CN103048712A - 一种极紫外多层膜反射镜及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种极紫外多层膜反射镜及其制作方法，该反射镜包括基底、硅铝合金薄膜层及锆薄膜层，硅铝合金薄膜层和锆薄膜层依次交替的沉积在基底上，直至最上层为锆薄膜层，硅铝合金薄膜层及锆薄膜层分别设有35～40层，硅铝合金薄膜层共分为五层，从上到下依次为：硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层、硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层及硅铝合金超薄膜层；制作方法包括以下步骤：首先对基底进行清洗，然后采用直流磁控溅射方法在基底上依次镀制硅铝合金薄膜层和锆薄膜层。与现有技术相比，本发明制备的极紫外多层膜反射镜具有成膜质量好、光学性能满足需求等优势，更适于对反射率要求较高的极紫外光学系统。

Description

一种极紫外多层膜反射镜及其制作方法

技术领域

本发明属于精密光学元件制作技术领域，尤其是涉及一种极紫外多层膜反射镜及其制作方法。

背景技术

在极紫外(EUV)波段，基于纳米厚度多层膜的反射式光学元件已经在科学研究和工程技术领域得到了广泛应用。极紫外多层膜反射镜的膜层材料选择是研制多层膜反射镜的重点，经过几十年的研究，一些非常好的膜层材料被提出。在12.5～30nm极紫外波段，Si/Mo多层膜反射镜被广泛应用于极紫外分束镜、反射镜、极紫外光刻和天文观测装置中。但是，在波长超过25nm的极紫外波段，由于硅和钼对极紫外辐射的吸收快速增大，导致硅/钼多层膜的反射率相对较低、光谱分辨率较差，难以满足应用需求。因此，在波长较长的EUV波段(17.1～29nm)，需要寻找更好的多层膜材料。

由于铝的L吸收边在17.06nm，因此在17.1～19nm波段，铝具有较小的吸收系数，相比硅，更适于作为多层膜的间隔层材料。近年来，铝基极紫外多层膜反射镜日渐成为国际研究热点。目前为止，已经公开发表的铝基多层膜主要包括铝/钼、铝/碳化硅和铝/锆多层膜。

铝/钼多层膜从理论上具有相比钼/硅多层膜更高的峰值反射率，但是铝/钼多层膜表面容易氧化，且铝/钼多层膜的膜层界面间粗糙度比较大，如：工作于18.5nm的铝/钼多层膜的表面具有100nm尺度的颗粒，界面粗糙度为1.17nm(H.Nii，M.Niibe，H.Kinoshita and Y.Sugie，Fabrication of Mo/Al multilayer films for awavelength of 18.5nm，J.Synchrotron Radiat.5(1998)702.)。因此，基于铝/钼多层膜的极紫外反射镜的反射率不高，稳定性较差，不适于长期使用。

碳化硅/铝多层膜在17.06～80nm波段具有很好的光学特性，并具有低的应力和好的热稳定性，在理论上具有很大的优势，但是在真实的碳化硅/铝多层膜结构中，两种材料膜层的界面粗糙度较大，而且铝较容易形成多晶态，从而导致多层膜的峰值反射率相对理论值有较大的降低。(P.Jonnard at el，“Optical，chemical and depthcharacterization of Al/SiC periodic multilayers，”Proc.of SPIE，Vol.7360)

为了改善碳化硅/铝多层膜的膜层界面，降低界面粗糙度，提升反射率，可以采用在碳化硅层和铝层之间插入一层钼或钨薄层，形成碳化硅/钼/铝或碳化硅/钨/铝的多层膜结构，可以有效改变两种材料膜层的界面粗糙度，从而提升多层膜的峰值反射率(E.Meltchakov at el，“Development of Al-based multilayer optics for EUV”，Appl.Phys.A(2010)98：111-117)。但是，由于引入的金属薄膜层对极紫外辐射的吸收较大，对反射率的提升有限。

从理论上看，在17-19nm波段，铝/锆多层膜反射镜具有最高的反射率，但是由于纯铝锆薄膜层之间容易生产合金化合物，导致膜层间的相互渗透较大，另外由于两种材料都是金属，所形成的薄膜一般是多晶状态，因此导致两者的界面粗糙度较大(Jin-Kuo Ho and Kwang-Lung Lin，The metastable Al/Zr alloy thin films preparedby alternate sputtering Deposition，J.Appl.Phys.75，2434(1994))。

