深紫外低偏振光學薄膜的研究.pdf

1、深紫外光學薄膜在準分子激光器、深紫外光刻機中發(fā)揮著重要的作用，它是保證系統(tǒng)達到設計要求的必要條件，也決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及使用壽命。伴隨著集成電路的發(fā)展、節(jié)點的提高，光刻機的分辨率不斷提升，曝光波長不斷減小。目前主流光刻機的曝光波長都進入到深紫外波段。該波段中絕大多數(shù)材料吸收非常大，只有少數(shù)大帶隙材料可用，給薄膜的設計帶來了較大難度。另外，目前采用浸沒式光刻技術及偏振照明來提升光刻機分辨率是一種發(fā)展趨勢，在大角度入射的情況下，薄膜容易產

2、生偏振像差，影響系統(tǒng)的光刻質量。因此，深紫外光刻系統(tǒng)中薄膜的設計也必須綜合考慮到薄膜對入射光場偏振態(tài)的改變，研究深紫外低偏振光學薄膜的設計和制備具有十分重要的意義。本文重點對深紫外薄膜特性，薄膜誘導偏振像差的分析與壓縮，低偏振深紫外薄膜的設計與制備，以及原子層沉積在深紫外薄膜制備方面的應用這幾方面開展了一系列的研究工作，主要涉及到以下幾個方面的內容:
　　 1.薄膜誘導偏振像差機理的分析。明確的建立了薄膜誘導偏振態(tài)改變和薄膜誘導

3、偏振像差之間的關系?；谶@種關系，提出通過壓縮薄膜殘余偏振來實現(xiàn)對偏振像差的控制，并通過對偏振像差中每一具體像差項的分析，證實了方法的可行性。在完成理論分析的基礎之上，對薄膜誘導的偏振像差進行了數(shù)值模擬分析，并將優(yōu)化設計的低殘余偏振的膜系用于光刻系統(tǒng)中，采用偏振光線追跡的方法，對出瞳偏振態(tài)和偏振像差進行了計算。
　　 2.對深紫外薄膜材料的特性與工藝開展了研究，針對深紫外波段常用的低折射率材料MgF2和高折射率材料LaF3的工藝

4、參數(shù)、光學特性、表面形貌、微結構等進行了分析。確定了優(yōu)化沉積工藝下的單層膜光學常數(shù)，為后續(xù)多層膜的制備奠定了基礎。
　　 3.深紫多層膜的制備與測試。設計并制備了248nm的低偏振減反膜，完成了與普通減反膜大角度下的透射率對比實驗，并對低偏振減反膜的應力特性進行了研究。對深紫外氧化物、氟化物高反膜與深紫外氟化物高反膜激光損傷閾值進行了測試工作，結果表明，在深紫外波段，氟化物薄膜的抗激光損傷能力要高于氧化物薄膜。
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5、.研究了原子層沉積(ALD，Atomic Layer Deposition)制備光學薄膜的精度及穩(wěn)定性。對TiO2、Al2O3在光潔襯底成膜，膜上成膜的兩種生長特性進行了研究。提出了預沉積層的概念，彌補了速率不穩(wěn)定帶來的厚度誤差，并在寬帶減反膜(400nm～680nm)的設計制備中取得了良好的效果，提高了ALD沉積光學薄膜的精度。結合等效折射率技術，成功制備了較為復雜的Rugate濾光片，驗證了ALD沉積光學薄膜的穩(wěn)定性。