一种19.5nm多层膜反射镜的制作方法

本发明涉及光学薄膜技术领域，特别是涉及一种19.5nm多层膜反射镜。

背景技术：

理解日地环境和它对地球空间天气和气候的影响是现代科学探索的一个重要问题。太阳的耀斑、日冕物质抛射等活动是影响地球空间天气和气候的重要因素。因此，人们对太阳辐射光谱中的极紫外光做了大量的成像研究。其中，铁元素的ⅻ谱线(波长19.5nm)是太阳光谱成像探测重要目标之一，如suvi,txi,eit和trace。他们在成像光学系统中都使用了正入射的mo/si多层膜。为了保证成像光谱的纯净，要求该多层膜既要在19.5nm有较高的正入射反射率，带宽也要尽可能的小。受限于最小成膜物理厚度，上述型号中，使用的多层膜最窄带宽是1nm，其中mo在周期厚度中的最小比例为0.15，其中周期厚度是指单层钼和硅的厚度和。同时，由于空间环境存在有大量的高能粒子(质子、电子等)和太阳辐照等，要求制备的薄膜具有一定的稳定性，即能抗高能粒子和太阳辐照。

我国正在研制的x-euv太阳成像仪中也将对19.5nm谱线进行成像探测。其中，正入射多层膜的反射率和带宽要求与上述型号一样。与上述型号不同的是我们还需要研制入射角度45°的多层膜，它也需要高反射率和窄带宽，同时也要求具有良好的空间适应性。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种19.5nm多层膜反射镜，所述19.5nm多层膜反射镜包括：

基底、交替叠加层、帽层，所述交替叠加层设置在所基底上，所述帽层设置在交替叠加层上；所述交替叠加层包括：半导体薄膜层以及与所述半导体薄膜层交替叠加设置的钼薄膜层，所述半导体薄膜层与所述钼薄膜层共交替叠加多层。

在一些实施例中，所述半导体薄膜层的材料为硅、锗、碳、碳化硼中的一种，所述半导体薄膜层使用直流电源镀制而成。

在一些实施例中，所述帽层的材料为硅。

在一些实施例中，所述帽层外还设置有金属铱薄膜层。

在一些实施例中，所述帽层厚度为7nm，所述金属铱薄膜层的厚度为2nm。

在一些实施例中，所述基底的表面粗糙度为0.7nm。

在一些实施例中，所述交替叠加层的表面粗糙度为0.7nm，所述交替叠加层中所述半导体薄膜层与所述钼薄膜层共交替叠加60层。

在一些实施例中，所述帽层的表面粗糙度为0.7nm。

在一些实施例中，所述基底的材料为微晶或熔石英。

在一些实施例中，所述钼薄膜层占周期厚度的比例分别为0.15和0.11。

本发明的有益效果在于：本发明实施例提供的一种19.5nm多层膜反射镜，通过设置交替叠加层，使19.5nm多层膜反射镜具有较高的反射率外，还具有较窄的带宽，另外，该19.5nm多层膜反射镜还包括帽层，该帽层能够抗高能粒子和太阳辐照，使得制备的19.5nm多层膜反射镜耐高能粒子辐照和太阳辐射。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的一种19.5nm多层膜反射镜的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的19.5nm多层膜反射镜拆入地漏时的状态示意图。

本发明实施例涉及的附图标记如下所示：

1、基底；2、交替叠加层；21、半导体薄膜层；22、钼薄膜层；3、帽层；100、19.5nm多层膜反射镜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

参考图1-图2所示，是本发明实施例提供的19.5nm多层膜反射镜100的结构示意图。

本发明实施例提供了一种19.5nm多层膜反射镜100，所述19.5nm多层膜反射镜100包括：

基底1；

交替叠加层2，所述交替叠加层2设置在所基底1上，所述交替叠加层2包括：半导体薄膜层21以及与所述半导体薄膜层21交替叠加设置的钼薄膜层22，所述半导体薄膜层21与所述钼薄膜层22共交替叠加多层；

