專利名稱：：一種硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于精密光學(xué)元件制作
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種極紫外多層膜反射鏡及其制備方法。
背景技術(shù)：
：在極紫外(EUV)波段，基于納米厚度多層膜的反射式光學(xué)元件已經(jīng)在科學(xué)研究和工程
技術(shù)領(lǐng)域：
得到了廣泛應(yīng)用。極紫外多層膜反射鏡的膜層材料選擇是研制多層膜反射鏡的重點(diǎn)，經(jīng)過(guò)幾十年的研究，一些非常好的膜層材料被提出。在12.530nm極紫外波段，Si/Mo多層膜反射鏡被廣泛應(yīng)用于極紫外分束鏡、反射鏡、極紫外光刻和天文觀測(cè)裝置中。但是，在波長(zhǎng)超過(guò)25nm的極紫外波段，由于硅和鑰對(duì)極紫外輻射的吸收快速增大，導(dǎo)致硅/鑰多層膜的反射率相對(duì)較低、光譜分辨率較差，難以滿足應(yīng)用需求。因此，在波長(zhǎng)較長(zhǎng)的EUV波段(17.129nm)，需要尋找更好的多層膜材料。由于鋁的L吸收邊在17.06nm，因此在17.119nm波段，鋁具有較小的吸收系數(shù)，相比硅，更適于作為多層膜的間隔層材料。近年來(lái)，鋁基極紫外多層膜反射鏡日漸成為國(guó)際研究熱點(diǎn)。目前為止，已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的鋁基多層膜主要包括鋁/鑰、鋁/碳化硅和鋁/鋯多層膜。1.鋁/鑰多層膜從理論上具有相比鑰/硅多層膜更高的峰值反射率，但是鋁/鑰多層膜表面容易氧化，且鋁/鑰多層膜的膜層界面間粗糙度比較大，如:工作于18.5nm的鋁/鑰多層膜的表面具有IOOnm尺度的顆粒，界面粗糙度為1.17nm(H.Nii,M.Niibe1H.KinoshitaandY.Sugie,FabricationofMo/Almultilayerfilmsforawavelengthofl8.5nm,J.SynchrotronRadiat.5(1998)702.)。因此,基于招/鑰多層膜的極紫外反射鏡的反射率不高，穩(wěn)定性較差，不適于長(zhǎng)期使用。2.碳化硅/鋁多層膜在17.0680nm波段具有很好的光學(xué)特性，并具有低的應(yīng)力和好的熱穩(wěn)定性，在理論上具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是在真實(shí)的碳化硅/鋁多層膜結(jié)構(gòu)中，兩種材料膜層的界面粗糙度較大，而且鋁較容易形成多晶態(tài)，從而導(dǎo)致多層膜的峰值反射率相對(duì)理論值有較大的降低。(P.Jonnardatel,“Optical,chemicalanddepthcharacterizationofAl/SiCperiodicmultilayers,^Proc.0fSPIE,Vol.7360)3.為了改善碳化硅/鋁多層膜的膜層界面，降低界面粗糙度，提升反射率，可以采用在碳化硅層和鋁層之間插入一層鑰或鎢薄層，形成碳化硅/鑰/鋁或碳化硅/鎢/鋁的多層膜結(jié)構(gòu)，可以有效改變兩種材料膜層的界面粗糙度，從而提升多層膜的峰值反射率(E.Meltchakovatel,“DevelopmentofAl-basedmultilayeropticsforEUV，，，App1.Phys.A(2010)98:111-117)。但是，由于引入的金屬薄膜層對(duì)極紫外輻射的吸收較大,對(duì)反射率的提升有限。4.從理論上看，在17_19nm波段，鋁/鋯多層膜反射鏡具有最高的反射率，但是由于純鋁鋯膜層之間容易生產(chǎn)合金化合物，導(dǎo)致膜層間的相互滲透較大，另外由于兩種材料都是金屬，所形成的薄膜一般是多晶狀態(tài)，因此導(dǎo)致兩者的界面粗糙度較大(Jin-KuoHoandKwang-LungLin,ThemetastableAl/ZralloythinfilmspreparedbyalternatesputteringDeposition,J.Appl.Phys.75，2434(1994))。5.為了克服鋁/鋯多層膜中鋁膜層的結(jié)晶問(wèn)題，人們采用硅鋁合金(質(zhì)量密度:招為99%，硅為1%)代替純鋁，制作硅鋁合金/鋯多層膜反射鏡，摻雜了硅的硅鋁合金薄膜中鋁的結(jié)晶情況有所減弱，但沒(méi)有完全抑制，兩種材料膜層間的相互滲透依然存在，界面間的粗糙度隨多層膜的生長(zhǎng)而逐漸增加，因而，反射鏡的反射率沒(méi)有明顯提升。