[发明专利]一种使深紫外光学薄膜具有光学稳定性的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及深紫外薄膜光学技术应用领域，特别涉及一种使深紫外光学薄膜具有光学稳定性的处理方法。

背景技术

近年来，随着大规模集成电路的飞速发展，光刻技术成为微电子领域最活跃的研究课题之一。集成电路的特征尺寸越来越小，加工精度已经进入纳米量级，这给光刻技术提出了越来越高的要求。激光以优良的单色性、准直性、相干性及可调谐等特性满足光刻曝光的要求，进而成为理想的光刻光源。曝光光源在光刻系统中起着关键作用，为了提高分辨率，不断缩小曝光波长是有效的方法之一，相关方面的研究已经从436nm，365nm近紫外波段进入248nm，193nm的深紫外波段。

在深紫外波段的研究领域中，无论是ArF准分子激光器还是其它相关光学系统，都离不开深紫外的镀膜光学元件，因此迫切需要研制出在深紫外波段范围内性能优异的光学薄膜。

由于深紫外波段靠近大多数介质材料的禁带，本征吸收、杂质吸收和缺陷吸收等变得更加严重，只有极少量的材料能够满足深紫外薄膜的应用，这是深紫外光学薄膜研究所面临的根本问题。薄膜材料的局限性进一步带来了对深紫外光学薄膜制备工艺的制约，针对氟化物材料，为了避免薄膜出现化学计量比失配而导致的吸收，以及薄膜在低温时迁移能力弱和膜层不牢固等问题，氟化物薄膜只能选择热舟蒸发沉积工艺。采用这种高温热舟蒸发的沉积工艺，可以得到吸收很小的深紫外薄膜，但同时也伴随着薄膜聚集密度低，光学稳定性差等缺点。

随着应用时间的增加，疏松的薄膜吸附环境中的污染物，使得深紫外光学薄膜的光学性能明显退化。为此研究人员尝试了去除深紫外氟化物薄膜污染的方法，并发现采用紫外光辐照深紫外薄膜的表面后，可以有效的去除有机污染物，使薄膜的光学性能得到改善。但经过紫外光辐照后的薄膜，在空气等使用环境中又被重新污染，其光学性能再次退化。因此，迫切需要在上述紫外光辐照处理技术之外，寻找其它能有效解决深紫外氟化物薄膜光学性能退化的问题，实现具有较好光学稳定性的深紫外薄膜。

发明内容

本发明要解决现有技术中的深紫外氟化物光学薄膜在实际应用中因污染而导致的光学性能退化问题，通过对薄膜退化原因的分析，以及考虑到制备工艺的实际可操作性，本发明提供一种使深紫外光学薄膜具有光学稳定性的处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种使深紫外光学薄膜具有光学稳定性的处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤i：去除需要镀膜的衬底表面的吸附物；

步骤ii：应用先进等离子体源对真空室中的衬底进行预处理，以清理衬底表面的附着物；

步骤iii：根据薄膜的膜系结构，在清洗后的衬底上，采用热舟蒸发沉积工艺进行深紫外氟化物多层膜的制备，实现深紫外光学薄膜的设计光谱；

步骤iv：利用先进等离子体源，以异于步骤ii中的预处理的能量密度对沉积后的薄膜再次进行轰击处理。

上述技术方案中，所述步骤i中去除需要镀膜的光学衬底表面的吸附物的步骤具体包括：超声清洗、慢拉脱水和氮气吹干。

上述技术方案中，以先进等离子体源对沉积后的薄膜再次进行轰击处理时，

放电电流的调整范围为：30-50A；

放电电压的调整范围为：80-120V。

上述技术方案中，所述步骤iii中的深紫外氟化物多层膜包括：LaF₃、GdF₃、MgF₂和AlF₃薄膜材料。

上述技术方案中，所述步骤iii中的深紫外氟化物多层膜包括：高反射膜、增透膜和偏振膜。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的使深紫外光学薄膜具有光学稳定性的处理方法与已有的深紫外氟化物薄膜制备和处理方法相比，其突出特点是：

首先，在制备完成后对薄膜进行有效的APS源处理，薄膜在整个处理过程中没有离开真空室，有效的避免薄膜采用其它沉积设备（离子束溅射或磁控溅射）镀制保护层（SiO₂）时所产生的污染可能。即使该过程中将污染的可能性降到最小，还有不同沉积工艺手段之间的应力匹配问题不能忽略。热蒸发制备的氟化物薄膜和溅射方式沉积的氧化物薄膜之间的应力有所不同，不同应力匹配的薄膜容易产生龟裂现象，这样使氟化物薄膜外层加镀氧化物薄膜的工艺显得更加难以实现；