JP2002040207A - 光学付加膜及び光学素子 - Google Patents
光学付加膜及び光学素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明はF2レーザーリソグラフィーで用いる
ことが可能な光学付加膜（反射膜、反射防止膜、保護
膜）及び光学素子、を提案することを課題とする。 【解決手段】 本発明では、フッ素を含有する石英、の
薄膜を少なくとも有してなるF2レーザーリソグラフィー
用の光学付加膜及び光学素子を提供する。また、これら
の反射膜、反射防止膜、光学素子を用いたF2レーザーリ
ソグラフィー用の光学装置を提供する。
ことが可能な光学付加膜（反射膜、反射防止膜、保護
膜）及び光学素子、を提案することを課題とする。 【解決手段】 本発明では、フッ素を含有する石英、の
薄膜を少なくとも有してなるF2レーザーリソグラフィー
用の光学付加膜及び光学素子を提供する。また、これら
の反射膜、反射防止膜、光学素子を用いたF2レーザーリ
ソグラフィー用の光学装置を提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば真空紫外リソグラ
フィーで特にF2レーザーリソグラフィーで用いるのに好
適な光学付加膜、該光学付加膜を用いた光学素子、さら
に、該光学素子を用いた光学装置に関する。
フィーで特にF2レーザーリソグラフィーで用いるのに好
適な光学付加膜、該光学付加膜を用いた光学素子、さら
に、該光学素子を用いた光学装置に関する。
【０００２】ここで、光学付加膜とは、光学素子表面に
形成される反射防止膜、反射膜及び保護膜のことを示す
ものとする。
形成される反射防止膜、反射膜及び保護膜のことを示す
ものとする。
【０００３】
【従来の技術】従来のi線（３６５nm)、KrFレーザー
（２４８nm）リソグラフィーに関してみれば、そこで使
用されている投影露光装置、照明装置、測定装置の光学
系に使用しうるレンズ、光学素子の硝材、反射防止膜
材、環境等は従来の延長線上に乗っており従来の技術の
適用で対応が可能であった。
（２４８nm）リソグラフィーに関してみれば、そこで使
用されている投影露光装置、照明装置、測定装置の光学
系に使用しうるレンズ、光学素子の硝材、反射防止膜
材、環境等は従来の延長線上に乗っており従来の技術の
適用で対応が可能であった。
【０００４】ところが真空紫外域でのリソグラフィーは
酸素、水分等による光の吸収が大きいために真空、ある
いは窒素、ヘリウム等のガス置換が必要となっている。
酸素、水分等による光の吸収が大きいために真空、ある
いは窒素、ヘリウム等のガス置換が必要となっている。
【０００５】１９３nmのArFレーザーリソグラフィーに
おいてはそれでも硝材、反射防止膜材は従来から使用し
ている石英、蛍石が使用できるし、金属の弗化物、酸化
物もある程度の選択が可能であった。
おいてはそれでも硝材、反射防止膜材は従来から使用し
ている石英、蛍石が使用できるし、金属の弗化物、酸化
物もある程度の選択が可能であった。
【０００６】ArFレーザー用の光学素子用材料としては
石英（SiO2）が用いられてきた。それは、石英（SiO2）
のArFエキシマレーザーに対する透過率が90％と高く、
温度、湿度等の変動に対して安定した性質を有している
からであった。しかし、波長１５７nmのF2レーザーにな
ると、石英（SiO2）の透過率は極端に低下し光学材料と
して用いることは不可能である。
石英（SiO2）が用いられてきた。それは、石英（SiO2）
のArFエキシマレーザーに対する透過率が90％と高く、
温度、湿度等の変動に対して安定した性質を有している
からであった。しかし、波長１５７nmのF2レーザーにな
ると、石英（SiO2）の透過率は極端に低下し光学材料と
