保护光学部件的光学材料免受辐射降解制造技术

一种光学系统，包括包含含氟(F)光学材料的块体材料。当块体材料处于极紫外(EUV)、真空紫外(VUV)、深紫外(DUV)和/或UV辐射下时，块体材料暴露于压力范围从大气压到真空的环境中。该环境包括至少一种气体或蒸汽。至少一种气体或蒸汽包括极性分子。或蒸汽包括极性分子。或蒸汽包括极性分子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保护光学部件的光学材料免受辐射降解
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年8月27日提交的美国临时专利申请63/070,842的优先权，其内容通过引用整体结合于此。


[0003]本专利技术涉及保护光学部件的光学材料免受辐射降解，例如，保护光学部件的含氟(F)光学材料免受辐射降解。

技术介绍

[0004]含氟光学材料通常用于宽带光学应用和/或系统，范围从真空紫外(VUV)到近红外(NIR)光学应用和/或系统。由于辐射降解，含F光学材料的性能会在极紫外(EUV)、VUV、深紫外(DUV)和/或UV光谱范围内迅速降解，导致光学应用和/或系统的光学性能和寿命降低。

技术实现思路

[0005]根据一实施例，公开了一种光学系统。光学系统可以包括包含含氟(F)光学材料的块体材料。当块体材料处于极紫外(EUV)、真空紫外(VUV)、深紫外(DUV)和/或UV辐射下时，块体材料可以暴露于压力范围从大气压到真空的环境中。环境可以包括至少一种气体或蒸汽。至少一种气体或蒸汽可以包括极性分子。
[0006]根据另一实施例，公开了一种光学系统。光学系统可以包括包含含氟(F)光学材料的块体材料。当块体材料处于极紫外(EUV)、真空紫外(VUV)、深紫外(DUV)和/或UV辐射下时，块体材料可以暴露于压力范围从大气压到真空的环境中。环境可以包括至少一种气体或蒸汽。至少一种气体或蒸汽可以包括极性分子。光学系统还可以包括设置在块体材料上的涂覆层。
[0007]根据又一实施例，公开了一种光学材料。光学材料可以包括包含含氟(F)光学材料的块体材料。含F光学材料可选自氟化镁(MgF2)、氟化钙(CaF2)、三氟化镧(LaF3)、氟化锶(SrF2)、氟化钡(BaF2)、氟化锂(LiF)及其组合。光学材料还可以包括涂覆层，其包括设置在块体材料上的涂覆材料，其中涂覆材料可以具有至少20％的反射率。
附图说明
[0008]图1描绘了根据本公开的示例性光学系统的第一实施例的示意图。
[0009]图2描绘了MgF2的反射光谱和当MgF2处于VUV辐射下时的光谱变化。
[0010]图3描绘了根据本公开的示例性光学系统的第二实施例的示意图。
具体实施方式
[0011]本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例，其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或缩小以显示
特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式使用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考任一附图图示和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中图示的特征相结合，以产生没有明确图示或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可能需要与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。
[0012]光学部件可以只包括块体材料。光学部件可以包括具有光学表面的基底和形成在光学表面上的膜层，并且保护层可以沉积在膜层上以保护光学部件免受光学降解。可替代地，光学部件可以包括块体材料，并且保护层可以沉积到块体材料上，以保护光学部件免受光学降解。光学降解可能是由极紫外(EUV)、VUV、深紫外(DUV)和/或UV辐射引起的。VUV辐射通常指波长在100至190nm范围内的UV光。DUV辐射通常指波长在190至280nm范围内的UV光。EUV辐射通常指波长在10至100nm范围内的光。膜层或块体材料可以包括含氟(F)光学材料，也称为含F光学材料。不幸的是，含F光学材料可能会因潮湿、氧化、污染、辐射和其他环境条件而降解。具体而言，当光学部件在EUV、VUV、DUV和/或UV辐射时的操作环境(例如包含残余气体的真空或包含杂质的惰性气氛)下操作时，含F光学材料易受EUV、VUV、DUV和/或紫外辐射降解的影响，从而使光学部件的光学性能劣化并缩短光学部件的寿命。
[0013]在暴露于EUV、VUV、DUV和/或UV辐射时，含F光学材料中的氟(F)原子会从它们在含F光学材料中的原始位置迁移。这些F原子中的一些可以离开含F光学材料。F原子的迁移和/或损失在含F光学材料中产生缺陷，例如氟空位或间隙F。缺陷可以是表面缺陷或块体缺陷。表面缺陷或块体缺陷都可能对光学部件的光学性能产生负面影响。例如，F原子的迁移和/或损失可引起含F光学材料的表面或表面下氧化，并且当膜层沉积到光学部件上时，还可引起膜层的氧化。随着时间的推移，这种氧化会导致光学部件的光学性能的退化。基于密度函数理论(DFT)的计算也表明，氧占据氟空位(这会导致光学部件的光学性能退化)在能量上是有利的。