因此，尋找一種能夠有效阻止硅鋁合金和鋯膜層相互滲透的方法，減少多層膜界面層寬度，提升多層膜反射鏡在極紫外波段的反射率，是進(jìn)一步拓展鋁基極紫外多層膜反射鏡應(yīng)用范圍的有效方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有技術(shù)中鋁基多層膜界面粗糙度和膜層間相互滲透較嚴(yán)重的缺點(diǎn)，而提供一種硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種極紫外多層膜反射鏡，該反射鏡包括基底和沉積于基底表面上的由若干個(gè)周期構(gòu)成的硅鋁合金/硅/鋯/硅多層膜，所述的硅鋁合金/硅/鋯/硅多層膜周期是由硅鋁合金薄膜層、硅薄膜層、鋯薄膜層和硅薄膜層依次交替沉積而成。所述的基底為光學(xué)玻璃。所述的基底粗糙度為:0納米〈基底粗糙度〈0.5納米。所述的硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜的周期數(shù)為3545，總厚度為332.5^410納米，其中:每個(gè)硅鋁合金薄膜層厚度為5.07.0納米，每個(gè)鋯薄膜層厚度為2.8^3.3納米，每個(gè)硅薄膜層厚度為0.4-0.7納米。所述的硅鋁合金中，99%的重量是鋁、1%的重量是硅；所述的硅為純度是99.999%的硅材料；所述的鋯為純度是99.999%的鋯金屬材料。所述的硅鋁合金薄膜層、硅薄膜層、鋯薄膜層和硅薄膜層依次沉積于基底表面上是指在基底表面上，第一層薄膜是硅鋁合金薄膜層，第二層薄膜是硅薄膜層，第三層薄膜是鋯薄膜層，第四層薄膜是硅薄膜層，至此形成第一個(gè)周期；第五層薄膜是硅鋁合金薄膜層，第六層薄膜是硅薄膜層，第七層薄膜是鋯薄膜層，第八層薄膜是硅薄膜層，至此形成第二個(gè)周期，如此往復(fù)形成若干個(gè)周期?！N上述娃招合金/娃/錯(cuò)/娃極紫外多層膜反射鏡的制備方法，該方法包括以下步驟:首先對(duì)基底進(jìn)行清洗，然后在基底上鍍制硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜。所述的對(duì)基底進(jìn)行清洗包括以下步驟:采用去離子水超聲波清洗8-12分鐘、有機(jī)清洗液超聲波清洗8-12分鐘，去離子水超聲波清洗3-8分鐘，MOS級(jí)丙酮超聲波清洗8-12分鐘，去離子水超聲波清洗8-12分鐘，MOS級(jí)乙醇超聲波清洗8-12分鐘，去離子水超聲波清洗8-12分鐘，干燥的純凈氮?dú)獯蹈?。所述的有機(jī)清洗液采用的是洗潔精，去離子水電阻率<18ΜΩ。所述的在基底上鍍制硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜采用磁控濺射方法。所述的磁控濺射方法包括以下步驟:1.鍍制多層膜前，濺射室的本底真空度低于8X10_5帕斯卡；靶到基板的距離為8-12厘米；2.利用靶和基板之間的機(jī)械擋板來(lái)控制薄膜的厚度:(I)先通過(guò)公轉(zhuǎn)電機(jī)將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材料的濺射靶槍上方，移開(kāi)擋板，開(kāi)始鍍膜，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅鋁合金膜層鍍完后，將擋板移回，然后將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的濺射靶槍上，其中，擋板移開(kāi)到移回之間的時(shí)間間隔即為鍍制一層薄膜的鍍膜時(shí)間；(2)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材的濺射靶槍上方；(3)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制鋯膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)鋯膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材的濺射靶槍上方；(4)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材的濺射靶槍上方；(5)如此反復(fù)以上過(guò)程35-45次，實(shí)現(xiàn)多層膜的制作也即35_45個(gè)周期的多層膜；在膜層沉積過(guò)程中，基板保持自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)速度為40轉(zhuǎn)/分鐘。3.多層膜制作過(guò)程中，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制每層膜的厚度，通過(guò)反復(fù)的次數(shù)來(lái)控制多層膜周期數(shù)。4.所述的磁控濺射的濺射靶槍的工作模式為恒功率濺射，濺射工作氣壓為0.18帕斯卡。5.所述的每層硅鋁薄膜層的鍍膜時(shí)間為18秒-33秒；所述的每層鋯薄膜層的鍍膜時(shí)間為32秒-38秒；所述的每層硅薄膜層的鍍膜時(shí)間為0.4秒-0.6秒。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:1.