为了克服铝/锆多层膜中铝膜层的结晶问题，人们采用硅铝合金(质量密度：铝为99％，硅为1％)代替纯铝，制作硅铝合金/锆多层膜反射镜，掺杂了硅的硅铝合金薄膜中铝的结晶情况有所减弱，但没有完全抑制，两种材料膜层间的相互渗透依然存在，界面间的粗糙度随多层膜的生长而逐渐增加，因而，反射镜的反射率没有明显提升。

因此，寻找一种能够有效抑制铝基多层膜中铝膜层结晶的方法，减少多层膜界面粗糙度，提升多层膜反射镜在极紫外波段的反射率，是进一步拓展铝基极紫外多层膜反射镜应用范围的有效方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成膜质量好的极紫外多层膜反射镜及其制作方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种极紫外多层膜反射镜，该反射镜包括基底、硅铝合金薄膜层及锆薄膜层，所述的硅铝合金薄膜层和锆薄膜层依次交替的沉积在基底上，直至最上层为锆薄膜层，所述的硅铝合金薄膜层及锆薄膜层分别设有35～45层，所述的硅铝合金薄膜层共分为五层，从上到下依次为：硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层、硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层及硅铝合金超薄膜层。

硅铝合金薄膜层及锆薄膜层的总厚度为262.5～486.0纳米，所述的硅铝合金薄膜层的厚度为4.7～7.5纳米，所述的锆薄膜层的厚度为2.8～3.3纳米，所述的硅铝合金超薄膜层的厚度为1.3～2.1纳米，所述的硅超薄膜层的厚度为0.4～0.6纳米。

所述的硅铝合金超薄膜层中，铝占99％的重量份，硅占1％的重量份；所述的硅超薄膜层由纯度为99.999％的硅材料制成；所述的锆薄膜层由纯度为99.999％的锆金属材料制成。

所述的基底为光学玻璃或超光滑硅基底，所述的基底表面的均方根粗糙度大于0nm，小于0.5nm。

一种极紫外多层膜反射镜的制作方法，该方法包括以下步骤：首先对基底进行清洗，然后采用直流磁控溅射方法在基底上依次镀制硅铝合金薄膜层和锆薄膜层。

所述的对基底进行清洗依次包括以下步骤：采用去离子水超声波清洗8～12分钟、有机清洗液超声波清洗8～12分钟、去离子水超声波清洗3～8分钟、MOS级丙酮超声波清洗8～12分钟、去离子水超声波清洗8-12分钟、MOS级乙醇超声波清洗8-12分钟、去离子水超声波清洗8-12分钟、干燥的纯净氮气吹干。

所述的有机清洗液为市售的洗洁精，去离子水的电阻率≤18MΩ。

所述的直流磁控溅射方法包括以下步骤：

(1)镀制多层膜前，调节溅射室的本底真空度低于8×10^-5帕斯卡，靶到基底的距离为8-12厘米；

(2)镀制硅铝合金薄膜层：

先通过公转电机将基底运动到装有硅铝合金靶材料的溅射靶枪上方，移开机械挡板，开始镀硅铝合金超薄膜层，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将机械挡板移回，然后将基底运动到装有硅靶材料的溅射靶枪上，移开机械挡板，镀硅超薄膜层，在基底上依次镀制硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层、硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层及硅铝合金超薄膜层后，即形成了一层硅铝合金薄膜层；

(3)镀制锆薄膜层：

当硅铝合金薄膜层制作完成后，将基底运动到装有锆靶材料的溅射靶枪上，将该靶枪的机械挡板移开，开始镀制锆薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度；

(4)当锆薄膜层镀完后，将机械挡板移回，此时形成了多层膜反射镜的一个周期，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方，重复步骤(2)及步骤(3)的过程，形成第二个周期，如此反复35-45次，实现多层膜的制作；

其中，机械挡板移开到移回之间的时间间隔即为镀制一层薄膜的镀膜时间；通过镀膜时间来控制膜层的厚度，在镀膜过程中，基底保持自转，自转速度为30～50转/分钟。

所述的溅射靶枪的工作模式为恒功率溅射，溅射工作气压为0.18帕斯卡；每层硅铝合金超薄膜层的镀膜时间的为5秒-10秒；每层硅超薄膜层的镀膜时间为0.4～0.6秒；每层锆薄膜层的镀膜时间为31秒-34秒。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明与现有的Al基多层膜相比，在紫外多层膜反射镜中的硅铝合金超薄膜层中引入了硅超薄膜层，在没有较大改变硅铝合金材料光学性能的基础上，有效抑制了硅铝合金超薄膜层的结晶，改善了多层膜的界面，使得多层膜的界面更为清晰，在保证较高的光谱分辨率的前提下，提升了反射镜的反射率。

