張立超

(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所應(yīng)用光學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林長春 130033)

1 引 言

極紫外 (Extreme Ultraviolet)是處于真空紫外與軟 X射線之間,波長在幾納米至幾十納米的一個(gè)特殊波段。在過去相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi),這一波段的研究相對(duì)滯后,甚至一度曾被人們稱為“Unobservable Ultraviolet”,這是由極紫外波段輻射的自身特點(diǎn)所決定的。在這一波段內(nèi)存在著大量的原子共振線,因此入射光會(huì)在很短的距離內(nèi)被吸收,典型的吸收長度僅在納米量級(jí)。這種材料的強(qiáng)吸收特性,使得在極紫外波段不可能采用透射式光學(xué)元件。不僅如此,極紫外輻射還具有另一個(gè)特性,即所有材料的折射率實(shí)部都非常接近于 1,因此對(duì)單個(gè)界面來說,兩種材料的折射率基本不存在差異,能夠獲得的反射率極小,通常小于 10-3量級(jí),無法實(shí)現(xiàn)正入射的反射式光學(xué)元件[1]。

極紫外輻射特性嚴(yán)重制約了極紫外光學(xué)的發(fā)展。仿照 X射線波段,利用入射角小于臨界角時(shí)產(chǎn)生的全反射現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)掠入射光學(xué)系統(tǒng),曾一度成為極紫外波段光學(xué)應(yīng)用的唯一選擇。然而,由于掠入射光學(xué)系統(tǒng)的收集立體角很小,難以高效地收集空間觀測中希望獲得的微弱極紫外輻射信號(hào)。

研究發(fā)現(xiàn)極紫外多層膜可很好地解決這一問題。在這種結(jié)構(gòu)中,利用多個(gè)界面反射光產(chǎn)生的相長干涉,可以在正入射條件下獲得高反射率[2]。目前,基于極紫外多層膜的反射式光學(xué)元件,已經(jīng)進(jìn)入了以極紫外光刻與極紫外天文觀測為核心的實(shí)用化階段。

2 極紫外多層膜的發(fā)展

將多層膜應(yīng)用于極紫外波段的思想源于上世紀(jì) 20年代。當(dāng)時(shí),X射線剛剛被發(fā)現(xiàn),就有人提出采用人工方法仿照晶體結(jié)構(gòu),制備周期厚度為納米量級(jí)的多層膜結(jié)構(gòu),其中高折射率 (吸收層)材料模擬晶體中的原子層,低折射率材料 (間隔層)模擬原子層的間隙,以這種人造周期結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)布拉格衍射,從而在極紫外/軟 X射線波段獲得高反射率。這種想法在 40年代初被付諸實(shí)施:Dumond[3]等人采用熱蒸發(fā)方法制備了 Au/Cu多層膜,并觀察到了 X射線衍射現(xiàn)象,但由于兩種材料之間存在嚴(yán)重?cái)U(kuò)散,周期結(jié)構(gòu)很快消失,這一問題一直到 70年代以后才得到解決。Spiller于1972最先提出[4],可以像可見光波段一樣,采用λ/4波堆結(jié)構(gòu)的周期型多層膜實(shí)現(xiàn)極紫外波段的高反射率,并用電子束蒸發(fā)方法制備出極紫外多層膜。隨后,Barbee也發(fā)展了磁控濺射沉積多層膜的方法[5]。這兩種方法一直被沿用至今,成為了極紫外多層膜制備的兩種常規(guī)方法。

在這之后,極紫外多層膜的研究進(jìn)入了全面發(fā)展的時(shí)期,人們開展了一系列理論 (光學(xué)常數(shù)反演、膜系設(shè)計(jì)等)、制備方法 (電子束蒸發(fā)、磁控濺射、離子束濺射等)與薄膜性能測試技術(shù) (光學(xué)性能、表面與界面表征等)的廣泛研究,為多層膜技術(shù)的全面發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。膜厚控制精度達(dá)到原子量級(jí)的多層膜沉積設(shè)備的出現(xiàn),是這一時(shí)期的突破性進(jìn)展[6]。人們可以在大口徑、非球面光學(xué)基底上,實(shí)現(xiàn)反射率接近于理論極限的高性能多層膜。

多年的積累,孕育出了一批高水平的研究機(jī)構(gòu),如美國的 Lawrence Livermore國家實(shí)驗(yàn)室、荷蘭的 FOM-Rijnhuizen研究所、德國 Fraunhofer下屬的兩個(gè)研究所— IOF與 IWS、日本的Nikon公司等。這些機(jī)構(gòu)或從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,或從基礎(chǔ)研究的角度出發(fā),在多層膜技術(shù)領(lǐng)域開展了深入的工作,使極紫外光學(xué)技術(shù)逐步走向了成熟階段。鍍膜工藝與設(shè)備的日臻完善,使人們能夠針對(duì) 500～600 mm的大口徑光學(xué)元件,在嚴(yán)格保障光學(xué)元件面形精度的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)接近理論極限的反射率水平[7]。國內(nèi)自 90年代中期起,也在此領(lǐng)域系統(tǒng)地開展了研究,并在中科院長春光機(jī)所、中科院上海光機(jī)所以及同濟(jì)大學(xué)等單位的努力下取得了長足的進(jìn)展[8～18]。表1列出了目前在極紫外波段,針對(duì)不同應(yīng)用波長的最佳多層膜材料組合及其反射率理論極限值。

目前,極紫外波段的光學(xué)應(yīng)用已從實(shí)驗(yàn)室研究階段全面進(jìn)入了以極紫外光刻與極紫外天文學(xué)為主的實(shí)用化階段。

表1 極紫外波段最佳多層膜材料組合及其反射率Tab.1 The bestmater ial comb inations and reflectivities of EUV multilayer coatings

3 極紫外多層膜的關(guān)鍵技術(shù)

多層膜光學(xué)元件主要的應(yīng)用有兩種,即極紫外光刻與極紫外天文觀測。二者對(duì)多層膜光學(xué)元件的性能要求具有不同的測重點(diǎn):其中極紫外光刻系統(tǒng)要求鍍膜過程具有更高的光學(xué)元件面形保障;而天文觀測則更傾向于高的光譜分辨率。

除這些特殊要求外,在大口徑光學(xué)基底上實(shí)現(xiàn)高反射率,是所有極紫外多層膜必須滿足的共性要求。這需要通過高性能的沉積設(shè)備與合適的薄膜沉積工藝來保證。