本發(fā)明與現(xiàn)有的Al基多層膜相比，硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡引入了化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)更為穩(wěn)定的硅鋁合金代替純鋁，在沒(méi)有較大改變鋁材料光學(xué)性能的基礎(chǔ)上，抑制了Al膜層的結(jié)晶，改善了多層膜的界面；在硅鋁合金薄膜層和鋯薄膜層之間引入亞納米量級(jí)厚度的硅薄膜層，有效抑制了硅鋁合金薄膜和鋯薄膜之間的相互滲透，使得多層膜的界面更為清晰，在保證較高的光譜分辨率的前提下，提升了反射鏡的反射率。2.本發(fā)明提出的這種新型的硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡具有成膜質(zhì)量好、光學(xué)性能滿足需求等優(yōu)勢(shì)，更適于對(duì)反射率要求較高的極紫外光學(xué)系統(tǒng)。圖1為硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡的工作示意圖。圖3為實(shí)施例2所述方法制作的硅鋁合金/娃/錯(cuò)/硅極紫外多層膜反射鏡反射率測(cè)量曲線。其中，入射光束的入射角度為10°，橫坐標(biāo)為極紫外輻射的波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)為多層膜反射鏡的反射率。圖4為實(shí)施例3所述方法制作的硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡反射率測(cè)量曲線。其中，入射光束的入射角度為10°，橫坐標(biāo)為極紫外輻射的波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)為多層膜反射鏡的反射率。附圖標(biāo)注:I基底，2硅鋁合金/硅/鋯/硅多層膜，3硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜中的硅鋁合金薄膜層，4硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜中的鋯薄膜層，5硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜中的硅薄膜層6入射光，7反射光。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。以下所用的硅鋁合金中，99%的重量是鋁、1%的重量是硅；所述的硅為純度是99.999%的硅材料；所述的鋯為純度是99.999%的鋯金屬材料。實(shí)施例1首先對(duì)基底光學(xué)玻璃進(jìn)行清洗，包括以下步驟:采用去離子水超聲波清洗10分鐘、有機(jī)清洗液超聲波清洗10分鐘，去離子水超聲波清洗5分鐘，MOS級(jí)丙酮超聲波清洗10分鐘，去離子水超聲波清洗10分鐘，MOS級(jí)乙醇超聲波清洗10分鐘，去離子水超聲波清洗10分鐘，干燥的純凈氮?dú)獯蹈?。有機(jī)清洗液采用的是立白牌洗潔精，去離子水電阻率彡18ΜΩ?；状植诙葹?0納米〈基底粗糙度〈0.5納米。然后在光學(xué)玻璃基底上鍍制硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜，采用磁控濺射方法，包括以下步驟:濺射靶槍的工作模式為恒功率濺射，濺射工作氣壓為0.18帕斯卡；鍍制多層膜前，濺射室的本底真空度為8X10_5帕斯卡；靶到基板的距離為10厘米；利用靶和基板之間的機(jī)械擋板來(lái)控制薄膜的厚度:(I)先通過(guò)公轉(zhuǎn)電機(jī)將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材料的濺射靶槍上方，移開(kāi)擋板，開(kāi)始鍍膜，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅鋁合金膜層鍍完后，將擋板移回，然后將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的濺射靶槍上，其中，擋板移開(kāi)到移回之間的時(shí)間間隔即為鍍制一層薄膜的鍍膜時(shí)間；(2)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材的濺射靶槍上方；(3)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制鋯膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)鋯膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材的濺射靶槍上方；(4)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材的濺射靶槍上方；(5)如此反復(fù)以上過(guò)程40次，實(shí)現(xiàn)多層膜的制作；在膜層沉積過(guò)程中，基板保持自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)速度為40轉(zhuǎn)/分鐘。