[发明专利]深紫外氟化物薄膜元件污染物吸附能力的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于深紫外氟化物薄膜元件污染物吸附能力的分析方法，属于深紫外光学技术应用领域。

背景技术

集成电路技术的发展极大地推动了人类信息化社会的进步，成为现代高技术发展中的关键核心技术之一，在国民经济与社会发展中具有举足轻重的重要意义，深紫外光学相关技术的研究具有重大的社会和经济价值。近年来，193nm ArF准分子激光器作为深紫外光刻机的光源取得了广泛应用。深紫外激光光学系统与应用的不断发展对深紫外光学薄膜元件性能及长期稳定性要求都提出了新的挑战。

深紫外光学薄膜研究面临的根本问题是由于深紫外波段靠近大多数介质材料的禁带，使得只有氧化物Al₂O₃、SiO₂和部分氟化物MgF₂、LaF₃、AlF₃等能够满足深紫外薄膜应用的需要。薄膜材料选择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，对于氟化物，为减少深紫外光学薄膜出现化学计量比失配而导致吸收损耗，热蒸发工艺是制备氟化物薄膜的最佳选择。利用热舟蒸发制备工艺，可以得到吸收较小的深紫外氟化物光学薄膜，但同时也伴随光学薄膜内在结构不够致密、光学薄膜表面较粗糙等缺点。因此，这种采用热舟蒸发工艺所制备的深紫外光学薄膜，由于光学薄膜内在结构不够致密和光学薄膜表面较粗糙所必然带来的吸附应用环境中的有机污染物质，使得深紫外光学薄膜在使用过程中的性能退化，这种性能退化导致薄膜元件性能下降甚至失效，这将对整个光学系统造成灾难性的后果。

研究表明，这种深紫外光学薄膜性能退化集中表现为深紫外光学薄膜内部及表面吸附有机污染物和水汽而导致深紫外光学薄膜的吸收显著增大。因而，分析深紫外薄膜元件工作应用环境中吸附污染物的性能特性，对于优化薄膜元件制备工艺参数优化和薄膜元件环境适用性和时效性评估显得尤为重要。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供一种深紫外氟化物薄膜元件污染物吸附能力的分析方法。准确评价氟化物薄膜样品在应用环境中或存贮环境中污染物吸附能力，进而评估不同工艺或不同材料的薄膜元件环境适应性和时效性。为制备出具有较高环境适用性的深紫外光学薄膜提供参考，从而满足制备具有低污染、环境稳定性好氟化物深紫外光学薄膜元件的需要。

深紫外氟化物薄膜元件污染物吸附能力的分析方法，包括以下步骤：

步骤一：利用真空分光光度计在整个腔体吹扫干燥高纯N₂的条件下，测试氟化物薄膜样品在镀制完成之初的反射率R₀或透过率T₀，作为氟化物薄膜样品光谱性能初始值；

步骤二：氟化物薄膜样品在放置于应用环境系统中使用或存储一段时间后，将样品放置于真空分光光度计内进行真空环境中光谱测试，得到样品吸附有机物和水汽后的反射率R₁或透过率T₁；

步骤三：用ArF准分子激光器对样品表面进行低功率能量密度辐照，整个光路系统中吹扫干燥的高纯N₂，同时用能量计监测透射激光能量；

步骤四：对ArF准分子激光器激光辐照后的样品，进行步骤一所述的同样的光谱测试， 得到经激光辐照后样品的反射率R₂或透过率T₂；

步骤五：当测试值为透过率T时，η=η₁+η₂ =(T₂-T₁)/T₁+(T₀-T₂)/T₀，式中η为吸附因子，η₁ =(T₂-T₁)/T₁为元件经过ArF激光辐照后污染物吸附的可恢复部分，η₂ =(T₀-T₂)/T₀为元件经过ArF激光辐照后污染物吸附的不可恢复部分，对样品在使用环境中的吸附因子进行运算，进而对薄膜元件在使用环境中对有机物污染物和水汽吸附能力进行评估。

本发明具有如下有益效果：

1、该方法可以完整有效的评估氟化物薄膜样品在使用环境或存储环境中的污染物吸附能力，通过紫外激光辐照处理区分样品吸附污染物中可恢复的暂时吸附部分和不可恢复的永久吸附部分，从而全面表征氟化物薄膜元件的吸附特性。