3.1 制備方法的選擇與沉積工藝設(shè)備

目前用于極紫外光刻系統(tǒng)多層膜制備的沉積方法主要有 3種。

(1)磁控濺射。磁控濺射是最常用的極紫外多層膜制備方法,該方法具有如下優(yōu)勢:首先,在濺射沉積過程中,濺射功率、工作氣壓等參數(shù)非常穩(wěn)定,因此鍍膜材料具有恒定的沉積速率,僅通過設(shè)定合適的沉積時(shí)間,就可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)膜厚的精確控制;其次,在磁控濺射裝置中,通過控制鍍膜基底的公轉(zhuǎn)速度曲線,可以實(shí)現(xiàn)高精度的膜厚空間分布控制;此外,磁控濺射沉積工藝過程復(fù)雜程度不高,設(shè)備維護(hù)也相對(duì)較容易。由于具有上述優(yōu)點(diǎn),磁控濺射成為了極紫外波段多層膜制備的主要方法。各研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)都開發(fā)出了極紫外多層膜制備的專用磁控濺射沉積設(shè)備。如 Fraunhofer- IOF研究所采用的是 Leybold公司開發(fā)的NESSY(New EUV Sputter System),它能夠鍍制的最大反射鏡尺寸為Φ650 mm,也可在一次鍍膜過程中同時(shí)鍍制兩塊Φ450 mm或三塊Φ300 mm的反射鏡[19];Veeco公司為 Lawrence Liver more實(shí)驗(yàn)室定制了一臺(tái)最大鍍膜口徑為Φ470 mm的磁控濺射沉積設(shè)備[20];Nikon也自行研制了類似的設(shè)備,其最大鍍膜口徑為Φ600 mm[21,22]。

(2)電子束蒸發(fā)。采用電子束蒸發(fā)方法制備高性能的極紫外多層膜,必須采用離子束拋光和X射線膜厚監(jiān)控兩種輔助技術(shù),這是由兩方面的原因決定的。一方面,在電子束蒸發(fā)沉積過程中,沉積粒子動(dòng)能較小,通常僅在 0.1 eV量級(jí),因此遷移率較低,在薄膜沉積的過程中會(huì)導(dǎo)致粗糙度的積累,致使多層膜的反射率下降,所以必須采用離子束拋光方法降低多層膜的粗糙度[2]。另一方面,在電子束蒸發(fā)沉積過程中,沉積速率不穩(wěn)定,必須采用光學(xué)監(jiān)控方法進(jìn)行膜厚控制,而對(duì)于極紫外多層膜這種單層膜厚僅為幾納米的超薄膜層來說,只能采用波長較短的 X射線進(jìn)行膜厚監(jiān)控。由于設(shè)備和工藝過程較為復(fù)雜,能夠采用電子束蒸發(fā)方法制備出高質(zhì)量極紫外多層膜的研究機(jī)構(gòu)較少,僅有 FOM-Rijnhuizen研究所等寥寥數(shù)家。目前僅有的極紫外多層膜專用熱蒸發(fā)鍍膜機(jī)是Leybold公司為 Zeiss公司的極紫外光刻項(xiàng)目開發(fā)的沉積設(shè)備。

(3)離子束濺射。離子束濺射方法具有與磁控濺射方法相類似的優(yōu)點(diǎn),即沉積速率較為穩(wěn)定,因此容易實(shí)現(xiàn)精確的膜厚控制。離子束濺射的不足之處也同樣明顯,即制備大口徑的離子源比較困難,因此離子束濺射僅適用于中小尺寸光學(xué)元件的多層膜沉積。另外,離子束沉積方法所制備的多層膜反射率要稍低于磁控濺射與電子束蒸發(fā)方法。然而,離子束沉積具有一個(gè)另外兩種方法所不具有的優(yōu)勢,即離子束濺射方法制備出的多層膜具有更少的缺陷。因此,離子束濺射被認(rèn)為是極紫外光刻中多層膜掩模白板制備的最佳方法。由 Lawrence Liver more實(shí)驗(yàn)室和 Veeco公司合作開發(fā)的NEXUS-LDD- IBD離子束沉積系統(tǒng)是用于多層膜掩模白板制備的專用設(shè)備[23]。

3.2 高反射率多層膜的制備

在極紫外波段,材料的吸收非常強(qiáng)烈,不可能實(shí)現(xiàn) 100%的反射率。多層膜開發(fā)的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)盡量高的反射率,其標(biāo)準(zhǔn)的做法是:首先通過測試確定不同材料的薄膜在工作波長處的光學(xué)常數(shù);然后采用這些光學(xué)常數(shù)進(jìn)行膜系設(shè)計(jì),以在工作波長處獲得最高反射率為標(biāo)準(zhǔn),并綜合考慮材料的物理與化學(xué)性質(zhì),選取最佳的材料組合與膜系結(jié)構(gòu);最后采取合適的制備方法,優(yōu)化薄膜沉積工藝,盡可能地使實(shí)際制備出的反射率符合理論設(shè)計(jì)結(jié)果。

目前,由于一些現(xiàn)實(shí)條件的限制,實(shí)際制備出的多層膜反射率尚無法達(dá)到理論設(shè)計(jì)值,產(chǎn)生這種情況的原因如下:

(1)在多層膜內(nèi)存在膜層間的擴(kuò)散。以Mo/Si多層膜為例,其中 Mo-on-Si和 Si-on-Mo的擴(kuò)散層厚度分別為 1 nm和 0.6 nm左右,在周期厚度僅為 7 nm的 Mo/Si多層膜中占有很大的比例[24]。膜層間擴(kuò)散的存在,使兩種材料界面的光學(xué)襯度下降,從而降低了多層膜的反射率。

(2)隨著波長進(jìn)入到極紫外波段,由高頻粗糙度引起的非鏡面散射也是引起反射率下降的重要因素。多層膜在極紫外波段的散射由基底粗糙度與薄膜沉積參數(shù)共同決定[25,26]。

(3)實(shí)際制備出的多層膜與理想的設(shè)計(jì)膜系結(jié)構(gòu)具有一定的偏差。比如在多層膜設(shè)計(jì)時(shí),通常采用數(shù)據(jù)庫中的光學(xué)常數(shù)[27],這與實(shí)際制備出的薄膜光學(xué)常數(shù)可能會(huì)存在一定的差別;又如在多層膜制備時(shí),由于種種不確定因素的影響,每一膜層的厚度與其設(shè)計(jì)值相比也常常存在一定的隨機(jī)誤差[28]。凡此種種,都是能夠降低多層膜反射率的因素。

由于上述原因,目前多層膜能夠?qū)嶋H獲得的反射率水平與其相應(yīng)的理論極限值相比都存在一定的差距。以 Mo/Si多層膜為例,其在 13.5 nm處的反射率理論極限值為 74%,而經(jīng)過多年的艱苦努力,目前能夠?qū)崿F(xiàn)的最高水平為 70.15%[29]。

為使實(shí)際制備出的多層膜反射率接近理論設(shè)計(jì)值,必須解決上述技術(shù)問題:

首先需要采取合適的手段,降低膜層間的擴(kuò)散,這可以通過采用超薄阻擋層的方法來實(shí)現(xiàn)[30,31]。在每兩個(gè)相鄰膜層間增鍍一層厚度為零點(diǎn)幾個(gè)納米的阻擋層,其材料為惰性物質(zhì),如B4C或 C等,這些惰性阻擋層材料不會(huì)與膜層材料發(fā)生反應(yīng),因此能夠有效減小膜層間的擴(kuò)散,實(shí)現(xiàn)提高反射率的目的。

其次,應(yīng)采取措施降低由粗糙度引起的散射。通過優(yōu)化多層膜沉積工藝,使膜層具有盡量小的內(nèi)稟粗糙度,從而使基底的粗糙度在沉積過程中不會(huì)被接下來的膜層所繼承,有效降低粗糙度,進(jìn)而減小非鏡面散射[32]。

最后,從兩方面控制實(shí)際制備的多層膜與理想膜系設(shè)計(jì)結(jié)果所出現(xiàn)的偏差:一方面是發(fā)展高精度的光學(xué)常數(shù)提取方法,減小理論設(shè)計(jì)與實(shí)際制備膜系之間的差異;另一方面是從沉積設(shè)備的性能入手,對(duì)鍍膜機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),提高多層膜沉積過程中工藝參數(shù)的穩(wěn)定性,降低膜厚隨機(jī)誤差等不確定因素對(duì)膜系結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。

4 極紫外光刻系統(tǒng)中的多層膜研究

在各種極紫外光學(xué)技術(shù)中,極紫外光刻系統(tǒng)對(duì)多層膜要求最為苛刻。如何滿足這些苛刻的要求,一直是研究多層膜制備技術(shù)所追尋的目標(biāo)。

4.1 極紫外光刻系統(tǒng)對(duì)多層膜的性能要求

圖1顯示了一個(gè)典型的極紫外光刻系統(tǒng),其主要由如下幾部分構(gòu)成[33]:

(1)光源。極紫外光刻所采用的大功率激光等離子體光源或放電等離子體光源通常具有較高的工作溫度,這意味著多層膜聚光鏡必須具有非常好的熱穩(wěn)定性。

(2)照明系統(tǒng)。從光源發(fā)出的光經(jīng)聚光后,需要經(jīng)過照明系統(tǒng)的勻光,以實(shí)現(xiàn)整個(gè)視場范圍內(nèi)的均勻照明。

圖1 極紫外光刻系統(tǒng)原理圖Fig.1 Diagram of EUVL system

(3)反射式掩模。極紫外光刻掩模為反射式掩模,掩模圖形必須在鍍有多層膜的掩模白板上制作。

(4)微縮投影物鏡。投影物鏡是極紫外光刻系統(tǒng)的核心部分,其制造水平直接決定光刻成像質(zhì)量。為確保像質(zhì),必須嚴(yán)格控制由鍍膜引起的面形變化。

極紫外光刻系統(tǒng)的多層膜需要滿足如下要求[34]:

(1)高反射率。包括聚光鏡、照明系統(tǒng)、掩模與投影物鏡在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)由 10個(gè)以上的多層膜反射鏡構(gòu)成,即使是每一個(gè)反射面的反射率有1%的降低,也足以使系統(tǒng)的總光通量大幅度下降。因此,多層膜必須盡量實(shí)現(xiàn)接近理論極限的反射率。

(2)反射率峰值波長匹配。多層膜的反射帶寬極窄 (應(yīng)用于 13.5 nm的Mo/Si多層膜,其帶寬FWHM值僅為～0.6 nm),即使每塊反射鏡的反射率峰值稍有偏離,也足以使系統(tǒng)的光通量嚴(yán)重下降。為保證系統(tǒng)具有較高的光通量,不同反射鏡的反射率峰值波長須嚴(yán)格匹配。匹配誤差需控制在Δ λ＜ ±0.05 nm之內(nèi)。

(3)面形保障。極紫外光刻是挑戰(zhàn)目前光學(xué)制造技術(shù)極限水平的應(yīng)用,其應(yīng)用波長僅為13.5 nm。為保證系統(tǒng)的成像質(zhì)量,系統(tǒng)中光學(xué)元件面形精度需要達(dá)到深亞納米量級(jí)。具體分配到鍍膜過程,要求由鍍膜引起的面形誤差變化控制在 0.1 nm(RMS)以內(nèi)。

(4)熱穩(wěn)定性。極紫外光刻系統(tǒng)中的部分光學(xué)元件,如光源中的聚光鏡,需要工作在高溫環(huán)境下。為滿足這種需要,多層膜必須具有較好的熱穩(wěn)定性,即能夠在高溫環(huán)境下,保證反射率曲線在長時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化。

4.2 多層膜反射率峰值波長匹配的實(shí)現(xiàn)

極紫外光刻系統(tǒng)包含 10個(gè)以上的多層膜反射鏡。為使系統(tǒng)具有盡量大的光通量,每一塊反射鏡的峰值波長需要與工作波長嚴(yán)格匹配。目前對(duì)于多層膜的峰值波長匹配問題,通行的標(biāo)準(zhǔn)是誤差極限為 ±0.05 nm,即多層膜反射率峰值波長需控制在 (13.5±0.05)nm。實(shí)現(xiàn)這一標(biāo)準(zhǔn),意味著每一塊多層膜在 13.5 nm處實(shí)際獲得的反射率超過其峰值反射率的 99%,從而不至于使系統(tǒng)的光通量產(chǎn)生較大的損失[34]。

多層膜峰值波長的匹配誤差屬于隨機(jī)誤差,其大小具有一定的概率分布,具體的分布函數(shù)由鍍膜機(jī)的穩(wěn)定性決定:鍍膜機(jī)的穩(wěn)定性越好,匹配誤差就越小,反之亦然。為實(shí)現(xiàn)匹配誤差指標(biāo),必須從提高鍍膜機(jī)的穩(wěn)定性入手,這一般通過兩方面的措施來實(shí)現(xiàn):(1)在硬件上采取各種閉環(huán)控制,以提高沉積速率等各種工藝參數(shù)的控制精度;(2)盡量將沉積工藝設(shè)備設(shè)計(jì)得大一些,使一次鍍膜過程內(nèi)能夠加工盡可能多的反射鏡。

Lawrence Liver more實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果顯示了這一技術(shù)路線的可行性。在第一階段,對(duì)鍍膜機(jī)的匹配誤差進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果顯示,不同樣品的峰值波長標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0.032 nm(1σ);第二階段,充分考慮了對(duì)薄膜沉積速率影響最大的因素,如工作氣氛、濺射功率、靶與基片的距離等,對(duì)鍍膜機(jī)進(jìn)行了改進(jìn),通過對(duì)這些因素的嚴(yán)格控制,使峰值波長的標(biāo)準(zhǔn)偏差減小到了 0.017 nm(1σ);在第三階段的研究中,開發(fā)出了新的工藝設(shè)備,該設(shè)備在一次鍍膜過程中就能夠完成 4塊反射鏡的鍍膜,進(jìn)一步使標(biāo)準(zhǔn)偏差降低到了 0.01 nm(1σ),因而使最終的光通量達(dá)到了理論極限水平的99.3%,實(shí)現(xiàn)了多層膜反射率的峰值匹配[35]。

