Method to accurate calibrate deposition rates of EUV multilayer coatings

Random thickness error is an important factor which effects the calibration accuracies of deposition rates for extreme ultraviolet （EUV） multilayer coatings fabricated by sputter deposition techniques. A least square fitting method is proposed to determine deposition rates and extract random thickness errors accurately. The validity of this method is shown by evaluating two deposition systems with control abilities of -0.1 nm and better than 0.01 nm respectively.     

深紫外光刻光学薄膜

深紫外波段是目前常规光学技术的短波极限,随着波长的缩短,深紫外光学薄膜开发面临一系列特殊的问题;而对于深紫外光刻系统这样的典型超精密光学系统来说,对薄膜光学元件提出的要求则更加苛刻。本文主要介绍了适用于深紫外光刻系统的薄膜材料及膜系设计;对薄膜沉积工艺、元件面形保障、大口径曲面均匀性等超精密光学元件的指标保障关键问题进行了讨论;对环境污染与激光辐照特性等光刻系统中薄膜元件环境适应性的重要因素进行了深入分析。以上分析为突破高性能深紫外光刻光学薄膜开发瓶颈,更好地满足深紫外光刻等极高精度光学系统的应用需求指明了方向。     

Fabrication and efficiency measurement of a multilayer-coated ion-beam-etched laminar grating for extreme ultraviolet region

We fabricate and measure a multilayer-coated ion-beam-etched laminar grating for the extreme ultraviolet wavelength region. The fabrication process is carefully controlled so that the grating groove and multilayercoating parameters well meet the design targets. At an incident angle of 10°, the peak diffraction efficiency of the ＋1st order is 20.6% at 14.56 nm and that of the -1st order is 22.1% at 14.65 nm, both close to the theoretical limits.     

极紫外投影光刻掩模的多层膜与照明误差

讨论了极紫外投影光刻掩模的反射光谱随多层膜参量的变化，通过曲线拟合得到了峰值反射率、带宽和中心波长与多层膜粗糙度、材料比值以及周期厚度的9个函数关系.模拟了6镜极紫外投影光刻系统的反射光谱，并计算了晶圆片处的相对照明强度.分析了由掩模在晶圆片处引入的照明误差，给出了照明误差的合成公式.     

离子束溅射制备GdF_3光学薄膜沉积速率分布特性

本文采用离子束溅射方法制备GdF_3薄膜,并研究其沉积速率分布特征。首先,采用膜厚仪测量得出GdF_3薄膜在行星盘平面的二维沉积速率分布图,通过拟合模型得到二维沉积速率分布公式。其次,分析了束流束压及靶材角度对沉积速率分布特征的影响。最后,以二维沉积速率分布公式为基础,通过计算机编程设计均匀性挡板,并进行膜厚均匀性实验验证。结果表明,沉积速率在水平方向上满足ECS函数分布,在竖直方向上满足标准Gauss分布,拟合公式残差为2.05×10~(-6)。改变离子源的束流和束压,沉积速率分布特征保持不变。而随着靶材角度的增大,Gauss分布的半峰宽值ω逐渐增大,峰值位置x_c逐渐增大,在θ=292°时,GdF_3薄膜的沉积速率最大。通过挡板修调实验,可将270 mm口径平面元件的膜厚均匀性调整为97.9%。     

X射线W/B4C宽带多层膜的优化设计和制备

介绍了X射线宽带多层膜材料W和B4C的选定方法,依据伯宁(BERNING)公式确定出了在0.154 nm处X射线宽带多层膜的最佳膜对数。引入适当的评价函数,利用具有全局寻优特性且效率较高的遗传算法,在波长0.154 nm处优化设计出了掠入射角(θ)0.5°~0.9°范围内反射率值达到40%的宽角度宽带多层膜。宽带多层膜反射镜采用磁控溅射方法制备,并用X射线衍射仪对样品进行了检测,结果表明在掠入射角(2θ)1.0°~1.8°之间的相对反射率光谱曲线比较平坦。     

八边形光子晶体光纤色散补偿特性分析

利用多极法对八边形光子晶体光纤的色散补偿特性进行数值模拟,分析了结构参数变化对色散补偿特性的影响;计算了具有相同参数的六边形结构光子晶体光纤的色散系数和非线性系数;研究表明八边形光子晶体光纤比六边形结构的光子晶体光纤的大负色散特性明显提高,非色散系数低,更有利于进行色散补偿.因此,本文设计了一种新型的八边形色散补偿光纤,在λ=1.55μm时色散值为-1434.9ps·nm^-1·km^-1,色散斜率为-4.6338ps·nm^-2· 关键词： 光子晶体光纤 多极法 色散斜率 色散补偿     

球面元件表面AlF3薄膜的光学特性和微观结构表征

在模拟球面元件曲率半径的仿面形夹具上镀制了AlF3单层薄膜,并对不同口径位置上的薄膜进行了比较,以表征球面元件表面镀制薄膜的光学特性和微观结构。首先,采用紫外可见光分光光度计测量了不同口径位置上薄膜样品的透射和反射光谱,反演得出AlF3的折射率和消光系数。然后,使用原子力显微镜观察了样品的表面形貌和表面粗糙度。最后,使用X射线衍射仪对薄膜的内部结构进行了表征。实验结果表明：在球面不同位置镀制的AlF3单层薄膜样品的光学损耗随着所在位置口径的增大而增大。口径为280 mm处的消光系数是中心位置处消光系数的1.8倍,表面粗糙度是中心位置的17.7倍。因此,球面元件需要考虑由蒸汽入射角不同带来的光学损耗的差异。     

极紫外多层膜技术研究进展

在极紫外波段,任何材料都表现出极强的吸收特性,因此,采用多层膜实现高反射率是构建正入射式光学系统的唯一途径。本文总结了极紫外多层膜的发展进程,叙述了制备极紫外多层膜的关键技术(磁控溅射、电子束蒸发、离子束溅射)以及它们涉及的相关设备。由于多层膜反射式光学元件主要应用于极紫外光刻与极紫外天文观测,文中重点讨论了极紫外光刻系统对多层膜性能的要求,镀膜过程中的面形精度和热稳定性等问题;同时介绍了极紫外天文观测中使用的多层膜的特点,特别讨论了多层膜光栅的制备技术和亟待解决的问题。     

离子束溅射制备低应力深紫外光学薄膜

采用离子束溅射制备了Al F3、Gd F3单层膜及193 nm减反和高反膜系,分别使用分光光度计、原子力显微镜和应力仪研究了薄膜的光学特性、微观结构以及残余应力。在优选的沉积参数下制备出消光系数分别为1.1×10~(-4)和3.0×10~(-4)的低损耗AlF_3和GdF_3薄膜,对应的折射率分别为1.43和1.67,193 nm减反膜系的透过率为99.6%,剩余反射几乎为零,而高反膜系的反射率为99.2%,透过率为0.1%。应力测量结果表明,AlF_3薄膜表现为张应力而GdF_3薄膜具有压应力,与沉积条件相关的低生长应力是AlF_3和GdF_3薄膜残余应力较小的主要原因,采用这两种材料制备的减反及高反膜系应力均低于50 MPa。针对平面和曲率半径为240 mm的凸面元件,通过设计修正挡板,250 mm口径膜厚均匀性均优于97%。为亚纳米精度的平面元件镀制193 nm减反膜系,镀膜后RMS由0.177 nm变为0.219 nm。