软X射线多层膜反射镜界面粗糙度的一种估算方法

介绍了D.G.Sterns的散射方法,用它来描述单个非理想粗糙界面的散射,它适用于软X射线短波段区域.将这种方法应用到多层膜结构,并采用D.G.Sterns方法的数学模型来描述软X射线短波段区域(1～10 nm)多层膜界面粗糙度.在这个理论的框架下,对我们所研制的波长为4.77 nm的Co/C多层膜反射镜界面粗糙度进行分析,估算出该多层镜界面间均方根粗糙度为0.7 nm.粗糙度估算结果与小角X射线衍射的测定结果相一致.(PE13)     

软X射线多层膜反射镜界面粗糙度的一种估算方法

介绍了描述单个非理想粗糙界面散射的D .G .Stearns法 ,它适用于软X射线短波段区域。将这种方法应用到多层膜结构 ,并采用它的数学模型来描述软X射线短波段区域 (1～ 10nm)多层膜界面粗糙度。在此理论下 ,对波长为 4.77nm的Co/C多层膜反射镜界面粗糙度进行了分析 ,估算出该多层镜界面间均方根粗糙度为 0 7nm。     

极紫外光刻照明系统宽带Mo/Si多层膜设计与制备

针对极紫外光刻照明系统中一块小尺寸反射镜大入射角带宽的需求,采用Si层有效厚度与公转速度关系式和多层膜周期厚度与公转速度关系式,完成了宽带Mo/Si多层膜设计膜系的制备工作。在磁控溅射镀膜机上制备了一系列不同周期厚度和G值(Mo层厚度与多层膜周期厚度的比值)的Mo/Si多层膜规整膜系,并利用掠入射X射线反射谱表征,分别得到多层膜周期厚度、Mo层有效厚度和Si层有效厚度与公转速度的关系式以及多层膜界面粗糙度。采用Levenberg-Marquardt算法完成了宽带膜系设计,设计结果为在16.8°~24.8°范围内R=42%±1%。根据Mo/Si多层膜周期厚度和Si层有效厚度与公转速度的对应关系制备所设计的膜系,并对其极紫外波段反射率进行测量,实验结果为在16.8°~24.8°范围内R=41.2%~43.0%,实验结果与设计结果吻合得很好,进一步的制备误差反演分析表明实验结果与设计结果之间的细微偏差主要来自Mo/Si多层膜G值及界面粗糙度标定过程中的系统误差。     

“水窗”波段3.1～4.4nm用X射线多层膜反射镜的结构与光学性能

软X射线多层膜技术从八十年代起发展至今,对于10nm以上波段制备技术已趋成熟.但是,开发制备高性能水窗波段(2.4～4.4nm)用正入射多层膜反射元件对于现代技术仍然是一大挑战.周期极小(1.2～2.2nm)的X射线多层膜反射镜对界面粗糙度和层间扩散渗透有极其苛刻的要求.即使是一个原子尺度的界面粗糙度都对多层膜     

长波长软X射线多层膜的设计与制备

“长波长软X射线多层膜的设计与制备”这篇论文介绍了用离子束溅射法制备长波长软X射线多层膜的研究工作,并报道了一种新的材料组合C/Si用于28.4nm(43. 65eV)和30.4nm(40.78 eV)波段的多层膜反射镜,并且用离子束溅射装置制备了正入 射条件下的C/Si多层膜反射镜.同时,用软X射线反射计测量了样品的反射率,从实验结果看出,制备的多层膜样品在28.4nm和30.4nm波段附近的实测正入射反射率分别达到11.4%和14.3%,实验指标达到了国内领先水平,并接近了国际水平.     

LBO晶体上1064 nm,532 nm二倍频增透膜的设计及误差分析

采用矢量合成法设计了LiB3O5(LBO)晶体上1064 nm,532 nm二倍频增透膜,在1064 nm处的反射率为0.0014%,532 nm处的反射率为0.0004%。根据误差分析,薄膜制备时沉积速率精度控制在 6.5%时,1064 nm处的反射率增加至0.22%,532 nm处增加至0.87%。材料折射率的变化控制在 3%时,1064 nm处的反射率达0.24%,532 nm处达0.22%。沉积速率和折射率控制的负变化不增大特定波长处的剩余反射率。与膜层折射率相比,薄膜物理厚度对剩余反射率的影响小。低折射率膜层的厚度变化对特定波长处的剩余反射率影响最明显,即为该膜系的敏感层。为改善膜基之间的附着力,选择Y2O3或SiO2作为过渡层,从过渡层的厚度匹配和膜层的折射率匹配两方面进行了相应的膜系匹配设计。     

