极紫外多层膜制备工艺研究

介绍了用平面磁控溅射方法制备极紫外多层膜的研究工作。围绕极紫外多层膜技术 ,重点探讨了多层膜膜厚定标和工艺过程对多层膜结构和内部成分的影响。为深入研究多层膜制备工艺指明了方向。     

极紫外多层膜残余应力初步研究

 针对极紫外多层膜在激光等离子体诊断、极紫外光刻等方面的应用,进行了Mo/Si多层膜残余应力的实验研究,讨论了多层膜残余应力的成因。实验结果表明：Mo单层膜表现为张应力, Si单层膜表现为压应力;通过传统方法制备的13.0 nm处高反射率的40对Mo/Si多层膜会产生-500 MPa左右的压应力,其压应力主要是由膜层之间的贯穿扩散引起的;通过改变膜层比率可以在一定程度上补偿因贯穿扩散产生的压应力,但是以牺牲多层膜反射率为代价。     

极紫外多层膜残余应力初步研究

针对极紫外多层膜在激光等离子体诊断、极紫外光刻等方面的应用,进行了Mo/Si多层膜残余应力的实验研究,讨论了多层膜残余应力的成因。实验结果表明：Mo单层膜表现为张应力, Si单层膜表现为压应力;通过传统方法制备的13.0 nm处高反射率的40对Mo/Si多层膜会产生-500 MPa左右的压应力,其压应力主要是由膜层之间的贯穿扩散引起的;通过改变膜层比率可以在一定程度上补偿因贯穿扩散产生的压应力,但是以牺牲多层膜反射率为代价。     

帽层对极紫外多层膜反射特性影响分析

介绍了在极紫外波段,利用帽层材料来减少多层膜反射镜因外部环境干扰而造成的反射率降低,使多层膜光学元件能够长时间稳定工作.计算了在139nm波长处Mo/Si极紫外多层膜反射镜在表面镀制不同帽层材料时的理论最大反射率,利用单纯形调优法,对帽层和多层膜的周期厚度进行优化,同时把分层理论用于多层膜帽层优化,可使多层膜的反射率得到进一步提高.分析了在加入帽层前后多层膜外层电场强度的分布变化情况.关键词：多层膜反射率帽层极紫外     

极紫外投影光刻原理装置的集成研究

论述了光刻技术发展的历程,趋势和极紫外投影光刻技术的特性,并介绍了极紫外投影光刻原理装置的研制工作,该装置由激光等离子体光源,掠入射椭球聚光镜,透射掩模,施瓦茨微缩投影物镜及相应的真空系统组成,其工作波长为13nm,在直径为0．1mm的像方视场内设计分辨率优于0．1um。     

磁控溅射制备极紫外高反射率多层膜应力研究

为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜,研究了Mo2C/B4C,Mo/B4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo2C,B4C单层膜,周期厚度为3.5 nm,30对的Mo2C/B4周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形,计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo2C/B4C多层膜压应力要远小于Mo/B4C多层膜,且成膜质量与Mo/B4C相当。因此Mo2C/B4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。C,Mo/B4C     

磁控溅射制备极紫外高反射率多层膜应力研究

为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜,研究了Mo_2C/B_4C,Mo/B_4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo_2C,B_4C,单层膜,周期厚度为3.5 nm,30对的Mo_2C/B_4C,Mo/B_4C周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形,计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo_2C/B_4C多层膜压应力要远小于Mo/B_4C多层膜,且成膜质量与Mo/B_4C相当。因此Mo_2C/B_4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。     

月基极紫外相机多层膜反射镜

月基极紫外相机用于月球表面对地球等离子体层辐射出的30.4 nm谱线进行成像观测,多层膜反射镜是月基极紫外相机的重要光学元件。根据月基极紫外相机技术参数,选择了B₄C/Mg,B₄C/Mg₂Si,B₄C/Al,B₄C/Si,Mo/Si等材料,对其周期厚度、材料比例、周期数等参数进行优化。计算了以上材料组合在30.4 nm的反射率曲线。考虑到月球环境的特殊性和材料的物理化学性质,从中选择出Mo/Si和B₄C/Si两种组合,利用磁控溅射进行镀制。Mo/Si和B₄C/Si多层膜在30.4 nm反射率分别达到15.3%和22.8%。     

