TW548336B - Protective overcoat for replicated diffraction gratings - Google Patents

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Xiaojiang J Pan
Richard G Morton
Alexander I Ershov
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Description

548336 A7 B7 五、發明説明(1 ) ^— 發明之技術領域 此申明案疋2000年12月7日成案之序號第〇9/73 1938號 之美國專利申請案的連續部分,其是1997年9月29日成案 序號為第08/939611號之美國申請案的連續部分。現在是 2000年12月19日發行之美國請准專利第㈣则號。此發 明是關於繞射光栅,特別是關於用於改善繞射光栅的效能 並延伸壽命的技術。 發明的背景 繞射光栅時常被用於雷射中,以反射回來進入集中 在一特定的波長之光線的非常窄的波長範圍的雷射共振腔 中。在此窄的波長範圍的光能在該腔中共振,而且被發射 通過在空腔另一端之部分反射的鏡子。此繞射光栅與製作 a亥些繞射光栅的各種不同方法被說明於美國專利第 5,〇80,465號;第5,436,764號和第5,493,393號中,在此處 被併入參考資料中。 一般主繞射光栅是首先被製作。然後該主光栅被用 來形成許多複製光柵。然後每一個複製光柵被用來形成其 他複製光栅。 如’465號專利中說明的,主光栅可以藉由將鋁沈積在 諸如玻璃之基材上而形成。然後在干涉計的控制下,鑽石 工具可以被用於劃定在該鋁層中非常密的空間之凹槽。該 些凹槽的間隔是與利用光柵而被反射的光線的波長以及反 射所需之波長範圍的狹窄程度有關。在一實施例中,該鑽 石工具劃定每英吋數萬個大小的凹槽。該些繞射光栅表面 本紙張尺度適用中國國家標準(CnS) A4規格(21〇X297公釐) 4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨 548336 A7 _____B7_ 五、發明説明(2 ) 可能是十吋長和一吋寬。使用物理幸刻晝產生一精密的主 I 光拇疋一非常耗時且昂貴的方法。 一旦主光栅已經被製成,可以使用諸如陶賓(Torbin) 和威士金(Wiskin)在蘇聯光學技術期刊(Soviet Journal of
Optical Technology)第 40(3)卷(1973 年三月)第 192-196 頁中 之文獻說明的技術製作該光柵的複製品。在如此的一個方 法中,發射試劑如銀、金、銅、甘油、棕櫚蠟、debutyphthalate 或低蒸汽壓油被塗覆在該主光栅的表面上。然後一薄的(舉 例來說,1微米)反射層,諸如鋁,被沈積在該發射層上面。 之後未固化的聚酯膠結劑(環氧基樹脂)可被沈積鋁層之 上,然後將玻璃或金屬基材放置在環氧基樹脂的頂端。在 | 膠結劑固化之後,玻璃層、環氧基樹脂層和鋁層與該主光 柵分開,而產生該主光栅的複製品。 氟化鎂是一種已知的光學塗料。具有λ/4的厚度之該 材料塗層被用來降低不想要的反射。氟化鎂(MgF2)塗料已 經顯示出可以改善在波長超過大約500至6〇〇毫微米(nm)時 光柵操作的效率。(參見Maystre等,應用光學(AppUed
Optics)第19(8)卷(1980年9月15日第3099-3102頁)氧化銘和 氧化矽也是已知用於紫外線波長之塗層材料。 複式光栅的一個重要的用途是產生波長在24811111死 193nm之紫外線之窄的準分子雷射的劃線。申請人已經發 現先前技藝之複式光柵在接受強紫外線輻射,特別是高於 193nm波長時,會遭受實質的效能衰退。其所需要的是複 式光柵可以在強紫外線中維持長期高品質的效能。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐f --- ..........:…訂「......t· (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 548336
