[發明專利]193納米P光大角度減反射薄膜元件及其制備方法

無效

• 申請號: 201310140555.1
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103245984A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 金春水;靳京城;李春;鄧文淵;常艷賀
• 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: G02B1/11
• 分類號: G02B1/11;C23C14/06;C23C14/22
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明涉及ArF準分子激光應用技術領域，具體涉及一種193納米P光大角度減反射薄膜元件及其制備方法。

背景技術

近年來，193nmArF準分子激光器作為深紫外光刻機的光源取得了廣泛應用。隨著光刻技術的發展，193nm光刻機所采用的激光器的功率日益提高，由此對ArF準分子激光器的波長精度、輸出效率提出了更高的要求。在ArF準分子激光器中，為了實現極窄的波長輸出，需要采用線寬壓窄模塊。線寬壓窄模塊是ArF激光腔內用于將放電產生的寬激光發射譜進行線寬壓窄的核心部件，不僅決定了ArF準分子激光器的輸出線寬，而且影響ArF準分子激光器的光束質量和輸出效率。

線寬壓窄模塊包含多個用于光學擴束的色散棱鏡，為了獲得較大的光學擴束率，P偏振態ArF激光在直角擴束棱鏡斜邊上的入射角需要盡可能大(通常大于布魯斯特角)，但大角度斜入射將引起菲涅耳反射損耗的增加，193納米P偏振態激光光束在擴束棱鏡組中的多次振蕩(ArF激光諧振腔長約1m，產生的脈沖步長為20-30ns，ArF激光在諧振腔內一般要往返振蕩3-5次)產生的光學損耗會大大降低激光器的輸出效率甚至導致激光器失效，而且棱鏡組之間的菲涅耳反射降低了棱鏡的透過率，光束在多個棱鏡來回振蕩時也會產生較大的損耗，如當P偏振態ArF激光以74°入射直角擴束棱鏡斜邊時，單面剩余反射率為8.8%，單面透過率為91%，大大降低了ArF準分子激光器的輸出效率和使用壽命。因此，需要在棱鏡的斜面鍍制減反射膜以減小反射損耗，考慮到鍍膜成本及鍍膜難度會隨著入射角的增大而增大，平衡入射角和鍍膜二者的關系，入射角通常選定在68°-75°之間。

中國專利201210488002.0公開了一種193nmP光大角度減反射薄膜元件的制備方法：采用真空熱沉積方法在基底上依次交替沉積MgF₂薄膜層和LaF₃薄膜層，在不影響光譜指標的情況下，極力壓縮每層LaF₃薄膜層的厚度，使多層LaF₃薄膜層的總厚度小于40nm，最外層MgF₂薄膜層的厚度為2.5nm，得到了薄膜元件；雖然該薄膜元件實現了P偏振態ArF激光在71°入射四棱鏡擴束棱鏡組時具有極低的反射率，但當P偏振態ArF激光74°入射三棱鏡擴束棱鏡組時，此薄膜元件無法克服P偏振態激光光束在擴束棱鏡組中多次振蕩光學損耗嚴重、并導致ArF準分子激光器的光束質量和輸出效率大大降低的缺陷。

發明內容

本發明的發明目的是解決193納米P光74°入射三棱鏡擴束棱鏡組時多次振蕩產生的光學損耗嚴重、并導致ArF準分子激光器的光束質量和輸出效率大大降低的問題，提供了一種193納米P光大角度減反射薄膜元件及其制備方法。

本發明提供一種193納米P光大角度減反射薄膜元件，該薄膜元件包括：

在CaF₂基底上依次交替形成的MgF₂薄膜層和LaF₃薄膜層；MgF₂薄膜層共為四層，LaF₃薄膜層共為三層，每層LaF₃薄膜層的厚度為29.7-30.3nm。

優選的是，最上層的MgF₂薄膜層的厚度為2.2nm。

優選的是，所述的MgF₂薄膜層和LaF₃薄膜層均采用真空熱沉積方法形成。

優選的是，所述的薄膜元件的膜系從下到上依次為43.7nm厚的MgF₂薄膜層，30.1nm厚的LaF₃薄膜層，50.2nm厚的MgF₂薄膜層，30.1nm厚的LaF₃薄膜層，50.3nm厚的MgF₂薄膜層，30.0nm厚的LaF₃薄膜層，2.2nm厚的MgF₂薄膜層。

本發明還提供一種193納米P光大角度減反射薄膜元件的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)選用CaF₂作為鍍膜基底，采用真空熱沉積方法在兩塊基底上分別沉積單層LaF₃薄膜層和單層MgF₂薄膜層，對單層MgF₂薄膜層和單層LaF₃薄膜層進行光學常數解析，獲得單層MgF₂薄膜層和單層LaF₃薄膜層在193nm工作波段處的折射率和消光系數；