提高极紫外光谱纯度的多层膜设计及制备

极紫外光刻是实现22 nm技术节点的候选技术.极紫外光刻使用的是波长为13.5 nm的极紫外光,但在160～240 nm波段,极紫外光刻中的激光等离子体光源光谱强度、光刻胶敏感度以及多层膜的反射率均比较高,光刻胶在此波段的曝光会降低光刻系统的光刻质量.从理论和实验两方面验证了在传统Mo/Si多层膜上镀制SiC单层膜可对极紫外光刻中的带外波段进行有效抑制.通过使用X射线衍射仪、椭偏仪以及真空紫外( VUV)分光光度计来确定薄膜厚度、薄膜的光学常数以及多层膜的反射率,设计并制备了[Mo/Si]40SiC多层膜.结果表明,在极紫外波段的反射率减少5％的前提下,带外波段的反射率减少到原来的1/5.     

激光等离子体极紫外光刻光源

研究并讨论了下一代光刻的核心技术之一—激光等离子体极紫外光刻光源。简要介绍了欧美和日本等国极紫外光刻技术的发展概况,分析了新兴的下一代13.5 nm极紫外光刻光源的现状,特别讨论了国内外激光等离子体极紫外光刻光源的现状,指出目前其存在的主要问题是如何提高光源的转化效率和减少光源的碎屑。文中同时概述了6.x nm（6.5～6.7 nm）极紫外光刻光源的最新研究工作。最后,介绍了作者所在研究小组近年来在极紫外光源和极紫外光刻掩模缺陷检测方面开展的研究工作。     

Fabrication of high-efficiency multilayer-coated binary blazed gratings in the EUV regime

Improving the efficiency of soft X-ray and extreme ultraviolet (EUV) gratings by way of multilayer reflection coatings has been under investigation for many years. Here we present the fabrication and characterization of binary blazed gratings designed to operate in the 14 nm wavelength region. These binary gratings are stepped approximations to the ideal sawtooth blazed-grating profile and are fabricated directly into a layer of photoresist. Normal-incidence reflection efficiencies as high as 25% into the first-diffracted order have been demonstrated.     

EAST快速极紫外光谱仪波长的原位标定及其应用

介绍了东方超环(experimental advanced supereonducting tokamak, EAST)托卡马克上的两套快速极紫外（EUV）光谱仪系统波长的原位标定方法、结果及其应用。这两套谱仪均为掠入射平场谱仪,时间分辨均为5 ms·frame-1。两套谱仪分别工作在20～500和10～130 Å的波段范围,由步进电机控制探测器在焦平面上移动实现整个观测波段上的波长扫描。利用这两套谱仪系统观测极紫外波段光谱,计算EAST中低-高Z杂质离子特征线辐射强度随时间的演化,监测和研究等离子体中杂质的行为。高Z杂质尤其是钨、钼等金属元素,发出的EUV波段光谱的构成非常复杂,准确识谱对谱仪精确的波长测量能力以及谱分辨能力要求很高,因此精确的波长标定是识别钨、钼等高Z杂质谱线以及研究它们行为的最关键的技术之一。利用EAST等离子体中类氢到类铍的低、中Z杂质的特征谱线以及它们的二阶甚至三阶谱线,结合谱仪系统的色散能力,对这两套快速极紫外光谱仪的波长进行了精确的原位标定。用于波长标定的杂质谱线有O Ⅷ 18.97 Å,O Ⅶ 21.60 Å,C Ⅵ 33.73 Å,Li Ⅲ 113.9 Å,Li Ⅲ 135.0 Å,Li Ⅱ 199.28 Å,Ar ⅩⅤ 221.15 Å,He Ⅱ 256.317 Å,He Ⅱ 303.78 Å,Ar ⅩⅥ 353.853 Å及C Ⅳ 384.174 Å等。利用波长标定的结果对观测到的EUV光谱进行谱线识别,两套谱仪观测到的绝大多数谱线波长与美国技术标准局(National Institute of Standards and Technology, NIST)数据库的标准波长相差分别小于0.08和0.03 Å。开发了谱仪波长原位标定程序模块,将这个模块内嵌到谱仪数据实时上传的交互式软件中,实现了全谱数据以及特征谱线强度随时间演化数据的实时处理和上传。同时利用开发的全谱分析交互式软件以及EAST上的数据查看软件,最终实现了快速EUV谱仪自采数据的准实时分析、读取和查看。     

