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极紫外投影光刻技术是下一代光刻技术研发中的热点，是工作于13.5nm波长的光刻技术，被公认为即将在16nm节点应用于半导体工业生产，接替目前已经发展到极限的光学光刻技术，将摩尔定律继续向前延伸。极紫外光刻掩模的制备与检测是极紫外光刻中的关键技术，制约着我国极紫外光刻技术发展。由于极紫外光刻掩模采用反射式投影、离轴照明系统，对空白掩模的面形、图形粗糙度、缺陷控制及检测精度的要求都达到了极高的标准。本论文在对电子束光刻技术等微细加工手段进行深入研究的基础上，研制出了面向22nm节点的极紫外光刻掩模，并对极紫外光刻掩模的检测进行了研究。
本论文完成的主要工作包括:
根据极紫外光刻全反射光学系统的特点，确定了反射式掩模的结构参数:设计了六英寸极紫外光刻二元掩模的版图;提出了以电子束光刻和离子束刻蚀为主要加工手段的极紫外光刻掩模图形生成及转移工艺路线，并确立了相应的工艺流程。进行了极紫外光刻的分辨率增强技术研究，设计了带有侧墙结构的衰减式极紫外光刻移相掩模，并对其进行理论模拟，获得了分辨率增强的效果。
研究了极紫外光刻掩模的图形生成技术和图形转移技术。以电子束光刻工艺和离子束刻蚀为基础，重点通过实验对电子束光刻中的邻近效应校正技术进行了分析。研究了电子束光刻中的抗蚀剂工艺，分析了抗蚀剂的倒塌与粘连现象，确定了极紫外光刻掩模制作中的电子束光刻技术参数，实现了１00nm以下密集图形的曝光;运用低束能的离子束刻蚀完成了极紫外光刻掩模的图形转移工艺。针对极紫外光刻掩模实际制造中大面积、复杂版图的特点，提出了电子束光刻与光学光刻相匹配的混合曝光技术。
成功研制了国内首块标准六英寸极紫外光刻掩模。研制出的掩模图形特征尺寸小于１00nm，特征尺寸控制精度小于20nm，满足了22nm及以下节点极紫外光刻掩模的设计要求。
开展了极紫外光刻系统相关检测方法的研究。采用光子筛聚焦的方式，设计了极紫外光刻掩模暗场成像在波长检测系统。基于极紫外光刻系统对高精度光学元件的超高面形精度检测需求，进行了移相点衍射干涉仪衍射针孔的设计，对其关键参数、制备工艺进行了反复的优化，制备出直径500nm、氮化硅衬底的镂空针孔结构。