1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
激光焊接的熔融深度即匙孔深度能够表征焊缝的结合强度，反映焊接质量。光学相干层析成像技术（OCT）能够在焊接过程中无损测量匙孔深度。但是OCT探测光束在匙孔内的多重反射会导致测量结果不能准确反映待测深度。针对该问题，采用基于偏振OCT的匙孔深度测量方法，消除多重反射光的影响，提高测量的准确性。将圆偏振光入射至待测匙孔得到OCT信号，计算出带有匙孔深度信息的附加相位差图像，利用附加相位差对信号进行筛选，去除多重反射导致的错误深度，得到待测匙孔的真实深度。使用所提方法对铝制匙孔样品进行测量，得到的匙孔深度测量误差为1.6%，而常用的百分位滤波方法的测量误差为23%。实验结果证明了所提方法的有效性。
激光技术 激光焊接 光学相干层析成像 匙孔深度 偏振 中国激光
2023, 50(20): 2002106
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 张江实验室，上海 201210
斯托克斯偏振测量常被用于获取光束的偏振特性。提出一种利用偏振无关的达曼光栅快照式测量偏振光束斯托克斯参量的方法。偏振光束通过达曼光栅后在空间对称的位置上被分成4束，这4束光经波片和线偏振器调制后，最终被CCD采集。将单次快照采集的光强图简单叠加运算就可计算得到偏振光束的斯托克斯参量，并可进一步计算得到偏振光束的偏振分布、矢量质量因子（VQF）和模间相位。所提测量方法对不同椭圆偏振光的测量结果与商用偏振测量仪的测量结果之间的平均相对误差为6.97%。所提方法的测量装置简单，无需转动任何器件，单次快照就可完成测量，具有可靠的测量精度。
测量 偏振测量 斯托克斯参量 达曼光栅 光学学报
2023, 43(13): 1312002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 上海大学微电子学院，上海 200444
4 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
基于空间像主成分分析的波像差检测技术是一种原位光刻机投影物镜波像差检测技术。本文对该技术的检测模型和工程技术进行了系统研究。分析了照明条件、检测标记、空间像扫描范围等影响因素对检测精度的影响。研究了空间像传感器模型，并通过仿真和实验验证了传感器模型的有效性。研究了空间像定心误差对检测精度的影响，对比了不同定心方法下波像差检测模型的性能表现。分析了不同降噪方法的空间像降噪效果，并基于空间像噪声模型，提出了一种新的空间像降噪方法。仿真与实验结果表明，在各种影响因素中，照明部分相干因子和F方向采样范围对像差检测精度影响较大。定心方面，在X方向上六项模型定心精度更高，F方向上三项模型与六项模型各有优劣。平均值降噪法可以有效滤除空间像噪声，提高像差求解精度。像差漂移量仿真测试结果表明，该技术可用于校正光刻机的短期像差漂移。本文对该技术还给出了工程应用建议。
仪器，测量与计量 光刻 波像差检测 空间像 传感器模型 定心 降噪 光学学报
2023, 43(13): 1312001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
数值孔径（NA）作为投影物镜的基本参数，决定了投影物镜的成像分辨率。在利用双光栅Ronchi剪切干涉仪测量投影物镜波像差时，NA也是实现波像差高精度检测的一项基本参数。提出了一种基于Ronchi剪切干涉像面光栅轴向离焦的投影物镜NA测量方法，理论推导了像面光栅离焦时空间光程差的数学表达式，通过测量轴向两个不同位置处的剪切波前并提取倾斜项系数，利用两个轴向位置的距离以及倾斜项系数的差值计算得到投影物镜NA值。在此基础上，开展了仿真分析和实验，以NA设计值为0.3的投影物镜为测量对象，实验测得NA为0.292，测量误差小于0.004。同时开展了几何光学测量方法的对比实验，进一步验证了所提方法的有效性。该方法利用波像差检测装置测得的剪切波前实现投影物镜NA的在线测量，不需要使用额外的装置或器件。
测量 数值孔径测量 投影物镜 Ronchi剪切干涉 剪切波前 光程差 中国激光
2023, 50(13): 1304006
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
模型性能表现和模型训练时间影响着基于迁移学习坏点检测方法的应用，而选用模型和迁移学习策略是模型性能表现和模型训练时间的重要影响因素。提出了一种基于预训练VGG11模型的坏点检测方法，通过微调基于ImageNet数据集预训练的VGG11模型获得坏点检测的待训练模型。采用保留预训练模型权重、冻结卷积层的策略进行模型训练，采用ICCAD 2012数据集进行模型训练和测试。与现有方法相比，所提方法的模型综合性能表现更好，所需的模型训练时间更少。所提方法有助于提高掩模版图的坏点检测效率，缩短集成电路生产的周期。