(2)本发明提出的这种极紫外多层膜反射镜具有成膜质量好、光学性能满足需求等优势，更适于对反射率要求较高的极紫外光学系统。

附图说明

图1为本发明的极紫外多层膜反射镜的分解结构示意图；

图2为本发明的极紫外多层膜反射镜的工作示意图；

图3为实施例2制作的极紫外多层膜反射镜的反射率测量曲线图；

图4为实施例3制作的极紫外多层膜反射镜的反射率测量曲线图。

图中，1为基底，2为硅铝合金薄膜层，3为锆薄膜层，4为硅铝合金超薄膜层，5为硅超薄膜层，6为入射光，7为反射光。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

首先对基底光学玻璃进行清洗，包括以下步骤：采用去离子水超声波清洗10分钟、有机清洗液超声波清洗10分钟，去离子水超声波清洗5分钟，MOS级丙酮超声波清洗10分钟，去离子水超声波清洗10分钟，MOS级乙醇超声波清洗10分钟，去离子水超声波清洗10分钟，干燥的纯净氮气吹干。有机清洗液采用的是立白牌洗洁精，去离子水电阻率≤18MΩ。基底表面的均方根粗糙度大于0nm，小于0.5nm。

然后在光学玻璃基底上依次交替沉积硅铝合金薄膜层和锆薄膜层，采用磁控溅射方法，包括以下步骤：溅射靶枪的工作模式为恒功率溅射，溅射工作气压为0.18帕斯卡；镀制多层膜前，溅射室的本底真空度为8×10-5帕斯卡；靶到基底的距离为10厘米；利用靶和基底之间的机械挡板来控制薄膜的厚度：

(1)先通过公转电机将基底运动到装有硅铝合金靶材料的溅射靶枪上方，移开挡板，开始镀膜，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后将基底运动到装有硅靶材料的溅射靶枪上，其中，挡板移开到移回之间的时间间隔即为镀制一层薄膜的镀膜时间；

(2)当基底运动到装有硅靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方；

(3)当基底运动到装有硅铝合金靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅铝合金超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅靶材的溅射靶枪上方；

(4)当基底运动到装有硅靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方；

(5)当基底运动到装有硅铝合金靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅铝合金超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，至此，完成了硅铝合金薄膜层的镀制，当硅铝合金薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有锆靶材的溅射靶枪上方；

(6)当基底运动到装有锆靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制锆薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当锆薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方；

(7)如此反复以上过程40次，实现多层膜的制作；在膜层沉积过程中，基底保持自转，自转速度为40转/分钟。

制备得到的极紫外多层膜反射镜，包括基底1和硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3，其中，硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3依次交替沉积在基底1上，其中，硅铝合金薄膜层2共分为五层，从上到下依次为：硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5、硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5及硅铝合金超薄膜层4。

基底1为光学玻璃，硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3分别设有40层，基底1上面的膜的总厚度为340纳米，其中：每个硅铝合金超薄膜层4厚度为1.5nm，镀膜时间为6.5秒；每个硅超薄膜层5的厚度为0.5nm，镀膜时间为0.5秒；每个锆薄膜层3厚度为3.0nm，镀膜时间为32.4秒。硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3依次交替沉积于基底1表面上是指在基底1表面上，第一层薄膜是硅铝合金超薄膜层4，第二层薄膜是硅超薄膜层5，第三层薄膜是硅铝合金超薄膜层4，第四层是硅超薄膜层5，第五层薄膜是硅铝合金超薄膜层4，至此形成了一层硅铝合金薄膜层2；第六层薄膜是锆薄膜层6，至此形成了多层膜的一个周期；如此往复40次，直至最后一层薄膜是锆薄膜层3。图1为本实施例制作的极紫外多层膜反射镜的分解结构示意图。其中，硅铝合金超薄膜层4中，铝占99％的重量份，硅占1％的重量份；硅超薄膜层5由纯度为99.999％的硅材料制成；锆薄膜层3由纯度为99.999％的锆金属材料制成。

图2为本实施例制作的极紫外多层膜反射镜的工作示意图，入射光6通过硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3，在每个膜层界面上均发生反射，出射反射光7。一方面，硅铝合金薄膜层2的吸收较小，而硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3的光学折射率相差较大，可以形成较高的反射率；另一方面，硅铝合金的性质稳定，掺杂了硅超薄膜层5以后，每个硅铝合金超薄膜层4呈现非晶态，其与锆薄膜层3所形成的界面粗糙度小，因而极紫外多层膜反射镜能获得比较高的反射率，展示出优良的光学性能。

