提出一种基于交替相移掩模空间像的光刻机投影物镜偏振像差检测方法。采用泡利-泽尼克系数表征偏振像差，结合X和Y两种线性偏振照明方式，用像传感器测量不同照明条件下掩模空间像的成像位置偏移与最佳焦面偏移，利用标定的偏振像差灵敏度矩阵计算获得泡利-泽尼克系数。采用光刻仿真软件对本文方法的有效性进行了验证，结果表明其检测精度优于3.07 mλ。

提出了一种基于空间像主成分分析的超大数值孔径光刻机投影物镜波像差检测方法。通过采用偏振光照明和矢量光刻成像模型并考虑投影物镜的偏振像差，准确表征了超大数值孔径光刻机的空间像，从而提高了像差检测模型的精度，实现了超大数值孔径光刻机投影物镜33项泽尼克像差(Z₅~Z₃₇)的高精度检测。相比于原基于空间像主成分分析的投影物镜成像差检测技术(AMAI-PCA)方法，所提方法适用于超大数值孔径光刻机投影物镜波像差检测。采用光刻仿真软件PROLITH 对所提方法的检测精度进行了仿真验证，并分析了空间像采样间隔对波像差检测精度的影响。仿真结果表明，该方法对泽尼克像差(Z₅~Z₃₇)的检测精度优于0.85×10^-3λ。

提出一种分析线性偏振照明条件下投影物镜偏振像差对交替相移掩模(Alt-PSM)空间像影响的解析方法。基于矢量光刻成像理论，从掩模空间像的光强分布推导出偏振像差引起的空间像图形位置偏移误差(IPE)和最佳焦面偏移(BFS)的解析表达式，实现了各个泡利-泽尼克偏振像差对空间像影响的解析分析。建立了IPE 与奇像差项泡利-泽尼克系数和BFS 与偶像差项泡利-泽尼克系数间的线性关系。通过光刻仿真软件模拟验证了解析分析结果的正确性，并用最小二乘法评估了线性关系的精确度。

提出了一种基于粒子群优化算法的光刻机光源优化方法.将光源信息编码为粒子,利用图形误差作为评价函数,通过更新粒子的速度与位置信息不断迭代优化光源图形.对周期接触孔阵列和含有交叉门的复杂掩模图形的仿真验证表明,两者的图形误差分别降低了66.1%和27.3%,有效提高了光刻成像质量.与基于遗传算法的光源优化方法相比,该方法具有更快的收敛速度.另外,还研究了像差和离焦对本方法稳健性的影响.

提出一种基于二次规划的光刻机光源优化方法。采用空间像与目标像的图形误差为目标函数，根据空间像强度与不同位置的点光源之间的线性关系，将光源优化转换成二次规划问题。将掩模图形区域分成限制区域和比较区域，对限制区域应用约束条件，对比较区域采用目标函数优化。采用一维孤立空图形和二维接触孔阵列图形对该方法进行验证，分析光刻胶阈值和离焦量对优化结果的影响。仿真表明，提出的光源优化方法获得了光源的全局最优解，提高了光刻成像质量，增大了工艺窗口。

提出一种基于阶梯相位环空间像主成分分析的光刻投影物镜波像差检测方法。通过对相位环空间像进行主成分分析和多元线性回归分析，构建了空间像光强分布与波像差之间的线性模型，并基于该模型实现了波像差检测。与使用孤立空检测标记的传统方法相比，使用新检测标记能够消除不同种类波像差之间的串扰问题，提高像差检测精度。同时，分析了空间像的离焦误差对波像差检测精度的影响，并提出了一种迭代算法用于确定实测空间像的离焦误差，其测量精度优于1 nm。光刻仿真软件Dr.LiTHO的仿真结果表明，该法有能力检测12项泽尼克系数（Z5~Z16），最大系统误差约为1×10-3λ，检测速度可提高一倍以上。

提出一种基于空间像峰值光强差的光刻投影物镜奇像差测量技术。根据Hopkins部分相干成像理论，推导双缝图形空间像光强分布以及峰值光强差的解析表达式。该测量技术以双缝图形为测量标记，以空间像峰值光强差为测量对象。与基于成像位置偏移量的奇像差测量技术相比，基于峰值光强差的奇像差测量技术降低了对空间像定位精度的要求，并且高精度的光强度测量有效地提高了该技术的奇像差测量精度。利用光刻仿真软件PROLITH分析了传统照明与二极照明方式下该技术的奇像差测量精度，仿真结果表明采用二极照明具有更高的测量精度。以彗差Z7为例，在传统照明和二极照明方式下，Z7的测量精度分别达到了0.29 nm与0.19 nm。

提出了一种基于空间像自适应降噪的投影物镜波像差检测方法。通过对空间像进行统计分析，获取空间像的噪声模型和噪声标准差模型。以噪声标准差为权重因子，利用加权最小二乘法对空间像进行主成分分解，可以实现对空间像的自适应、无损降噪，从而得到更为精确的主成分系数和泽尼克系数。使用光刻仿真软件PROLITH的仿真结果表明，在相同的噪声水平下，0.1λ像差幅值内，与基于空间像主成分分析的波像差检测技术相比，精度提高30%以上。在使用光刻实验平台测量Z8调整量的实验中，该方法的精度更高。