[發明專利]一種使深紫外光學薄膜具有光學穩定性的處理方法

無效

• 申請號: 201310134863.3
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103235353A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 金春水;常艷賀;李春;鄧文淵;靳京城
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B1/12
• 分類號: G02B1/12
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及深紫外薄膜光學技術應用領域，特別涉及一種使深紫外光學薄膜具有光學穩定性的處理方法。

背景技術

近年來，隨著大規模集成電路的飛速發展，光刻技術成為微電子領域最活躍的研究課題之一。集成電路的特征尺寸越來越小，加工精度已經進入納米量級，這給光刻技術提出了越來越高的要求。激光以優良的單色性、準直性、相干性及可調諧等特性滿足光刻曝光的要求，進而成為理想的光刻光源。曝光光源在光刻系統中起著關鍵作用，為了提高分辨率，不斷縮小曝光波長是有效的方法之一，相關方面的研究已經從436nm，365nm近紫外波段進入248nm，193nm的深紫外波段。

在深紫外波段的研究領域中，無論是ArF準分子激光器還是其它相關光學系統，都離不開深紫外的鍍膜光學元件，因此迫切需要研制出在深紫外波段范圍內性能優異的光學薄膜。

由于深紫外波段靠近大多數介質材料的禁帶，本征吸收、雜質吸收和缺陷吸收等變得更加嚴重，只有極少量的材料能夠滿足深紫外薄膜的應用，這是深紫外光學薄膜研究所面臨的根本問題。薄膜材料的局限性進一步帶來了對深紫外光學薄膜制備工藝的制約，針對氟化物材料，為了避免薄膜出現化學計量比失配而導致的吸收，以及薄膜在低溫時遷移能力弱和膜層不牢固等問題，氟化物薄膜只能選擇熱舟蒸發沉積工藝。采用這種高溫熱舟蒸發的沉積工藝，可以得到吸收很小的深紫外薄膜，但同時也伴隨著薄膜聚集密度低，光學穩定性差等缺點。

隨著應用時間的增加，疏松的薄膜吸附環境中的污染物，使得深紫外光學薄膜的光學性能明顯退化。為此研究人員嘗試了去除深紫外氟化物薄膜污染的方法，并發現采用紫外光輻照深紫外薄膜的表面后，可以有效的去除有機污染物，使薄膜的光學性能得到改善。但經過紫外光輻照后的薄膜，在空氣等使用環境中又被重新污染，其光學性能再次退化。因此，迫切需要在上述紫外光輻照處理技術之外，尋找其它能有效解決深紫外氟化物薄膜光學性能退化的問題，實現具有較好光學穩定性的深紫外薄膜。

發明內容

本發明要解決現有技術中的深紫外氟化物光學薄膜在實際應用中因污染而導致的光學性能退化問題，通過對薄膜退化原因的分析，以及考慮到制備工藝的實際可操作性，本發明提供一種使深紫外光學薄膜具有光學穩定性的處理方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

一種使深紫外光學薄膜具有光學穩定性的處理方法，該方法包括以下步驟：

步驟i：去除需要鍍膜的襯底表面的吸附物；

步驟ii：應用先進等離子體源對真空室中的襯底進行預處理，以清理襯底表面的附著物；

步驟iii：根據薄膜的膜系結構，在清洗后的襯底上，采用熱舟蒸發沉積工藝進行深紫外氟化物多層膜的制備，實現深紫外光學薄膜的設計光譜；

步驟iv：利用先進等離子體源，以異于步驟ii中的預處理的能量密度對沉積后的薄膜再次進行轟擊處理。

上述技術方案中，所述步驟i中去除需要鍍膜的光學襯底表面的吸附物的步驟具體包括：超聲清洗、慢拉脫水和氮氣吹干。

上述技術方案中，以先進等離子體源對沉積后的薄膜再次進行轟擊處理時，

放電電流的調整范圍為：30-50A；

放電電壓的調整范圍為：80-120V。

上述技術方案中，所述步驟iii中的深紫外氟化物多層膜包括：LaF₃、GdF₃、MgF₂和AlF₃薄膜材料。

上述技術方案中，所述步驟iii中的深紫外氟化物多層膜包括：高反射膜、增透膜和偏振膜。

本發明具有以下的有益效果：

本發明的使深紫外光學薄膜具有光學穩定性的處理方法與已有的深紫外氟化物薄膜制備和處理方法相比，其突出特點是：

首先，在制備完成后對薄膜進行有效的APS源處理，薄膜在整個處理過程中沒有離開真空室，有效的避免薄膜采用其它沉積設備（離子束濺射或磁控濺射）鍍制保護層（SiO₂）時所產生的污染可能。即使該過程中將污染的可能性降到最小，還有不同沉積工藝手段之間的應力匹配問題不能忽略。熱蒸發制備的氟化物薄膜和濺射方式沉積的氧化物薄膜之間的應力有所不同，不同應力匹配的薄膜容易產生龜裂現象，這樣使氟化物薄膜外層加鍍氧化物薄膜的工藝顯得更加難以實現；