發明説明 發明的摘要 本卷月提供一種頂層塗料保護的複式光栅。具有薄鋁 射光栅表面之複式光柵是利用主光栅或次主光柵的複製 製作。該薄反射表面可以被破裂或者具有相當厚的含紹 之氧化物或氫氧化物的晶界,而且一般也自然地被塗上一 層氧化紹薄膜。隨後該光栅在真空室中以-種或兩種薄 的、純的、緻密的鋁頂塗層塗覆,然後也在該真空中使該 鋁頂塗層被塗上一種或多種對紫外線輻射是透明的材料之 薄的保濩層。在較佳的實施例中,這些保護層是氟化鎂、 氧化矽或氧化鋁之單一層。在其他較佳的實施例中,該層 疋覆蓋一層氧化鋁層之氟化鎂、氧化矽層,而且在第三個 較佳實施例中,該保護層是由氟化鎂和氧化鋁的四個交互 層’或氧化矽與氧化鋁的四個交互層所組成。該透明的保 護層的厚度較好被選定以在打算操作的波長之2 7Γ的整數 倍之相位移。此薄的保護層不僅保護鋁被紫外線照射而產 生的降解’也可改善該光柵之反射面的正反射率。該光柵 特別適合用於產生波長大約19311111之紫外線雷射光束的氟 化氬(ArF)雷射操作。沒有氧的紹塗覆層避免在紹光栅表 面下’或氧化鋁薄膜中刺激光栅材料發生化學反應之紫外 線造成的損害。那些保護層避免氧氣進入鋁中。 圖式之概要說明 第1圖是真空沈積室的圖式。 第2圖是先前技藝複式光柵的截面圖式。 弟3圖是如第2圖所不之相同截面,具有依據本發明 6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 之 548336 、發明説明 實施例的塗覆層的圖式 第4圖是第3圖所示之截面的部分之放大圖式。 第5圖是試驗數據的圖表,其顯示具有先前技藝之光 柵的塗覆層光柵的效能比較。 第6圖是具有以薄氟化鎮塗覆之非緻密的銘之先前技 藝的光柵未令人滿意的效能之圖式。 ▲第顯示使用具有緻密銘層與氣化鎮塗覆之光拇的 效能數據。 f 8圖顯示被設計用來改善反射率之四層保護塗料。 第9A、B和C顯示透過保護塗層的同相反射。 ^第10圖顯示在193峨紫外線環境中鏡子内之說化鎮、 氧化矽和氧化鋁的試驗結果。 第U圖顯示反射率與氟化鎂、氧化石夕和氧化銘塗層厚 度的關係圖。 予 第12圖顯示較佳保護層厚度的圖表。 較佳實施例的詳細說明 申請人的實驗 β申請人已經發現在複製加工期間鋁塗料沈積,一般 疋大約1破米厚’容易發生在該複製程序之後續的步驟中 可能在該銘塗層中產生非常小的裂縫的力量,也可能在 | 3有!s氧化物與氫氧化物。當該光栅被放進準分子雷 &吏用τ些裂缝與晶界區域允許小量的紫外線轄射 f漏通過下層環氧樹脂。到達該魏樹狀紫外線光會造 成環氧樹脂光解、釋出造成該上Μ㈣起㈣氣體。這 本紙張尺度適 ::%:_...........:…訂「0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 晶 548336 A7 B7 五、發明説明 些泡大大增加該光栅之反射面之散射損失。紫外線光也會 造成丨衣氧樹脂的總體收縮’其會扭曲遠使的凹槽形狀,而 造成在所需要的折射大小的反射率的損失。這些效應嚴重 地限制該光拇的使用奇命’而造成這些設備在其相當頻繁 的使用期間之不適用性。 第二鋁塗層 申睛人已經可以藉由在複製物以經由主光柵上被移 除並且清潔之後’在該複製品表面上沈積另一個大約 lOOnm至200nm薄的鋁反射塗覆層,以部分解決在該複製 光栅的原始鋁層中產生裂縫的問題。該頂塗是在真空室中 以濺鍍或蒸鍍來進行。此頂塗在光栅的效能上產生重要的 改善,特別是當氟化氪(KrF)準分子雷射操作所選擇的波 長疋在大約248nm的波長時。不過,申請人已發現即便是 有該鋁塗覆層,當該光栅被用於氟化氪(KrF)準分子雷射 操作所選擇的波長是在大約193nm的波長時,而發生實 的效能衰退。 申凊人相信該衰退是由於牽涉高能紫外線光子與 沈積而存在於鋁薄膜中的氧氣之交互作用;或在該鋁塗 已經沈積在光柵之後,當這些表面被暴露在空氣時,自 形成在鋁表面上之該氧化物層的邊界,的量子光化學與光 物理機制。如果該鋁表面的紫外線(uv)輻射發生在含有 虱亂,諸如空氣,的環境中時這些衰退會被更凸顯。不過, 在紫外線照射期間,在氧化紹表面薄膜中或在晶界區 中P使在紹表面上的空間以敗氣沖靜,與氧氣的反應 質 因 料 然 域 也
