1 中国矿业大学信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221000
2 中国矿业大学机电工程学院, 江苏 徐州 221000
3 北京航天计量测试技术研究所, 北京 100076
为实现基于太赫兹技术的多层涂层的快速与可靠测厚,提出了一种自适应教与学优化算法,改进了标准Kent混沌映射,提高了初始种群多样性;并基于步长调节优化和次优个体优化,改进了教阶段与学阶段,提高算法寻优精度和效率。将该算法与太赫兹波测量多层涂层厚度的理论模型结合,建立了涂层厚度求解方法。最后,制备了多层涂层样件,开展了太赫兹无损检测实验。实验结果表明:建立的涂层厚度求解方法相比于全局最优算法的效率提高了1倍,单次实验仅需50 s左右便可快速得到多层涂层的厚度、折射率和消光系数,测量所得的多层涂层厚度的相对误差在1.5%以内,且标准差最大不超过1.7 μm。基于太赫兹测量信号,所提方法可以高效、准确及可靠地计算多层涂层的厚度。
测量 太赫兹 厚度测量 多层涂层 教与学优化算法 理论模型
Author Affiliations
Abstract
1 College of Mechanical and Electrical Engineering, Wenzhou University, Wenzhou325035, China
2 National Engineering Laboratory for Modern Materials Surface Engineering Technology, Institute of New Materials, Guangdong Academy of Sciences, Guangzhou510651, China
3 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Shanghai201800, China
The laser shock processing implemented by a laser-induced high-pressure plasma which propagates into the sample as a shockwave is innovatively applied as a post-processing technique on HfO2/SiO2 multilayer coatings for the first time. The pure mechanical post-processing has provided evidence of a considerable promotion effect of the laser-induced damage threshold, which increased by a factor of about 4.6 with appropriate processing parameters. The promotion mechanism is confirmed to be the comprehensive modification of the intrinsic defects and the mechanical properties, which made the applicability of this novel post-processing technique on various types of coatings possible. Based on experiments, an interaction equation for the plasma pressure is established, which clarifies the existence of the critical pressure and provides a theoretical basis for selecting optimal processing parameters. In addition to the further clarification of the underlying damage mechanism, the laser shock post-processing provides a promising technique to realize the comprehensive and effective improvement of the laser-induced damage resistance of coatings.
laser-induced damage resistance laser shock post-processing multilayer coatings High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e19
1 长春理工大学 理学院，吉林 长春 130022
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
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13~15 nm，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。
薄膜光学 多层膜设计 改进型量子进化算法 宽带极紫外多层膜 film optics design of multilayer coatings improved quantum evolutionary algorithm broadband EUV multilayer
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
提出了一种基于实数编码量子进化算法(RQEA)的宽角度极紫外(EUV)多层膜理论膜系的设计方法。采用基于实数编码的遗传算法(RGA)和RQEA对宽角度Mo/Si多层膜进行了理论设计和分析, 发现RQEA具有种群规模小、搜索效率高和求解精度高的明显优势, 体现出RQEA在光学薄膜设计领域的潜在应用价值。同时, 设计出入射光波长为13.5 nm、在入射角0°～18°范围内反射率可达50%的宽反射带Mo/Si多层膜。
薄膜 多层膜设计 量子进化算法 宽角度极紫外多层膜
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
极紫外光刻是采用波长为13.5 nm的极紫外光作为光源,实现半导体集成电路工艺22 nm以及更 窄线宽节点的主要候选光刻技术。性能优越稳定的多层膜技术是构建整个极紫外光刻系统的重要技术之一。 从高反射率、波长匹配、控制面形以及稳定性和寿命方面总结了极紫外光刻系统中多层膜的性能要求和 最新的研究进展,叙述了制备高性能多层膜的方法和沉积设备,讨论了多层膜制备技术存在的问题和发展的方向。
激光技术 极紫外光刻 极紫外多层膜 沉积方法 laser techniques extreme ultraviolet lithography extreme ultraviolet multilayer coatings deposition method
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033
针对极紫外多层膜在激光等离子体诊断、极紫外光刻等方面的应用,进行了Mo/Si多层膜残余应力的实验研究,讨论了多层膜残余应力的成因.实验结果表明:Mo单层膜表现为张应力, Si单层膜表现为压应力;通过传统方法制备的13.0 nm处高反射率的40对Mo/Si多层膜会产生-500 MPa左右的压应力,其压应力主要是由膜层之间的贯穿扩散引起的;通过改变膜层比率可以在一定程度上补偿因贯穿扩散产生的压应力,但是以牺牲多层膜反射率为代价.
极紫外 多层膜 残余应力 Extreme ultraviolet Multilayer coatings Residual stress
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130022
介绍了基于速度调制技术的均匀软X射线多层膜制备方法,并采用该方法在直径为150mm的平面硅基板上制备出Mo/Si多层膜,其中心波长为13.5nm,膜厚空间非均匀性优于1%,较转盘匀速溅射方法制备的多层膜膜厚空间均匀性提高了近6倍.
软X射线 多层膜 磁控溅射 均匀性 Soft X-ray Multilayer coatings Magnetron sputter Uniformity
