[發(fā)明專利]深紫外氟化物薄膜元件污染物吸附能力的分析方法

有效

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• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103018206A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)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: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/59
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發(fā)明涉及一種適用于深紫外氟化物薄膜元件污染物吸附能力的分析方法，屬于深紫外光學技術應用領域。

背景技術

集成電路技術的發(fā)展極大地推動了人類信息化社會的進步，成為現(xiàn)代高技術發(fā)展中的關鍵核心技術之一，在國民經(jīng)濟與社會發(fā)展中具有舉足輕重的重要意義，深紫外光學相關技術的研究具有重大的社會和經(jīng)濟價值。近年來，193nm?ArF準分子激光器作為深紫外光刻機的光源取得了廣泛應用。深紫外激光光學系統(tǒng)與應用的不斷發(fā)展對深紫外光學薄膜元件性能及長期穩(wěn)定性要求都提出了新的挑戰(zhàn)。

深紫外光學薄膜研究面臨的根本問題是由于深紫外波段靠近大多數(shù)介質材料的禁帶，使得只有氧化物Al₂O₃、SiO₂和部分氟化物MgF₂、LaF₃、AlF₃等能夠滿足深紫外薄膜應用的需要。薄膜材料選擇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，對于氟化物，為減少深紫外光學薄膜出現(xiàn)化學計量比失配而導致吸收損耗，熱蒸發(fā)工藝是制備氟化物薄膜的最佳選擇。利用熱舟蒸發(fā)制備工藝，可以得到吸收較小的深紫外氟化物光學薄膜，但同時也伴隨光學薄膜內在結構不夠致密、光學薄膜表面較粗糙等缺點。因此，這種采用熱舟蒸發(fā)工藝所制備的深紫外光學薄膜，由于光學薄膜內在結構不夠致密和光學薄膜表面較粗糙所必然帶來的吸附應用環(huán)境中的有機污染物質，使得深紫外光學薄膜在使用過程中的性能退化，這種性能退化導致薄膜元件性能下降甚至失效，這將對整個光學系統(tǒng)造成災難性的后果。

研究表明，這種深紫外光學薄膜性能退化集中表現(xiàn)為深紫外光學薄膜內部及表面吸附有機污染物和水汽而導致深紫外光學薄膜的吸收顯著增大。因而，分析深紫外薄膜元件工作應用環(huán)境中吸附污染物的性能特性，對于優(yōu)化薄膜元件制備工藝參數(shù)優(yōu)化和薄膜元件環(huán)境適用性和時效性評估顯得尤為重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術的問題，提供一種深紫外氟化物薄膜元件污染物吸附能力的分析方法。準確評價氟化物薄膜樣品在應用環(huán)境中或存貯環(huán)境中污染物吸附能力，進而評估不同工藝或不同材料的薄膜元件環(huán)境適應性和時效性。為制備出具有較高環(huán)境適用性的深紫外光學薄膜提供參考，從而滿足制備具有低污染、環(huán)境穩(wěn)定性好氟化物深紫外光學薄膜元件的需要。

深紫外氟化物薄膜元件污染物吸附能力的分析方法，包括以下步驟：

步驟一：利用真空分光光度計在整個腔體吹掃干燥高純N₂的條件下，測試氟化物薄膜樣品在鍍制完成之初的反射率R₀或透過率T₀，作為氟化物薄膜樣品光譜性能初始值；

步驟二：氟化物薄膜樣品在放置于應用環(huán)境系統(tǒng)中使用或存儲一段時間后，將樣品放置于真空分光光度計內進行真空環(huán)境中光譜測試，得到樣品吸附有機物和水汽后的反射率R₁或透過率T₁；

步驟三：用ArF準分子激光器對樣品表面進行低功率能量密度輻照，整個光路系統(tǒng)中吹掃干燥的高純N₂，同時用能量計監(jiān)測透射激光能量；

步驟四：對ArF準分子激光器激光輻照后的樣品，進行步驟一所述的同樣的光譜測試，?得到經(jīng)激光輻照后樣品的反射率R₂或透過率T₂；

步驟五：當測試值為透過率T時，η=η₁+η₂?=(T₂-T₁)/T₁+(T₀-T₂)/T₀，式中η為吸附因子，η₁?=(T₂-T₁)/T₁為元件經(jīng)過ArF激光輻照后污染物吸附的可恢復部分，η₂?=(T₀-T₂)/T₀為元件經(jīng)過ArF激光輻照后污染物吸附的不可恢復部分，對樣品在使用環(huán)境中的吸附因子進行運算，進而對薄膜元件在使用環(huán)境中對有機物污染物和水汽吸附能力進行評估。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、該方法可以完整有效的評估氟化物薄膜樣品在使用環(huán)境或存儲環(huán)境中的污染物吸附能力，通過紫外激光輻照處理區(qū)分樣品吸附污染物中可恢復的暫時吸附部分和不可恢復的永久吸附部分，從而全面表征氟化物薄膜元件的吸附特性。