EAST快速极紫外光谱仪绝对强度的原位标定

磁约束等离子体中杂质(特别是高Z杂质)的存在将大大增强等离子体辐射功率损失,破坏等离子体的约束性能。杂质行为的定量研究首先要求对杂质测量的光谱诊断系统进行绝对强度标定,获得灵敏度响应曲线。介绍了EAST托卡马克上的快速极紫外光谱仪系统绝对强度的原位标定方法。在波长范围20～150Å内,通过对比极紫外(EUV)波段连续轫致辐射强度的计算值和测量值得到光谱仪的绝对强度标定。在此过程中,首先由(523±1) nm范围内可见连续轫致辐射强度的绝对测量值计算出有效电荷数Z_eff,进而结合电子温度和密度分布计算EUV波段连续轫致辐射强度;EUV波段连续轫致辐射强度的测量值即为不同波长处探测器的连续本底计数扣除背景噪声计数值。对于较长波段范围130～280Å,通过对比等离子体中类锂杂质离子(Fe23+,Cr21+,Ar15+)和类钠杂质离子(Mo31+,Fe15+)发出的共振谱线对(跃迁分别为1s22s 2S_1/2-1s22p 2P_{1/2, 3/2}及2p63s 2S_1/2-2p63p 2P_{1/2, 3/2})强度比的理论和实验值进行相对强度标定。其中共振谱线对强度比的理论值由辐射碰撞模型计算得到,模型中处在各个能级的离子数主要由电子碰撞激发,去激发以及辐射衰变三个过程决定。两种方法相结合,实现了光谱仪20～280Å范围的绝对强度标定。考虑轫致辐射、电子温度及电子密度的测量误差,绝对标定误差约为30%。在绝对标定的基础上,我们对杂质特征谱线强度进行绝对测量,并将测量结果与杂质输运程序结合ADAS(Atomic Data and Analysis Structure)原子数据库计算得到的模拟值进行比较,进而估算等离子体中的杂质浓度。     

Nanopatterning in a compact setup using table top extreme ultraviolet lasers

The recent development of table top extreme ultraviolet (EUV) lasers have enabled new applications that so far were restricted to the use of large facilities. These compact sources bring now to the laboratory environment the capabilities that will allow a broader application of techniques related to nanotechnology and nanofabrication. In this paper we review the advances in the utilization of EUV lasers in nanopatterning. In particular we show results of the nanopatterning using a table-top capillary discharge laser producing 0.12-mJ laser pulses with 1.2-ns time duration at a wavelength λ = 46.9 nm. The nanopatterning was realized by interferometric lithography using a Lloyd’s mirror interferometer. Two standard photoresists were used in this work, polymethyl methacrylate (PMMA) and hydrogen silsesquioxane (HSQ). Pillars with a full width half maximum (FWHM) diameter of 60 nm and holes with FWHM diameter of 130 nm were obtained over areas in excess of 500×500 μm².     