界面粗糙度对真空紫外光学薄膜光谱性能影响研究

设计了193 nm窄角度和宽角度入射增透膜以及正入射高反膜,其中增透膜s和p偏振光透射率的最大偏差分别为0.17%和0.44%。结合标量散射理论和等效吸收层近似理论,多层膜间的粗糙界面等效为薄的吸收层,基于薄膜本征传输矩阵计算分析了不同界面粗糙度下的光谱性能。研究发现,薄膜光谱性能随着界面均方根粗糙度的增加而急剧退化,高反膜反射带宽也随之降低,达到4 nm时,宽角度入射增透膜和高反膜光谱性能在193 nm处分别退化2.04%和2.09%。界面粗糙度是影响高光谱性能真空紫外光学薄膜制备的重要因素。     

光栅反射镜作激光器后腔镜输出基横模线偏振光

利用共振泄露型光栅反射镜的偏振选择原理,设计并制备了35层镀膜、1000nm周期、70nm槽深的直线型光栅反射镜,并通过微纳加工工艺制备了相应的样品。用对比法对样品进行测量,测得光栅反射镜对TE光的反射率为87%,对TM光的反射率为98%,验证了其在中心波长1064nm处的偏振选择作用,与理论计算结果相符。使用光栅反射镜作为后腔镜,搭建了中心波长为1064nm的Nd:YAG激光器,在抽运电流为20.1A时获得了14.4W的基横模线偏振光输出,经过实验测量,输出光偏振度可达到95.7%。     

用于空间太阳望远镜的双波段极紫外反射镜

Fe-IX/X(λ=17.1nm)和He-II(λ=30.4nm)是太阳辐射的两条重要谱线,极紫外(EUV)空间太阳望远镜通常选择这两条谱线对日冕进行观测。为了实现在同一块反射镜对上述两条谱线同时具有较高的反射率,设计了多层膜膜系结构。首先根据极紫外波段选材原则选择了Si、B4C和Mo 3种材料,构成B4C/Si和Mo/Si叠加的两种周期结构,优化其周期数、膜层厚度等,计算了反射率曲线,并从理论验证了其可行性;然后利用磁控溅射镀膜机,在Si片上镀制了多层膜;最后用激光等离子体反射率计检测了样片的反射率,结果显示,在波长17.1nm和30.4nm处的反射率分别达到19.9%和20.2%。通过选择不同滤光片,如Mg、Al/Zr滤光片,可以获得17.1nm或30.4nm单一谱线的反射,实现了设计目标。     

下一代光刻用的新型反射镜

一种用于极紫外（EUV）光刻系统的高反射率反射镜已成为各国科学家研究的热点。虽然钼／硅（Mo／Si）或钼／铍（Mo／Be）多层膜堆层反射镜在１２nm波长处产生具有高达７０％或者更高的反射率，但是对于EUV系统使用的波长１０nm～１１nm的光源来说其反射率并不高。为此，美国加利福尼亚大学和劳仑斯利弗莫尔国家实验室的研究人员已经研制出由钼／锶（Mo／Sr）多层膜制作的反射镜，它对８nm～１２nm波长范围的光能够产生以往从未达到过的最高反射率。美国Sandia国家实验室已研制出一种氙射流激光产生等离子体，以作为下一代光刻用的一种…     

X光掠入射平面反射镜系统的制备

在论述Ｘ光掠入射平面反射镜工作原理的基础上，重点讨论了超高精度Ｘ光镍平面反射镜的制备过程，研制出表面粗糙度小于１．５ｎｍ的平面反射镜。测试和使用表明：在掠入射角为５°时，该反射镜的反射率在５４％以上。     

ZnMgSe/ZnCdSe-based distributed bragg mirrors grown by molecular-beam epitaxy on ZnSe substrates

Molecular-beam epitaxy was used to grow distributed Bragg mirrors on ZnSe substrates. These mirrors are composed of 10.5 and 20 pairs of alternating quarter-wave ZnMgSe and ZnCdSe layers with reflectance peaks at the wavelengths of 530 and 560 nm, respectively, which fall in the transparency region of the substrate. These structures were studied by low-temperature cathodoluminescence, atomic-force microscopy, and transmission electron microscopy. The maximum of the reflection coefficient was 78% for a 20-pair mirror and 66% for a 10.5-pair mirror. This result is interpreted in terms of a model that takes into account the roughness of the interlayer boundaries.     