4.3 鍍膜過程中的面形保障

在鍍膜過程中,影響光學(xué)元件面形精度的因素主要有兩種,即膜厚空間分布控制精度與薄膜應(yīng)力。

對(duì)于極紫外光刻,精確實(shí)現(xiàn)膜厚空間分布控制的難度顯而易見。根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)果,光線在每一塊反射鏡表面上不同點(diǎn)具有不同的入射角,因此多層膜必須根據(jù)這些入射角調(diào)整成周期厚度沿徑向呈梯度分布而非均勻分布的形狀;多層膜需要鍍制在非球面的反射鏡基底上,且部分基底的口徑較大。這些因素都增加了膜厚控制的難度。多層膜的膜厚空間分布可以通過采用修正擋板或轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)速度調(diào)制實(shí)現(xiàn)。前者適用于電子束蒸發(fā)方法,后者應(yīng)用于磁控濺射方法中。

圖2顯示了典型的磁控濺射沉積過程[20]。長方形的磁控濺射靶固定,基片既可以隨底盤公轉(zhuǎn),也能夠以自身的回轉(zhuǎn)對(duì)稱中心為原點(diǎn)進(jìn)行自轉(zhuǎn)。當(dāng)自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速足夠高時(shí),距自轉(zhuǎn)中心距離相同的各點(diǎn)獲得相同的沉積速率,將膜厚控制轉(zhuǎn)化成了如何控制膜厚徑向分布的一維問題。這一問題可以通過調(diào)整基片的公轉(zhuǎn)速度曲線實(shí)現(xiàn)。

圖2 磁控濺射沉積示意圖Fig.2 Diagram ofmagnetron sputter deposition

如圖3所示,轉(zhuǎn)盤速度調(diào)制方法通過設(shè)置合適的公轉(zhuǎn)速度曲線,使基片沿徑向不同位置處的實(shí)際沉積時(shí)間得到修正,從而能夠獲得精確的膜厚徑向分布。理論上,公轉(zhuǎn)速度曲線分段區(qū)間越多,就越有可能實(shí)現(xiàn)高精度的膜厚分布控制。Lawrence Livermore實(shí)驗(yàn)室采用這一方法進(jìn)行極紫外光刻實(shí)驗(yàn)裝置—MET的多層膜制備,成功地將鍍膜引起的面形誤差控制為 0.06nm(RMS)[36]。

圖3 轉(zhuǎn)盤調(diào)速示意圖Fig.3 Diagram of platter velocity modulation

多層膜的應(yīng)力是另外一個(gè)制約光學(xué)元件面形精度的重要因素。常規(guī)的高反射率極紫外多層膜由幾十個(gè)重復(fù)的膜層對(duì)構(gòu)成,每個(gè)膜層對(duì)具有數(shù)百兆帕的殘余應(yīng)力,累積起來足以嚴(yán)重降低光學(xué)元件的面形精度。只有實(shí)現(xiàn)“零”應(yīng)力狀態(tài),才能消除由應(yīng)力造成的光學(xué)元件面形誤差,確保系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

在早期的研究中,人們?cè)?jīng)嘗試過改變工作氣氛,改變 Mo與 Si膜層的厚度比例,采用 Kr作為工作氣體代替 Ar退火處理等方法[37～39]來降低應(yīng)力,但這些方法雖然能夠有效減小應(yīng)力,有時(shí)甚至可能實(shí)現(xiàn)“零應(yīng)力”,但無一例外地會(huì)降低反射率。

最近,一種雙堆棧的方法被廣泛應(yīng)用于極紫外多層膜的應(yīng)力控制[40,41]。這種方法需要在鍍正式的Mo/Si高反射率多層膜之前預(yù)先鍍制另一個(gè)Mo/Si堆棧作為應(yīng)力補(bǔ)償堆棧,其 Mo,Si厚度比例值與正常Mo/Si高反射率多層膜不同。當(dāng)應(yīng)力補(bǔ)償堆棧的厚度比例值選擇合適時(shí),兩個(gè)堆棧能夠具有大小相等、狀態(tài)相反的應(yīng)力,使兩個(gè)堆棧的應(yīng)力相互抵消,從而實(shí)現(xiàn)“零應(yīng)力”。由于極紫外輻射穿透深度較淺,無法穿透到下面的應(yīng)力補(bǔ)償堆棧,因此整個(gè)膜系的反射率不會(huì)受應(yīng)力補(bǔ)償堆棧的影響,僅由靠近空氣一側(cè)的Mo/Si高反射率多層膜堆棧結(jié)構(gòu)決定。

采用應(yīng)力補(bǔ)償堆棧的做法能夠完全消除應(yīng)力對(duì)基底面形產(chǎn)生的影響,但也有不利之處。因?yàn)樵谡６鄬幽こ练e之前額外鍍制了一個(gè)用于應(yīng)力補(bǔ)償?shù)亩鄬幽ざ褩?從膜厚空間分布控制角度考慮,等于增加了一個(gè)不確定的因素。因此,如何在膜厚空間分布的精確控制和消除多層膜應(yīng)力之間取得平衡,是未來極紫外光刻系統(tǒng)光學(xué)元件面形保障需要解決的關(guān)鍵問題。

4.4 多層膜熱穩(wěn)定性的提高

多層膜的熱穩(wěn)定性取決于它們的理化性質(zhì)。從實(shí)質(zhì)上來看,多層膜是一種人造的亞穩(wěn)態(tài)周期結(jié)構(gòu)。在常溫下兩種材料雖然可以存在穩(wěn)定的界面,但當(dāng)溫度升高時(shí),膜層內(nèi)原子被激活的概率極大增加,兩種材料之間開始相互擴(kuò)散,并趨于形成更為穩(wěn)定的合金態(tài),進(jìn)而導(dǎo)致多層膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,造成光學(xué)性能的下降。

不同材料對(duì)所組成的多層膜系具有不同的擴(kuò)散系數(shù)。因此,提高多層膜熱穩(wěn)定性的關(guān)鍵在于如何尋找合適的材料組合,這些組合需要在能夠?qū)崿F(xiàn)高反射率的前提下具有盡量小的擴(kuò)散系數(shù)。選取合適的材料組合有兩種方法,即材料置換法和添加亞層法[42]。