して用いることは不可能である。
【０００７】ところがF2レーザーリソグラフィーでは１
５７nmの光線を十分に透過できる硝材は蛍石（CaF2）に
限られてしまい光学素子の設計に支障が出ている。
５７nmの光線を十分に透過できる硝材は蛍石（CaF2）に
限られてしまい光学素子の設計に支障が出ている。
【０００８】さらに、F2レーザーリソグラフィーでは光
学付加膜に関しても問題点を有している。一般に反射防
止膜は光学素子材料よりも屈折率の小さい材料と光学素
子材料よりも屈折率の大きい材料とを組み合わせた多層
構造とすることで単層構造の反射防止膜よりも大きい反
射防止効果を得ている。
学付加膜に関しても問題点を有している。一般に反射防
止膜は光学素子材料よりも屈折率の小さい材料と光学素
子材料よりも屈折率の大きい材料とを組み合わせた多層
構造とすることで単層構造の反射防止膜よりも大きい反
射防止効果を得ている。
【０００９】しかし、F2レーザーリソグラフィーでは、
反射防止膜用材料として蛍石よりも屈折率の大きな材料
が見つからず、結局蛍石よりも屈折率の小さい弗化マグ
ネシウム（MgF2）あるいは弗化リチウム（LiF）を単層
で用いる他なかった。
反射防止膜用材料として蛍石よりも屈折率の大きな材料
が見つからず、結局蛍石よりも屈折率の小さい弗化マグ
ネシウム（MgF2）あるいは弗化リチウム（LiF）を単層
で用いる他なかった。
【００１０】特開平１０−２７２５７０号公報では、F2
レーザーリソグラフィーで用いることができるレチクル
材料が提案されている。それは、MgF2、LiF、CaF2など
の金属フッ化物の結晶を、結晶軸を特定の方向に配向さ
せて用いるものである。特開平１０−２７２５７０号公
報は、Ｆ2レーザーの利用可能性を開いた点で非常に意
義深いが、Ｆ2レーザーリソグラフィー用のレチクル材
料を提案したのみに止まっている。
レーザーリソグラフィーで用いることができるレチクル
材料が提案されている。それは、MgF2、LiF、CaF2など
の金属フッ化物の結晶を、結晶軸を特定の方向に配向さ
せて用いるものである。特開平１０−２７２５７０号公
報は、Ｆ2レーザーの利用可能性を開いた点で非常に意
義深いが、Ｆ2レーザーリソグラフィー用のレチクル材
料を提案したのみに止まっている。
【００１１】上述のように、Ｆ2レーザーリソグラフィ
ー技術が実用化されるためには、数多くの問題点が克服
されなければならない。
ー技術が実用化されるためには、数多くの問題点が克服
されなければならない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述の問題点の一つ
が、F2レーザー用の光学装置に用いる光学付加膜の材質
である。
が、F2レーザー用の光学装置に用いる光学付加膜の材質
である。
【００１３】現状の選択肢は光学素子としては蛍石、光
学付加膜としてはMgF2及びLiFのみである。しかし、光
学付加膜の材料としてのMgF2及びLiFはどちらも蛍石よ
りも屈折率が小さいために、光学付加膜としては単層構
造しか選択できなかった。このために、F2レーザーリソ
グラフィー用の光学付加膜の材料として、蛍石よりも高
い屈折率を有し、MgF2又はLiFと組み合わせて、多層構
造の光学付加膜（反射防止膜、反射膜、保護膜）を作成
可能な材料が求められている。
学付加膜としてはMgF2及びLiFのみである。しかし、光
学付加膜の材料としてのMgF2及びLiFはどちらも蛍石よ
りも屈折率が小さいために、光学付加膜としては単層構
造しか選択できなかった。このために、F2レーザーリソ
グラフィー用の光学付加膜の材料として、蛍石よりも高
い屈折率を有し、MgF2又はLiFと組み合わせて、多層構
造の光学付加膜（反射防止膜、反射膜、保護膜）を作成
可能な材料が求められている。
【００１４】そこで、本発明者らは、F2レーザーリソグ
