针对无掩膜光刻技术在进行大面积图形曝光时会出现曝光质量差, 精度低, 程序繁等问题, 该文提出了一种改善无掩膜光刻机图形质量的方法。通过设置“L”型定位标记将图形尺寸进行精确定位, 再通过单场图像格式重命名系统, 解决大面积图形切割过程中的乱序问题, 最后提出了一种寻找最佳曝光位置的方法, 以提高单场图形的曝光质量。该文提出了一种减小大面积图形拼接误差的方法, 以提高整体图形的拼接质量; 同时还提出了一种二次光刻的对准方法及对准误差校正方法, 该方法与已有的套刻方法有区别。通过实验进行验证和分析, 结果表明, 该方法能有效地提高大面积图形的曝光质量, x、y方向的拼接误差距离均缩小到1 μm内, 对准误差精度达到±0.3 μm。该研究为后续的光刻工艺及湿法腐蚀工艺奠定了理论基础。

参考面二阶项(离焦和像散)误差是导致拼接累积误差的主要因素,而参考面高阶误差会导致高频面形误差。分析由参考面误差二阶项和高阶项导致的拼接误差的规律。研究参考面误差导致任意两个子孔径拼接误差之间的关系。提出一种可以有效减小参考面高阶项误差对子孔径拼接结果影响的算法。该算法将拼接后的子孔径面形数据对应相减,分离出参考面高阶项误差的拼接误差。数据仿真和实验验证表明了该算法的正确性和有效性。

考虑高精度子孔径拼接干涉测量技术对自动化拼接的要求, 提出了一种子孔径零条纹自动快速调节方法。分析了干涉条纹数量对拼接误差的影响, 分析显示: 当子孔径干涉条纹数量少于5条时, 干涉仪回程误差小于λ/50(PV值)。对子孔径拼接测量装置进行了结构优化, 提出了拼接位移台角位移偏差自动补偿方法, 实现了各个子孔径的零条纹测量, 进而控制了子孔径拼接的累积误差。对450 mm×60 mm长条镜进行了子孔径拼接干涉测量, 结果表明: 自动测量结果与手动调整零条纹测量结果在面形分布上更为一致; 但前者测量速度及测量效率都有所提高, 测量时间平均减少5 min。提出的方法不仅能完成干涉拼接测量装置的自动定位及自动快速调整, 还提高了测量重复性与检测效率。