实施例2

首先对基底光学玻璃进行清洗，包括以下步骤：采用去离子水超声波清洗10分钟、有机清洗液超声波清洗10分钟，去离子水超声波清洗5分钟，MOS级丙酮超声波清洗10分钟，去离子水超声波清洗10分钟，MOS级乙醇超声波清洗10分钟，去离子水超声波清洗10分钟，干燥的纯净氮气吹干。有机清洗液采用的是立白牌洗洁精，去离子水电阻率≤18MΩ。基底表面的均方根粗糙度大于0nm，小于0.5nm。

然后在光学玻璃基底上依次交替沉积硅铝合金薄膜层和锆薄膜层，采用磁控溅射方法，包括以下步骤：溅射靶枪的工作模式为恒功率溅射，溅射工作气压为0.18帕斯卡；镀制多层膜前，溅射室的本底真空度为8×10-5帕斯卡；靶到基底的距离为10厘米；利用靶和基底之间的机械挡板来控制薄膜的厚度：

(1)先通过公转电机将基底运动到装有硅铝合金靶材料的溅射靶枪上方，移开挡板，开始镀膜，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后将基底运动到装有硅靶材料的溅射靶枪上，其中，挡板移开到移回之间的时间间隔即为镀制一层薄膜的镀膜时间；

(2)当基底运动到装有硅靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方；

(3)当基底运动到装有硅铝合金靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅铝合金超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅靶材的溅射靶枪上方；

(4)当基底运动到装有硅靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方；

(5)当基底运动到装有硅铝合金靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅铝合金超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将挡板移回，至此，硅铝合金薄膜层镀制完成，然后再将基底运动到装有锆靶材的溅射靶枪上方；

(6)当基底运动到装有锆靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制锆薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当锆薄膜层镀完后，将挡板移回，至此，多层膜的一个周期镀制完成，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方；

(7)如此反复以上过程45次，实现多层膜的制作；在膜层沉积过程中，基底保持自转，自转速度为40转/分钟。

制备得到的极紫外多层膜反射镜，如图1所示，包括基底1、硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3依次交替的沉积在基底1上，直至最上层为锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3分别设有40层，硅铝合金薄膜层2共分为五层，从上到下依次为：硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5、硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5及硅铝合金超薄膜层4。

基底1为光学玻璃，硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3分别设有45层，总厚度为355.5纳米，其中：每个硅铝合金超薄膜层4厚度为1.3nm，镀膜时间为6.1秒；每个硅超薄膜层5的厚度为0.5nm，镀膜时间为0.5秒；每个锆薄膜层3厚度为3.0nm，镀膜时间为32.4秒。硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3依次交替沉积于基底1表面上是指在基底1表面上，第一层薄膜是硅铝合金超薄膜层4，第二层薄膜是硅超薄膜层5，第三层薄膜是硅铝合金超薄膜层4，第四层是硅超薄膜层5，第五层薄膜是硅铝合金超薄膜层4，第六层薄膜是锆薄膜层6，如此往复45次，直至最后一层薄膜是锆薄膜层3。图1为本实施例制成的极紫外多层膜反射镜的分解结构示意图。其中，硅铝合金超薄膜层4中，铝占99％的重量份，硅占1％的重量份；硅超薄膜层5由纯度为99.999％的硅材料制成；锆薄膜层3由纯度为99.999％的锆金属材料制成。

基于上述方法，制作的极紫外反射镜的反射率在意大利ELETTRA同步辐射实验室测量，测量反射率如图3所示，其中，入射光束的入射角度为10°，横坐标为极紫外辐射的波长，纵坐标为多层膜反射镜的反射率。由图3可知，该反射镜的反射率峰值在17.8nm附近，峰值反射率接近50％，明显高于铝/钼多层膜反射镜(H.Nii，M.Niibe，H.Kinoshita and Y.Sugie，Fabrication of Mo/Al multilayer filmsfor a wavelength of 18.5nm，J.Synchrotron Radiat.5(1998)702.)和碳化硅/钼/铝多层膜反射镜(E.Meltchakov at el，“Development of Al-based multilayer optics for EUV”，Appl.Phys.A(2010)98：111-117)的峰值反射率。

实施例3

首先对基底光学玻璃进行清洗，包括以下步骤：采用去离子水超声波清洗10分钟、有机清洗液超声波清洗10分钟，去离子水超声波清洗5分钟，MOS级丙酮超声波清洗10分钟，去离子水超声波清洗10分钟，MOS级乙醇超声波清洗10分钟，去离子水超声波清洗10分钟，干燥的纯净氮气吹干。有机清洗液采用的是立白牌洗洁精，去离子水电阻率≤18MΩ。基底表面的均方根粗糙度大于0nm，小于0.5nm。

