極紫外多層膜反射式單級衍射光柵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，應用于入射光波波長為極紫外波段的情況，所述光柵自下而上包括襯底、鉬硅多層周期薄膜、硅薄膜和金屬薄膜，其中，在所述金屬薄膜中形成有單級衍射光柵圖形，所述單級衍射光柵圖形由多個反光柵線構成，所述反光柵線由多個指定邊長的六邊形組成。本發(fā)明提供的衍射光柵能夠克服光譜級次疊加現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而避免了高級次衍射峰在解譜過程中對±1級衍射峰的干擾。
【專利說明】
極紫外多層膜反射式單級衍射光柵
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及光學技術領域，尤其涉及一種極紫外多層膜反射式單級衍射光柵?！颈尘凹夹g】
[0002]衍射光柵是利用多縫衍射原理使光發(fā)生分散的一種光學元件，通常分為透射式衍射光柵和反射式衍射光柵。根據(jù)衍射光柵公式可知，上述衍射光柵都有多級衍射的特性，在實際應用時往往只有衍射的±1級和0級是真正需要的，其余的高級衍射會對所測光譜造成污染，即高級衍射譜可能會疊加到一級衍射譜上，出現(xiàn)光譜級次疊加的現(xiàn)象，這種光譜級次疊加也會在后續(xù)解譜中帶來不確定性，即在解譜中不能分辨出所需波長的衍射峰，從而限制了衍射光柵在光譜學中的應用。
【發(fā)明內容】

[0003]為了解決上述光譜級次疊加問題，尤其是在極紫外波段時的光譜級次疊加問題， 本發(fā)明提供一種極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，能夠克服光譜級次疊加現(xiàn)象的出現(xiàn)， 從而避免高級次衍射峰在解譜過程中對±1級衍射峰的干擾。
[0004]本發(fā)明提供一種極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，應用于入射光波波長為極紫外波段的情況，所述光柵自下而上包括襯底、鉬硅多層周期薄膜、硅薄膜和金屬薄膜，其中， 在所述金屬薄膜中形成有單級衍射光柵圖形，所述單級衍射光柵圖形由多個反光柵線構成，所述反光柵線由多個指定邊長的六邊形組成。
[0005]本發(fā)明實施例提供的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，與現(xiàn)有技術相比，其能夠消除衍射結果中除±1級和〇級衍射峰以外的其他高級次衍射峰，克服光譜級次疊加現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而避免了高級次衍射峰在解譜過程中對±1級衍射峰的干擾?！靖綀D說明】
[0006]圖1為本發(fā)明極紫外多層膜反射式單級衍射光柵的剖面示意圖；
[0007]圖2為本發(fā)明極紫外多層膜反射式單級衍射光柵的正面示意圖?！揪唧w實施方式】
[0008]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0009]如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，應用于入射光波波長為極紫外波段的情況，所述光柵自下而上包括襯底、鉬硅多層周期薄膜、硅薄膜和金屬薄膜，其中，在所述金屬薄膜中形成有單級衍射光柵圖形，所述單級衍射光柵圖形由多個反光柵線構成，所述反光柵線由多個指定邊長的六邊形組成。
[0010]本發(fā)明實施例提供的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，與現(xiàn)有技術相比，其能夠消除衍射結果中除±1級和0級衍射峰以外的其他高級次衍射峰，克服光譜級次疊加現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而避免了高級次衍射峰在解譜過程中對±1級衍射峰的干擾。[〇〇11]其中，所述極紫外波段為13.5±0.2nm〇[0〇12]進一步地，所述襯底的厚度為200iim-7mm，所述襯底由低熱膨脹系數(shù)材料制作，所述低熱膨脹系數(shù)材料為微晶玻璃，陶瓷或者熔石英。
[0013]其中，所述鉬硅多層周期薄膜的周期數(shù)為40,每個周期由厚度為2.7nm的鉬薄膜和厚度為4.2nm的硅薄膜組成。[〇〇14]其中，所述硅薄膜的厚度為7nm〇
[0015]其中，所述金屬薄膜的金屬材料為金、鉑金、鎳或者鉻，所述金屬薄膜的厚度為50-100nm〇[〇〇16]如圖2所示，所述多個反光柵線中相鄰反光柵線的中心線之間的距離為Px = 2*(a+ al)，其中al為所述六邊形上邊線邊長的一半，a為所述六邊形的中心到最右邊內角的距離； 所述反光柵線中相鄰兩個六邊形的中心之間的距離為Py = 2bl，bl為所述六邊形的中心與上邊線之間的垂直距離。
[0017]優(yōu)選地，al=0.28a，bl=a+al。