[0014]光学部件，包括在EUV、VUV、DUV和/或UV光学应用和/或系统中应用的那些，预期具有长的耐用寿命，例如十年或更长。然而，由于各种有害的光学降解，经常需要替换降解的光学部件。这种替换可能是昂贵的。为了减轻光学部件的辐射降解，已经采用光学抛光技术来改善或平滑光学部件的粗糙或降解的光学表面。虽然使用光学抛光技术可以产生高度精确的光学表面，但是这些光学出版技术的一些缺点是它们会在抛光表面上引入污染物和残留物，并且需要长处理时间。此外，光学抛光技术会影响光学表面的机械性能，导致光学部件的光学性能的变化。因此，需要以更有效的方式保护光学部件。
[0015]本公开的各方面涉及保护光学部件的光学材料免受辐射降解，特别是EUV、VUV、DUV和/或UV辐射降解。在一实施例中，本专利技术涉及一种光学系统，其包括具有含F光学材料的块体材料，其中当块体材料处于EUV、VUV、DUV和/或UV辐射下时，块体材料暴露于压力范围从大气压到真空的环境中，以保护块体材料免受EUV、VUV、DUV和/或UV辐射。环境可以包括至少一种气体或蒸汽。在另一实施例中，本专利技术涉及一种光学系统，其包括块体材料和形成在该块体材料上的涂覆层，其中块体材料包括含F光学材料，并且当块体材料处于EUV、VUV、DUV和/或UV辐射下时，块体材料暴露于压力范围从大气压到真空的环境中，以保护块体材料免受EUV、VUV、DUV和/或UV辐射。环境可以包括至少一种气体或蒸汽。在又一实施例
中，本专利技术涉及一种光学材料，其包括块体材料和形成在块体材料上的涂覆层，其中块体材料包括含F光学材料，并且暴露于压力范围从大气压到真空的环境中，以在块体材料处于EUV、VUV、DUV和/或UV辐射下时保护块体材料免受EUV、VUV、DUV和/或UV辐射。环境可以包括至少一种气体或蒸汽。
[0016]图1描绘了根据本公开的示例性光学系统10的第一实施例的示意图。光学系统10可以包括光学材料。光学材料可以是保护光学系统10免受光学降解的块体材料12。光学降解可能是由EUV、VUV、DUV和/或UV辐射引起的。EUV、VUV、DUV和/或UV辐射的强度可以在5mW/cm2至20W/cm2的范围内。块体材料12可以是含F光学材料。含F光学材料可以是但不限于氟化镁(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学系统，包括：包含含氟(F)光学材料的块体材料，其中，当块体材料处于极紫外(EUV)、真空紫外(VUV)、深紫外(DUV)和/或UV辐射下时，块体材料暴露于压力范围从大气压到真空的环境中，该环境包括至少一种气体或蒸汽，该至少一种气体或蒸汽包括极性分子。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述含F光学材料选自氟化镁(MgF2)、氟化钙(CaF2)、三氟化镧(LaF3)、氟化锶(SrF2)、氟化钡(BaF2)、氟化锂(LiF)及其组合。3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述至少一种气体或蒸汽包括水(H2O)。4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述至少一种气体或蒸汽包括具有与H2O的偶极矩相当的偶极矩的极性分子。5.根据权利要求4所述的光学系统，其中，所述极性分子选自重水(D2O)、甲醇(CH3OH)、乙二醇((CH2OH)2)、乙醇(CH3CH2OH)、氨(NH3)及其组合。6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述至少一种气体或蒸汽的浓度小于按环境体积计的百万分之二十(ppm)。7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，使用吹扫气体将所述至少一种气体或蒸汽引入所述块体材料。8.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述吹扫气体选自氮气(N2)、氦气(He)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氪气(Kr)、氩气(Ar)、氙气(Xe)、氢气(H2)、压缩干燥空气及其组合。9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述EUV、VUV、DUV和/或UV辐射的强度在5mW/cm2至20W/cm2的范围内。10.一种光学系统，包括：包含含氟(F)光学材料的块体材料，其中，当块体材料处于极紫外(EUV)、真空紫外(VUV)、深紫外(DUV)和/或UV辐射下时，块体材料暴露于压力范围从大气压到真空的环境中，该环境包括至少一种气体或蒸汽，该至少一种气体或蒸汽包括极性分子；以及设置在块体材料上的涂覆层。11.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述含F光学材料选自氟化镁(M...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：