制備得到的硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡，包括基底I和硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2，硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2由硅鋁合金薄膜層3、硅薄膜層、鋯薄膜層4和硅薄膜層5依次重復(fù)鍍制，硅鋁合金薄膜層3、硅薄膜層、鋯薄膜層4和硅薄膜層5交替沉積于基底表面上；基底I為光學(xué)玻璃，硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2的周期數(shù)為40，總厚度為388.0納米，其中:每個(gè)硅鋁合金薄膜層3厚度為5.5nm，鍍膜時(shí)間為21.5秒；每個(gè)鋯薄膜層4厚度為3.0nm，鍍膜時(shí)間為32.4秒；每個(gè)硅膜層5的厚度為0.6nm,鍍膜時(shí)間為0.5秒。娃招合金薄膜層3、娃薄膜層、錯(cuò)薄膜層4和娃薄膜層5交替沉積于基底I表面上是指在基底I表面上，第一層薄膜是硅鋁合金薄膜層3，第二層薄膜是硅薄膜層5，第三層薄膜是鋯薄膜層4，第四層薄膜又是硅薄膜層5，如此往復(fù)40次，直至最后一層薄膜是硅薄膜層5。圖1為硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，硅鋁合金中，99%的重量是鋁、1%的重量是硅；所述的硅為純度是99.999%的硅材料；所述的鋯為純度是99.999%的鋯金屬材料。圖2為硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡的工作示意圖，入射光6通過(guò)硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2，在每個(gè)膜層界面上均發(fā)生反射，出射反射光7。一方面，硅鋁合金的吸收較小，而硅鋁合金和鋯的光學(xué)折射率相差較大，可以形成較高的反射率；另一方面，硅鋁合金的性質(zhì)穩(wěn)定，所成薄膜不易形成結(jié)晶態(tài)，且與鋯膜層之間由硅膜層相隔離，不易相互滲透，所形成的界面層厚度較小，因而硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡能獲得比較高的反射率，展示出優(yōu)良的光學(xué)性能。實(shí)施例2首先對(duì)基底光學(xué)玻璃進(jìn)行清洗，包括以下步驟:采用去離子水超聲波清洗10分鐘、有機(jī)清洗液超聲波清洗10分鐘，去離子水超聲波清洗5分鐘，MOS級(jí)丙酮超聲波清洗10分鐘，去離子水超聲波清洗10分鐘，MOS級(jí)乙醇超聲波清洗10分鐘，去離子水超聲波清洗10分鐘，干燥的純凈氮?dú)獯蹈?。有機(jī)清洗液采用的是立白牌洗潔精，去離子水電阻率彡18ΜΩ。基底粗糙度為:0納米〈基底粗糙度〈0.5納米。然后在光學(xué)玻璃基底上鍍制硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜，采用磁控濺射方法，包括以下步驟:濺射靶槍的工作模式為恒功率濺射，濺射工作氣壓為0.18帕斯卡；鍍制多層膜前，濺射室的本底真空度為8X10_5帕斯卡；靶到基板的距離為10厘米；利用靶和基板之間的機(jī)械擋板來(lái)控制薄膜的厚度:(I)先通過(guò)公轉(zhuǎn)電機(jī)將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材料的濺射靶槍上方，移開(kāi)擋板，開(kāi)始鍍膜，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅鋁合金膜層鍍完后，將擋板移回，然后將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的濺射靶槍上，其中，擋板移開(kāi)到移回之間的時(shí)間間隔即為鍍制一層薄膜的鍍膜時(shí)間；(2)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材的濺射靶槍上方；(3)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制鋯膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)鋯膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材的濺射靶槍上方；(4)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材的濺射靶槍上方；(5)如此反復(fù)以上過(guò)程45次，實(shí)現(xiàn)多層膜的制作；在膜層沉積過(guò)程中，基板保持自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)速度為40轉(zhuǎn)/分鐘。