(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 548336 A7 ------------- --B7 五、發明説明(6 ) 可能降低效能。 具有氟化鎂頂塗之緻密鋁塗層 第1 ffiU兒明塗佈一光柵以提供光拇在高強度的紫外線 環境中,有合適的長時間使用性的方法。 申請人已經用尺寸為大約250公釐長、35公釐厚以及 35公釐寬之先前技藝光柵進行塗佈操作,以產生具有實質 上:t曰加可pp與改善的效能之光拇。這光拇的凹槽被隔成大 、力每A屋84·77個凹槽。第2塗;^該光柵表面的一部份的圖 不。該光栅基材40是由大約15微米厚且被丨微米的鋁層44 覆蓋之%氧樹脂層42所覆蓋的玻璃。這些凹槽的間隔距離 為Η.7966微米,而且是三角形同時在每一個凹槽的深端 是大約3.5微米深。該凹槽的3 5微米面與垂直於該光栅的 面王11.3 。^在雷射波長選擇是使用利特羅(Littrow)構 形的時候,該光栅與入射光線呈11.3度傾斜,使得入射光 線與短的表面呈90度。該35微米面是反射面。在ArF雷射 於193.38nm的波長操作中,連續的短面之間的兩倍距離 正好等於122倍ArF光線之I93.38nm波長。該些短面之間 的兩倍距離也正好等於95倍KrF光線之248 35nm波長。因 此,相同的光栅可以被用於KrF雷射或ArF雷射之波長選 擇。 現在談及第1圖,先前技藝複式光栅2被裝在鋁金屬 與氟化鎂蒸汽源之上的物理蒸汽沈積真空室4。鋁是被容 納在紹坩鍋6,而且氟化鎂被容納在氟化鎂坩鍋8中,兩 者都被安裝在可以被旋轉的旋轉支撐物10之上,以便提供 --------——__ 本紙張尺度適财關家標準(CNS) A4規格⑵GX297公幻 ~ "—~
·#1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 548336 A7 五、發明説明(7 ) '一·'— 第鋁塗層以及第二氟化鎂塗層。真空泵12提供1〇_6托 耳(加)或更低的真空壓力,其足以確保平均自由路徑是 該來源與該光栅之間的距離數倍長。這提供本質上沒有撞 =原子與分子沈積。在此壓力下,諸如氧氣或氫氣之背 景氣體與將被塗佈之表面之間的碰撞速率實質上是小於紹 原子或氟化鎂分子的到達速率。結果在該光栅表面上產生 純的、緻密的紹和氟化鎂的沈積。因此有非常小量的氧或 虱存在於該總體的塗層材料中。這些來源以由電子束源Μ 而來之電子束16利用一般的方法加熱,該電子數利用一由 磁力源(未顯示)產生的磁場彎曲進入坩堝位置。 、,為了提供二次鋁塗層與MgF2頂塗層,光柵2以使得該 塗料原子在大約與垂直面成5〇度的角度撞擊光栅表面之角 度被安置在真空室4中。這意指該些原子以與短面之法線 成29度,之角度撞擊在該短表面上,且與長面之法線方向 成61度之角度撞擊在該長表面上。該塗佈程序應該持續直 到緻山的鋁厚度達到大約丨〇〇nm。在沒有破壞該室4中的 真空,該支撐物1〇被用來旋轉該MgF2源,以及被放置在 該光栅之短表面上的鋁塗層上大約54nm的MgF2頂塗層。 在長面上的兩個塗層的厚度大約是相當於在短表面上之厚 度的55%。該雙塗層的結果如第3圖與第4圖所示。 試驗結果 依據該緻密的鋁與MgF2頂塗之塗覆的光柵,已經由 申凊人在ArF雷射在波長選擇模組中測試,並且與先前技 藝沒有緻密的未塗覆的光柵比較。 張尺度適用中國國家標準——--