然后在光学玻璃基底上依次交替沉积硅铝合金薄膜层和锆薄膜层，采用磁控溅射方法，包括以下步骤：溅射靶枪的工作模式为恒功率溅射，溅射工作气压为0.18帕斯卡；镀制多层膜前，溅射室的本底真空度为8×10-5帕斯卡；靶到基底的距离为10厘米；利用靶和基底之间的机械挡板来控制薄膜的厚度：

(1)先通过公转电机将基底运动到装有硅铝合金靶材料的溅射靶枪上方，移开挡板，开始镀膜，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后将基底运动到装有硅靶材料的溅射靶枪上，其中，挡板移开到移回之间的时间间隔即为镀制一层薄膜的镀膜时间；

(2)当基底运动到装有硅靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方；

(3)当基底运动到装有硅铝合金靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅铝合金超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅靶材的溅射靶枪上方；

(4)当基底运动到装有硅靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅超薄膜层镀完后，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方；

(5)当基底运动到装有硅铝合金靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制硅铝合金超薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将挡板移回，至此，硅铝合金薄膜层镀制完成，然后再将基底运动到装有锆靶材的溅射靶枪上方；

(6)当基底运动到装有锆靶材料的靶枪上方后，该靶枪的挡板移开，开始镀制锆薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度，当锆薄膜层镀完后，至此，多层膜的一个周期镀制完成，将挡板移回，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方；

(7)如此反复以上过程35次，实现多层膜的制作；在膜层沉积过程中，基底保持自转，自转速度为40转/分钟。

制备得到的极紫外多层膜反射镜，如图1所示，包括基底1、硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3依次交替的沉积在基底1上，直至最上层为锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3分别设有35层，硅铝合金薄膜层2共分为五层，从上到下依次为：硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5、硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5及硅铝合金超薄膜层4。

基底1为光学玻璃，硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3分别设有35层，总厚度为329.0纳米，其中：每个硅铝合金超薄膜层4厚度为1.8nm，镀膜时间为8.2秒；每个硅超薄膜层5的厚度为0.5nm，镀膜时间为0.5秒；每个锆薄膜层4厚度为3.0nm，镀膜时间为32.4秒。硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3依次交替沉积于基底1表面上是指在基底1表面上，第一层薄膜是硅铝合金超薄膜层4，第二层薄膜是硅超薄膜层5，第三层薄膜是硅铝合金超薄膜层4，第四层是硅超薄膜层5，第五层薄膜是硅铝合金超薄膜层4，第六层薄膜是锆薄膜层3，如此往复35次，直至最后一层薄膜是锆薄膜层3。图1为本实施例制作的极紫外多层膜反射镜的分解结构示意图。其中，硅铝合金超薄膜层4中，铝占99％的重量份，硅占1％的重量份；硅超薄膜层5由纯度为99.999％的硅材料制成；锆薄膜层3由纯度为99.999％的锆金属材料制成。

基于上述方法，制作的极紫外反射镜的反射率在意大利ELETTRA同步辐射实验室测量，测量反射率如图4所示，其中，入射光束的入射角度为10°，横坐标为极紫外辐射的波长，纵坐标为多层膜反射镜的反射率。由图4可知，该反射镜的反射率峰值在20.5nm附近，峰值反射率接近42％，明显高于铝/碳化硅多层膜反射镜(E.Meltchakov at el，“Development of Al-based multilayer optics for EUV”，Appl.Phys.A(2010)98：111-117)的峰值反射率。

实施例4

一种极紫外多层膜反射镜，如图1所示，该反射镜包括基底1、硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3依次交替的沉积在基底1上，直至最上层为锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3分别设有35层，硅铝合金薄膜层2共分为五层，从上到下依次为：硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5、硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5及硅铝合金超薄膜层4。

硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3的总厚度为262.5纳米，硅铝合金薄膜层2的厚度为4.7纳米，锆薄膜层3的厚度为2.8纳米，硅铝合金超薄膜层4的厚度为1.3纳米，硅超薄膜层5的厚度为0.4纳米。

硅铝合金超薄膜层4中，铝占99％的重量份，硅占1％的重量份；硅超薄膜层5由纯度为99.999％的硅材料制成；锆薄膜层3由纯度为99.999％的锆金属材料制成。基底1为光学玻璃或超光滑硅基底1，基底1表面的均方根粗糙度为0.1nm。