ラフィーで用いることが可能な光学付加膜（反射防止
膜、反射膜等）及び光学素子を提案することを本発明の
課題とする。
ラフィーで用いることが可能な光学付加膜（反射防止
膜、反射膜等）及び光学素子を提案することを本発明の
課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明らは、上述の問題
点を解決するために鋭意研究を行ない、F2レーザーリソ
グラフィーに用いる投影露光装置、照明装置、測定装置
の光学系に画期的な性能向上をもたらし、強いては半導
体等の微細加工、生産性の向上に貢献するために有効な
要素技術を開発することに成功した。
点を解決するために鋭意研究を行ない、F2レーザーリソ
グラフィーに用いる投影露光装置、照明装置、測定装置
の光学系に画期的な性能向上をもたらし、強いては半導
体等の微細加工、生産性の向上に貢献するために有効な
要素技術を開発することに成功した。
【００１６】本発明は、フッ素を含有する石英、の薄膜
を１層以上有する光学付加膜を提供する。
を１層以上有する光学付加膜を提供する。
【００１７】また、本発明は、前記フッ素を含有する石
英、の薄膜中のフッ素の濃度が、０．１mol％以上、１
０mol％以下である前記光学付加膜を提供する。
英、の薄膜中のフッ素の濃度が、０．１mol％以上、１
０mol％以下である前記光学付加膜を提供する。
【００１８】また本発明は、前記フッ素を含有する石
英、の薄膜のF2レーザー光に対する屈折率が、１．６０
〜１．８０である前記光学付加膜を提供する。
英、の薄膜のF2レーザー光に対する屈折率が、１．６０
〜１．８０である前記光学付加膜を提供する。
【００１９】また、本発明は、前記光学付加膜がMgF2、
LiF及びNa3AlF6（氷晶石）からなる群より選択された材
質の膜をさらに有する前記光学付加膜を提供する。
LiF及びNa3AlF6（氷晶石）からなる群より選択された材
質の膜をさらに有する前記光学付加膜を提供する。
【００２０】また、本発明は、前記の光学付加膜を表面
に有する光学素子を提供する。
に有する光学素子を提供する。
【００２１】また、本発明は、前記光学素子が蛍石から
なる前記光学素子を提供する。
なる前記光学素子を提供する。
【００２２】また、本発明は、前記光学素子がフッ素を
含有する石英からなる前記光学素子を提供する。
含有する石英からなる前記光学素子を提供する。
【００２３】また、本発明は、前記光学素子を構成部品
として含むF2レーザーリソグラフィー用の光学装置を提
供する。
として含むF2レーザーリソグラフィー用の光学装置を提
供する。
【００２４】ここで、光学付加膜とは、光学素子表面に
形成される反射防止膜、反射膜及び保護膜のことを示す
ものとする。
形成される反射防止膜、反射膜及び保護膜のことを示す
ものとする。
【００２５】
【発明の実施の形態】我々は、F2レーザーリソグラフィ
ー用の光学素子表面で光学付加膜（例えば、反射防止膜
または反射膜）の膜材としてフッ素を含有する石英（以
下「SiO2：F」とも記載する。）を提案する。
ー用の光学素子表面で光学付加膜（例えば、反射防止膜
または反射膜）の膜材としてフッ素を含有する石英（以
下「SiO2：F」とも記載する。）を提案する。
【００２６】本発明者らは、石英膜に所定量のフッ素を
含有することで、石英膜のF2レーザーに対する透過率を
飛躍的に高めることに成功した。厚さ１μmのノンドー
プの石英膜のF2レーザーに対する透過率は１０％以下で
あるのに対し、Ｆを１mol％程度ドープした石英膜は、F
2レーザーに対する透過率が９０％程度まで上昇する。
含有することで、石英膜のF2レーザーに対する透過率を
飛躍的に高めることに成功した。厚さ１μmのノンドー
プの石英膜のF2レーザーに対する透過率は１０％以下で