(1)材料置換法:在組成多層膜的兩種材料中,將其中的一種替換成其它材料,構(gòu)成新的膜系 ,如 Mo2C/Si、MoSi2/Si、Mo/SiC等。用這種方法提高熱穩(wěn)定性的關(guān)鍵在于材料中的 3種元素在擴(kuò)散初期發(fā)生反應(yīng)形成了三元合金,成為阻擋層,能夠阻止膜層的進(jìn)一步擴(kuò)散。Mo2C/Si和 Mo/SiC在 13 nm附近的反射率分別可以達(dá)到 60%和55%,均能夠在 500℃的高溫下,在一定時(shí)間內(nèi)保持周期性基本不變[43,44]。Mo/SiC組合能夠在500℃的條件下經(jīng)歷 100 h的退火過程后,仍然保持大于 45%的反射率,但其反射率中心會(huì)產(chǎn)生0.4 nm的漂移。MoSi2/Si的組合則在高溫下表現(xiàn)出另外一種特征:其在 13 nm附近最高反射率僅為 40%,但這種材料組合能夠在較高溫度下長時(shí)間地保持穩(wěn)定的光學(xué)性能,比如當(dāng)退火溫度為500℃時(shí),除在退火初期的 1 h內(nèi)多層膜的周期膜厚度存在微小突變外,在接下來 100 h的退火過程內(nèi),多層膜反射率曲線無任何變化。

(2)添加亞層法:在常規(guī)膜層對(duì)之間添加厚度僅為零點(diǎn)幾個(gè)納米的極薄惰性亞層,形成如Mo/C/Si/C的結(jié)構(gòu)。通過這種亞層的阻隔,能夠降低多層膜的整體擴(kuò)散系數(shù),從而提高其熱穩(wěn)定性。Yulin等人[45]報(bào)道了一種新型的亞層材料,由這種材料組成的Mo/X/Si/X膜系,不僅具有高達(dá) 60%的反射率,而且能夠在 500℃的環(huán)境下,在 100 h的退火過程內(nèi),反射率曲線沒有任何變化,可以滿足聚光鏡的實(shí)際應(yīng)用要求。

5 極紫外天文觀測中的多層膜光學(xué)元件

5.1 極紫外天文望遠(yuǎn)鏡中的多層膜

在多層膜出現(xiàn)之前,極紫外天文學(xué)的發(fā)展一直受限于光學(xué)元件種類的匱乏。仿照 X射線波段,利用入射角小于臨界角時(shí)產(chǎn)生的全反射現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)掠入射光學(xué)系統(tǒng),一度成為了極紫外天文觀測儀器的唯一選擇。然而這并不是一個(gè)理想的選擇,其原因在于掠入射光學(xué)系統(tǒng)的收集立體角很小,難以高效地收集空間觀測中希望獲得的微弱極紫外輻射信號(hào)。

因此,自從成功制備出多層膜以來,人們一直在積極尋求用其實(shí)現(xiàn)正入射光學(xué)系統(tǒng)的可能性。1985年,首個(gè)采用多層膜反射鏡的正入射太陽望遠(yuǎn)鏡被成功應(yīng)用于日冕 4.4 nm輻射的觀測,標(biāo)志著極紫外天文學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。在這之后,人們開發(fā)了眾多的多層膜望遠(yuǎn)鏡,如TRACE[46]、SOHO[47]以及 SDO[48]等。這些正入射望遠(yuǎn)鏡通常具有 10～30 cm2的集光面積,滿足了極紫外波段微弱信號(hào)探測的需要。

從多層膜實(shí)際制備的角度來看,極紫外望遠(yuǎn)鏡面臨與極紫外光刻相同的問題,即如何在非球面基底上實(shí)現(xiàn)所需要的膜厚空間分布。在兩種應(yīng)用中,極紫外望遠(yuǎn)鏡所采用的反射鏡口徑較小,因此其膜厚空間分布相對(duì)容易控制。前面所介紹的為極紫外光刻應(yīng)用而開發(fā)的專用設(shè)備,均能夠很好地滿足極紫外望遠(yuǎn)鏡所需多層膜的制備。

由于極紫外多層膜的帶寬較為有限,例如在10～30 nm的工作波長內(nèi),通常只有 0.5～2 nm(FWHM)的帶寬,無法滿足寬波長光譜范圍觀測的需求。因此,極紫外望遠(yuǎn)鏡最初只能工作于單一的波段。針對(duì)這一問題,在后繼的應(yīng)用中對(duì)鍍膜工藝進(jìn)行了改進(jìn),即將反射鏡分區(qū),每一區(qū)針對(duì)不同的波長通道鍍膜。多層膜開發(fā)的最主要任務(wù)就是針對(duì)這些波段,選擇合適的材料組合與膜系結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)盡量高的反射率[49]。

基于多層膜的正入射極紫外望遠(yuǎn)鏡以其優(yōu)異的性能,極大地滿足了天文觀測的需要。如 2010年 2月發(fā)射的 SDO上所搭載的 A IA(A tmospheric ImagingAssembly),其分為 4個(gè)通道,每一通道采用不同的多層膜材料組合,針對(duì)不同的工作波長,4個(gè)通道覆蓋了 9.39～33.54 nm的光譜范圍,能夠以 1″的空間分辨率,針對(duì) 1.3倍的太陽直徑的范圍,每 10 s成像 1次,完成對(duì) 4個(gè)波段的同時(shí)成像。

由多層膜構(gòu)成的望遠(yuǎn)鏡存在的不足之處是其光譜分辨率較低,這是基于布拉格反射的光學(xué)元件所固有的缺點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)更高的光譜分辨率,必須采用具有色散能力的多層膜光柵結(jié)構(gòu)。

5.2 高分辨率天文觀測中采用的多層膜光柵

對(duì)于光譜儀器來說,光譜分辨率是最重要的性能指標(biāo)。按這一標(biāo)準(zhǔn)衡量,常規(guī)的極紫外天文望遠(yuǎn)鏡具有天然的劣勢,其原因在于多層膜并不具有色散能力,所能夠提供的光譜分辨率極其有限,λ/Δ λ比值通常不超過 100。這對(duì)于充滿了各種譜線、相互間波長間隔極小的極紫外波段,顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為獲得足夠的光譜分辨率,新型的極紫外光譜儀開始廣泛采用多層膜光柵作為分光元件。

多層膜光柵是將多層膜鍍制在刻有光柵槽型的基底上構(gòu)成的復(fù)合式光學(xué)元件,其中多層膜結(jié)構(gòu)保證高反射率,光柵結(jié)構(gòu)提供高分辨率,這種結(jié)構(gòu)在正入射條件下兼具高衍射效率與高光譜分辨率的優(yōu)點(diǎn)。自從 1984年首次被成功制備出后[50],多層膜光柵得到了廣泛的應(yīng)用。如自 1989年開始發(fā)射的 SERTS(The Solar Extreme Ultraviolet Research Telescope and Spectrograph)系列 ,從1991年第二次發(fā)射起就采用多層膜光柵來提高光譜分辨率[51];又如 2006年在日本發(fā)射的用于研究太陽活動(dòng)的航天器 Hinode(Solar-B),其最重要的載荷之一也是以多層膜光柵為核心的成像光譜儀EIS(Extreme Ultraviolet Imaging Spectrometer)[52]。