帽层3，所述帽层3设置在交替叠加层2上。

在一些实施例中，所述半导体薄膜层21的材料为硅、锗、碳、碳化硼中的一种，所述半导体薄膜层21使用直流电源镀制而成。

在一些实施例中，所述帽层3的材料为硅。

在一些实施例中，所述帽层3外还设置有金属铱薄膜层。

在一些实施例中，所述帽层3厚度为7nm，所述金属铱薄膜层的厚度为2nm。

在一些实施例中，所述基底1的表面粗糙度为0.7nm。

在一些实施例中，所述交替叠加层2的表面粗糙度为0.7nm，所述交替叠加层2中所述半导体薄膜层21与所述钼薄膜层22共交替叠加60层。

在一些实施例中，所述帽层3的表面粗糙度为0.7nm。

在一些实施例中，所述基底1的材料为微晶或熔石英。

在一些实施例中，所述钼薄膜层22占周期厚度的比例分别为0.15和0.11。

下面通过具体的实施例对本发明实施例提供的一种19.5nm多层膜反射镜100的设计和制备进行详细说明。

实施例1

1.设计

首先采用imd光学薄膜设计软件，分别设计了入射角度0°和45°的19.5nm周期多层膜反射镜，使用的材料是钼(mo)和硅(si)。靠近基底1的第一层是半导体薄膜层21，材料是硅(si)，第二层是钼薄膜层22，材料是mo，交替叠加至60层，最上面一层(61层)是帽层3，帽层的材料选用硅(si)。具体的设计参数见表1，实际制备后的测试参数见表2。基底1的材料选用微晶或熔石英。

表1

表2

从表1和表2的对比可看出，本发明实施例实际制备的19.5nm多层膜反射镜的各项测试参数与设计参数相比，相差不大，基本符合设计的设定。

基底1的表面粗糙度为0.7nm，交替叠加层2的表面粗糙度为0.7nm，帽层3的表面粗糙度为0.7nm。

在周期薄膜的基础上，增加了(si7nm/ir2nm)帽层，最外层是金属ir薄膜。

2.制备

采用直流磁控溅射方法镀制半导体薄膜层21与所述钼薄膜层22，功率分别为60w和75w，本底真空度优于4*10^-4pa，工作真空度为0.1pa。薄膜厚度采用时间控制。

在传统的镀膜工艺中，一般都是采用射频电源镀制半导体材料薄膜。在膜厚控制精度小于1nm时，采用射频电源镀制半导体材料薄膜，容易出现速率定标不准确，稳定性差和重复性差等缺点。而在此次19.5nm反射镜镀制中，膜厚控制精度需要精确到0.1nm以下。因此，使用射频电源镀制半导体薄膜层，达不到指标要求。因此，对进口镀膜机靶枪做了改造，改变了它们的磁场分布，使该靶枪能够使用直流电源镀制半导体薄膜层，如si材料薄膜层。磁柱厚度可选为14.5mm，磁柱磁场强度小于4500高斯。

本发明的有益效果在于：本发明实施例提供的一种19.5nm多层膜反射镜，通过设置交替叠加层，使19.5nm多层膜反射镜具有较高的反射率外，还具有较窄的带宽，另外，该19.5nm多层膜反射镜还包括帽层，该帽层能够抗高能粒子和太阳辐照，使得制备的19.5nm多层膜反射镜耐高能粒子辐照和太阳辐射。本发明实施例采用直流磁控溅射方法镀制了该反射镜，特别是使用直流电源镀制了半导体薄膜层，该方法具有速率定标准确，稳定性高和重复性好等特点，使极窄带多层膜反射镜的制备变得简单。避免了射频电源镀制半导体薄膜层容易出现的速率定标不准确，稳定性差和重复性差等缺点。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。