ArF准分子激光薄膜偏振效应控制技术研究

ArF Excimer lasers related technology is keeping developed, which makes an ever-growing demand on the coating components working at this wavelength range. Eliminating the polarization effect is always a troubling matter during the film manufacturing. The polarization effect introduced by the application of polarization films components would increase the optical loss of the film and decrease the laser irradiation stability, besides, the distortion in optical field induced by polarization films would decrease the resolution of optical system. The project will carry out through the research on the practical factors on the polarization loss and effective means to reduce that of the main type polarization coatings in the ArF optical system, and by applying the polarization ray tracing method, forming the relationship between polarization states change and aberration induced by coatings. Based on the influence of aberration results from the polarization states output of polarization films states on the ArF Excimer lasers exposal and application system, the polarization films at the wavelength of 193nm with extreme low polarization loss and certain polarization states output will be designed and manufactured.

ArF准分子激光相关技术的持续发展对193nm激光薄膜元件性能不断提出新的挑战。在薄膜元件研制过程中, 消除薄膜系统的偏振效应始终是一个棘手的问题。偏振薄膜使用所带来的偏振效应一方面会增加薄膜自身的光学损耗，降低薄膜抗激光辐照稳定性；另一方面偏振薄膜诱导光场偏振态改变所带来的偏振像差会降低光学系统分辨率。本项目将通过研究影响ArF光学系统中主要偏振薄膜光学元件的偏振损耗的实际因素及降低偏振损耗的有效方法，并采用偏振光线追迹的方法,建立薄膜诱导偏振态的改变和薄膜诱导偏振像差之间的关系，针对ArF激光曝光和应用光学系统中偏振薄膜元件偏振态输出对光学系统偏振像差的影响，设计制备具有极低的偏振损耗且具有确定偏振态输出的193nm偏振薄膜元件。

ArF准分子激光器所产生的193nm深紫外波段脉冲激光在包括材料精细微加工、深紫外光刻、材料处理、激光打标等在内的激光工业应用，准分子激光医疗，以及科学研究等诸多领域具有广泛应用。本项目围绕193nm激光偏振薄膜元件的偏振特性技术进行研究，针对ArF曝光和光刻应用系统，实现制备极低偏振损耗输出的193nm激光偏振薄膜，针对193nm激光薄膜偏振损耗特性和关键影响因素析技术，综合评价193nm激光薄膜偏振损耗的各因素的影响及其趋势。.项目首先针对影响深紫外光学薄膜元件偏振特性的关键因素进行系统研究，其中包括衬底质量、薄膜材料、设计、制备方法、工艺参数、激光参数等，进行了系统评估与影响趋势分析。在此基础上，针对193nm激光常用氟化物薄膜材料和典型偏振薄膜应用元件，进一步完善了偏振薄膜材料及沉积工艺参数优化，系统开展了不同材料及类型的偏振薄膜的设计与制备优化，有效拓展了深紫外偏振薄膜元件的应用特性研究，实现了低偏振损耗薄膜元件制备优化与性能评估。课题组创新性地提出和尝试了椭偏/光度共解析和偏振光谱解析光学常数技术、氟化物分层建构解决其折射率非均匀性的方法、针对偏振光大角度入射棱镜光谱表征测试方法等。本项目所获得的翔实实验数据和研究结果将有助于为深紫外激光偏振薄膜元件未来更深入的研究提供有益的借鉴和参考。项目资助发表SCI论文2篇(其中已录用待发表论文1篇),申请发明专利5项（已授权3项）。培养硕士生3名(已毕业1名)。项目投入直接经费20万元，支出16.1707万元，剩余经费3.8293万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。