這些基于多層膜光柵的光譜儀具有極高的光譜分辨率,如 JPEX中采用 4塊鍍有 Mo/Si多層膜的多層膜閃耀光柵,在 22～24.5 nm的平均衍射效率達(dá)到了約 10%,實(shí)現(xiàn)了近 4 000的光譜分辨率,是常規(guī)極紫外光譜儀 EUVE的 20倍[53,54]。由于能夠在光譜維度上提供更加豐富的信息,以多層膜光柵為核心的光譜儀器已經(jīng)成為極紫外波段天文觀測中新的熱點(diǎn)。

高性能的多層膜光柵是實(shí)現(xiàn)此類光譜儀器的前提條件,其制備涉及高質(zhì)量光柵基底的制作、光柵參數(shù)的精確提取、適用于光柵基底的多層膜沉積、多層膜光柵衍射特性分析等單元技術(shù),需要多學(xué)科的協(xié)同攻關(guān)才能夠?qū)崿F(xiàn)。國外的研究從 20世紀(jì) 90年代起,就以美國海軍實(shí)驗(yàn)室為主,聯(lián)合Lawerence Live rmore實(shí)驗(yàn)室、Zeiss公司等,持續(xù)地開展了實(shí)用型多層膜光柵制備技術(shù)的研究。經(jīng)過多年的積累,其大面積多層膜光柵的制備技術(shù)日趨成熟,滿足了包括 SERTS、EIS、JPEX[54]與APEX[55]等一大批極紫外波段光譜儀的實(shí)際應(yīng)用需求。

雖然多層膜光柵已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段,但在實(shí)際的制備與應(yīng)用過程中,仍然有一些亟待解決的問題,人們已針對(duì)這些問題進(jìn)行了深入的研究:

(1)高質(zhì)量光柵基底的制備。目前,全息 -離子束刻蝕方法是閃耀光柵基底制備的常規(guī)方法。該方法具有槽型好、閃耀角控制較精確、粗糙度低等優(yōu)點(diǎn),適合于高質(zhì)量光柵基底的制備。然而,這種方法具有一個(gè)不利之處,即當(dāng)制作應(yīng)用波長在十幾納米的小閃耀角 (＜3°)光柵時(shí),光柵閃耀面就會(huì)變得彎曲,使衍射效率大幅度降低[56,57]。為解決這一問題,Osterried等人[58]發(fā)展了浸漬涂覆 (Dip-coating)修改光柵閃耀角的方法,即先采用離子束刻蝕出一塊槽型良好的大閃耀角光柵 (7～11°),然后將其浸入特殊溶液后緩慢提拉出來。通過控制溶液濃度、提拉速度等參數(shù),可以控制閃耀角。這種方法工藝難度較大,對(duì)加工人員的經(jīng)驗(yàn)要求高,不適于大規(guī)模地采用。鑒于此,林慧等人[59]發(fā)展了一種新方法,通過Ar+與O2+混合離子束掠入射反應(yīng)刻蝕的方法,直接在矩形掩模上刻蝕出小閃耀角的閃耀光柵,其閃耀角大小可以通過改變Ar+/O2+的比例實(shí)現(xiàn)精確控制。這種方法不需額外條件或加工過程,采用常規(guī)的離子束刻蝕設(shè)備即可一次實(shí)現(xiàn),且工藝過程易于精確控制。采用該方法,已經(jīng)制備出在13.62 nm處衍射效率 (-2級(jí))為 36.2%的多層膜閃耀光柵[60]。這一結(jié)果不僅較 Dip-coating法制備出的 29.9%(工作波長 15.79 nm)[61]有較大提升,而且已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了目前制備技術(shù)所能達(dá)到的極限水平。

(2)多層膜光柵的可用光譜帶寬受限。這一問題的產(chǎn)生根源于多層膜與光柵兩種結(jié)構(gòu)帶寬的不匹配:多層膜的反射率帶寬通常較窄 (FWHM值通常小于 1 nm),而光柵的溝槽衍射效率卻具有較寬的帶寬 (FWHM帶寬大于幾納米)。在這種情況下,多層膜的帶寬就自然成為了多層膜光柵可用光譜帶寬的瓶頸。以往的多層膜光柵只有兩個(gè)選擇:或者只能應(yīng)用于一個(gè)較窄的波段,或者將光柵基底分為幾部分,在每一部分鍍不同應(yīng)用波長的多層膜[52]。但采用這樣的做法會(huì)極大降低多層膜的可用面積,同時(shí)在一塊光柵基底上進(jìn)行多次沉積也會(huì)增加不確定因素。張立超等人[62]采用一種新方法解決了這一問題。該方法采用非周期型的多層膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的周期型多層膜。非周期膜系經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì),可以在較寬的范圍內(nèi)具有高反射率,從而使多層膜反射率帶寬與光柵的溝槽衍射效率很好地匹配,實(shí)現(xiàn)寬波長范圍的高衍射效率。實(shí)際制備出的多層膜光柵在13～16 nm實(shí)現(xiàn)了約 10%的衍射效率。

從上述情況可見,多層膜光柵制備技術(shù)的發(fā)展,使得多層膜光柵的實(shí)用性得到了不斷提高,這將在未來更好地滿足高分辨率極紫外天文觀測的需求。

6 結(jié)束語

多層膜是實(shí)現(xiàn)極紫外波段光學(xué)技術(shù)的基本光學(xué)元件。本文介紹了多層膜在極紫外光學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用及其發(fā)展情況。分析了多層膜技術(shù)中的關(guān)鍵問題,針對(duì)其在極紫外光刻與極紫外天文觀測中的應(yīng)用,闡述了實(shí)現(xiàn)多層膜光學(xué)元件所需滿足的要求及其實(shí)現(xiàn)途徑。無論對(duì)成像光學(xué)系統(tǒng)中所采用的常規(guī)多層膜,還是對(duì)于光譜儀器中采用的多層膜光柵來說,多層膜本身性能的不斷提升,以及根據(jù)應(yīng)用的具體要求,對(duì)多層膜光學(xué)元件進(jìn)行不斷的改進(jìn),都是使光學(xué)系統(tǒng)性能提升的根本推動(dòng)力。目前,多層膜在極紫外波段的光學(xué)應(yīng)用已從實(shí)驗(yàn)室研究階段全面進(jìn)入了以極紫外光刻與極紫外天文學(xué)為主的實(shí)用化階段。未來的極紫外光學(xué)期待著性能更加優(yōu)異、功能更加完善的新型多層膜光學(xué)元件。

[1] D.阿特伍德.軟 X射線與極紫外輻射的原理和應(yīng)用[M].張杰.北京:科學(xué)出版社,2003.ATT WOOD D T.Soft X-ray and Extreme U ltraviolet Radiation:Principle and Applications[M].ZHANG J.Beijing:Science Press,2003.(in Chinese)

[2] SP ILLER E.Soft X-ray Optics[M].Bellingham:SPIE Optical Engineering Press,1994.

