制的依赖。

在高数值孔径、低工艺因子的光刻技术中,投影物镜彗差对光刻质量的影响变得越来越突出,因而需要一种快速、高精度的彗差原位测量技术。为此提出了一种新的基于双线空间像线宽不对称度的彗差测量技术,利用国际上公认的半导体行业光刻仿真软件PROLITH对该方法的测量精度进行了仿真分析。结果表明,与基于硅片曝光的彗差测量方法相比,基于空间像的彗差测量技术速度上的优势十分明显。其测量精度优于1.4 nm,较国际前沿的多照明设置空间像测量技术(TAMIS)提高30％以上,测量速度提高1/3左右。在ASML公司的PAS5500型步进扫描投影光刻机上,多次测量了投影物镜彗差,结果表明,该技术测量重复精度优于1.2 nm,能实现高精度的彗差原位测量。

随着光刻特征尺寸的不断减小，尤其是随着分辨力增强技术的使用，像质参数的原位检测已成为先进的投影光刻机中不可或缺的功能。然而现有的每种技术均只能检测有限的几种像质参数。提出了一种新的基于像传感器的光刻机多成像质量参数原位检测(MIQM)技术。该技术通过对原有的测量模型进行修正和扩展，从而在精确测量低阶成像质量参数的同时能高精度地测量高阶成像质量参数。此外，该技术是基于空间像测量的像质参数原位检测技术，从而具有速度快、稳定性好等优点。通过该技术的低阶像质参数测量精度与原有技术相近，而高阶像质参数测量重复精度优于1 nm。实验结果表明该技术能一次完成步进扫描投影光刻机的多个像质参数的精确测量，从而简化了光刻机像质检测过程，大量节约了测量时间，有效避免了像质参数之间的互相影响。

像质校正灵敏矩阵是像质校正算法中由像质参数计算像质校正参数的过渡矩阵。矩阵中的元素表征了像质参数随像质校正参数变化的灵敏程度。像质校正灵敏矩阵是投影光刻机像质校正算法中重要的参数集合。提出了一种投影光刻机像质校正灵敏矩阵的原位测量方法，该方法利用人工神经网络(ANN)对像质参数和像质校正参数之间的依赖关系进行建模，通过网络自学习能力优化网络的连接权值使其逐渐逼近像质校正灵敏矩阵的数值，从而实现像质校正灵敏矩阵的测量。实验结果表明该方法可以高精度、有效地获得投影光刻机像质校正灵敏矩阵。

提出了一种检测光刻机投影物镜密集线焦深(DOF)的新技术。该技术将具有精细结构的测量标记曝光在硅片上，硅片显影后，由光学对准系统获取曝光在硅片上的测量标记图形的对准位置信息，根据对准位置信息计算得到视场中各点的焦深。与传统的FEM焦深测试技术相比，该技术具有测量精度高、速度快、成本低、操作简单等优点，在光刻工艺参数优化及光刻设备性能评价等方面有很好的应用前景。

套刻性能是现代高精度步进扫描投影光刻机的重要性能指标之一。提出了一种基于镜像焦面检测对准标记(简称“镜像焦面检测对准标记”)的光刻机套刻性能原位测量技术。该技术通过对曝光在硅片上的镜像焦面检测对准标记图形进行光学对准，利用标记图形对准位置与理想位置偏差实现套刻性能的原位检测。实验结果表明该技术在进行套刻误差的精确测量的同时还可以全面、定量地计算影响光刻机单机套刻误差的场内参量及场间参量。与目前套刻性能原位测量技术相比，该技术有效地避免了测量精度对轴向像质限制的依赖，简化了光刻机整机性能检测的过程。

提出了一种新的光刻机像质参数热漂移原位检测技术(TDFM)。详细分析了该技术利用镜像测试标记检测投影物镜最佳焦面热漂移与放大倍率热漂移的基本原理。实验结果表明TDFM技术可同时实现最佳焦面热漂移(FFT)与放大倍率热漂移(MFT)的精确测量。与现有的放大倍率热漂移检测技术相比,该技术有效地解决了放大倍率热漂移技术中放大倍率热漂移受最佳焦面热漂移影响的问题,简化了光刻机像质参数前馈校正的测试过程,测试成本与耗时均减少50%。

利用阳极氧化铝的纳米多孔阵列结构特性,将金属Cu电镀到氧化铝的孔中,得到含有金属纳米阵列的氧化铝膜。实验发现,这种氧化铝膜确实象金属线栅偏振器一样表现出偏振特性,是一种新型微偏振器件。它在波长大于500 nm时吸收很小,在波长为1.5 μm时有高达67.1%的透射率和25.6 dB的消光比。该氧化铝膜的偏振特性与阳极氧化和电镀条件有关。随着电流密度的增大,金属柱增多,光学损失增大,透射率降低,而偏振度增大。但是当电流密度增加到某一数值时,偏振度降低。通过优化制备条件,可得到高效率的氧化铝微偏振器。这种微偏振器制作简单,体积小,在光电通信领域有着非常广泛的应用前景。