一种极紫外多层膜反射镜的制作方法，该方法包括以下步骤：首先对基底1进行清洗，然后采用直流磁控溅射方法在基底1上依次镀制硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3。

对基底1进行清洗依次包括以下步骤：采用去离子水超声波清洗8分钟、有机清洗液超声波清洗8分钟、去离子水超声波清洗3分钟、MOS级丙酮超声波清洗8分钟、去离子水超声波清洗8分钟、MOS级乙醇超声波清洗8分钟、去离子水超声波清洗8分钟、干燥的纯净氮气吹干。有机清洗液为市售的洗洁精，去离子水的电阻率≤18MΩ。

直流磁控溅射方法包括以下步骤：

(1)镀制多层膜前，调节溅射室的本底真空度低于8×10^-5帕斯卡，靶到基底1的距离为8厘米；

(2)镀制硅铝合金薄膜层2：

先通过公转电机将基底1运动到装有硅铝合金靶材料的溅射靶枪上方，移开机械挡板，开始镀硅铝合金超薄膜层4，当硅铝合金超薄膜层4镀完后，将机械挡板移回，然后将基底1运动到装有硅靶材料的溅射靶枪上，移开机械挡板，镀硅超薄膜层5，在基底1上依次镀制硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5、硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5及硅铝合金超薄膜层4后，即形成了一层硅铝合金薄膜层2；

(3)镀制锆薄膜层3：

当硅铝合金薄膜层2制作完成后，将基底1运动到装有锆靶材料的溅射靶枪上，将该靶枪的机械挡板移开，开始镀制锆薄膜层3，通过镀膜时间来控制膜层的厚度；

(4)当锆薄膜层3镀完后，将机械挡板移回，此时形成了多层膜反射镜的一个周期，然后再将基底1运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方，重复步骤(2)及步骤(3)的过程，形成第二个周期，如此反复35次，实现多层膜的制作；

其中，机械挡板移开到移回之间的时间间隔即为镀制一层薄膜的镀膜时间；通过镀膜时间来控制膜层的厚度，在镀膜过程中，基底1保持自转，自转速度为30转/分钟。

溅射靶枪的工作模式为恒功率溅射，溅射工作气压为0.18帕斯卡；每层硅铝合金超薄膜层4的镀膜时间的为5秒；每层硅超薄膜层5的镀膜时间为0.4；每层锆薄膜层3的镀膜时间为31秒。

实施例5

一种极紫外多层膜反射镜，如图1所示，该反射镜包括基底1、硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3依次交替的沉积在基底1上，直至最上层为锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3分别设有40层，硅铝合金薄膜层2共分为五层，从上到下依次为：硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5、硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5及硅铝合金超薄膜层4。

基底1上的膜的总厚度为340.0纳米，硅铝合金薄膜层2的厚度为5.5纳米，锆薄膜层3的厚度为3.0纳米，硅铝合金超薄膜层4的厚度为1.5纳米，硅超薄膜层5的厚度为0.5纳米。

硅铝合金超薄膜层4中，铝占99％的重量份，硅占1％的重量份；硅超薄膜层5由纯度为99.999％的硅材料制成；锆薄膜层3由纯度为99.999％的锆金属材料制成。基底1为光学玻璃或超光滑硅基底1，基底1表面的均方根粗糙度为0.3nm。

一种极紫外多层膜反射镜的制作方法，该方法包括以下步骤：首先对基底1进行清洗，然后采用直流磁控溅射方法在基底1上依次镀制硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3。

对基底1进行清洗依次包括以下步骤：采用去离子水超声波清洗10分钟、有机清洗液超声波清洗10分钟、去离子水超声波清洗5分钟、MOS级丙酮超声波清洗10分钟、去离子水超声波清洗10分钟、MOS级乙醇超声波清洗10分钟、去离子水超声波清洗10分钟、干燥的纯净氮气吹干。有机清洗液为市售的洗洁精，去离子水的电阻率≤18MΩ。

直流磁控溅射方法包括以下步骤：

(1)镀制多层膜前，调节溅射室的本底真空度低于8×10^-5帕斯卡，靶到基底1的距离为10厘米；

(2)镀制硅铝合金薄膜层2：

先通过公转电机将基底1运动到装有硅铝合金靶材料的溅射靶枪上方，移开机械挡板，开始镀硅铝合金超薄膜层4，当硅铝合金超薄膜层4镀完后，将机械挡板移回，然后将基底1运动到装有硅靶材料的溅射靶枪上，移开机械挡板，镀硅超薄膜层5，在基底1上依次镀制硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5、硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5及硅铝合金超薄膜层4后，即形成了一层硅铝合金薄膜层2；

