根据已经建立的紫外准分子激光损伤典型光学材料的理论模型, 研究了准分子激光对透明光学材料(石英玻璃)和非透明光学材料(K9玻璃)的损伤特性, 并结合实验结果证实了理论模型的有效性。研究表明: 在准分子激光对非透明光学材料辐照下, 激光光斑半径越大, 产生的热应力和温度越小; 脉宽越小, 产生的热应力越大; 随着脉冲数的增加, 温度和热应力都逐渐增大。值得注意的是, 当重频增加至45 Hz以上时, 熔融损伤阈值开始低于应力损伤阈值, 这说明当重频增加到一定程度时, 非透明光学材料将首先产生熔融损伤, 而不再是应力损伤。在准分子激光对透明光学材料辐照下, 杂质微粒的半径和掩埋深度对光学材料温度场分布有着重要影响。但当杂质半径和掩埋深度超过一定的数值时, 杂质粒子的存在与表面温度并无联系。理论模型能够较好地解释石英玻璃前/后表面相同的初始损伤形貌特征。

提出了一种以生产率、剂量精度与激光器使用成本三者最佳匹配为优化目标的步进扫描投影光刻机剂量控制参量优化新算法及其数学模型,通过将激光器重复频率作为可调参量并引入有效脉冲个数的概念,获得了有效剂量区间内任意给定剂量所应采取的优化策略并给出了剂量控制参量的具体计算方法。理论推导和模拟计算结果表明,新算法既保持了原算法在生产率和剂量精度优化方面的优势,又改进了原算法在激光器成本优化目标上的缺陷。随着准分子激光器及其剂量控制技术的进一步发展,新算法可望更能显示出其优越性并具有更广阔的应用前景。

提出了一种面向步进扫描投影光刻机的深紫外准分子激光实时曝光剂量控制算法。通过建立扫描曝光过程的抽象模型并分析准分子激光器单脉冲能量波动特性,提出采用闭环反馈控制进行实时调节,着重研究了抑制单脉冲能量超调和随机波动的有效算法。在一台波长为193 nm、重复频率为4 kHz、单脉冲能量为5 mJ的ArF准分子激光器上进行了实验研究。结果表明,当脉冲个数仅为20时算法控制下的剂量精度即可达0.89%,不但满足亚微米光刻越来越严的剂量要求,而且有助于提高光刻机生产效率和激光器使用效率。

主要描述了紫外准分子激光刻蚀聚酰亚胺(polyimide,PI)制作微图案实验.通过这种刻蚀方法,成功地在PI上制作了微米量级线宽和亚微米量级深度的图案.

本文分析了紫外准分子激光对有机材料的消融过程,用理论模型解释了每个激光脉冲对有机材料的消融量与入射激光能量密度之间的关系.对于有机玻璃.当入射激光能量密度较高时,双光子过程将起主要作用.最后讨论了消融率随有机材料吸收系数之间的关系,对吸收系数较小的材料,消融率随吸收系数改变有一个极大值.