あるのに対し、Ｆを１mol％程度ドープした石英膜は、F
2レーザーに対する透過率が９０％程度まで上昇する。
【００２７】フォトリソグラフィー用の光学素子材料は
一般的に目的波長の光に対して９０％以上の透過率が求
められる。フッ素をドープした石英膜のF2レーザーに対
する透過率は、これ以上でありF2レーザー用の光学素子
材料として使用可能である。
一般的に目的波長の光に対して９０％以上の透過率が求
められる。フッ素をドープした石英膜のF2レーザーに対
する透過率は、これ以上でありF2レーザー用の光学素子
材料として使用可能である。
【００２８】フッ素を含有する石英膜は157nmのF2レー
ザー光に対する透過率が、膜厚が１μmの場合、９０％
以上であることが望ましい。さらに、９５％以上であれ
ばより望ましく、９９％以上であれば最も望ましい。
ザー光に対する透過率が、膜厚が１μmの場合、９０％
以上であることが望ましい。さらに、９５％以上であれ
ばより望ましく、９９％以上であれば最も望ましい。
【００２９】また、フッ素を含有する石英膜は、少なく
とも、蛍石よりも大きな屈折率を有することが望まし
い。これは、波長１５７nmのF2レーザーに対する蛍石の
屈折率(n)は１．５６程度であり、蛍石よりも屈折率の
小さいMgF2（n=１．４７）、LiF（n=１．４９）及びNa3
AlF6（n=１．４８）と積層構造とすることで、より、効
率的な光学付加膜を得ることが可能となるからである。
とも、蛍石よりも大きな屈折率を有することが望まし
い。これは、波長１５７nmのF2レーザーに対する蛍石の
屈折率(n)は１．５６程度であり、蛍石よりも屈折率の
小さいMgF2（n=１．４７）、LiF（n=１．４９）及びNa3
AlF6（n=１．４８）と積層構造とすることで、より、効
率的な光学付加膜を得ることが可能となるからである。
【００３０】より具体的には、SiO2：F膜の屈折率は
１．６〜１．８であることが望ましい。
１．６〜１．８であることが望ましい。
【００３１】一例を挙げると、Ｆを１mol％含有したSiO
2：F膜のF2レーザー光に対する屈折率は１．６５であ
り、このSiO2：F膜とLiF、MgF2膜とを組み合わせて効率
的な、光学薄膜を得ることができる（実施例参照）。
2：F膜のF2レーザー光に対する屈折率は１．６５であ
り、このSiO2：F膜とLiF、MgF2膜とを組み合わせて効率
的な、光学薄膜を得ることができる（実施例参照）。
【００３２】フッ素を含有する石英（SiO2：F）をF2レ
ーザーリソグラフィー用の反射防止膜または反射膜とし
て用いるためには、石英膜中のFの含有量は、０．１mol
％〜１０mol％であることが望ましい。
ーザーリソグラフィー用の反射防止膜または反射膜とし
て用いるためには、石英膜中のFの含有量は、０．１mol
％〜１０mol％であることが望ましい。
【００３３】Ｆ濃度が0.1mol%以上であれば、フッ素を
含有する石英膜はＦ2レーザーに対して実用上許容でき
る透過率を有する。また、Ｆ濃度が１０mol％以下であ
れば、安定した光学特性（屈折率、透過率等）と膜物性
を維持することが可能である。
含有する石英膜はＦ2レーザーに対して実用上許容でき
る透過率を有する。また、Ｆ濃度が１０mol％以下であ
れば、安定した光学特性（屈折率、透過率等）と膜物性
を維持することが可能である。
【００３４】また、Ｆの含有量は１ｍｏｌ％以上、１０
ｍｏｌ％以下の範囲であればより一層望ましい。
ｍｏｌ％以下の範囲であればより一層望ましい。
【００３５】また、光学付加膜（反射防止膜、反射膜）
又は光学素子材料としてのフッ素を含有する石英におい
ては、フッ素は場所によらず一定の濃度で存在すること
が望ましい。フッ素が面内及び深さ方向で一定濃度であ
れば、屈折率及び透過率を始めとする光学特性及び膜物
