改进型量子进化算法在宽带EUV多层膜设计中的应用

为提高基于量子进化算法(QEA)在宽带极紫外(EUV)多层膜设计中的求解效率和精度,本文利用宽带多层膜的光学性能评价函数的梯度信息改进QEA,建立具有明确进化方向的适用于宽带EUV多层膜设计的改进型量子进化算法(IQEA)。对比分析了基于IQEA和QEA的宽带Mo/Si多层膜的膜系设计过程和结果,结果表明,基于IQEA的多层膜膜系设计理论方法具有更优越的求解效率和精度;同时,IQEA同样可以小种群规模进行多参数优化。基于IQEA的宽带Mo/Si多层膜的设计理论实现了包括入射角为0°~18°,反射率达50%的宽角度多层膜,以及反射光谱带宽为13~15nm,反射率达25%的宽光谱多层膜的设计。基于IQEA的宽带高反射率EUV多层膜的理论膜系设计方法为复杂多层膜的理论设计提供了一种可供选择的高效膜系设计方法。     

窄带Mo／Si多层膜反射镜

设计并制备了窄带M o/S i多层膜反射镜。利用高反射级次和减小M o层厚度两种方法减小M o/S i多层膜反射镜光谱宽度。对M o层厚度分别为2 nm和3 nm的M o/S i多层膜,设计了反射级次分别从1到6的多层膜系。制备方法采用直流磁控溅射技术,在国家同步辐射光谱与计量站上测试。结果表明,带宽随着反射级次增加而减少,在同一反射级次,M o层厚度为2 nm的多层膜反射光谱带宽较小。     

极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制

以周期膜理论为基础 ,改进了已有的设计方法 ,通过采用随机数的方法 ,发展了一种普适的多层膜设计方法 ,这种方法除可设计一般的周期多层膜 ,更重要的是它可以根据选定评价因子 ,设计不同要求的非周期多层膜。根据实际要求 ,完成了积分反射率最大多层膜、宽带平坦型多层膜、校正光源发射不均匀性多层膜和选波长多层膜等。这些多层膜各有特点 ,可满足不同应用的要求。用磁控溅射方法对一种宽带多层膜进行了制备。最后的 X射线衍射测量和反射率的相对测试表明 ,与周期膜系相比 ,非周期多层膜的带宽展宽 ,反射率积分值增加 ,但峰值反射率略有降低。     

极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制

以周期膜理论为基础,改进了已有的设计方法,通过采用随机数的方法,发展了一种普适的多层膜设计方法,这种方法除可设计一般的周期多层膜,更重要的是它可以根据选定评价因子,设计不同要求的非周期多层膜.根据实际要求,完成了积分反射率最大多层膜、宽带平坦型多层膜、校正光源发射不均匀性多层膜和选波长多层膜等.这些多层膜各有特点,可满足不同应用的要求.用磁控溅射方法对一种宽带多层膜进行了制备.最后的X射线衍射测量和反射率的相对测试表明,与周期膜系相比,非周期多层膜的带宽展宽,反射率积分值增加,但峰值反射率略有降低.     

极紫外与软X射线非周期多层膜优化设计及初步研制

以周期膜理论为基础,改进了已有的设计方法,通过采用随机数的方法,发展了一种普适的多层膜设计方法,这种方法除可设计一般的周期多层膜,更重要的是它可以根据选定评价因子,设计不同要求的非周期多层膜.根据实际要求,完成了积分反射率最大多层膜、宽带平坦型多层膜、校正光源发射不均匀性多层膜和选波长多层膜等.这些多层膜各有特点,可满足不同应用的要求.用磁控溅射方法对一种宽带多层膜进行了制备.最后的X射线衍射测量和反射率的相对测试表明,与周期膜系相比,非周期多层膜的带宽展宽,反射率积分值增加,但峰值反射率略有降低.     