基于碳纤维复合材料的月基极紫外相机照准架结构设计

为了减少月基极紫外相机的质量并保证相机的二维转动机构在卫星发射、地月变轨及月表着陆过程中受到大量级振动冲击以及月表超大温差环境下能正常工作,设计并研制了基于碳纤维复合材料（CFRP）的照准架结构。首先,设计了基于金属材料和CFRP的不同照准架结构,通过有限元法对不同材料的照准架进行分析对比,证明了CFRP照准架的优越性。温度和力学验证试验表明：基于CFRP的照准架质量小于其它材料的照准架,其刚度和热稳定性能满足极紫外相机环境适应性的要求。     

高频ECR离子源的最新进展

As they are first optimized for their ion losses,ECRISs are always under a fundamental compromise: having high losses and strong confinement at the same time.To help ECR ion source developers in the design or improvement of existing machines,general comments are presented in a review article being soon published. In this 160 pages contribution,fundamental aspects of ECRISs are presented,with a discussion of electron temperature and confinement and ion confinement.Then,as microwaves play a key role in these machines, a chapter presents major guidelines for microwave launching and coupling to ECR plasma.Moreover,once ECR plasma is created,understanding this plasma is important in ion sourcery;and a section is dedicated to plasma diagnostics with an emphasis on the determination of electron and ion density and temperature by vacuum ultraviolet(VUV)spectroscopy.Another chapter deals with the role of magnetic confinement and presents updated scaling laws.Next chapter presents different types of ECRISs designed according to the main parameters previously described.Finally,some industrial applications of ECRISs and ECR plasmas in general are presented like ion implantation and photon lithography.Some hints taken from this review article are presented in the following article.     

拼接光栅的偏差对光束空间特性的影响

用拼接小尺寸多层介质膜衍射介质膜衍射光栅的办法制作大口径的高破坏阈值光栅成为解决拍瓦激光系统输出能量的关键技术———光栅拼接技术。拼接的每个光栅都存在五维自由度的偏差,对激光脉冲的空间特性和时间特性产生影响。用夫琅禾费衍射的方法分析了拼接光栅的偏差对光束空间特性的影响,建立了偏差和远场强度分布之间的函数关系并用数值方法进行模拟,得出角度偏差对光束远场分布的影响可以忽略,而位移偏差:光栅间拼缝和前后位移偏差是影响光束远场分布的关键因素。     

自支撑Zr膜制备及软X射线透过性能研究

软X射线波段滤光膜材料大都为自支撑金属薄膜,实验室环境下自支撑薄膜长期与空气接触表面易氧化,空气中的杂质原子进入自支撑薄膜内部,致使自支撑膜光学性能大幅下降.5 nm至20 nm软X射线波段Zr具有较低的质量吸收系数和较小的密度,在该波段Zr滤光膜透过率较高.采用脱模剂法制备自支撑Zr膜,在洁净的浮法玻璃上蒸镀一层NaCl做为脱膜剂,直流磁控溅射沉积Zr膜,脱膜后的到自支撑Zr膜.为防止薄膜表面氧化及空气中杂质原子进入薄膜内部,在Zr膜两面各直流磁控溅射沉积一层10 nm厚的C或Si膜作为保护膜,得到C/Zr/C、Si/Zr/Si复合膜,测试结果显示C或Si膜的引入对于自支撑Zr膜光学性能基本无影响.     

极紫外光刻系统物镜光学元件的支撑与分析

介绍了极紫外光刻系统物镜光学元件的支撑原理和支撑要求,分析了符合运动学支撑要求的物镜支撑结构和面形检测用支撑结构;针对支撑结构性能和支撑方案中关键问题进行了深入研究,并提出了相应的解决方案。最后建立了支撑结构的有限元模型,并在此基础上进行了重力场中的镜体变形分析和温度场作用下系统的热变形分析。分析结果表明,检测用支撑与实际用支撑两种结构在重力环境下支撑出的元件面形基本相同,面形相差0.0026nm(RMS);温控范围为0.05℃时,由机械结构热变形引起的镜体面形变化在0.001nm(RMS)量级。研究结果表明,运动学物镜元件支撑结构能够满足极紫外光刻系统对于物镜机械支撑结构的要求。