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面向IC光刻投影光学系统的超精密光学技术
亚纳米精度全频段光学制造技术

光刻投影物镜是一种典型的极小像差系统,为满足曝光分辨率要求,系统波像差需小于10nm(浸没式系统更是要求系统波像差小于1nm)。物镜光学元件表面形貌在低频(影响各种像差)、中高频(影响对比度)、超高频(影响透过率)范围内全面实现亚纳米级的制造精度是达到上述系统波像差的前提。

超精密光学元件制造是一个检测与加工逐步迭代收敛的过程。团队采用高精度Fizeau型干涉仪、白光干涉仪、原子力显微镜等高性能检测设备,突破了深亚纳米级精度复现性、绝对检测等多个关键技术难题,实现了深亚纳米精度的全频段光学表面检测。以上述超精密检测技术为支撑,团队针对超高精度光学元件表面(平面/球面/非球面)加工需求,自研了机械臂预抛光机及射流超光滑抛光机床等专用加工设备,开发了铣磨、预抛光、精密抛光、超光滑与离子束面形精修的组合加工工艺,并最终实现了深亚纳米级精度的全频段制造。目前,典型平面/球面元件加工精度面形优于0.3nm RMS,表面粗糙度优于0.2nmRMS;典型同轴非球面、离轴非球面(偏离量小于2mm)加工精度面形优于0.5nm RMS,表面粗糙度优于0.3nm RMS。

                                                            

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DUV光刻物镜光学表面空间频率划分示意图

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平/球面亚纳米精度全频段加工结果


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偏离量0.3mm非球面典型加工结果与检测条件


通过国家科技重大专项支持,团队建成了具有国际先进水平的超精密制造技术研发平台。拥有各类精密数控光学加工设备20余台套,高精度面形干涉检测干涉仪、工作站20余台套,以及用于元件中频与高频分量检测的白光干涉仪、原子力显微镜等精密测量仪器。公司拥有近5000平米专用超精密环控实验室以满足高精度加工、检测以及相应工艺开发需求。上述平台在支撑专项光刻投影任务研发的同时,将有能力为更广泛的用户提供高质量的光学加工与检测服务。

                

    

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