软X射线多层膜设计中表面粗糙度对反射率的影响

给出了一种改进的软X射线波段的多层膜设计方法.在设计过程中,考虑了反射镜基底和各膜层之间的均方(RMS)粗糙度对反射率的影响 ;在Stearns提出的散射理论的基础上给出了粗糙界面的数学模型.文中以波长为λ=1.03nm的软X射线为例进行设计,设计结果表明 :要使波长为λ=1.03nm的多层膜的反射率大于10%,反射镜基底的均方粗糙度不应超过0.6nm.实验中选择几块表面粗糙度为 0.5nm(RMS)的熔石英平面镜作为基底来制作适用于该波长的、层对数超过70的多层膜.然后在的入射角下测量反射率,测得的值为10%,这与采用本设计方法得到的计算结果一致.该反射镜作为X射线谱仪的分光元件被应用于惯性约束聚变(ICF)的过程诊断中.     

18.2nm Schwarzschild显微物镜用多层膜带宽匹配问题分析

软X射线多层膜的进展使正入射高分辨率成像系统从红外、可见和紫外扩展到软X射线波段.由于软X射线多层膜的反射率还不能像其它波段反射镜反射率那样高,因此由两块同心球面反射镜组成的Schwarzschild物镜在软X射线波段得到了广泛的应用.本文从多层膜带宽匹配条件、Schwarzschild显微物镜的几何尺寸和多层膜镀制设备的性能出发,研究了实现Schwarzschild显微物镜带宽匹配条件的镀膜过程,为实际制备Schwarzschild显微物镜用多层膜提供理论指导.     

18.2nm Schwarzschild显微物镜用多层膜带宽匹配问题分析

软X射线多层膜的进展使正入射高分辨率成像系统从红外、可见和紫外扩展到软X射线波段。由于软X射线多层膜的反射率还不能像其它波段反射镜反射率那样高,因此由两块同心球面反射镜组成的Schwarzschild物镜在软X射线波段得到了广泛的应用。本文从多层膜带宽匹配条件、Schwarzschild显微物镜的几何尺寸和多层膜镀制设备的性能出发,研究了实现Schwarzschild显微物镜带宽匹配条件的镀膜过程,为实际制备Schwarzschild显微物镜用多层膜提供理论指导。     

亚四分之一波长宽波段多层膜的设计

简要阐述了强吸收波段亚四分之一波长多层膜的设计方法。这种膜系是由强吸收材料叠加而成,每层膜光学厚度小于四分之一个波长。与常规周期多层膜相比,这种膜系更适用于提高强吸收波段的反射率。利用该方法设计了50nm~110nm波段宽带高反膜的初始膜系,通过Levenberg-M arquart方法对初始膜系进行优化,从而得到宽波段的平坦反射率,其平均反射率达到45%。     

极紫外光刻机多层膜反射镜表面碳污染的清洗

针对极紫外(EUV)光刻机工作过程中,多层膜反射镜表面沉积碳污染造成的反射率下降问题展开研究,讨论了多层膜反射镜表面碳污染清洗方法。首先描述了在EUV曝光过程中多层膜表面的碳污染形成过程,简单阐述了碳污染对多层膜反射镜的危害。然后从清洗机理、速率以及效果等方面详细描述了多种EUV多层膜表面碳污染清洗方法,分析对比了各清洗技术在清洗速率和效果等方面的优缺点。分析表明:离子体氧和活化氧清洗速率相差不多,可达到2nm/min,但清洗过程中容易造成表面氧化;等离子体氢和原子氢的清洗速率相对较慢,一般在0.37nm/min左右,但清洗过程中不易产生氧化。最后针对不同方法应用于在线清洗EUV多层膜反射镜过程中将遇到的问题和难点进行了讨论。     

极紫外宽带Mo/Si非周期多层膜偏振光学元件

研究了极紫外宽带多层膜偏振光学元件,包括反射式检偏器与透射式相移片。基于Mo/Si非周期多层膜结构,采用解析与数值优化相结合的方法进行了多层膜的设计;采用磁控溅射技术制备了多层膜。利用X射线衍射仪对非周期多层膜的结构进行了表征,利用德国BESSY-II同步辐射实验室的偏振测量仪对多层膜的偏振特性进行了测试。测量结果表明,在13~19 nm波段,s偏振分量的反射率高于15％;在15~17 nm波段,获得了37％的反射率。宽带多层膜同样可作为宽角偏振光学元件,在13.8~15.5 nm波段,宽带透射相移片的平均相移为41.7°。采用所研制的宽带多层膜相移片与检偏器,建立了宽带偏振分析系统,并对BESSY-II的UE56/1 PGM1光束线的偏振特性进行了系统研究。这种宽带多层膜偏振光学元件可以极大地简化极紫外偏振测量。     