(3)镀制锆薄膜层3：

当硅铝合金薄膜层2制作完成后，将基底1运动到装有锆靶材料的溅射靶枪上，将该靶枪的机械挡板移开，开始镀制锆薄膜层3，通过镀膜时间来控制膜层的厚度；

(4)当锆薄膜层3镀完后，将机械挡板移回，此时形成了多层膜反射镜的一个周期，然后再将基底1运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方，重复步骤(2)及步骤(3)的过程，形成第二个周期，如此反复40次，实现多层膜的制作；

其中，机械挡板移开到移回之间的时间间隔即为镀制一层薄膜的镀膜时间；通过镀膜时间来控制膜层的厚度，在镀膜过程中，基底1保持自转，自转速度为40转/分钟。

溅射靶枪的工作模式为恒功率溅射，溅射工作气压为0.18帕斯卡；每层硅铝合金超薄膜层4的镀膜时间的为8秒；每层硅超薄膜层5的镀膜时间为0.5秒；每层锆薄膜层3的镀膜时间为32.4秒。

实施例6

一种极紫外多层膜反射镜，如图1所示，该反射镜包括基底1、硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3依次交替的沉积在基底1上，直至最上层为锆薄膜层3，硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3分别设有45层，硅铝合金薄膜层2共分为五层，从上到下依次为：硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5、硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5及硅铝合金超薄膜层4。

硅铝合金薄膜层2及锆薄膜层3的总厚度为486.0纳米，硅铝合金薄膜层2的厚度为7.5纳米，锆薄膜层3的厚度为3.3纳米，硅铝合金超薄膜层4的厚度为2.1纳米，硅超薄膜层5的厚度为0.6纳米。

硅铝合金超薄膜层4中，铝占99％的重量份，硅占1％的重量份；硅超薄膜层5由纯度为99.999％的硅材料制成；锆薄膜层3由纯度为99.999％的锆金属材料制成。基底1为光学玻璃或超光滑硅基底1，基底1表面的均方根粗糙度为0.4nm。

一种极紫外多层膜反射镜的制作方法，该方法包括以下步骤：首先对基底1进行清洗，然后采用直流磁控溅射方法在基底1上依次镀制硅铝合金薄膜层2和锆薄膜层3。

对基底1进行清洗依次包括以下步骤：采用去离子水超声波清洗12分钟、有机清洗液超声波清洗12分钟、去离子水超声波清洗8分钟、MOS级丙酮超声波清洗12分钟、去离子水超声波清洗12分钟、MOS级乙醇超声波清洗12分钟、去离子水超声波清洗12分钟、干燥的纯净氮气吹干。有机清洗液为市售的洗洁精，去离子水的电阻率≤18MΩ。

直流磁控溅射方法包括以下步骤：

(1)镀制多层膜前，调节溅射室的本底真空度低于8×10^-5帕斯卡，靶到基底1的距离为12厘米；

(2)镀制硅铝合金薄膜层2：

先通过公转电机将基底1运动到装有硅铝合金靶材料的溅射靶枪上方，移开机械挡板，开始镀硅铝合金超薄膜层4，当硅铝合金超薄膜层4镀完后，将机械挡板移回，然后将基底1运动到装有硅靶材料的溅射靶枪上，移开机械挡板，镀硅超薄膜层5，在基底1上依次镀制硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5、硅铝合金超薄膜层4、硅超薄膜层5及硅铝合金超薄膜层4后，即形成了一层硅铝合金薄膜层2；

(3)镀制锆薄膜层3：

当硅铝合金薄膜层2制作完成后，将基底1运动到装有锆靶材料的溅射靶枪上，将该靶枪的机械挡板移开，开始镀制锆薄膜层3，通过镀膜时间来控制膜层的厚度；

(4)当锆薄膜层3镀完后，将机械挡板移回，此时形成了多层膜反射镜的一个周期，然后再将基底1运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方，重复步骤(2)及步骤(3)的过程，形成第二个周期，如此反复45次，实现多层膜的制作；

其中，机械挡板移开到移回之间的时间间隔即为镀制一层薄膜的镀膜时间；通过镀膜时间来控制膜层的厚度，在镀膜过程中，基底1保持自转，自转速度为50转/分钟。

溅射靶枪的工作模式为恒功率溅射，溅射工作气压为0.18帕斯卡；每层硅铝合金超薄膜层4的镀膜时间的为10秒；每层硅超薄膜层5的镀膜时间为0.6秒；每层锆薄膜层3的镀膜时间为34秒。

