CN103018798A - 低损耗深紫外多层膜的制备方法 - Google Patents

低损耗深紫外多层膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103018798A
CN103018798A CN2012105328884A CN201210532888A CN103018798A CN 103018798 A CN103018798 A CN 103018798A CN 2012105328884 A CN2012105328884 A CN 2012105328884A CN 201210532888 A CN201210532888 A CN 201210532888A CN 103018798 A CN103018798 A CN 103018798A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
loss
multilayer film
deep
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012105328884A
Other languages
English (en)
Inventor
金春水
靳京城
李春
邓文渊
常艳贺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN2012105328884A priority Critical patent/CN103018798A/zh
Publication of CN103018798A publication Critical patent/CN103018798A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

低损耗深紫外多层膜的制备方法，属于深紫外光学技术应用领域，为了解决现有技术中深紫外光学薄膜，应用全氧化物膜层导致光学薄膜系统吸收损耗大以及应用全氟化物膜层导致光学薄膜系统散射损耗大的问题，该方法包括以下步骤：步骤一、将需要镀膜的光学基底进行超声波清洗、慢拉脱水、N2烘干；步骤二、按照薄膜设计的膜系结构，在步骤一完成后的光学基底上，采用离子辅助电子束蒸发工艺制备氧化物膜层堆；步骤三、采用热蒸发工艺继续在氧化物膜层堆上制备氟化物膜层堆，本发明克服了全氟化物多层膜体系中薄膜的内部结构比较疏松、表面粗糙度比较大的缺点，避免了全氧化物多层膜体系中外层氧化物薄膜与激光作用的导致吸收损耗较大的缺点。

