[發(fā)明專利]Mg/Mo/SiC極紫外多層膜反射鏡及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110250663.5
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102955185A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱京濤;周斯卡;李浩川;王占山
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: G02B5/08
• 分類號: G02B5/08;G02B1/10;B32B9/04;B32B15/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密光學(xué)元件制作領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于極紫外波段的以Mg為間隔層的三種材料的寬帶多層膜反射鏡及其制作方法。

背景技術(shù)

根據(jù)瑞利判據(jù)，能分辨兩個等亮度點間的距離對應(yīng)的愛里斑的半徑，即一個點的衍射圖樣中心與另一點的衍射圖樣的第一暗環(huán)重合時，恰好兩個點能分辨開的界限。即對于尺寸固定了的光學(xué)系統(tǒng)，工作波長越小，系統(tǒng)分辨細(xì)小物體的本領(lǐng)越強。因此，工作在極紫外波段的光學(xué)儀器和系統(tǒng)，能觀察到更加微小的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，分辨出更精細(xì)的物質(zhì)狀態(tài)。而在極紫外波段，各種材料均存在吸收且折射率接近1，折射式光學(xué)系統(tǒng)不適用，采用多層膜反射鏡作為基本元件的近正入射反射系統(tǒng)是最常見的有效的系統(tǒng)。由于Mg的L吸收邊在25nm，Mg是25-40納米波段理想的間隔層材料，現(xiàn)有的Mg/SiC，Mg/Y₂O₃和Mg/Co等Mg基多層膜反射鏡，實測的近正入射反射率達(dá)40％以上，展示出了優(yōu)異的反射性能。然而，Mg基多層膜反射元件的有效帶寬(半峰全寬)較窄，在1.7納米之下，不能滿足極紫外光學(xué)的中的一些特殊應(yīng)用對寬帶反射率的需求。本發(fā)明針對這一需求，制作的多層膜結(jié)構(gòu)的反射鏡在極紫外波段同時兼顧反射率和有效帶寬兩方面的光學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種克服上述現(xiàn)有的Mg基多層膜帶寬過窄的問題而提出的采用陶瓷材料SiC作為第一吸收層，金屬Mo作為第二吸收層的新型Mg基多層膜反射鏡及其制作方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

Mg/Mo/SiC極紫外多層膜反射鏡，其特征在于，該反射鏡由硅片或玻璃基底、打底層及Mg/Mo/SiC周期多層膜構(gòu)成，所述的Mg/Mo/SiC周期多層膜由多層厚度恒定的Mg膜、Mo膜及SiC膜周期排列組成。

所述的硅片為超光滑的晶向為(100)的單晶硅片。

所述的打底層鍍制在基底上，打底層為厚度2-3納米的SiC。

所述的Mg/Mo/SiC周期多層膜鍍制在打底層上，每個周期自下而上鍍制的第一層為Mg膜層，第二層為Mo膜層，最后一層為SiC膜層，周期數(shù)為30-40，Mg/Mo/SiC多層膜總厚度為450-640納米。

所述的Mg膜層的厚度為9-11納米；Mo膜層的厚度為1-1.5納米；SiC膜層的厚度為3-4.5納米。

Mg/Mo/SiC極紫外多層膜反射鏡的制作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)在超光滑的硅片或玻璃基底上鍍制厚度為2-3納米的SiC作為打底層；

2)在SiC的打底層上鍍制Mg/Mo/SiC周期多層膜，鍍制每個周期時，鍍制順序依次為Mg，Mo，SiC，完成30-40周期的鍍制，即可得到Mg/Mo/SiC極紫外多層膜反射鏡。

所述的打底層及Mg/Mo/SiC周期多層膜均采用直流磁控濺射方法進(jìn)行鍍制。

所述的打底層及Mg/Mo/SiC周期多層膜所采用的Mg靶、Mo靶和SiC靶的材料純度分別為99.95％，99.5％，99.5％。

鍍制打底層前基底本底的真空度優(yōu)于8E-5帕斯卡。

所述的打底層及Mg/Mo/SiC周期多層膜在鍍制過程中采用的工作氣體為氬氣，純度為99.999％，鍍制過程中工作氣壓恒為0.13帕斯卡。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明Mg/Mo/SiC極紫外多層膜反射鏡引入了金屬Mo作為第二種吸收層，增加了每個周期的反射界面，減少了反射飽和所需的多層膜周期數(shù)，最終極大地展寬了Mg/SiC多層膜的有效帶寬。對于傳統(tǒng)的Mg/SiC周期多層膜，兩種材料的吸收較小，達(dá)到反射率飽和所需要的膜對數(shù)(多層膜周期數(shù))較大，根據(jù)光學(xué)的原理，在膜對數(shù)達(dá)到飽和值之前，多層膜反射鏡的反射率和膜對數(shù)的平方成正比，而有效的帶寬則與膜對數(shù)成反比。高的反射率和寬的帶寬兩者相互制約，使得Mg/SiC多層膜不能同時兼顧優(yōu)異的反射率和較寬的帶寬兩方面的性能。其他的Mg基多層膜存在著同樣的難題，為獲得比較理想的有效帶寬，需要犧牲反射率為代價。而新型的Mg/Mo/SiC多層膜則巧妙地解決了該問題，通過引入第三種材料Mo，增加了單個周期反射界面來提高反射率，減小達(dá)到反射飽和所需要的周期數(shù)，從而展寬了帶寬，使得有效帶寬從Mg/SiC的1.6-1.7nm展寬到Mg/Mo/SiC的3.1nm，顯著增加近一倍。