深紫外低偏振光學(xué)薄膜的研究.pdf

1、深紫外光學(xué)薄膜在準(zhǔn)分子激光器、深紫外光刻機(jī)中發(fā)揮著重要的作用，它是保證系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)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(diǎn)的提高，光刻機(jī)的分辨率不斷提升，曝光波長(zhǎng)不斷減小。目前主流光刻機(jī)的曝光波長(zhǎng)都進(jìn)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(shè)計(jì)帶來(lái)了較大難度。另外，目前采用浸沒(méi)式光刻技術(shù)及偏振照明來(lái)提升光刻機(jī)分辨率是一種發(fā)展趨勢(shì)，在大角度入射的情況下，薄膜容易產(chǎn)

2、生偏振像差，影響系統(tǒng)的光刻質(zhì)量。因此，深紫外光刻系統(tǒng)中薄膜的設(shè)計(jì)也必須綜合考慮到薄膜對(duì)入射光場(chǎng)偏振態(tài)的改變，研究深紫外低偏振光學(xué)薄膜的設(shè)計(jì)和制備具有十分重要的意義。本文重點(diǎn)對(duì)深紫外薄膜特性，薄膜誘導(dǎo)偏振像差的分析與壓縮，低偏振深紫外薄膜的設(shè)計(jì)與制備，以及原子層沉積在深紫外薄膜制備方面的應(yīng)用這幾方面開(kāi)展了一系列的研究工作，主要涉及到以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　 1.薄膜誘導(dǎo)偏振像差機(jī)理的分析。明確的建立了薄膜誘導(dǎo)偏振態(tài)改變和薄膜誘導(dǎo)

3、偏振像差之間的關(guān)系?；谶@種關(guān)系，提出通過(guò)壓縮薄膜殘余偏振來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)偏振像差的控制，并通過(guò)對(duì)偏振像差中每一具體像差項(xiàng)的分析，證實(shí)了方法的可行性。在完成理論分析的基礎(chǔ)之上，對(duì)薄膜誘導(dǎo)的偏振像差進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，并將優(yōu)化設(shè)計(jì)的低殘余偏振的膜系用于光刻系統(tǒng)中，采用偏振光線(xiàn)追跡的方法，對(duì)出瞳偏振態(tài)和偏振像差進(jìn)行了計(jì)算。
　　 2.對(duì)深紫外薄膜材料的特性與工藝開(kāi)展了研究，針對(duì)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(xué)特性、表面形貌、微結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了分析。確定了優(yōu)化沉積工藝下的單層膜光學(xué)常數(shù)，為后續(xù)多層膜的制備奠定了基礎(chǔ)。
　　 3.深紫多層膜的制備與測(cè)試。設(shè)計(jì)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(duì)比實(shí)驗(yàn)，并對(duì)低偏振減反膜的應(yīng)力特性進(jìn)行了研究。對(duì)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(jìn)行了測(cè)試工作，結(jié)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。
　　 4

5、.研究了原子層沉積(ALD，Atomic Layer Deposition)制備光學(xué)薄膜的精度及穩(wěn)定性。對(duì)TiO2、Al2O3在光潔襯底成膜，膜上成膜的兩種生長(zhǎng)特性進(jìn)行了研究。提出了預(yù)沉積層的概念，彌補(bǔ)了速率不穩(wěn)定帶來(lái)的厚度誤差，并在寬帶減反膜(400nm～680nm)的設(shè)計(jì)制備中取得了良好的效果，提高了ALD沉積光學(xué)薄膜的精度。結(jié)合等效折射率技術(shù)，成功制備了較為復(fù)雜的Rugate濾光片，驗(yàn)證了ALD沉積光學(xué)薄膜的穩(wěn)定性。