訂丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 嫌! 548336 A7 _____B7 五、發明説明(8 ) 由ArF實驗的數據如第5圖所示。在193nrn波長,每個 脈衝10毫焦耳條件下,大約2千萬個脈衝之後,先前技藝 之光柵的反射率已經降低其起始值的75% ;不過依據本發 明塗覆之該光柵仍可具有其初始之95 %的反射率。第7圖 顯示單一MgF2塗層的數據,其可提供高達大約2〇億次脈 衝之優異的結果。不過,申請人的持續試驗已經顯示在大 約20億次脈衝之後該光柵迅速地衰降。 申請人已經注意到衰降是開始於該光栅之較高通量 的區域,其意指20億次脈衝之後的衰降是歸因於累積的紫 外線幅射。申請人懷疑該輻射會使該MgF2中產微小的裂 縫,其隨時間成長,而允許下層純的緻密的鋁圖覆層之紫 外線輔助氧化。 其它的塗料 雖然在第3圖與第4圖中顯示該MgF2塗層提供在ArF雷 射LNP中之光柵極大的壽命改善,在此處或除了 MgF2塗 層之外的其他塗層需要保護該光栅表面免於超過2〇億次脈 衝之後的衰降。此外,申請人已經發現由於複式塗覆層的 使用可以使反射率被實質的改善。 改善反射率的塗膜厚度 純銘在193 nm有大約是92.5%的最大反射係數。雖然 這在一些應用中是足夠的反射率,有時候它需要使反射率 增加更多。較高的反射率不僅可以使雷射更有效率地工 作,也可以降低雷射功率的百分比,其會被光栅表面吸收。 在上面討論的紹表面的情況中,在193ηιη波長的光線最大 (CNS) A4^ (210X297^) —- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
548336 A7 B7 五、發明説明(9 有92.5/6被反射’但^其餘7.5 %的光線被吸收。在操作 期間,那些最新穎的準分子雷射可有1〇_2〇瓦的光功率達 到該光栅上。此功率的7·5%吸收將會造成光柵表面被加 熱。其可能依次造成由該些雷射產生之該雷射光束的性 質,諸如光譜的頻帶、發散,甚至該雷射光束的形狀與大 小會嚴重失真。這些失真甚至可能使那些雷射不適用於微 影曝光破且迫使電力被減少,因而減少微影產出,同時增 加積體電路的成本。因此增加該光栅表面的反射率是需要 的。 如果有一層或數層介電材料,諸如氟化鎂、氧化鋁、 氧化矽或其他材料塗覆,該鋁表面的反射率可被增加。在 此情況中,鋁表面是被交替地塗上高和低的折射率材料 層。氟化鎂和氧化矽可以被當作低折射率材料。另一方面, 氧化铭疋南折射率材料的一個實例。 同 第 該塗膜厚度較好是以如此的方式選擇,來自每一層 的反射彼此之間都是同相的,因而使得總反射被增加。 相的意思是指這些反射波的相差是2 π弧度的整數被。 是 的 如 果 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂7 9Α、9Β和9C圖顯示用於.一、二及四層頂塗之頂塗結構。 在這些塗料的設計中,除了臨接鋁表面之層,所有層都有 大約λ/4η的幾何厚度,其中η是層材料的折射率,且入 波長。此厚度的意思是指旅行通過該層兩次的光具有冗 相位差。此現象與由高及低折射率材料反射時的事實, 果它是由咼折射率側而來時,具有額外的相位移冗;如 它是由低折射率側而來時,有零相位移;所有反射波的相 本紙張尺度適用中國國家標準(CNs) Α4規格(210父297公愛) 12 548336 A7 —--—__B7 _ 五、發明説明(l〇 ) 位差疋2 7Γ的整數倍,這是指他們都是建設性的干涉,因 而增加總反射率。 如上面說明的,每一個透明的保護層的厚度,較好 是有相當於2 π相位移的厚度,不過,如料不容易被完 成時,另一種較佳的方法設計所有的透明保護層,使得通 過他們的總相位移是2 π的整數倍。 至於鋁表面上的第一層,在2至4層設計的情況中, 匕的厚度疋小於λ /4η,因為在此層與鋁表面的界面中相 位移是在0與7Γ之間。同樣地,在單層設計中,單層氟化 鎂的厚度是在λ /4η與;I /2η之間。讀者被提到許多光學參 考資料將詳細說明其用於選擇這些塗層厚度以達到最大的 反射的技術。明確地,一推薦的參考資料是光學手冊 (Handbook of Optics)第 1 卷的第 40 章第 42^142-54頁由 McGraw Hill在紐約及許多其它的城市的辦公室出版。主 編是貝司麥可(Michael Bass)。 藉由進行單一氟化鎖頂塗層,銘表面的反射率可能 會被稍微增加。舉例來說,以大約50ηηι厚度塗覆銘可以 增加匕的反射率咼達93.2%。再增加反射率是需要的。為 此,多數層頂塗可以被使用。此頂塗層是由交替的高與低 折射率材料層所組成。對二層頂塗而言,在鋁表面的頂端 具有23nm厚氟化鎮層作為第一層,而切在該氟化鎮的頂 端具有26nm厚氧化紹會使在193nm的總反射率大約增加為 95.5%。使用四層頂塗甚至可以達到更高的反射率,這例 如: 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