性が場所により揺らぐことはない。
又は光学素子材料としてのフッ素を含有する石英におい
ては、フッ素は場所によらず一定の濃度で存在すること
が望ましい。フッ素が面内及び深さ方向で一定濃度であ
れば、屈折率及び透過率を始めとする光学特性及び膜物
性が場所により揺らぐことはない。
【００３６】フッ素を含有する石英膜の成膜は、石英膜
を成膜するとともに、その石英膜中に、上述した濃度範
囲のＦを含有させることが可能な公知の方法の中から任
意に選択可能である。
を成膜するとともに、その石英膜中に、上述した濃度範
囲のＦを含有させることが可能な公知の方法の中から任
意に選択可能である。
【００３７】例えば、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、ス
パッタ成膜法、イオンビームスパッタ成膜法、反応性ス
パッタ成膜法、電子線加熱蒸着法等が挙げられる。
パッタ成膜法、イオンビームスパッタ成膜法、反応性ス
パッタ成膜法、電子線加熱蒸着法等が挙げられる。
【００３８】これらの方法によりフッ素を含有する石英
（SiO2：F）膜の成膜を行なう際は、膜中でF濃度にバラ
ツキ（面内及び深さ方向）が生じないようにすることが
重要である。
（SiO2：F）膜の成膜を行なう際は、膜中でF濃度にバラ
ツキ（面内及び深さ方向）が生じないようにすることが
重要である。
【００３９】例えば、反応性スパッタ成膜法で成膜を行
なう場合はスパッタ用のターゲットとして石英（SiO2）
又は弗素を含有した石英（SiO2：F）を用いることが望
ましい。スッパタガスとしては不活性ガス（Ar, Ne, H
e, Kr等）を、反応ガスとしては、フッ素ガス（F2）を
用いることが望ましい。
なう場合はスパッタ用のターゲットとして石英（SiO2）
又は弗素を含有した石英（SiO2：F）を用いることが望
ましい。スッパタガスとしては不活性ガス（Ar, Ne, H
e, Kr等）を、反応ガスとしては、フッ素ガス（F2）を
用いることが望ましい。
【００４０】また、スパッタ成膜を行なう場合には、あ
らかじめ、別の方法でＦをドープした石英（SiO2：F）
をターゲットとして用い、スパッタガスとして不活性ガ
ス（Ar, Ne, He, Kr等）を用いて、ターゲットのスパッ
タリングを行なうことが望ましい。
らかじめ、別の方法でＦをドープした石英（SiO2：F）
をターゲットとして用い、スパッタガスとして不活性ガ
ス（Ar, Ne, He, Kr等）を用いて、ターゲットのスパッ
タリングを行なうことが望ましい。
【００４１】スパッタ現象を利用したこれらの成膜法に
おいては、選択スパッタ等の影響によりターゲットの組
成と、成膜された膜の組成が一致しないことが多いの
で、目的とするＦ濃度の膜が得られるようにフッ素の補
足を行うことが望ましい。
おいては、選択スパッタ等の影響によりターゲットの組
成と、成膜された膜の組成が一致しないことが多いの
で、目的とするＦ濃度の膜が得られるようにフッ素の補
足を行うことが望ましい。
【００４２】また、フッ素を含有する石英（SiO2：F）
膜とフッ化金属、具体的にはＭｇＦ2、ＬｉＦ、Na3Al
F6、ＣａＦ2、ＬａＦ2、ＢａＦ2、ＳｒＦ等のいずれか
との組み合わせからなる多層の膜を積層した膜も本発明
の光学付加膜の一つの形態である。
膜とフッ化金属、具体的にはＭｇＦ2、ＬｉＦ、Na3Al
F6、ＣａＦ2、ＬａＦ2、ＢａＦ2、ＳｒＦ等のいずれか
との組み合わせからなる多層の膜を積層した膜も本発明
の光学付加膜の一つの形態である。
【００４３】特に、F2レーザーリソグラフィー用の光学
付加膜としては、SiO2：F膜とＬｉＦ、Na3AlF6、CaF2と
を積層する構造とすればより一層望ましい。
付加膜としては、SiO2：F膜とＬｉＦ、Na3AlF6、CaF2と