Description

低损耗深紫外多层膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种低损耗深紫外多层膜的制备方法，属于深紫外光学技术应用领域。
背景技术
近年来，以ArF准分子激光和200nm以下波长自由电子激光为代表的深紫外光学应用获得了长足的发展，其中ArF准分子193nm激光在包括材料精细微加工、深紫外光刻、材料处理、激光标签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都获得了十分广泛重要的应用，深紫外光学相关技术的研究具有重大的社会和经济价值。深紫外激光光学系统与应用的不断发展对深紫外光学薄膜元件性能及长期稳定性要求都提出了新的挑战。
193nm光刻系统是目前为止人类所搭建的最为复杂的光学系统之一，随着193nm光刻系统不断向更高的节点迈进，对光刻光源ArF准分子激光器的性能要求愈加苛刻，不断向着能量更高、频率更大的方向发展。在深紫外波段，所有光学材料不可避免的存在吸收损耗和散射损耗，可选用的镀膜材料只有氧化物Al2O3、SiO2和少数氟化物系列LaF3 、MgF2 等，这两类材料在光学及机械性能方面存在着各自的优势和缺点。在深紫外多层膜系统中，如在高反射薄膜系统中，薄膜层数可达50层之多，随之会带来严重的吸收损耗和散射损耗，光学损耗的大小决定了深紫外光学薄膜元件的性能优劣。当深紫外薄膜元件需要长时间用于较高能量且较复杂光学系统中时，整个光刻系统对193nm薄膜元件的损伤阈值、性能稳定性及使用寿命提出了极为苛刻的要求。
现有深紫外多层膜采用全氧化物多层膜体系和全氟化物多层膜体系。
采用全氧化物多层膜体系时，氧化物可在较低温度下沉积，具有光滑的表面，散射损耗较小，具有较高的聚集密度，膜层牢固耐用。 Al2O3在193nm波段折射率可达1.85，与低折射率材料SiO2折射率差值大，在薄膜元件设计和制备中容易获得理想的反射率或透过率，同时在工作波长范围内会有更宽的光谱带宽。但由于193nm接近Al2O3的本征吸收限，造成吸收损耗较大，并且氧化物薄膜在ArF激光器F2工作气氛中不稳定，容易退化导致薄膜元件性能下降甚至失效，这将对整个光学系统造成灾难性的后果。
采用全氧化物多层膜体系时，氟化物在深紫外波段吸收较小，但是需要在较高的基底温度下成膜，对成膜环境敏感，其特性受基底材料、表面光洁度、压强沉积速率及温度影响较大。膜层的聚集密度相对较低，氟化物多层膜的多晶态是造成散射损耗较大的主要原因，同比于氧化物膜系来说，应力较小，这有利于减少膜层损伤发生的几率，氟化物薄膜在ArF激光器F2工作环境中性能稳定不易退化。
发明内容
本发明为了解决现有技术中深紫外光学薄膜，应用全氧化物膜层导致光学薄膜系统吸收损耗大以及应用全氟化物膜层导致光学薄膜系统散射损耗大的问题。
本发明提出低损耗深紫外多层膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将需要镀膜的光学基底进行超声波清洗、慢拉脱水、N2烘干；
步骤二、按照薄膜设计的膜系结构，在步骤一完成后的光学基底上，采用离子辅助电子束蒸发工艺制备氧化物膜层堆；
步骤三、采用热蒸发工艺继续在氧化物膜层堆上制备氟化物膜层堆。
本发明的有益效果：本发明低损耗深紫外多层膜的制备方法，在基底上先制备氧化物膜层堆，可以有效提高多层膜体系的致密性和表面粗糙度，克服了全氟化物多层膜体系中薄膜的内部结构比较疏松、表面粗糙度比较大的缺点，利于降低薄膜元件对有机污染物和水汽的吸附，并大大降低多层膜体系的散射损耗；在氧化物膜层堆上继续制备氟化物膜层堆，可以有效降低多层膜体系吸收损耗，避免了全氧化物多层膜体系中外层氧化物薄膜与激光作用的导致吸收损耗较大的缺点，由于本发明深紫外多层膜的外层为氟化物膜层，提高了薄膜元件在F2环境中的稳定性。
附图说明
图1：低损耗深紫外多层膜的制备工艺流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明低损耗深紫外多层膜的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、将需要镀膜的光学基底1进行超声波清洗、慢拉脱水、N2烘干；
步骤二、按照薄膜设计时的膜系结构，在步骤一完成后的光学基底1上，采用离子辅助电子束蒸发工艺制备氧化物膜层堆2，实现多层膜体系中较为致密和光滑的内侧膜系，有效减少多层膜体系的散射损耗；
步骤三、由于离子辅助电子束蒸发工艺中工艺气体的引入，会降低镀膜腔体的本底真空度。热蒸发工艺需要在较高真空度下沉积，所以需要等待腔体真空度再次达到超高真空后，选择合适的制备工艺参数，如基底加热温度，蒸发速率等。应用热蒸发工艺继续在氧化物膜层堆2上制备氟化物膜层堆3，有效减少多层膜体系的吸收损耗。
光学基底1采用CaF2材料，氧化物膜层堆2采用Al2O3、SiO2材料，氟化物膜层堆3采用LaF3、MgF2材料。
深紫外氟化物薄膜材料不仅局限于LaF3、MgF2，还包括所有可用于深紫外波段的氟化物薄膜材料AlF3、Na3AlF6、YF3、GdF3等。
本发明深紫外多层膜薄膜类型包括所有的薄膜类型，如高反射膜、增透膜、偏振膜等，及不同的入射角度，如0度入射、45度入射等。
从工艺的兼容性来看，深紫外氧化物膜层堆2的制备工艺方法优选采用等离子体辅助电子束工艺或离子束辅助电子束蒸发工艺等制备工艺方法，但是也包括采用离子束溅射工艺或磁控溅射工艺等制备工艺方法，且上述工艺制备方法与相应的具体设备型号没有任何关系，即包括相应制备方法的所有不同型号的设备。
由于在多数热蒸发的镀膜机都同时具备热阻蒸发、电子束蒸发、离子辅助电子束蒸发及等离子体辅助电子束蒸发等能力。所以采用离子辅助电子束蒸发工艺制备氧化物(Al2O3/SiO2) 多层膜，可以同热舟蒸发工艺制备氟化物(LaF3/MgF2)多层膜在一台镀膜机中进行，即在制备氧化物多层膜后立即进行氟化物多层膜的制备。
本发明的制备方法可以很好地汲取氟化物和氧化物性能上的优势，同比于全氟化物膜系，结构更加致密和表面粗糙度小，利于降低光学系统薄膜的散射损耗；同比于全氧化物膜系，在与激光作用最为紧密的外层材料选定为氟化物，有效降低多层膜系统的吸收损耗。本发明中深紫外多层膜系统可以大大减小光学薄膜吸收和散射损耗。此外，外层薄膜材料类型为氟化物也可以提高光学薄膜元件在F2环境中的稳定性。

Claims (2)

1.低损耗深紫外多层膜的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一、将需要镀膜的光学基底（1）进行超声波清洗、慢拉脱水、N2烘干；
步骤二、按照薄膜设计的膜系结构，在步骤一完成后的光学基底（1）上，采用离子辅助电子束蒸发工艺制备氧化物膜层堆（2）；
步骤三、采用热蒸发工艺继续在氧化物膜层堆（2）上制备氟化物膜层堆（3）。
2.根据权利要求1所述的低损耗深紫外多层膜的制备方法，其特征在于，光学基底（1）采用CaF2材料；氧化物膜层堆（2）采用Al2O3和SiO2材料；氟化物膜层堆（3）采用LaF3和MgF2材料。
CN2012105328884A 2012-12-11 2012-12-11 低损耗深紫外多层膜的制备方法 Pending CN103018798A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105328884A CN103018798A (zh) 2012-12-11 2012-12-11 低损耗深紫外多层膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105328884A CN103018798A (zh) 2012-12-11 2012-12-11 低损耗深紫外多层膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103018798A true CN103018798A (zh) 2013-04-03