制備得到的硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡，包括基底I和硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2，硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2由硅鋁合金薄膜層3、硅薄膜層、鋯薄膜層4和硅薄膜層5依次重復(fù)鍍制，硅鋁合金薄膜層3、硅薄膜層、鋯薄膜層4和硅薄膜層5交替沉積于基底表面上；基底I為光學(xué)玻璃，硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2的周期數(shù)為45，總厚度為411.3納米，其中:每個(gè)硅鋁合金薄膜層3厚度為5.0nm，鍍膜時(shí)間為19.4秒；每個(gè)鋯薄膜層4厚度為3.0nm,鍍膜時(shí)間為32.4秒；每個(gè)硅膜層5的厚度為0.6nm,鍍膜時(shí)間為0.5秒。娃招合金薄膜層3、娃薄膜層、錯(cuò)薄膜層4和娃薄膜層5交替沉積于基底I表面上是指在基底I表面上，第一層薄膜是硅鋁合金薄膜層3，第二層薄膜是硅薄膜層5，第三層薄膜是鋯薄膜層4，第四層薄膜又是硅薄膜層5，如此往復(fù)45次，直至最后一層薄膜是硅薄膜層5。圖1為硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，硅鋁合金中，99%的重量是鋁、1%的重量是硅；所述的硅為純度是99.999%的硅材料；所述的鋯為純度是99.999%的鋯金屬材料。基于上述方法，制作的娃招合金/娃/錯(cuò)/娃極紫外反射鏡的反射率在合肥同步輻射國(guó)家實(shí)驗(yàn)室輻射標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)量實(shí)驗(yàn)站測(cè)量，測(cè)量反射率如圖3所示。由圖3可知，該反射鏡的反射率峰值在17.Snm附近，峰值反射率接近50%，明顯高于鋁/鑰多層膜反射鏡(H.Nii,M.Niibe,H.KinoshitaandY.Sugie,FabricationofMo/Almultilayerfilmsforawavelengthof18.5nm,J.SynchrotronRadiat.5(1998)702.)和碳化娃/鑰/招多層膜反身寸鏡(E.Meltchakovatel,“DevelopmentofAl-basedmultilayeropticsforEUV”，Appl.Phys.A(2010)98:111-117)的峰值反射率。實(shí)施例3首先對(duì)基底光學(xué)玻璃進(jìn)行清洗，包括以下步驟:采用去離子水超聲波清洗10分鐘、有機(jī)清洗液超聲波清洗10分鐘，去離子水超聲波清洗5分鐘，MOS級(jí)丙酮超聲波清洗10分鐘，去離子水超聲波清洗10分鐘，MOS級(jí)乙醇超聲波清洗10分鐘，去離子水超聲波清洗10分鐘，干燥的純凈氮?dú)獯蹈?。有機(jī)清洗液采用的是立白牌洗潔精，去離子水電阻率彡18ΜΩ。基底粗糙度為:0納米〈基底粗糙度〈0.5納米。然后在光學(xué)玻璃基底上鍍制硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜，采用磁控濺射方法，包括以下步驟:濺射靶槍的工作模式為恒功率濺射，濺射工作氣壓為0.18帕斯卡；鍍制多層膜前，濺射室的本底真空度為8X10_5帕斯卡；靶到基板的距離為10厘米；利用靶和基板之間的機(jī)械擋板來(lái)控制薄膜的厚度:(I)先通過(guò)公轉(zhuǎn)電機(jī)將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材料的濺射靶槍上方，移開(kāi)擋板，開(kāi)始鍍膜，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅鋁合金膜層鍍完后，將擋板移回，然后將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的濺射靶槍上，其中，擋板移開(kāi)到移回之間的時(shí)間間隔即為鍍制一層薄膜的鍍膜時(shí)間；(2)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材的濺射靶槍上方；(3)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制鋯膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)鋯膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材的濺射靶槍上方；(4)當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材的濺射靶槍上方；(5)如此反復(fù)以上過(guò)程35次，實(shí)現(xiàn)多層膜的制作；在膜層沉積過(guò)程中，基板保持自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)速度為40轉(zhuǎn)/分鐘。