を積層する構造とすればより一層望ましい。
【００４４】F2レーザーリソグラフィー用の積層構造の
光学付加膜を例示する。2層構造とする場合には、MgF2
（265Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石（光学素子）、LiF
（265Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石（光学素子）及びN
a3AlF6（265Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石（光学素
子）の構造を有することが望ましい。尚、それぞれの層
の膜厚は157nm（F2レーザー光波長）の干渉膜の条件よ
り求めたものである。
光学付加膜を例示する。2層構造とする場合には、MgF2
（265Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石（光学素子）、LiF
（265Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石（光学素子）及びN
a3AlF6（265Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石（光学素
子）の構造を有することが望ましい。尚、それぞれの層
の膜厚は157nm（F2レーザー光波長）の干渉膜の条件よ
り求めたものである。
【００４５】また、４層構造とする場合には、MgF2（43
4Å）／SiO2：F（238Å）／MgF2（434Å）／SiO2（238
Å）：F／蛍石（光学素子）、LiF（434Å）／SiO2：F
（238Å）／LiF（434Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石
（光学素子）、Na3AlF6（434Å）／SiO2：F（238Å）／
Na3AlF6（434Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石（光学素
子）の構造を有することが望ましい。尚、それぞれの層
の膜厚は157nm（F2レーザー光波長）の干渉膜の条件よ
り求めたものである。
4Å）／SiO2：F（238Å）／MgF2（434Å）／SiO2（238
Å）：F／蛍石（光学素子）、LiF（434Å）／SiO2：F
（238Å）／LiF（434Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石
（光学素子）、Na3AlF6（434Å）／SiO2：F（238Å）／
Na3AlF6（434Å）／SiO2：F（238Å）／蛍石（光学素
子）の構造を有することが望ましい。尚、それぞれの層
の膜厚は157nm（F2レーザー光波長）の干渉膜の条件よ
り求めたものである。
【００４６】また、本発明の光学付加膜はレンズ表面に
限らず、回折格子、ミラー及びフィルターの表面に設置
することで回折効率の向上、反射率の増加に大きな効果
が期待できる。
限らず、回折格子、ミラー及びフィルターの表面に設置
することで回折効率の向上、反射率の増加に大きな効果
が期待できる。
【００４７】また、これらの光学付加膜を表面に有する
光学素子（回折格子、レンズ、ミラー、フィルター）も
本発明の一つの形態である。
光学素子（回折格子、レンズ、ミラー、フィルター）も
本発明の一つの形態である。
【００４８】また、これらの光学素子を部品として使用
した光学装置も本発明の一つの形態である。ここで、光
学装置とは、F2レーザーリソグラフィーに用いる投影露
光装置、照明装置、測定装置等を示す。
した光学装置も本発明の一つの形態である。ここで、光
学装置とは、F2レーザーリソグラフィーに用いる投影露
光装置、照明装置、測定装置等を示す。