…卜…1::,,餐:… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、一叮— t 13 548336 A7 --------___ 五、發明説明(U ) 空氣 26nm厚氧化鋁 34nm厚氟化鎂 26nm厚氧化鋁 23nm厚氟化鎂 鋁 如第8圖所示之塗膜在丨9311111所具有的總反射率大約 疋97.1%。在所有這些塗層中,氟化鎂被當作低折射率材 料(η = 1.43)使用,同時氧化鋁被當作高折射率材料(n= 18) 使用。熟悉該技藝的人可以了解其他高和低折射率的材料 可以被使用。 此多數層頂塗的優點是總介電薄膜的厚度是相當 小·在兩層頂塗的情況中是大約4gnrn,在四層頂塗的情 況中是大約109nm。因此,它明顯小於一般比3〇〇〇nm稍大 的凹槽的大小。總反射率的增加從大約92.5%(沒有塗覆的 鋁)到大約97.1%(四層塗覆的鋁)是非常重要的,特別是如 果這些塗層被用在高平均功率紫外線雷射時,諸如準分子 微影雷射。 鋁塗層吸收所有不被反射的光線。那意味在沒有塗 覆的铭的情況中,1〇〇%-92.5%=7.5%的入射光被吸收。 另一方面,在四層塗覆的情況中,僅有100-97 1 %=2 9% 的入射光被吸收。因此,藉由將反射率由92.5%增加至97 1 % ’我們實際上可以減少7.5%除以2.9%等於2·59倍的吸 收。降低由該折射光栅吸收的總功率是非常重要的,因為 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂| •t: 14 548336 A7 I 1 - B7 五、發明説明(12 ) "~" ~ 2減少該雷射光束因為該光栅的總體加熱所引起之性質的 戶斤有熱效應以及熱失真。因為這些效率一般是與吸收的功 率成正比。 、其他用於增加正反射率之多數層的應用技術,與未 ’塗覆_表面相比,可以制於增加正折射率。本發明非 f重要的特性是該些塗層被選來完成兩個目的⑴保護該 光栅表面免於紫外線造成的衰退和(2)改善該反射的光拇 表面的正反射率。這些在反射率的改善有兩個非常重要的 效果·(1)較大的反射率增加該光柵的效率並且改善雷射 總效能和⑺較大的反射率是指較少的光線能量被:栅表 面吸收,而減少在光栅上之熱負荷,其會使溫度增加並且 使表面產生變形,可能依序對該光柵產生不利的影響。 氟化鎂與氧化紹 24nm厚的單一氧化鋁塗層可以被塗佈在如上述的 23nm厚的氟化鎂上。該氧化鋁較好是藉由將氧化鋁坩鍋 加在如第1圖所示之旋轉支撐物10上進行塗佈。氧化鋁比 氟化鎂強韌許多。如上述,它保護氟化鎂免於紫外線的損 害’並且改善反射率。第8圖顯示上面討論之四層塗層, | 它是23nm氟化鎂、26nm氧化鋁、34nm氟化鎂和26nm氧化 !呂。 氟化錤與氧化石夕 氟化鎂上的氧化矽塗層可以如上述說明之氧化紹塗 佈而獲得相似的結果。氧化石夕是一種玻璃,且比氟化錤更 不脆,一如氧化鋁保護氟化鎂免於紫外線的損害,而言展 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐)