制備得到的硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡，包括基底I和硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2，硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2由硅鋁合金薄膜層3、硅薄膜層、鋯薄膜層4和硅薄膜層5依次重復(fù)鍍制，硅鋁合金薄膜層3、硅薄膜層、鋯薄膜層4和硅薄膜層5交替沉積于基底表面上；基底I為光學(xué)玻璃，硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜2的周期數(shù)為35，總厚度為374.5納米，其中每個(gè)硅鋁合金薄膜層3厚度為6.5nm，鍍膜時(shí)間為25.7秒；每個(gè)鋯薄膜層4厚度為3.Onm，鍍膜時(shí)間為32.4秒；每個(gè)硅膜層5的厚度為O.6nm,鍍膜時(shí)間為O.5秒。娃招合金薄膜層3、娃薄膜層、錯(cuò)薄膜層4和娃薄膜層5交替沉積于基底I表面上是指在基底I表面上，第一層薄膜是硅鋁合金薄膜層3，第二層薄膜是硅薄膜層5，第三層薄膜是鋯薄膜層4，第四層薄膜又是硅薄膜層5，如此往復(fù)35次，直至最后一層薄膜是硅薄膜層5。圖1為硅鋁合金/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，硅鋁合金中，99%的重量是鋁、1%的重量是硅；所述的硅為純度是99.999%的硅材料；所述的鋯為純度是99.999%的鋯金屬材料?；谏鲜龇椒ǎ谱鞯墓桎X合金/鋯極紫外反射鏡的反射率在合肥同步輻射國(guó)家實(shí)驗(yàn)室輻射標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)量實(shí)驗(yàn)站測(cè)量，測(cè)量反射率如圖4所示。由圖4可知，該反射鏡的反射率峰值在20.5nm附近，峰值反射率接近40%，明顯高于鋁/碳化硅多層膜反射鏡(E.Meltchakovatel,“DevelopmentofAl-basedmultilayeropticsforEUV，，，Appl.Phys.A(2010)98:111-117)的峰值反射率。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種極紫外多層膜反射鏡，該反射鏡包括基底和沉積于基底表面上的由若干個(gè)周期構(gòu)成的硅鋁合金/硅/鋯/硅多層膜，所述的每個(gè)周期硅鋁合金/硅/鋯/硅多層膜是由硅鋁合金薄膜層、硅薄膜層、鋯薄膜層和硅薄膜層依次交替沉積而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外多層膜反射鏡，其特征在于:所述的基底為光學(xué)玻璃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外多層膜反射鏡，其特征在于:所述的基底粗糙度為:Onm<基底粗糙度〈0.5nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外多層膜反射鏡，其特征在于:所述的硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜的周期數(shù)為3545，總厚度為332.5410納米，其中:每個(gè)硅鋁合金薄膜層厚度為5.07.0納米，每個(gè)硅薄膜層的厚度為0.4-0.7納米，每個(gè)鋯薄膜層厚度為2.8^3.3納米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外多層膜反射鏡，其特征在于:所述的硅鋁合金中，99%的重量是鋁、I%的重量是硅；所述的硅為純度是99.999%的硅材料；所述的鋯為純度是99.999%的鋯金屬材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外多層膜反射鏡，其特征在于:所述的硅鋁合金薄膜層、硅薄膜層、鋯薄膜層和硅薄膜層依次交替沉積于基底表面上是指在基底表面上，第一層鍍制的薄膜是硅鋁合金薄膜層，第二層鍍制的薄膜是硅薄膜層，第三層鍍制的薄膜是鋯薄膜層，第四層鍍制的薄膜是硅薄膜層，至此形成第一個(gè)周期；反復(fù)疊加且直至最后一層薄膜是硅薄膜層即形成多周期。7.