[3] DUMOND J,YOUTZ J P.An X-raymethod for determining rate of diffusion in solid state[J].J.Appl.Phys.,1940,11(5):357-365.

[4] SP ILLER E.Low-loss reflection coatings using absorbing materials[J].Appl.Phys.Lett.,1972,20(9):365-369.

[5] BARBEE Jr TW.Sputtered layered synthetic microstructure(LS M)dispersion elements[J].A IP Conf.Proc.,1981,75:131-145.

[6] MONTCALM C,GRABNER R F,HUDY MA RM,et al..Atomic-precision multilayer coating of the first set of optics for an extreme-ultraviolet lithography prototype system[J].Appl.Opt.,2002,41(16):3262-3269.

[7] LOU IS E,van HATTUM E D,van der WESTERN S A,et al..High reflectance multilayers for EUVL HVM-projection optics[J].SPIE,2010,7636:76362T.

[8] 陳波,尼啟良,王君林.軟 X射線-極紫外波段光學(xué)研究[J].光學(xué) 精密工程,2007,15(12):1862-1868.CHEN B,N IQ L,WANG J L.Soft X-ray and extreme ultraviolet optics in C IOMP[J].Opt.Precision Eng.,2007,15(12):1862-1868(in Chinese).

[9] 林炳.軟 X射線多層膜膜厚分布均勻性控制研究[D].長春:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,2002.L IN B.Study on thickness distribution uniformity control of soft X-raymultilayer mirrors[D].Changchun:Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,2002.(in Chinese)

[10] 朱洪力.極紫外 /軟 X射線多層膜熱穩(wěn)定性研究[D].長春:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,2008.ZHU H L.Researches of thermal stability of the EUV/SXR multilayers[D].Changchun:Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,2002.(in Chinese)

[11] 尼啟良,劉世界,陳波.小型高精度軟 X射線-極紫外反射率計(jì)[J].光學(xué) 精密工程,2008,16(10):1886-1890.N IQ L,L IU SH J,CHEN B.Compact high-precision soft X-ay and extreme ultraviolet reflectometer[J].Opt.Precision Eng.,2008,16(10):1886-1890.(in Chinese)

[12] 向鵬.13 nm Mo/Si多層膜殘余應(yīng)力研究[D].長春:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,2002.X IANG P.Changchun:Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,ChineseAcademy of Sciences,2002.(in Chinese)

[13] 秦俊嶺,邵建達(dá),易葵,等.Mo/Si軟 X射線多層膜的界面粗糙度研究[J].強(qiáng)激光與粒子束,2007,19(5):763-765.Q IN J L,SHAO J D,YI K,et al..Interface roughness ofMo/Si soft X-raymultilayer[J].High PowerLaser and Particle Beam s,2007,19(5):763-765.(in Chinese)

[14] 秦俊嶺,邵建達(dá),易葵,等.研究擴(kuò)散屏障層對(duì) Mo/Si多層膜軟 X射線反射率影響的模擬 [J].光學(xué)學(xué)報(bào),2007,36(2):300-303.Q IN J L,SHAO J D,YI K,et al..A simulation study of the influence of interdiffusion barrier on soft X-ray reflectivity of Mo/Simultilayers,Acta Opt.Sinica,2007,36(2):300-303.(in Chinese)

[15] 秦俊嶺,邵建達(dá),易葵.用不同的Mo靶濺射功率制備Mo/Si多層膜 [J].強(qiáng)激光與粒子束,2007,19(1):67-69.Q IN J L,SHAO J D,YIK.Mo/Simultilayer sprepared with different sputteringpowerofMo target[J].High PowerLaser and Particle Beam s,2007,19(1):67-69.(in Chinese)

[16] 朱京濤,黃秋實(shí),白亮,等.不同本底真空度下 SiC/Mg極紫外多層膜的制備和測試 [J].光學(xué) 精密工程,2009,17(12):2946-2951 ZHU J T,HUANG Q SH,BA IL,et al..Manufacture and measurement of SiC/Mg EUV multilayer mirrors in different base pressures[J].Opt.Precision Eng.,2009,17(12):2946-2951.(in Chinese)

[17] 吳文娟.極紫外和軟 X射線窄帶多層膜的研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2007.WU W J.The Study of extreme ultraviolet and softX-ray narrowbandmultilayers[D].Shanghai:TongjiUniversity,2007.(in Chinese)

[18] 王洪昌.極紫外與軟 X射線多層膜偏振元件研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2007.WANG H CH.The research of multilayer polarizing components in extreme ultraviolet and soft X-ray[D].Shanghai:TongjiUniversity,2007.(in Chinese)

[19] KA ISER N,YUL IN S,PERSKEM,et al..High-performance EUV multilayer optics[J].SPIE,2008:71010Z.

[20] SOUFL IR,SP ILLER E,SCHM IDTA M A,et al..Multilayer optics for an extreme ultraviolet lithography toolwith 70 nm resolution[J].SPIE,2001,4343:51-59.

[21] TAKAHARU M.Nikon EUVL development progress update[C].2006 EUVL Symposium Proceedings,Nikon T.Miura,16 Oct,2006.

[22] M IURA T,MURAKAM I K,SUZUKI K,et al..Nikon EUVL development progress summary[J].SPIE,2006,6151:615105.

[23] JEON C,KEARNER P,MA A,et al..Enabling defect-free masks for extreme ultraviolet lithography[J].SPIE,2007,6533:653310.

[24] YUL IN S,FEIGL T,KUHLMANN T,et al.. Interlayer transition zones in Mo/Si superlattices[J].J.Appl.Phys.,2002,92(3):1216-1220.

[25] STEARNSD G,GA INSD P,S WEENEYSD W,et al..Nonspecular X-ray scattering in a multilayer-coated imaging system[J].J.Appl.Phys.,1998,84(2):1003-1028.

[26] SCHRODER S,FEIGL T,DUPARRE A,et al..EUV reflectance and scattering ofMo/Simultilayers on differently polished substrates[J].Opt.Express,2007,15(20):13997-14012.

[27] HENKE B L,GULL IKSON EM,DAV IS J C.X-ray interactions:photoabsorption,scattering,transmission and reflection atE=50～30,000 eV,Z=1-92[J].A tom ic.Data and Nucl.Table,1993,54:181-342.

[28] ASCHENTRUP A,HACHMANN W,WESTERWALBESLOH,et al..Deter mination of layer-thickness fluctuations inMo-Simultilayers by cross-sectional HR-TE M and X-ray diffraction[J].Appl.Phys.A.,2003,77:607-611.