测量 光刻 坏点检测 机器学习 迁移学习
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
提出了一种基于空间像的极紫外光刻掩模相位型缺陷检测方法，用于检测多层膜相位型缺陷的类型、位置和表面形貌。缺陷的类型、位置和表面形貌均会影响含缺陷掩模的空间像的分布。因此，采用深度学习模型构建含缺陷掩模的空间像与待测缺陷信息之间的映射，利用训练后的模型可从含缺陷掩模的空间像中获取待测缺陷信息。采用卷积神经网络（CNN）模型构建含缺陷空白掩模的空间像和缺陷类型与位置之间的关系，建立用于缺陷类型和位置检测的CNN模型。在获取缺陷的类型与位置后，基于测得的缺陷位置对空间像进行截取，利用截取后的空间像的频谱信息和多层感知机模型获取缺陷表面形貌参数。仿真结果表明，所提方法可对多层膜相位型缺陷的类型、位置和表面形貌参数进行准确检测。
测量 光刻 极紫外光刻 掩模缺陷检测 空间像 深度学习
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
面向光学系统及光学车间现场波像差检测、长焦成像系统波像差检测等复杂易受外部干扰的应用场景，本团队提出了一种基于偏振同步相移的双光纤点衍射干涉技术，用于光学成像系统波像差的实时动态检测。该技术采用短相干长度光源与单模保偏光纤产生两个点源，这两个点源可以输出正交线偏振光；在光路中加入四分之一波片，采用微偏振阵列相机实现了基于单幅干涉图的空间同步相移。通过衰减器调节两束光的光强比，可以实现干涉条纹对比度的调节。搭建了基于该技术的实验装置，并采用该装置对5X透射式微缩投影物镜波像差进行了测量，测得其波像差均方根(RMS)为10.49 nm。在低频振动噪声环境下进行了32次重复性测量，重复测量精度为0.17 nm，实现了待测投影物镜波像差的高精度实时动态检测。实验结果验证了所提检测技术的有效性。
测量 点衍射 偏振相移 波像差检测 干涉测量 中国激光
2022, 49(21): 2104001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800;
2 中国科学院大学，北京 100049
提出了一种利用径向偏振光同时测量波片相位延迟量和快轴方位角的方法。水平线偏振光通过涡旋半波片后生成径向偏振光，然后用径向偏振光照射被测波片。由于径向偏振光具有空间非均匀分布的偏振特性，对单次检偏后采集的光强分布依次进行Radon变换和最小二乘拟合，可得到强度调制曲线。最后对强度调制曲线进行傅里叶分析，就可计算得到被测波片的相位延迟量和快轴方位角。实验结果表明，当波片的快轴与水平方向的夹角为45°时，消色差1/4波片和808 nm零级1/4波片的相位延迟量和快轴方位角的测量标准差小于0.03°。该方法测量装置简单，测量过程无需转动器件，测量快速方便且测量精度高。
测量 相位延迟量 快轴方位角 径向偏振光 波片 中国激光
2022, 49(17): 1704006
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
提出了一种快速的极紫外光刻像素化掩模优化方法。优化过程中采用改进的像素化快速厚掩模模型，根据掩模像素尺寸设置边界像素上点脉冲的大小。以双重边界演化方法为基础，在每轮优化时，根据当前光刻胶轮廓与目标图形轮廓的差异自适应地对优化变量进行初始化，利用先验信息生成初始个体和种群，从而提高优化效率。以一维线空图形和二维复杂图形为例进行了仿真验证，结果表明该方法有效提高了掩模成像仿真精度，两种二维掩模图形的优化效率得到明显提高。
光学学报
2022, 42(13): 1305002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
光刻投影物镜的畸变是影响光刻机套刻精度最重要的因素之一，畸变会导致物镜的横向放大率随视场的增大而变化，曝光到硅片上的图形相对于其理想位置发生偏移，从而引起套刻误差。在物镜的装调和使用过程中都需要对畸变进行检测和优化调整，而目前高端光刻投影物镜的畸变小于1 nm，对其进行高精度检测是该领域的难点。对三种常用的光刻机畸变检测技术（曝光检测、空间像检测和波前检测）的原理和特点进行了分析，并对其发展方向进行了展望。对于16~19 nm及16 nm以下的光刻节点，多通道检测技术是提高畸变检测精度与速度的重要发展方向。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922012