—種權(quán)利要求1-6中任一所述的極紫外多層膜反射鏡的制備方法,其特征在于:該方法包括以下步驟:首先對(duì)基底進(jìn)行清洗，然后在基底上鍍制硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:所述的對(duì)基底進(jìn)行清洗包括以下步驟:采用去離子水超聲波清洗8-12分鐘、有機(jī)清洗液超聲波清洗8-12分鐘，去離子水超聲波清洗3-8分鐘，MOS級(jí)丙酮超聲波清洗8-12分鐘，去離子水超聲波清洗8-12分鐘，MOS級(jí)乙醇超聲波清洗8-12分鐘，去離子水超聲波清洗8-12分鐘，干燥的純凈氮?dú)獯蹈?，其中所述的有機(jī)清洗液采用的是洗潔精，去離子水電阻率<18ΜΩ。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:所述的在基底上鍍制硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜采用磁控濺射方法，所述的磁控濺射方法包括以下步驟:(1)鍍制多層膜前，濺射室的本底真空度低于8X10_5帕斯卡；祀到基板的距離為8-12厘米；(2)利用靶和基板之間的機(jī)械擋板來(lái)控制薄膜的厚度:先通過(guò)公轉(zhuǎn)電機(jī)將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材料的濺射靶槍上方，移開(kāi)擋板，開(kāi)始鍍膜，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅鋁合金膜層鍍完后，將擋板移回，然后將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的濺射靶槍上，其中，擋板移開(kāi)到移回之間的時(shí)間間隔即為鍍制一層薄膜的鍍膜時(shí)間；當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材的濺射靶槍上方；當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有鋯靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制鋯膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)鋯膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材的濺射靶槍上方；當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅靶材料的靶槍上方后，該靶槍的擋板移開(kāi)，開(kāi)始鍍制硅膜層，通過(guò)鍍膜時(shí)間來(lái)控制膜層的厚度，當(dāng)硅膜層鍍完后，將擋板移回，然后再將基板運(yùn)動(dòng)到裝有硅鋁合金靶材的濺射靶槍上方；如此反復(fù)以上過(guò)程30-45次，實(shí)現(xiàn)多層膜的制作；在膜層沉積過(guò)程中，基板保持自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)速度為40轉(zhuǎn)/分鐘。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于:所述的磁控濺射的濺射靶槍的工作模式為恒功率濺射，濺射工作氣壓為0.18帕斯卡；所述的每層硅鋁合金薄膜層的鍍膜時(shí)間的為18.0秒-30.0秒；所述的每層硅薄膜層的鍍膜時(shí)間為0.4秒-0.6秒；所述的每層鋯薄膜層的鍍膜時(shí)間為30.0秒-38.0秒。全文摘要本發(fā)明屬于精密光學(xué)元件制作
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種極紫外多層膜反射鏡及其制備方法。該反射鏡包括基底和硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜，其中硅鋁合金/硅/鋯/硅周期多層膜是硅鋁合金薄膜層、硅薄膜層、鋯薄膜層和硅薄膜層交替沉積于基底表面上。本發(fā)明與現(xiàn)有的鋁基多層膜相比，通過(guò)在硅鋁合金/鋯膜層之間引入納米厚度的硅薄膜層，抑制了硅鋁合金與鋯膜層之間的相互擴(kuò)散，改善了多層膜的界面，有效提升了反射鏡的反射率。本發(fā)明提出的這種新型的硅鋁/硅/鋯/硅極紫外多層膜反射鏡具有成膜質(zhì)量好、光學(xué)性能滿足需求等優(yōu)勢(shì)，適用于對(duì)能譜分辨率和反射率要求均很高的極紫外光學(xué)系統(tǒng)。文檔編號(hào)C23C14/54GK103076644SQ20131000687公開(kāi)日2013年5月1日申請(qǐng)日期2013年1月9日優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日發(fā)明者張眾,鐘奇,王占山申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)