Claims (9)

1.一种极紫外多层膜反射镜，其特征在于，该反射镜包括基底、硅铝合金薄膜层及锆薄膜层，所述的硅铝合金薄膜层和锆薄膜层依次交替的沉积在基底上，直至最上层为锆薄膜层，所述的硅铝合金薄膜层及锆薄膜层分别设有35～45层，所述的硅铝合金薄膜层共分为五层，从上到下依次为：硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层、硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层及硅铝合金超薄膜层。

2.根据权利要求1所述的一种极紫外多层膜反射镜，其特征在于，硅铝合金薄膜层及锆薄膜层的总厚度为262.5～486.0纳米，所述的硅铝合金薄膜层的厚度为4.7～7.5纳米，所述的锆薄膜层的厚度为2.8～3.3纳米，所述的硅铝合金超薄膜层的厚度为1.3～2.1纳米，所述的硅超薄膜层的厚度为0.4～0.6纳米。

3.根据权利要求1所述的一种极紫外多层膜反射镜，其特征在于，所述的硅铝合金超薄膜层中，铝占99％的重量份，硅占1％的重量份；所述的硅超薄膜层由纯度为99.999％的硅材料制成；所述的锆薄膜层由纯度为99.999％的锆金属材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种极紫外多层膜反射镜，其特征在于，所述的基底为光学玻璃或超光滑硅基底，所述的基底表面的均方根粗糙度大于0nm，小于0.5nm。

5.一种如权利要求1～4中任一所述的极紫外多层膜反射镜的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：首先对基底进行清洗，然后采用直流磁控溅射方法在基底上依次镀制硅铝合金薄膜层和锆薄膜层。

6.根据权利要求5所述的一种极紫外多层膜反射镜的制作方法，其特征在于，所述的对基底进行清洗依次包括以下步骤：采用去离子水超声波清洗8～12分钟、有机清洗液超声波清洗8～12分钟、去离子水超声波清洗3～8分钟、MOS级丙酮超声波清洗8～12分钟、去离子水超声波清洗8-12分钟、MOS级乙醇超声波清洗8-12分钟、去离子水超声波清洗8-12分钟、干燥的纯净氮气吹干。

7.根据权利要求6所述的一种极紫外多层膜反射镜的制作方法，其特征在于，所述的有机清洗液为市售的洗洁精，去离子水的电阻率≤18MΩ。

8.根据权利要求5所述的一种极紫外多层膜反射镜的制作方法，其特征在于，所述的直流磁控溅射方法包括以下步骤：

(1)镀制多层膜前，调节溅射室的本底真空度低于8×10-5帕斯卡，靶到基底的距离为8-12厘米；

(2)镀制硅铝合金薄膜层：

先通过公转电机将基底运动到装有硅铝合金靶材料的溅射靶枪上方，移开机械挡板，开始镀硅铝合金超薄膜层，当硅铝合金超薄膜层镀完后，将机械挡板移回，然后将基底运动到装有硅靶材料的溅射靶枪上，移开机械挡板，镀硅超薄膜层，在基底上依次镀制硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层、硅铝合金超薄膜层、硅超薄膜层及硅铝合金超薄膜层后，即形成了一层硅铝合金薄膜层；

(3)镀制锆薄膜层：

当硅铝合金薄膜层制作完成后，将基底运动到装有锆靶材料的溅射靶枪上，将该靶枪的机械挡板移开，开始镀制锆薄膜层，通过镀膜时间来控制膜层的厚度；

(4)当锆薄膜层镀完后，将机械挡板移回，此时形成了多层膜反射镜的一个周期，然后再将基底运动到装有硅铝合金靶材的溅射靶枪上方，重复步骤(2)及步骤(3)的过程，形成第二个周期，如此反复35-45次，实现多层膜的制作；

其中，机械挡板移开到移回之间的时间间隔即为镀制一层薄膜的镀膜时间；通过镀膜时间来控制膜层的厚度，在镀膜过程中，基底保持自转，自转速度为30～50转/分钟。

9.根据权利要求5所述的一种极紫外多层膜反射镜的制作方法，其特征在于，所述的溅射靶枪的工作模式为恒功率溅射，溅射工作气压为0.18帕斯卡；每层硅铝合金超薄膜层的镀膜时间的为5秒-10秒；每层硅超薄膜层的镀膜时间为0.4～0.6秒；每层锆薄膜层的镀膜时间为31秒-34秒。

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