北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
极紫外光刻曝光光学系统是极紫外光刻机的核心部件，其设计直接影响极紫外光刻机的性能。极紫外光刻机曝光系统的设计难度大、研究周期长，国外极紫外光刻机产品已经用于高端芯片的制造，但国外对中国禁运相关产品。国内极紫外光刻机曝光系统的设计和研发始于2002年。国内相关领域的研究主要聚焦在极紫外光刻机曝光光学系统的光学设计、像差检测、公差分析、热变形分析等。结合国内外极紫外光刻机曝光光学系统设计研究的历史和现状，较为系统地综述了极紫外光刻投影物镜和照明系统的设计研究与进展，包括：极紫外光刻机投影物镜系统及其设计方法、极紫外光刻照明系统及其设计方法、极紫外光刻曝光光学系统的公差分析、热变形及其对成像性能的影响研究，这为我国从事极紫外光刻机研制、曝光系统光学设计与加工的学者、工程师等提供了极紫外光刻机曝光系统设计研究的历史、现状和未来趋势的相关信息，助力我国极紫外光刻机的设计和研制。
极紫外光刻 光刻机曝光系统 物镜系统 照明系统 光学设计 光学学报
2023, 43(15): 1522002
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
四波前横向剪切干涉（QWLSI）是一种精度高、动态范围大、分辨率高、抗干扰能力强的瞬态波前检测技术。本文结合国内外相关研究工作，重点阐述了本课题组在分束器件设计、多方向横向剪切干涉图处理、测量误差校准等QWLSI的关键技术研究方面取得的进展。以关键技术研究为基础，本课题组开发了QWLSI的原理装置，其绝对测量精度（RMS）达到0.0038λ（2.4 nm，λ=635 nm），重复测量精度（RMS）达到0.0004λ（0.25 nm，λ=635 nm）。QWLSI与商品化的夏克-哈特曼波前传感器的对比实验结果表明，两种仪器对含有第4~36项单项Zernike像差入射波前的测量结果基本一致。
光学检测 剪切干涉 衍射光栅 相位提取 波前重建 误差校准 光学学报
2023, 43(15): 1512001
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
Mueller矩阵因可以定量地提供组织样品的完整偏振信息，已被广泛地应用于癌症的病理诊断中。现有的Mueller成像偏振检测仪器丢失了样品的绝对相位信息，而相对的相位信息不能反映待测相位的变化规律，故需要开发嵌入式偏振光波前绝对相位检测仪器。搭建了一款嵌入式相位传感的Stokes-Mueller偏振仪，将研发的四波横向剪切干涉仪集成在偏振仪中，不仅实现了生物样品偏振信息的提取，还实现了样品相位信息和折射率的实时测量。以肺癌组织切片为研究对象，通过对退偏参数和折射率值的比较准确地实现了对正常区域和癌变区域的识别。所提技术丰富了偏振仪的测量功能，通过测量绝对相位实现了样品折射率的测量，进而能够为癌症诊断领域提供一种更全面的辅助手段。
测量 偏振 Mueller矩阵 相位测量 折射率 定量
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
四孔振幅调制波前传感器（FHAM-WS）在夏克-哈特曼传感器（SHS）的各个子孔径内引入振幅调制，实现了子孔径内波前斜率和曲率的测量。FHAM-WS的精密装调对于实现高精度的波前传感至关重要。利用标量衍射理论分析了FHAM-WS中的微透镜阵列装调误差在各个子孔径内引入的波前斜率和曲率测量误差。以该误差为输入，利用斜率和曲率混合波前重构技术，获得了微透镜阵列装调误差在整个波面测量结果中引入的像差。仿真分析了FHAM-WS中微透镜阵列的焦面偏移误差、倾斜误差在波面测量结果中引入的各类像差的灵敏度，建立了FHAM-WS的装调技术方案。利用FHAM-WS的零检验实验验证了所提方法的有效性，实验结果表明经过所提方法装调校准后，FHAM-WS的绝对测量精度能达到0.005λ（均方根，波长为λ=635 nm）。
传感器 标量衍射理论 装调技术 斜率和曲率 波前重构 光学学报
2022, 42(23): 2328001
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
提出了一种严格的非线性成像测量大数值孔径（NA=0.55）变倍率极紫外光刻（EUVL）投影物镜偏振像差的方法。首先在变倍率极紫外（EUV）严格矢量成像模型基础上，通过建立偏振像差与空间像频谱的非线性关系，得到非线性超定方程组，并提出一种同步旋转测量的方法，通过构建和训练深度神经网络算法求解严格非线性超定方程组，实现了EUV投影物镜偏振像差琼斯光瞳的高精度快速测量。仿真结果表明，测量精度达到了10-4λ（λ为波长）量级，该技术将支撑3~7 nm技术节点EUVL质量的在线监控。
测量 极紫外光刻 光刻成像理论 像差测量 成像测量技术 偏振像差 光学学报
2022, 42(23): 2312001
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 北京理工大学医工融合研究院，北京 100081
3 中国人民解放军总医院第七医学中心病理科，北京 100700