Novel high-efficiency concentrator for optical fiber communication

A novel high-efficiency concentrator based on nonimaging optics has been designed and fabricated with micromachining technique. The shape of the concentrator utilizes compound parabolic concentrator (CPC), which can concentrate the all rays that have the angles less than a critical angle &thetas;_c. The theoretical concentration efficiency was calculated by ray trace simulation considering the reflectance of the concentrator's reflective layer. The metal reflection layer of reflectance 95% was formed by gold-nickel mirror plating method in a glass hole. As a result, the concentration efficiency of the concentrator was measured as 89%     

BeO陶瓷基片表面平整化改性工艺研究

采用在BeO陶瓷基片表面被覆玻璃釉的方法实现基片表面的平整化改性,并利用台阶测试仪、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究不同烧结制度对被釉基片表面粗糙度的影响。实验结果表明,相较于抛光处理的BeO陶瓷基片的轮廓平均偏差和算数均方根偏差值分别为62.8nm和141.9nm,被釉平整化改性的BeO陶瓷基片的参数值可分别降至18.2nm和24.9nm,可实现高效率、低成本的BeO陶瓷基片平整化改性。     

碳化硅表面硅改性层的特性研究

为了获得具有高质量光学表面的非球面碳化硅反射镜,需对碳化硅反射镜表面进行改性。介绍了离子束辅助沉积硅的碳化硅表面改性技术。对改性样片表面硅改性层的机械性能、光学加工性、表面粗糙度及反射率等特性进行研究。实验结果表明,碳化硅表面的硅改性层具有优良的机械性能和良好的光学加工性。光学抛光后,碳化硅表面硅改性层的表面粗糙度为0.85nm[均方根(RMS)值],在可见光波段反射率最高可达98.5%(镀银反射膜)。采用数控加工方法对口径为Ф600mm的表面改性离轴非球面碳化硅反射镜进行加工,最终反射镜面形精度的RMS值达到0.018λ(λ=0.6328μm),满足高精度空间非球面反射镜的技术指标要求。     

Analysis of integrated optical corner reflectors using a finite-difference beam propagation method

Integrated optical corner reflectors in III-V semiconductors are analyzed employing a finite-difference beam propagation method and propagating the beam in parallel with the etched semiconductor-air interface. For this choice of propagation direction, the effects of mirror roughness, rotation, and displacement of the mirror surface from its ideal position can be assessed very easily. The integrated reflector whose mode size is larger shows less dependence on the mirror displacement error. The loss due to mirror surface roughness depends weakly on the mode size and strongly on the mode polarization, being larger for the quasi-transverse-electric polarization. The loss due to rotational errors of the mirror surface is not a strong function of polarization, but increases as the waveguide width increases. However, for a rotation error smaller than 0.1 degrees , which should be achieved easily, the excess loss is smaller than 0.2 dB at 1.3 % mu m regardless of the waveguide width.<>     

非理想参数下193nm光学薄膜的设计

193nm光学薄膜是100nm步进扫描光刻机系统中主要用到的光学薄膜。分析了膜料光学常数的不确定性、高折射率膜材料消光系数、水吸收以及膜层表面粗糙度对薄膜光学性能的影响。结果表明，要镀制出反射率大于98．5％的高反膜．必须将高折射率材料的消光系数k控制在0．0034以内，同时膜层表面的粗糙度σ控制在1nm以内。膜层性能同时还受其使用环境中水气含量及其水气中杂质含量的影响，要减少膜层水吸收的影响．就必须提高薄膜的致密度．采用离子成膜技术．或者改变膜层的使用环境。在考虑相关因素的前提下，设计了在光刻机曝光系统中主要用到的增透膜、高反膜．并分析了其实际性能与设计结果存在差别的原因。     

单层二氧化钛薄膜的偏振散射特性

为了用散射法研究单层薄膜表面粗糙度的变化规律,以光学薄膜矢量光散射理论为基础,分析了单层二氧化钛薄膜分别在完全相关和完全非相关模型下的偏振双向反射分布函数,以及P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp随散射方位角的变化关系。理论研究结果表明:随着散射方位角的变化,P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性。在完全相关模型下,随着入射角的增加,BRDFpp随着散射方位角变化时所出现的谷值会随着入射角的增加而减小。