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深紫外大口径非球面反射膜的均匀性研究

潘永刚,林兆文,王奔,付秀华

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潘永刚, 林兆文, 王奔, 付秀华. 深紫外大口径非球面反射膜的均匀性研究[J]. , 2022, 15(4): 740-746. doi: 10.37188/CO.2022-0005
引用本文: 潘永刚, 林兆文, 王奔, 付秀华. 深紫外大口径非球面反射膜的均匀性研究[J]. , 2022, 15(4): 740-746.doi:10.37188/CO.2022-0005
PAN Yong-gang, LIN Zhao-wen, WANG Ben, FU Xiu-hua. Film thickness uniformity of deep ultraviolet large aperture aspheric mirror[J]. Chinese Optics, 2022, 15(4): 740-746. doi: 10.37188/CO.2022-0005
Citation: PAN Yong-gang, LIN Zhao-wen, WANG Ben, FU Xiu-hua. Film thickness uniformity of deep ultraviolet large aperture aspheric mirror[J].Chinese Optics, 2022, 15(4): 740-746.doi:10.37188/CO.2022-0005

深紫外大口径非球面反射膜的均匀性研究

doi:10.37188/CO.2022-0005
基金项目:吉林省科技发展计划项目(No. 20190302095GX)
详细信息
    作者简介:

    潘永刚(1987—),男,陕西商洛人,博士,2010年于长春理工大学光电信息工程学院获得学士学位,2013年于长春理工大学光学工程专业获得硕士学位,2017年于长春理工大学光学工程获得博士学位,主要从事光学薄膜和器件方面的研究。E-mail:pyg_optics@163.com

    林兆文(1994—),男,黑龙江双鸭山人,硕士,2016 年于长春理工大学光电信息工程学院获得学士学位,2019 年于长春理工大学光学工程专业获得硕士学位,主要从事光学薄膜和器件方面的研究。E-mail:lzw_optics@126.com

  • 中图分类号:O436

Film thickness uniformity of deep ultraviolet large aperture aspheric mirror

Funds:Supported by Jilin Province Science and Technology Development Plan Project(No. 20190302095GX)
More Information
  • 摘要:

    膜厚均匀性作为高精度光学薄膜的重要参数,对光学薄膜的性能起到至关重要的作用,特别是大尺寸高精度反射膜,对膜厚均匀性的要求极高。本文通过研究蒸发源的发射特性与膜厚分布,结合Mathcad软件建立精准数学及物理模型,编写自动程序,模拟修正挡板形状,极大地提高了薄膜制备均匀性修正的效率与准确性。通过该方法,在公自转行星蒸发沉积设备上制备了直径为320 mm的非球面深紫外反射镜,在紫外(240~300 nm)波段平均反射率大于97.5%,均匀性优于0.5%。本研究对大口径非球面薄膜的均匀性修正提供了理论基础与技术支撑。

