193 nm激光下不同含量Y杂质CaF2晶体辐照损伤研究

WANG Huajin,KOU Huamin,WANG Yongzhe,JIANG Dapeng,ZHANG Bo,QIAN Xiaobo,WANG Jingya,ZHU Linling,ZENG Aijun,YANG Qiuhong,SU Liangbi

wf（2023）

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摘要

氟化钙晶体的抗辐照性能是其在深紫外光刻应用中的关键性能之一,目前氟化钙晶体在193 nm激光辐照下的损伤过程尚不清楚.本文报道了193 nm激光辐照下氟化钙晶体的损伤行为及影响损伤的关键缺陷因素.通过193 nm激光辐照试验,发现晶体损伤主要表现为晶体内部产生的辐照诱导色心与表面产生的辐照诱导损伤坑.通过紫外–可见分光光度计对辐照诱导色心分析,并将不同色心吸收系数与Y杂质含量进行线性拟合.结果表明:Y离子具有与F心结构波函数发生重叠的低位轨道,两者发生轨道杂化易形成色心稳定结构;线性拟合结果表明Y离子含量与氟化钙晶体本征色心之间存在线性关系,说明Y元素是影响色心形成的关键杂质离子.实验表征了辐照诱导损伤坑的元素分布和结构缺陷.EDS结果表明损伤坑处伴随着钙元素含量上升和氟元素含量下降,证实H心扩散、F心聚集导致了辐照损伤;EBSD结果表明表面辐照损伤优先在位错处产生.因此,降低杂质含量及位错密度是提高氟化钙晶体在193 nm激光下抗辐照损伤性能的重要途径.

关键词

CaF2 crystal,color center,laser irradiation damage,impurity content,dislocation density

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