清洗技術(shù)和平滑層對極紫外多層膜基底粗糙度的影響及表面表征技術(shù)研究.pdf

1、多層膜反射鏡不僅廣泛應(yīng)用于極紫外太空觀察、等離子體診斷和同步輻射應(yīng)用等領(lǐng)域，而且是下一代極紫外光刻系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其反射率的高低是多層膜研究水平的重要標(biāo)志之一。在極紫外波段，由于多層膜表界面粗糙度大小要比波長小很多，同時膜層界面又一定程度上是基底表面的再現(xiàn)，因此，基底表面粗糙度直接影響多層膜反射鏡的光學(xué)性能。目前，具有極小粗糙度的超光滑光學(xué)表面的研究已成為國內(nèi)外多層膜領(lǐng)域研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)，與此同時，光學(xué)基底表面粗糙度的表征和評價(jià)也是研

2、究中的重要組成部分，這些工作的開展對改善光學(xué)薄膜的制備工藝，提高薄膜的光學(xué)性能有著非常積極的意義。 本文介紹了超光滑基底清洗理論和方法，采用擦拭法和超聲波清洗方法對硅片和玻璃基底進(jìn)行清洗，設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn)方法，討論了溶液溫度、清洗時間、超聲功率等因素對于超聲清洗效果的影響。結(jié)果表明，脫脂棉中某些纖維不可避免地與污染物相互作用導(dǎo)致樣品表面擦傷或殘留，雖然可以去除一些污染物，但是也隨之帶來了一些負(fù)面影響。而超聲清洗后的表面，其粗糙度小

3、于0.2nm，并且表面無污染物。正交實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)化了超聲清洗工藝，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，超聲溫度對清洗效果有很明顯的影響，溫度35℃、45℃清洗效果明顯優(yōu)于25℃;而超聲時間(10分鐘、20分鐘)的改變對基底清洗效果沒有很明顯的影響；在經(jīng)優(yōu)化的超聲清洗工藝處理后的硅片上制備的周期為6.9nm的Mo/Si多層膜反射率達(dá)到54.8﹪(N=20)。 為減小基底表面粗糙度，在制備多層膜前，可以在基底上先鍍制平滑層。本文研究了在制備Mo／Si多層膜

4、前鍍制碳平滑層對基底粗糙度的改善情況。利用原子力顯微鏡(AFM)對鍍膜前后的表面進(jìn)行表面粗糙度測量，為進(jìn)一步分析碳平滑層對于鍍膜前后基底形貌的影響，在原子力顯微鏡測試過程中，采用了定域測試方法，通過對同一個區(qū)域鍍膜前后表面數(shù)據(jù)的數(shù)值處理，可以定量地分析碳平滑層對表面粗糙度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在兩個基底上，分別沉積厚度為30nm和50nm的碳單層膜后，在不同掃描范圍測試的表面粗糙度均增大0.03mm，從而說明在現(xiàn)有磁控濺射工藝條件下，制

5、備的碳平滑層并沒有改善基底表面狀況。對超光滑表面的評價(jià)和表征是超光滑表面研究的重要前提，由于每一種儀器只能在某一限定的空間頻率內(nèi)進(jìn)行測試，單一儀器的表征往往不能全面地給出基底表面的粗糙特性，因此本文使用原子力顯微鏡、X射線衍射儀、同步輻射光源綜合表征基底表面粗糙度。使用原子力顯微鏡(AFM)直接測量硅片表面的高度信息，由于僅用表面粗糙度均方根值作為表征參數(shù)時，只包含了垂直方向的信息，而忽略了很重要的橫向和縱向的空間信息的分布情況，本文使