针对光刻机照明系统矩形光场的均匀照明需求，提出了一种基于单排平凸微柱面镜阵列与小长宽比积分棒相结合的匀光单元方案。分析了小长宽比积分棒输入光场的角度分布特性和宽度对照明均匀性的影响。使用单排平凸微柱面镜阵列进行预匀光可以满足积分棒输入光场需求。采用光线方向余弦的分布偏差表征照明均匀性，构造了匀光单元透镜组的均匀性评价函数，并以KrF光刻机匀光单元为对象，利用CODE V软件对平凸微柱面镜和聚光镜组进行了自动优化设计。在LightTools中对该匀光单元进行仿真验证，结果表明，在不同部分相干因子的传统照明模式和环形照明模式下输出光场的积分非均匀性均小于0.43%，优于基于弥散斑均方根评价函数优化设计的对照组结果，对相关工程设计有一定参考意义。

针对复杂环境下如阴天、雾天、夜晚、光照较弱等条件下拍摄的图像存在对比度不足、整体偏暗等问题，提出了一种基于三角函数变换与改进随机漂移粒子群算法的图像增强算法。该图像增强方法主要包括四个步骤，首先将彩色图像转换为灰度图像，然后对灰度图像利用三角函数变换提高对比度，然后再对图像进行拉布拉斯算子增强，最后再对图像进行色彩恢复。为了提高算法的自适应性，针对三角函数变换中的参数、以及拉布拉斯算子模板的参数选择问题，将改进随机漂移粒子群算法(IRDPSO)与图像增强算法结合，利用信息熵和图像标准差构造适应度函数，对参数进行寻优。将该方法与其他四种算法进行比较。实验结果表明：文中算法简单，增强后的图像信息熵值、标准差值均较大，图像颜色失真度小，增强效果均比其他几种算法好，提高了图像的质量和对比度。

在28 nm及以下节点光刻机中,平顶高斯照明光场是减小脉冲量化误差对曝光剂量影响的关键技术之一。为降低平顶高斯照明光场产生组件的设计、加工和装调难度,提出一种光刻机照明光场强度分布校正技术。该技术通过较少次数的算法迭代可获得合适的光场校正板透过率分布,并将扫描方向强度分布的尺寸公差需求作为边界条件来降低校正引起的能量损失。所得到的光场校正板可同时对照明光场的非扫描方向积分均匀性和扫描方向光场强度分布进行校正。仿真分析结果表明,该技术获得的光场校正板可将照明光场的非扫描方向积分均匀性校正至0.29%以下,也可将扫描方向强度分布校正至指标范围内,校正引入的能量损失也可平均降低4.09%。所提技术可在一定程度上提高光刻机的产率。

光刻机的照明光瞳性能对曝光图形质量和套刻精度均有重要影响。照明光瞳由光刻机照明系统产生,在光刻机长时间使用后,照明光瞳的性能会逐渐劣化,需要采用光瞳校正手段来改善照明光瞳的性能。本文提出一种径向环状多分区高能量利用率光瞳校正方法,该方法在径向环状多分区方法的基础上优化了常规光瞳校正方法中基准能量的选取方式,可设计出适用于多种照明模式的单一光瞳校正板。在不将光瞳性能校正至零的情况下,该方法可以使得校正后的光瞳性能满足需求,这样可减小由光瞳校正所引起的能量损失。通过对劣化光瞳的校正分析,可以发现:所提方法可将光瞳的性能校正至需求范围内,且与常规光瞳校正方法相比,其可使环形和四极照明模式的能量损失最大值分别由5.54%和3.06%降至2.06%和0.93%,这对提高光刻机的产率具有重要意义。

自由光瞳照明技术是28 nm及以下节点浸没光刻机中一种重要的光刻分辨率增强技术,其通过微反射镜阵列(MMA)调整光束的角谱来实现任意照明模式, MMA角位置分布对自由光瞳照明技术的应用具有重要的意义。提出了基于遗传算法的MMA角位置分布算法,该算法相比基于模拟退火算法的MMA角位置分布算法,迭代速度提高了10倍以上,并且该算法得到的MMA角位置分布可精确复现目标光瞳强度分布。光刻性能仿真结果表明,对于数千种光刻胶曝光图形,算法光瞳和目标光瞳的光刻胶曝光图形不对称性分布的方均根(RMS)值基本一致,关键尺寸差异分布RMS值均小于0.5 nm。

针对激光告警技术中面阵成像探测方式容易产生漏警、虚警以及信号处理难度大的问题，提出了一种基于触发器阵列锁存的PIN面阵探测系统设计方案。该系统以触发器为基本单元，同时在PIN面阵探测电路的输出端设计了信号锁存阵列，可将来自PIN面阵探测器所有通道的输出信号同步锁存，并设计了读取电路将锁存阵列中的面阵数据以串行数据的形式输出。采用FPGA搭建了阵列规模为8×8、角度分辨率为6°的信号锁存阵列和读取电路进行了试验验证，结果表明该方案可以实现高分辨率激光告警功能。

针对光刻机照明系统的实际应用需求,提出了一种光瞳特性参数的评估算法。该算法通过对光瞳强度分布进行转换,可以在不同照明模式下同时计算光瞳椭圆度、X方向光瞳极平衡性、Y方向光瞳极平衡性和四象限光瞳极平衡性等多种光瞳特性参数。以一种28 nm节点扫描光刻机照明系统的中继镜组为实例,对其在传统照明模式下进行光瞳特性参数计算分析。仿真结果显示,全视场光瞳椭圆度最大值为0.95%,X方向和Y方向光瞳极平衡性最大值分别为0.18%和0.19%,四象限光瞳极平衡性最大值为0.66%,均满足28 nm节点扫描光刻机实际指标需求。所提算法在光学设计阶段能快速评估光瞳性能。

提出了一种光刻机照明系统的多自由度均匀性校正方法。当照明光瞳的部分相干因子发生变化时,该方法的校正手指只需整体在光轴方向进行微调就能使照明光场的均匀性满足要求。仿真分析了校正手指的三维空间移动对照明光场均匀性的影响,并验证了该方法的高效性。

提出了应用于光刻机照明系统照明光场均匀性的高精度校正方法,该方法通过优化手指阵列式均匀性校正器中校正手指前端的形状及其排布方式来提高校正能力和精度。仿真结果表明:当校正手指错开排布时,手指阵列式均匀性校正器的校正精度优于0.2%;当校正手指的前端有倒斜角且双层错开排布时,手指阵列式均匀性校正器的校正精度优于0.16%,比常规手指阵列式均匀性校正器的校正精度提高约一倍。