…it: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、^τ— 鏵 -15 - 548336 A7 --B7 五、發明説明(13 ) $光栅的使用*命。氧切薄薄膜對紫外線幅射也是透明 的。需要標準熟知的技藝以選擇可以被用於特定厚度之最 適當的反射率效能的厚度。 緻岔非氧化的紹頂塗的重要性 鋁頂塗是一純的、緻密的鋁塗層,而且該塗層沒有 氧化疋很重要的。在先前技藝光栅上僅塗佈氟化鎂,則在 该原始的裂縫及[或]非緻密的塗層並沒有實質的改善。事 貝上,申请人在248nm環境中的試驗顯示具有氟化鎂塗 層,但疋在兩時1〇-5托耳的真空壓力下塗佈鋁頂塗層時, 會有較差的起始效能與快速的衰退,參見第6圖。如上述 在鋁頂塗沒有任何明顯的氧化之前,將該氟化鎂塗層放在 鋁頂塗上也是很重要的。如果在鋁上有氧化物薄膜,紫外 線將會引起在MgF2層下面的化學改變,並且扭曲該光 柵表面’因而降低反射率。應該注意的^,當光柵被用在 紫外線強度低的環境,諸如在太空工作時,對於純的、緻 岔的鋁塗層的需要通常不是重要的。不過,該純的、緻密 的鋁塗層在高紫外線水準環境中是非常重要的,諸如由準 分子雷射產生的環境。在較佳的實施例中,申請人已經敘 述一個單獨密集的鋁層如第12圖所示之實驗中指示的。 比車父試驗-氟化鎂、氧化石夕、氧化鋁 氟化鎂有比氧化矽和氧化鋁更低的折射率,其使該 光栅效率(反射係數)對於塗層厚度的變化較不敏感。氟化 鎂材料對193nm有優異的穿透性。不過,MgF2塗料容易 有某些可能留下氧穿透的通道之局部的微結構。對於光拇 本紙張尺度適财關家鮮(_ A4規格⑽χ297公幻 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂· 16 五、發明説明(M ) 保護塗層而言,备古4 性可能更㈣平時,氟化鎂塗層的這個特 、聽鎮塗層之深水望遠鏡的性f是另_種 考里、、它的柯料’諸如氧切、氧化銘具有不同的結構 與形代替四角形)而且在塗佈程序中比敦化鎂更非晶質 的。牛例來說氧化石夕的塗層在該光栅表面可以更均勻,而 且比氟化鎂對於周遭環境具有更大的化學惰性。為了在 193nm t外線壤境巾試驗該些塗層,紹鏡子被塗上氣化 鎂氧化石夕和氧化紹,並且進行比較試驗。試驗的查 在第H)圖中。氧切具有最長的塗層保護耐久性;暴; ^能量是在193咖下每一個脈衝5毫焦耳。平均強度是45 笔焦耳/平方公分。每一個鏡子被暴露在數億次脈衝,如 第1圖所示的結果。該試驗.鏡子是在房間暗乾。三個鏡子 的起始反射係數都低於90%。該氧化銘試片具有相當低的 反射係數,一般相信是在塗佈之前,該鏡子表面上有表面 污染所造成的。 氧化矽比氟化鎂有稍高的折射率,其對塗層厚度對 光栅效率的不敏感性不會改變太多。第丨i圖顯示計算的氧 化鋁塗層反射會隨所給定的保護塗層的厚度有一點變化 (但不是非常多),其中鋁在193nm之折射率的複數是 〇.ll+2.2i(派理克(E.Palik),固體的光學常數(〇pticai Constants of Solids))。氧化矽和氧化鎂塗層材料的折射率 被顯示於圖中。 由第10圖中所示的結果顯示,與氟化鎂相比,氧化 矽和氧化鋁兩者可提供實質上額外的保護。較佳的厚度是 A4規格(210X297公釐) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) 548336 A7 _____B7 五、發明説明(15 ) ^ 相當於㈣圖中之高反射係數的厚度。舉例來說,氧化石夕 大約是20 nm或80 nm,而且氧化紹較好·是大仙咖或以 nm ° 推薦塗層 - 第12圖顯示將被用於線窄化氟化氪準分子雷射之光 橋的推薦塗層的基材。當本發明之特定的實施例已經被顯 示出來並被說明的同時,對熟悉該技藝者是顯而易見的 是,在不偏離本發明時對其主要的概念可以進行變化與修 正。舉例來說,熟悉該技藝者將會了解的是其他非真空汽 化的方法可以被用來產生一無氧化、密集的鋁塗覆層。各 種不同厚度的層的許多不同組合可以被用來達成本發明的 兩個重要的目的,也就是表面的保護和增加反射率。對於 該鋁塗覆層而言較佳的厚度是由大約5〇 nm至大約2〇〇 nm,或兩個150nm之密集的塗層可以被使用,如第12圖所 示。該單一的氟化鎂層可以被如所示之一層氧化矽或氧化 鋁取代。其他相似的塗料,諸如氟化釓或氟化鋁可以被使 用。该保護層的總厚度較好是小於該光柵之反射面的寬度 的10%。不過,這些範圍.之外的厚度可以被訂定。良好的 塗層被塗佈在將被暴露於強烈的紫外線光之表面上是最重 要的。對於第2圖與第3圖所示之光栅而言,該表面是短的 3.5微米表面。