  • 图 1公自转行星机构示意图

    Figure 1.Schematic diagram of the rotational planetary mechanism

    图 2膜厚模拟程序流程图

    Figure 2.The flow chart of film thickness simulation

    图 3坐标转换示意图

    Figure 3.The plot of coordinate transformation

    图 4OTFC-1300公自转行星设备示意图

    Figure 4.Schematic diagram of the OTFC-1300 revolution planetary instrument

    图 5(a)HfO2和(b)SiO2的相对膜厚分布

    Figure 5.The relative film thickness distributions of (a) HfO2and (b) SiO2

    图 6装夹示意图

    Figure 6.The clip diagram

    图 7挡板形状示意图

    Figure 7.The sketch of the baffle shape

    图 8薄膜厚度分布

    Figure 8.The film thickness distribution

    图 9实际测试光谱曲线

    Figure 9.Actual tested spectral curves

    图 10反射镜表面面型数据图

    Figure 10.The surface topography date of the mirror

    表 1公自转行星结构运动轨迹

    Table 1.The orbit of revolution of a planetary structure

    Geometry Trajectory
    Coordinates of any point on the substrate holder ${x_{{p} } } = D\sin\; {\omega _1}t + \rho \sin \;({\omega _1}t + {\omega _2}t)$
    ${y_{{p} } } = D\cos \;{\omega _1}t + \rho \cos\; \left( { {\omega _1}t + {\omega _2}t} \right)$
    ${\textit{z}_p} = H$
    Evaporation distance $\sqrt { { {\left( { {x_{ {p} } } } \right)}^2} + { {\left( { {y_{ {p} } } - L} \right)}^2} + { {\left( { {\textit{z}_{ {p} } } } \right)}^2} }$
    Evaporation angle $\mathrm{cos}\;\varphi=\dfrac{\boldsymbol{D}\cdot\boldsymbol{PP_{{\rm{s}}} } }{\left|\boldsymbol{D}\right|\left|\boldsymbol{PP_{{\rm{s}}} }\right|}$
    Projected angle $\mathrm{cos}\;\theta =\dfrac{\boldsymbol{D}\cdot\boldsymbol{PP_{ {\rm{s} } } } }{\left|\boldsymbol{D}\right|\left|\boldsymbol{PP_{ {\rm{s} } } }\right|}$
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    表 2大尺寸非球面反射镜技术参数

    Table 2.The technical parameters of the large aspherical mirror

    Parameters Indicators
    Substrate JGS1
    Angle of incidence /(°) 0
    Spectral range /nm 230~300
    Reflectance ≥97.5%
    Heterogeneity ≤0.5%
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    表 3薄膜制备工艺参数

    Table 3.The process parameters of thin film preparation

    Material Ion source voltage
    /V
    Ion
    source current
    /mA
    Ion source O2gas flow
    /ml·min−1
    O2gas flow
    /ml·min−1
    Substrate temperature/°C Deposition rate
    /nm·s−1
    HfO2 500 400 50 50 200 0.12
    SiO2 500 400 50 0 200 0.8
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  • [1] 彭祎帆, 袁波, 曹向群. 光刻机技术现状及发展趋势[J]. 光学仪器,2010,32(4):80-85.

    PENG Y F, YUAN B, CAO X Q. Technical status and developing trend of lithographic tools[J].Optical Instruments, 2010, 32(4): 80-85. (in Chinese)
    [2] 程伟林, 张方, 林栋梁, 等. 光刻机照明光场均匀性高精度校正方法研究[J]. 光学学报,2018,38(7):0722001.doi:10.3788/AOS201838.0722001

    CHENG W L, ZHANG F, LIN D L,et al. High precision correction method of illumination field uniformity for photolithography illumination system[J].Acta Optica Sinica, 2018, 38(7): 0722001. (in Chinese)doi:10.3788/AOS201838.0722001
    [3] 秦朗. 半导体芯片制造过程中的关键——光刻技术[J]. 数码设计,2019,8(7):99.

    QIN L. The key to the manufacturing process of semiconductor chips—lithography[J].Peak Data Science, 2019, 8(7): 99. (in Chinese)
    [4] 王晓洋, 刘丽娟. 深紫外非线性光学晶体及全固态深紫外相干光源研究进展[J]. 中国光学,2020,13(3):427-441.

    WANG X Y, LIU L J. Research progress of deep-UV nonlinear optical crystals and all-solid-state deep-UV coherent light sources[J].Chinese Optics, 2020, 13(3): 427-441. (in Chinese)
    [5] 宗楠, 胡蔚敏, 王志敏, 等. 等离子体13.5nm极紫外光刻光源进展[J]. 中国光学,2020,13(1):28-42.doi:10.3788/co.20201301.0028

    ZONG N, HU W M, WANG ZH M,et al. Research progress on laser-produced plasma light source for 13.5 nm extreme ultraviolet lithography[J].Chinese Optics, 2020, 13(1): 28-42. (in Chinese)doi:10.3788/co.20201301.0028
    [6] 殷长帅, 周剑, 刘翊, 等. 声表面波紫外光探测器的研究进展[J]. 光学 精密工程,2020,28(7):1433-1445.doi:10.37188/OPE.20202807.1433