不同本底真空度对SiC/Mg极紫外多层膜性能的影响

摘要：为研究SiC/Mg极紫外多层膜光学性能随制作时不同本底真空度的变化,利用直流磁控溅射方法在不同本底真空条件下制备了峰值反射波长在30.4nm的SiC/Mg周期膜。X射线掠入射反射测试结果表明不同本底真空度条件下制备的SiC/Mg周期多层膜膜层质量有明显差异。用同步辐射测试了SiC/Mg多层膜在工作波长处的反射率,本底真空度为6.0E-5 Pa时的SiC/Mg周期膜反射率为43%,而本底真空度在5.0E-4 Pa时的SiC/Mg多层膜反射率仅为30%。同步辐射反射曲线拟合结果表明：反射率随着本底真空度降低的原因是由于多层膜Mg膜层中Mg的氧化物含量增多造成的。     

类镍钽软X射线激光用多层膜反射镜的研制

设计并制备了工作波长为4.48 nm类镍钽软X射线激光用多层膜反射镜。选择C r/C、C r/Sc为多层膜材料对,模拟了多层膜非理想界面对多层膜反射率的影响。采用直流磁控溅射技术在超光滑硅基片上制备了C r/C、C r/Sc多层膜。利用X射线衍射仪测量了多层膜结构,在德国Bessy II同步辐射上测量了多层膜的反射率,C r/C,C r/Sc多层膜峰值反射率分别为7.50%,6.12%。     

不同本底真空度下SiC/Mg极紫外多层膜的制备和测试

为研究不同本底真空度对SiC/Mg极紫外多层膜光学性能的影响,利用直流磁控溅射方法在不同本底真空度条件下制备了峰值反射波长在30.4 nm的SiC/Mg周期膜.X射线掠入射反射测试结果表明,不同本底真空度条件下制备的SiC/Mg周期多层膜膜层质量有明显差异.用同步辐射测试了SiC/Mg多层膜在工作波长处的反射率,结果表明,本底真空度为6.0×10~(-5) Pa时,SiC/Mg周期膜反射率为43%,而本底真空度在5.0×10~(-4) Pa时,SiC/Mg多层膜反射率仅为30%.同步辐射反射曲线拟合结果表明,反射率随着本底真空度降低是由多层膜Mg膜层中的Mg氧化物含量增多造成的.     

Research of multilayers in EUV;soft X-ray and X-ray

1Introduction Thesurfacereflectivityofeverymaterialfor radiationatwavelengthsbelow30nmatnormal incidenceisalmostzero.Inordertogetan enoughreflection,opticalcomponentsadopt grazingangularincidencebecauseatsmallinci dentangleshighreflectivitycanbeobtainedin conditionoftotalreflection.Thegrazinginci denceopticsisgenerallycomplextoalign.Mo reover,thegreatmagnitudeofaberrationslimits theirspatialresolution.Highreflectivitycanbe gotatnormalincidenceintheextremeultraviolet(EUV)andsoftX rayregionand…     

长春光机所软X射线-极紫外波段光学研究

综述了我所软X射线-极紫外波段关键技术的研究进展。描述了软X射线-极紫外波段光源技术,研制了工作波段为6~22 nm的微流靶激光等离子体光源;介绍了光子计数成像探测器技术,研制出了有效直径为25 mm,等效像元分辨率为0.3 mm的极紫外波段探测器;开展了超光滑表面加工、检测技术的研究,研制了超光滑表面抛光机,加工出高面形精度的超光滑表面,面形精度为6 nm(RMS值),表面粗糙度达0.6 nm(RMS值);进行了软X射线-极紫外波段多层膜技术的研究,研制出13 nm处反射率为60%的多层膜反射镜,150 mm口径反射镜的反射率均匀性优于±2.5%;最后,讨论了软X射线-极紫外波段测量技术研究,研制出该波段反射率计,其测量范围为5~50 nm,光谱分辨率好于0.2 nm,测量重复性好于±1%。在上述关键技术研究基础上,研制出了极紫外波段成像仪和空间极紫外波段太阳望远镜,这些仪器在我国空间科学研究项目中发挥了作用。