上面討論的試驗結果可以使用含有一三·稜 鏡光束放大器之波長選擇模組,以及沿著配置在利特羅構 形中之塗覆材料折射光栅之光束角度調整鏡來獲得。 不過,熟悉該技藝的人可以了解許多其它的應用可 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210><297公#) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 18 548336 A7 B7 五、發明説明(16 ) 以用於依據本發明之光柵製作。因此,附錄之申請專利範 圍將包含他們的範圍,所有的這些改變修正都將落於本發 明的實際精神與範圍中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂| ·- 19 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 548336 A7 B7 五、發明説明(17 ) 元件標號對照 2…先前技藝複製的光栅 4…真空室 6…紹掛竭 8…氟化鎭 10…旋轉的支撐物 12…真空泵 14…電子束源 16…電子束 42…環氧樹脂層 44···紹層 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐〉 20

Claims (1)

  1. A8 B8 C8
    第0901287G9號專利中請案巾請專利範圍修正本 548336 六、申請專利範圍 修正日期:92年5月 1·種用於塗覆界定具有定義纟射表面之凹槽的繞射光 栅的複製品的方法,該方法包含·· A·將該複製品放置在真空室中,並且降低該室中的壓力 至1(Γ6托耳以下;和 Β·在維持室中壓力在1〇.6托耳以下的同時,在該光柵表 面沈積至少一鋁的頂塗反射物層; C·在維持室中壓力在1〇_6托耳以下的同時,在該鋁塗覆 層上沈積一含有對193毫微米(nm)紫外光是透明的一 或多層材料之保護層; D·將該複製品安裝在一氟化氪氣體放電雷射中或安裝 在產生波長小於193亳微米且非氟化氪雷射之雷射輻 射的氣·體放電雷射中。 2·如申請專利範圍第丨項的方法,其中在反射表面上的該 鋁塗覆層是在厚200毫微米至50毫微米之間。 3·如申請專利範圍第丨項的方法,其中該每一個反射的表 面定義一個寬度,而且在該反射面上的保護層具有小於 其寬度之10%的厚度。 4·如申請專利範圍第1項的方法,其中該每一個反射的表 面定義一個寬度,而且在該反射面上的該保護層具有小 於其寬度之5%的厚度。 5·如申請專利範圍第3項的方法,,其中在至少一組的表面 上之該保護層是150毫微米厚,且該銲層是1〇〇毫微米 本紙m尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210Χ:297公爱)
    裝 訂 21 548336 Α8· Β8 __ C8 •^ --------^ 申清專利範圍 厚。 6·如申請專㈣圍第旧的方法,其中該艙㈣力是低於 5xur7托耳。 7. 如申請專利範圍第1項的方法,其中在步驟Α、ΒΚ期 間,該艙室壓力是持續維持在1〇-6托耳以下。 8. 如申請專利範圍第7項的方法,其中該二沈積步驟都是 使用電子束錢鑛·技術來完成。 9·如申請專利㈣第6項的方法,其中該二沈積步驟都是 使用蒸汽沈積技術來完成。 .1〇.如申請專利範圍第1項的方法,其中該材料對193毫微米 的紫外光是透㈣,且該材料是由氟賴、氧化銘、氡 匕夕氟彳b #5、氟彳b ig *氟化I組成之群組中選出。 η.如申請專利範圍第i項的方法’其中該保護層包含單一 的氟化鎂層。 12.如申請專利範圍第1項的方法,其中該保護層是單-的 氧化碎層。 I3·如申請專利範圍第1項的方法,其中該保護層是氧化 鋁。 14.如中請專利範圍第〗項的方法其中該保護層是μ毫微 米厚的氟化鎂。 15·如申請專利制第1項的方法,其中該保護層是90毫微 米厚的氟化鎂。 以如申料利範圍第旧的方法.,其中該保護層是2〇毫微 米厚的氧化矽。 fmtm (CNS) ~——-_________ 22
    、申請專利範圍