    YIN CH SH, ZHOU J, LIU Y,et al. Research progress of surface acoustic wave ultraviolet detectors[J].Optics and Precision Engineering, 2020, 28(7): 1433-1445. (in Chinese)doi:10.37188/OPE.20202807.1433
    [7] 张德福, 李显凌, 芮大为, 等. 193nm投影光刻物镜光机系统关键技术研究进展[J]. 中国科学:技术科学,2017,47(6):565-581.doi:10.1360/N092017-00008

    ZHANG D F, LI X L, RUI D W,et al. Key technology progress of optomechanical systems in 193 nm projection objective[J].SCIENTIA SINICA Technologica, 2017, 47(6): 565-581. (in Chinese)doi:10.1360/N092017-00008
    [8] 甘雨, 张方, 朱思羽, 等. 光刻机照明系统光瞳特性参数的评估算法[J]. 中国 ,2019,46(3):0304007.doi:10.3788/CJL201946.0304007

    GAN Y, ZHANG F, ZHU S Y,et al. Evaluation algorithm of pupil characteristic parameters in lithography illumination system[J].Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(3): 0304007. (in Chinese)doi:10.3788/CJL201946.0304007
    [9] 王思雨, 周贤建, 李青原, 等. 截止斜率可控的蓝光防护光学薄膜[J]. 中国光学,2021,14(3):544-551.doi:10.37188/CO.2020-0212

    WANG S Y, ZHOU X J, LI Q Y,et al. Blue-blocking optical thin films with controllable cutoff slope[J].Chinese Optics, 2021, 14(3): 544-551. (in Chinese)doi:10.37188/CO.2020-0212
    [10] VILLA F, POMPA O. Emission pattern of real vapor sources in high vacuum: an overview[J].Applied Optics, 1999, 38(4): 695-703.doi:10.1364/AO.38.000695
    [11] 董磊, 赵元安, 易葵, 等. 不同类型蒸发源对平面夹具薄膜均匀性的影响[J]. 强 与粒子束,2005,17(10):1518-1522.

    DONG L, ZHAO Y A, YI K,et al. Influence of different kinds of evaporation sources on films uniformity[J].High Power Laser and Particle Beams, 2005, 17(10): 1518-1522. (in Chinese)
    [12] 姚玉明, 宋宝安, 肖传富, 等. 透明红外硫系薄膜非均匀性检测及影响因素[J]. 光学 精密工程,2020,28(5):1005-1011.

    YAO Y M, SONG B A, XIAO CH F,et al. Optical non-uniformity test of transparent infrared chalcogenide film and influencing factors[J].Optics and Precision Engineering, 2020, 28(5): 1005-1011. (in Chinese)
    [13] 付秀华, 陈成, 胡章贵, 等. 278 nm全固态 系统倍频分离膜的研制[J]. 中国 ,2019,46(12):1203002.doi:10.3788/CJL201946.1203002

    FU X H, CHEN CH, HU ZH G,et al. Development of separation film for frequency doubling in 278 nm all-solid-state laser system[J].Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(12): 1203002. (in Chinese)doi:10.3788/CJL201946.1203002
    [14] 李大伟, 陶春先, 李笑, 等. 1064 nm与532 nm 对电子束蒸发制备的HfO2/SiO2高反膜损伤比较[J]. 强 与粒子束,2008,20(9):1457-1460.

    LI D W, TAO CH X, LI X,et al. Comparison of laser induced damage at 1064 nm and 532 nm to high-reflective film fabricated by electron beam evaporation[J].High Power Laser and Particle Beams, 2008, 20(9): 1457-1460. (in Chinese)
    [15] VILLA F, MARTÍNEZ A, REGALADO L E. Correction masks for thickness uniformity in large-area thin films[J].Applied Optics, 2000, 39(10): 1602-1610.doi:10.1364/AO.39.001602
    [16] ZHANG Y CH, SONG Q ZH, SUN ZH L. Research on thin film thickness uniformity for deposition of rectangular planar sputtering target[J].Physics Procedia, 2012, 32: 903-913.doi:10.1016/j.phpro.2012.03.655
    [17] HOLLAND L.Vacuum Deposition of Thin Films[M]. London: Chapman and Hall, 1970: 1600-1631.
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出版历程
  • 收稿日期:2022-01-06
  • 录用日期:2022-04-06
  • 修回日期:2022-02-17
  • 网络出版日期:2022-04-27

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