[29] YAKSH IN A E,Van de KRU IJS R W E,NEDELCU I,et al..Enhanced reflectance of interface engineeredMo/Simultilayers produced by ther mal particle deposition[J].SPIE,2007,6517:65170L.

[30] BAJT S,ALAMEDA J,BARBEE T,et al.. Improved reflectance and stability of Mo/Si multilayers[J].SPIE,2001,4506:65-75.

[31] BRAUN S,FOLTYN T,VAN LOYEN L,et al..Multi-component EUV multilayer mirrors[J].SPIE,2003,5037:274-285.

[32] SP ILLER E,BAKER S,PARRA E,et al..Smoothing ofmirror substrates by thin-fl im deposition[J].SPIE,1999,3767:143-153.

[33] BAKSH IV.EUV Lithography[M].Bellingham:SPIE Optical Engineering Press,2006.

[34] SP ILLER E.High performance multilayer coatings for EUV lithography[J].SPIE,2004,5193:89-97.

[35] FOLTA J A,BAJT S,BARBEE TW,et al..Advances in multilayer reflective coatings for extreme-ultraviolet lithography[J].SPIE,1999,3676:702-709.

[36] SOUFL IR,HUDY MA R M,SP ILLER E,et al..Sub-diffraction-l imited multilayer coatings for the 0.3 numerical aperture micro-exposure tool for extreme ultraviolet lithography[J].Appl.Opt.,2007,41(16):3262-3269.

[37] FREITAG JM,CLEMENSB M.Stress evolution inMo/Simultilayers for high reflectivity extreme ultraviolet mirrors[J].Appl.Phys.Lett.,1998,73:43-45.

[38] T INONEM,HAGA T,K INOSH ITA.Multilayer sputter deposition stress control[J].Electron Spectro.Relat.Phenom.,1996,80:461-464.

[39] SH IRA ISH IM,ISH IYAMA W,OSH INO T,et al..Low stressmolybdenum/siliconmultilayer coatings for extreme ultraviolet lithography[J].Jpn.J.Appl.Phys.,2000,39:6810-6814.

[40] SH IRA ISH IM,KANDAKA N,MURAKAM I K.Low-stress and high-reflective molybdenum/silicon multil ayers deposited by low-pressure rotary magnet cathode sputtering for EUV lithography[J].SPIE,2004,5374:104-111.

[41] ZOETHOUT E,SIPOS G,van de KRU IJS R W E,et al..Stressmitigation inMo/Simultilayers for EUV lithography[J].SPIE,2003,5037:872-878.

[42] BENO ITN,YUL IN S,FEIGL T,et al.EUV multilayer mirrors with enhanced stability.[J].SPIE,2006,6317:63170K.

[43] KA ISER N,YUL IN S,FEIGL T.Si-based multilayers with high thermal stability[J].SPIE,2000,4146:91-100.

[44] BAJT S,STEARNSD G.High-temperature stability multilayers for extreme-ultraviolet condenser optics[J].Appl.Opt.,2005,44:7735-7743.

[45] BENO ITN,YUL IN S,FEIGL T,et al.High-temperature multilayers[J].SPIE,2005,5751:1155-1161.

[46] DOM INGO V.Soho,Yohkoh,Ulysses and trace:the four solar missions in perspective and available resources[J].Astrophysics and Space Science,2002,282:171-188.

[47] DEFISE J M,MOSES J D,CATURA R C,et al..Calibration of EIT instrument for the SOHO mission[J].SPIE,1995,2517:29-39.

[48] SOUFL IR,W INDTD L,ROB INSON J C,et al.Development and testing of EUV multilayer coatings for the atomspheric imaging assembly instrument aboard the solar dynamics observatory[J].SPIE,2005,5901:59010M.

[49] W INDTD L,DONGUY S,SEELY J,et al..Experimental comparison of extreme-ultraviolet multilayers for solar physics[J].Appl.Opt.,2004,43(9):1835-1848.

[50] KESKI-KUHA R A M.Layer synthetic microstructure technology considerations for the ectreme ultraviolet[J].Appl.Opt.,1984,23(7):3534-3537.

[51] BROS IUS J W,DAV ILA JM,THOMAS R J.Solar active region and quiet-sun extreme-ultraviolet spectra from SERTS-95[J].Astrophysical J.Suppl.Series,1998,119:225-276.

[52] SEELY J F.Multilayer grating for the Extreme Ultraviolet Spectrometer(EUS)[J].SPIE,2000,4138:174-181.

[53] KOWALSKIM P,WOOD K S,BARSTOW M A,et al..It′s time for a new EUV orbitalmission[J].SPIE,2010,7732:77322E.

[54] KOWALSKIM P,BERENDSE F B,BARBEE TW,et al..The joint astrophysical plas madynamic experiment(J-PEX)high-resolution EUV spectrometer diffraction grating efficiency[J].SPIE,2006,41386266:62660W.

[55] KOWALSKIM P,CRUDDACE R G,WOOD K S,et al..Proposed multilayer-grating designs for the Astrophysical Plasmadynamic Explorer(APEX):an EUV high-resolution spectroscopic S MEX[J].SPIE,2004,5168:21-30.

[56] KOWALSKIM P,BARBEE Jr TW,CRUDDACE R G,et al..Efficiency and long-ter m stability of a multilayer-coated,ion-etched blazed holographic gratings in the 125-133?wavelength region[J].Appl.Opt.,1995,34:7338-7346.

[57] SEELY J F,CRUDDACE R G,KOWALSKIM P,et al..Polorization and efficiency of a concave multilayer grating in the 135-250-?region and in normal-incidence and seya-namioka mounts[J].Appl.Opt.,1995,34:7347-7354.

[58] OSTERR IED K,H IDEMANN and NELLESB.Groove profile modification of blazed gratings by dip coating with hardenable liquids[J].Appl.Opt.,1998,37(34):8002-8007.

[59] HU IL,L IFENG L.Fabrication of extreme-ultraviolet blazed gratings by use of direct argon-oxygen ion-beam etching through a rectangular photoresistmask[J].Appl.Opt.,2008,47:6212-6218.

[60] HU IL,L ICHAO Z,L IFENGL,et al..High-efficiency multilayer-coated ion-beam-etched blazed grating in the extremeultraviolet wavelength region[J].Opt.Lett.,2008,33(5):485-487.

[61] KOWALSKIM P,SEELY J F,HUNTER W R,et al..Dual waveband operation of a multilayer-coated diffraction grating in the soft X-ray range at near-nor mal incidence[J].Appl.Opt.,1993,32:2422-2425.

[62] L I CHAO Z,HU IL,CHUNSHU IJ,et al..Broadband multilayer-coated normal incidence blazed grating with～10% diffraction efficiency through the 13-16 nm wavelength region[J].Opt.Lett.,2009,34(6):818-820.