可靠性是衡量光学仪器检测有效性的一项重要指标，直接关系到设备的实用性。研究穆勒成像偏振仪在病理诊断中的可靠性，对推进其临床应用至关重要。利用实验室自主研制的穆勒成像偏振仪检测155例黑色素瘤、色素痣和正常皮肤组织切片，得到退偏、相位延迟、双向衰减等极分解参数。通过受试者工作特征（ROC）曲线分析得出：正常皮肤和黑色素瘤的退偏、相位延迟及双向衰减诊断可靠性分别为100%、100%和90%；正常皮肤和色素痣的退偏、相位延迟及双向衰减诊断可靠性分别为99%、88%和75%；色素痣和黑色素瘤的退偏、相位延迟及双向衰减诊断可靠性分别为96%、97%和78%。本研究证明了自主研制穆勒成像偏振仪在皮肤组织切片检测中的可靠性和有效性，有望成为一项辅助医生进行病理诊断的有力工具。
测量 偏振 穆勒矩阵 受试者工作特征曲线 黑色素瘤 色素痣 光学学报
2022, 42(15): 1512002
计算光刻是极大规模集成电路（IC）制造的核心技术之一。随着IC节点的不断下移，对于工艺的要求越来越严苛。计算光刻技术对推进光刻工艺进步做出了巨大贡献。然而，尽管计算机技术的发展为计算光刻技术的进步提供了有力的支持，但是计算光刻速度和精度之间互制的难题，考虑光刻系统、掩模、工艺误差情况下的计算光刻研究，仍需要学术团队与工业研发团队协同攻关。在简单回顾计算光刻的重要里程碑节点的基础上，重点概述作者团队在“先进计算光刻：快速、高稳定计算光刻”的研究进展，包括矢量计算光刻、快速计算光刻和多目标-高稳定矢量计算光刻。最后，对未来计算光刻技术的发展做出了展望，并期望本文能对我国集成电路领域的研发人员和工程师有所帮助。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922009
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System of Ministry of Education of China, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Polarization aberration of hyper-numerical-aperture projection optics should be measured accurately in order to control it exactly and ensure favorable imaging performance. A hybrid calibration method combining the Fourier analysis method and the eigenvalue calibration method is proposed. A wide-view-angle Mueller polarimeter (WMP) is exemplified to demonstrate the capability of the proposed calibration method, which can calibrate the polarimeter and determine the error budget of polarizing elements in the polarimeter. In addition, an experimental setup and a WMP are developed in-house to implement the hybrid calibration method.
polarimetric imaging measurement calibration Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 081202
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
为满足45 nm及其以下节点光刻技术对照明系统的需求,将深紫外光刻照明系统的光束整形单元所采用的微反射镜阵列(MMA)作为关键器件,以实现满足光源-掩模联合优化(SMO)技术需求的任意照明光源。根据MMA结构参数和加工制造调整特性,分析MMA角度误差类型。在此基础上,利用蒙特卡罗公差分析法模拟实际加工制造调整的过程,通过分析微反射镜角度误差对曝光结果的影响,制定了满足曝光要求的角度公差。结果显示,当MMA在正交方向上的角度调整公差和加工角度公差分别在(±0.04°,±0.06°)、(±0.04°,±0.04°)范围内时,系统曝光得到的特征尺寸误差(CDE)在98.1%的置信概率下小于0.33 nm。
光学设计 公差分析 微反射镜阵列 深紫外光刻
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
随着极紫外(EUV)光刻物镜的设计朝着组合倍率物镜系统的方向发展,物镜系统需要同时具有大视场和高数值孔径(NA),因而产生了物镜的光线入射角及入射角范围急剧增大的问题,需要研究适用于组合倍率极紫外光刻物镜系统的膜层设计的新方法。提出了渐进优化膜层的设计方法,该方法提高了镀制膜层的物镜系统的反射率,保证了组合倍率物镜系统的成像质量。利用该方法对NA为0.6的组合倍率物镜系统进行了膜层设计,设计结果表明,含膜极紫外光刻物镜系统的平均反射率大于65%,各反射镜的反射率峰谷值均小于3.35%,反射率均匀性良好。
光学设计 薄膜 组合倍率 极紫外光刻