    W ·邪甲請專利 φ ^ _ 巧〜々法,其中該保護層是80毫 木厚的氧化矽。 微 8 ·如申请專利範圍第丨項 本厂 只的方法,其中該保護層是14毫 木厚的氧化鋁。 微 9·如申请專利範圍第1項 “ 〇, 、 方法’其中該保護層是64毫 木厚的氧化鋁。 〇 ·如申凊專利範圍第1 λΜ. ^ 、的方法,其中該保護層包含氟化 鎂和氧化鋁兩層。 1 ·如申凊專利範圍第1 、的方法,其中該保護層包含氧化 矽和氧化鋁兩層。 22.如申凊專利範圍第1 £ ^ 、的方法,其中該保護層包含第一 鼠化鎂層、第一氧化銘、 友 弟一氟化鎂層和第二氧化紹層 四層。 23·Τ_範圍第1項的方法’其中該保護層包含第一 層、第_氧化銘、第二氧化梦層和第二氧化 四層。 毫 24·如申請專利範 員的方法,其中該保護層包含24 米厚的氟化鎮層和26毫微米厚的氧化紹層。 25·如申凊專利範圍第!項的方法,其中該保護層包含U 1厚的第-氟化鎮層、26毫微求厚的第二氧化紹層 笔微米厚的第二氟化鎮層和26毫微米厚的第 在呂層。 2·6.-種具有大量平行的凹槽之塗覆層保護的繞射光桃 —個凹槽具有-反射面,該光栅包含: 23 548336
    Α·—硬質基材; Β·—個包含非常大量平行的凹槽之鋁光柵層; C·將該鋁光柵層固定在該硬質基材之黏著劑層; D.至少一薄的鋁反射塗覆層塗覆該鋁光柵層,在該反 射面上之該鋁塗覆層具有小於200毫微米的厚度;
    裝 •包&或多層塗覆該銘塗覆層上,對193亳微米 紫外光是透明的材料之保護層; 其中該保護層或該些層具有一厚度,或者被選出可 以増加每一凹槽之反射面的正反射係數的厚度。 .如申請專利範圍第26項的光柵,其中大量的平行凹槽定 義出在形狀上大約是三角形的截面。 訂 28·如申請專利範圍第27項的光栅,其中該些凹槽被隔開 U.7966 微米。 29·如申請專利範圍第26項的光栅,其中該保護層是由22 亳微米厚的第一氟化鎂層、26毫微米厚的第二氧化鋁 層、35毫微米厚的第三氟化鎂層和26毫微米厚的第四氧 化鋁層所組成。 30·如申請專利範圍第26項的光柵,其中該保護層被配置成 在193毫微米紫外光中可產生2 π的整數之相位移。 31·如申請專利範圍第26項的光柵,其中該對亳微米紫 外光是透明的材料是由氟化鎂、氧化鋁、氧化矽、氟化 名弓、氟化銘和氟化此組成之群組中選出。 32·—種甩於氟化氪雷射之線窄化模組,其包含: Α· —用於擴大由該氟化氪雷射產生的雷射光束的稜 本紙m尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇Χ297公袭·) --- -24 - ABCD 548336 六、申請專利範圍 鏡光束擴大器; B· 一具有大數目之平行凹槽的塗覆層保護的繞射光 栅,每一凹槽具有一反射面,該光柵包含: 1.一硬質基材; 2·—個包含非常大量平行凹槽之鋁光栅層; 3·將該鋁光柵層固定在該硬質基材之黏著劑層; 4·至少一薄的銘反射塗覆層塗覆該鋁光柵層,在該 反射面上之該鋁塗覆層具有小於2〇〇毫微米的厚 度; 5·—塗覆在該鋁塗覆層之薄的保護層,該保護層包 含一或多層的材料或由氧化鎮、氟化妈、敦化|呂、 氧化矽和氧化鋁組成之群組中選出的材料; C· 一用於調整關於該光栅之該雷射光束的方向之光 束角度調整裝置,以選擇一個用於該雷射放大之窄 的波長; ^中該保護層或該些層具有一厚度或由被選出 以增加每一個凹槽之該正反射係數的厚度。 33.如申請專利範圍第32項的方法,其中該第一保護層是氟 化鎂或氟化鈣,同時進一步包含沈積在該第一保護層上 的第二保護層,該第二保護層是由氟化鎂、氧化鋁和氟 化銘組成之群組中選出的材料所組成。 34·如申請專利範圍第32項的線窄化模組,其中該保護層被 配置成在193亳微米紫外光中可產生2 7Γ的整數之相位 •移。 本紙浓尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X:297公釐) -25 -
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