光学薄膜中杂质的LIF光谱检测

用于高功率DUV/VUV激光应用的光学涂层的性能取决于由于杂质或缺陷在薄膜层中的残留吸收。万博电脑网页版登录我们证明了激光诱导荧光在检测特定吸收物种方面的高潜力，即使在光学薄膜的小相互作用体积内。

方法

利用脉冲ArF激光诱导荧光测量(LIF)，在硅衬底上的氟化单层和CaF上的高反射镜中识别了镨、铈和碳氢化合物的特征非本征发射₂基板。对于镨，使用IPHT的LID技术(激光诱导偏转)进行了额外的直接和绝对吸收测量，显示了不同杂质含量对高反射镜吸收的影响。

为了研究脉冲ArF激光激发(l=193 nm)下光学薄膜中的激光诱导荧光，应用了由以下组件组成的设置:

• arf激光复合(相干)
• 成像光谱仪三叶草SR-303i-B使用光栅150 l/mm和1200 l/mm
• Andor iStar ICCD检测器DH740i-18F-03带控制器
• 光纤耦合器
• 特殊的干涉滤光片，阻挡散射ArF激光

激光诱导荧光测量(LIF)是一种常用的方法，用于灵敏地检测几种介质(如大块材料、液体或气体)中的微小缺陷或杂质痕迹。然而，在薄膜界，迄今为止，LIF测量很少用于研究。这是可能的，因为激发激光和薄膜之间的相互作用体积非常小，因此预期的荧光信号非常微弱。另一方面，由于制造工艺，薄膜中的缺陷密度预计会比相应的大块材料大。

图1:193 nm ArF激光激发后LaF3单层(厚度:50 nm)的荧光光谱

图1显示了在硅片上沉积一个厚度仅为50 nm的LaF3层时，ArF激光激发的LIF光谱(H=15 mJ/cm2, f=10 Hz)。选择硅片作为衬底材料，因为已经证明硅在193nm激发下不显示荧光。因此，所有检测到的荧光都来自于沉积的薄膜。使用10µs的记录时间采集频谱。LIF光谱由250nm和270nm处的两个尖峰、280nm ~ 310nm处的双峰、430nm处的宽峰和400nm处的小峰组成。从文献中报道的数据来看，观测到的排放可能是由于三价镨(250 nm、270 nm和400 nm)、三价铈(285 nm和305 nm)和碳氢化合物(430 nm)的痕迹。

图2a): 193 nm应用的几种高反射(HR)镜在250和270 nm处的镨荧光的比较万博电脑网页版登录

LIF研究的一个主要目标是将直接测量的吸收数据与特定缺陷或杂质联系起来，以便更好地了解光学涂层内的残余吸收。图2a显示了几种高反射(HR)涂层(设计用于193nm应用，LaF组合)的LIF光谱万博电脑网页版登录_3.和MgF₂)的波长范围为240 ~ 280 nm，表明不同数量的镨。对于这些比较测量，考虑到镨发射的荧光寿命，光谱的记录持续时间为1µs。

图2b)直接测量了从LIF测量中获取的镨含量(任意单位)对HR反射镜的吸收

图2b显示了不同HR涂层的吸收数据作为镨含量(任意单位)的函数。除了一个样品(M6)具有非常主要的Ce3+荧光外，在Pr和Pr之间有相当好的相关性^{3 +}荧光强度和测量吸收。综上所述，在193 nm应用中优化HR涂层的吸收时，镨的残留量是需要考虑的因素之一。万博电脑网页版登录

确认

本说明的信息和数字已由克里斯蒂安博士Mühlig提供，光子技术研究所e.V，耶拿。