Family

ID=47967610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012105328884A Pending CN103018798A (zh) 2012-12-11 2012-12-11 低损耗深紫外多层膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103018798A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103235353A (zh) * 2013-04-18 2013-08-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种使深紫外光学薄膜具有光学稳定性的处理方法
CN103726019A (zh) * 2013-12-13 2014-04-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 改善球面光学元件镀膜均匀性的挡板的设计方法
CN104297819A (zh) * 2014-09-26 2015-01-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种低应力深紫外多层膜的制备方法
CN105444714B (zh) * 2015-12-21 2018-06-22 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种极紫外凹面反射镜镀膜均匀性评估方法
CN111443418A (zh) * 2020-05-12 2020-07-24 苏州江泓电子科技有限公司 一种用于70~100nm真空紫外波段的偏振多层膜及其制备方法
CN111485203A (zh) * 2020-05-19 2020-08-04 中国科学院光电技术研究所 一种用于提高光学薄膜光学性能的制备方法
CN112764149A (zh) * 2021-01-08 2021-05-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种深紫外平板偏振分光镜及其设计方法
CN113050272A (zh) * 2021-03-03 2021-06-29 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种深紫外滤光片及其设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11264903A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Canon Inc 反射防止膜およびその製造方法
JP2000199802A (ja) * 1999-01-07 2000-07-18 Canon Inc 反射防止膜及びそれを施した光学系
CN102681041A (zh) * 2012-05-10 2012-09-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 环境稳定性深紫外光学薄膜及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11264903A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Canon Inc 反射防止膜およびその製造方法
JP2000199802A (ja) * 1999-01-07 2000-07-18 Canon Inc 反射防止膜及びそれを施した光学系
CN102681041A (zh) * 2012-05-10 2012-09-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 环境稳定性深紫外光学薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
尚淑珍等: "高反射率193nm Al2O3 / MgF2 反射膜的实验研究", 《中国激光》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103235353A (zh) * 2013-04-18 2013-08-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种使深紫外光学薄膜具有光学稳定性的处理方法
CN103726019A (zh) * 2013-12-13 2014-04-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 改善球面光学元件镀膜均匀性的挡板的设计方法
CN103726019B (zh) * 2013-12-13 2015-10-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 改善球面光学元件镀膜均匀性的挡板的设计方法
CN104297819A (zh) * 2014-09-26 2015-01-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种低应力深紫外多层膜的制备方法
CN105444714B (zh) * 2015-12-21 2018-06-22 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种极紫外凹面反射镜镀膜均匀性评估方法
CN111443418A (zh) * 2020-05-12 2020-07-24 苏州江泓电子科技有限公司 一种用于70~100nm真空紫外波段的偏振多层膜及其制备方法
CN111485203A (zh) * 2020-05-19 2020-08-04 中国科学院光电技术研究所 一种用于提高光学薄膜光学性能的制备方法
CN112764149A (zh) * 2021-01-08 2021-05-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种深紫外平板偏振分光镜及其设计方法
CN113050272A (zh) * 2021-03-03 2021-06-29 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种深紫外滤光片及其设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103018798A (zh) 低损耗深紫外多层膜的制备方法
CN102033255B (zh) 一种宽谱广角增透亚波长结构的制备方法
KR101194257B1 (ko) 광대역 반사방지 다층코팅을 갖는 태양전지용 투명 기판 및 그 제조방법
Zhang et al. Wide-angle and broadband graded-refractive-index antireflection coatings
Khan et al. Antireflective coatings with enhanced adhesion strength
Tan et al. Anti-reflectance investigation of a micro-nano hybrid structure fabricated by dry/wet etching methods
CN104369440B (zh) 用于激光器的全介质反射膜及其制备方法
CN102681041A (zh) 环境稳定性深紫外光学薄膜及其制备方法
CN109136840A (zh) 一种真空紫外铝反射镜的制备方法
CN111856639A (zh) 一种全介质紫外滤光膜
CN107863675B (zh) 一种用于板条激光器谐振腔全反射面的薄膜结构
CN102520470B (zh) 一种硬铝/碳化硅极紫外多层膜反射镜及其制备方法
CN108445567B (zh) 一种高损伤阈值的高反膜及制备方法
CN105929471A (zh) 一种低成本太阳能薄膜反射镜材料
CN104237985A (zh) 一种全介质反射膜及其制备方法
CN205941960U (zh) 一种低成本太阳能薄膜反射镜材料
CN114879282A (zh) 一种基于介质超表面的激光防护膜及其制备方法
CN102338899B (zh) 一种低损耗高可靠性反射镜
CN103147047A (zh) 低紫外光学损耗的光学薄膜的制备方法
CN209624816U (zh) 一种基于金纳米颗粒的波长可调谐窄带滤光片
CN106835020A (zh) 降低氧化铪‑氧化硅多层膜表面粗糙度的方法
Li et al. Preparation of MgF2, SiO2 and TiO2 optical films
CN112904461A (zh) 一种紫外波段超低吸收双面增透膜及其制备方法
CN106405688B (zh) CaF2光学薄膜元件的制备方法及CaF2光学薄膜元件
TWI447917B (zh) 薄膜太陽能電池及其前電極層之製作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130403