[0018]下面通過一個具體的例子對本發(fā)明進一步詳細說明。入射光波長為13.5nm的極紫外波段，本發(fā)明實施例提供的極紫外反射式單級衍射光柵的襯底以石英為材料制作，其中， 石英的粗糙度小于〇.5nm;石英襯底上的鉬硅多層周期薄膜的周期數(shù)為40,每個周期為 6.9nm，其中包括鉬厚度為2.7nm,娃厚度為4.2nm;在所述鉬娃多層周期薄膜上分布有一層 7nm厚度的硅薄膜;在所述硅薄膜上分別有一層厚度為70nm的鉻薄膜;在所述鉻薄膜分布由一系列周期排列的反光柵線組成的單級衍射光柵圖形，其中，每個反光柵線由多個六邊形周期排列所形成，所述單級衍射光柵圖形的區(qū)域為反光圖形區(qū)域，即露出7nm厚度的硅薄膜的區(qū)域。[〇〇19]經(jīng)過膜擬計算得到所述反光柵線的寬度和分布位置的設計參數(shù)，這樣的參數(shù)可以有效抑制高級衍射，得到只有零級和正負一級衍射峰的衍射圖形。具體的設計參數(shù)如下:單個六邊形的參數(shù)為al為28nm，a為10〇111]1，131 = 128111]1，其中31為所述六邊形上邊線邊長的一半，a為所述六邊形的中心到最右邊內角的距離，bl為所述六邊形的中心與上邊線之間的垂直距離，因此，所述多個反光柵線中相鄰反光柵線的中心線之間的距離為Px = 2*(a+al) = 256nm，Py = 256nm，即Py = Px。假設入射極紫外光的光源面積為ImmX 1mm，光柵圖形區(qū)為了能夠大于光源面積進行有效反射，X方向應該至少有1000000nm/256nm=3096個周期，同樣Y 方向也需要3096個周期，其中，所述反光柵線的線條方向取為Y方向，垂直于所述反光柵線的線條方向取X方向。由此可知，所述單級衍射光柵圖形應該至少有1000000nm/256nm = 3096個反光柵線，Y方向上每個反光柵線也需要由3096個六邊形組成。
[0020]下面詳細上述極紫外反射式單級衍射光柵器件的制作方法，需要說明的是，制作方法為本領域公知技術，并不限于下述方法。
[0021]首先，在拋光好的石英襯底上磁控濺射鉬硅多層周期薄膜，所述鉬硅多層周期薄膜的周期數(shù)為40，每個周期為6 ? 9nm，其中包括鉬厚度為2 ? 7nm，硅厚度為4 ? 2nm;[〇〇22]在所述鉬硅多層周期薄膜上濺射依次一層7nm硅薄膜和一層70nm鉻薄膜；
[0023]在鉻薄膜上旋涂一層正性電子束光刻膠后經(jīng)過熱處理，利用電子束曝光制作出設計好的六邊形周期排布光刻膠圖形；
[0024]以光刻膠圖形為掩膜，利用干法刻蝕工藝刻蝕掉露出來的鉻薄膜，形成六邊形反光圖形區(qū)；
[0025]去除電子束光刻膠后，形成上述極紫外反射式單級衍射光柵。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，應用于入射光波波長為極紫外波段的情 況，其特征在于，所述光柵自下而上包括襯底、鉬硅多層周期薄膜、硅薄膜和金屬薄膜，其 中，在所述金屬薄膜中形成有單級衍射光柵圖形，所述單級衍射光柵圖形由多個反光柵線 構成，所述反光柵線由多個指定邊長的六邊形組成。2.根據(jù)權利要求1所述的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，其特征在于，所述極紫外 波段為 13.5±0.2nm〇3.根據(jù)權利要求1所述的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，其特征在于，所述襯底的 厚度為 200lim-7mm。4.根據(jù)權利要求1所述的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，其特征在于，所述襯底由 低熱膨脹系數(shù)材料制作，所述低熱膨脹系數(shù)材料為微晶玻璃，陶瓷或者熔石英。5.根據(jù)權利要求1所述的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，其特征在于，所述鉬硅多 層周期薄膜的周期數(shù)為40,每個周期由厚度為2.7nm的鉬薄膜和厚度為4.2nm的硅薄膜組 成。6.根據(jù)權利要求1所述的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，其特征在于，所述硅薄膜 的厚度為7nm〇7.根據(jù)權利要求1所述的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，其特征在于，所述金屬薄 膜的金屬材料為金、鉬金、鎳或者絡，所述金屬薄膜的厚度為50-100nm。8.根據(jù)權利要求1所述的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，其特征在于，所述多個反 光柵線中相鄰反光柵線的中心線之間的距離為Px = 2*(a+al)，其中al為所述六邊形上邊線 邊長的一半，a為所述六邊形的中心到最右邊內角的距離;所述反光柵線中相鄰兩個六邊形 的中心之間的距離為Py = 2bl，bl為所述六邊形的中心與上邊線之間的垂直距離。9.根據(jù)權利要求8所述的極紫外多層膜反射式單級衍射光柵，其特征在于，al = 0.28a， bl =a+al 〇
【文檔編號】G02B5/18GK106094084SQ201610388681
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月2日 公開號201610388681.2, CN 106094084 A, CN 106094084A, CN 201610388681, CN-A-106094084, CN106094084 A, CN106094084A, CN201610388681, CN201610388681.2
【發(fā)明人】李海亮, 史麗娜, 牛潔斌, 王冠亞, 謝常青, 劉明
【申請人】中國科學院微電子研究所