【００４９】
【実施例】次に実施例をもってさらに詳しく説明する。
【００５０】（実施例１）直径２０mmφの円形のＢＯ
（Binary Optics）レンズの作成を行った。
（Binary Optics）レンズの作成を行った。
【００５１】ここでＢＯレンズとは回折格子の一種であ
り、半導体用光学装置中では、分光器の分光素子として
使用されるものである。ＢＯレンズは、階段状の回折格
子を有しており、色消し効果、非球面効果が望まれるた
めに紫外光を用いる光学系への応用が期待されている。
り、半導体用光学装置中では、分光器の分光素子として
使用されるものである。ＢＯレンズは、階段状の回折格
子を有しており、色消し効果、非球面効果が望まれるた
めに紫外光を用いる光学系への応用が期待されている。
【００５２】本ＢＯレンズは、設計上は使用波長１５７
nmのF2レーザー用を想定したもので、BO素子単位すなわ
ち輪帯の数は約１８００本である。各輪帯はそれぞれ８
段の階段状のBO形状をもっている。
nmのF2レーザー用を想定したもので、BO素子単位すなわ
ち輪帯の数は約１８００本である。各輪帯はそれぞれ８
段の階段状のBO形状をもっている。
【００５３】図１、図２はそれぞれBOレンズと８段BO素
子単位の模式図である。最外殻の輪帯は設計値で各段の
幅が０.３５μｍ、高さが０.０４μｍである。輪帯すな
わち素子単位の幅と高さはそれぞれ２.８μｍ、０.２８
μｍである。
子単位の模式図である。最外殻の輪帯は設計値で各段の
幅が０.３５μｍ、高さが０.０４μｍである。輪帯すな
わち素子単位の幅と高さはそれぞれ２.８μｍ、０.２８
μｍである。
【００５４】このＢＯレンズは図３に示した２インチ
φ、４mm厚の蛍石の基板１から作成した。KrF（λ＝２
４８nm）用のステッパーを使用して、異なる間隔を有す
るクロムマスク（１１〜１３）のパターンをBO基板上の
ネガ型のフォトレジストに縮小して焼き付けを行ない、
現像されたレジストパターンをマスクとしてドライエッ
チング法を用いて蛍石基板をエッチング加工することに
より得られた。ドライエッチング用のガスはアルゴンと
水素の混合ガスである。
φ、４mm厚の蛍石の基板１から作成した。KrF（λ＝２
４８nm）用のステッパーを使用して、異なる間隔を有す
るクロムマスク（１１〜１３）のパターンをBO基板上の
ネガ型のフォトレジストに縮小して焼き付けを行ない、
現像されたレジストパターンをマスクとしてドライエッ
チング法を用いて蛍石基板をエッチング加工することに
より得られた。ドライエッチング用のガスはアルゴンと
水素の混合ガスである。
【００５５】図４は本ＢＯレンズを作成するために必要
とした３枚のマスク（１１〜１３）である。上記プロセ
スをマスクを変更しながら３回繰り返すことにより作成
された８段の階段状のBOレンズを作成した。
とした３枚のマスク（１１〜１３）である。上記プロセ
スをマスクを変更しながら３回繰り返すことにより作成
された８段の階段状のBOレンズを作成した。
【００５６】次に８段のBO素子の表面及び裏面に本発明
のSiO2：Ｆ製の反射防止膜を成膜した（図５）。
のSiO2：Ｆ製の反射防止膜を成膜した（図５）。
【００５７】成膜は、反応性スパッタ成膜法で行なっ
た。スパッタリングターゲットとしては、合成石英板を
用いた。また、成膜装置としては、RF方式のスパッタ成
膜装置（アルバック社製 型番SBR−１１０）を用いた。
た。スパッタリングターゲットとしては、合成石英板を
用いた。また、成膜装置としては、RF方式のスパッタ成
膜装置（アルバック社製 型番SBR−１１０）を用いた。
【００５８】スパッタリング成膜は表１の条件で行なっ
た。
た。
【００５９】なお、本発明のSiO2：F膜の物性の評価を
行なうために、ＢＯ素子と同じ材料の平板型の基板上
（以下、テストサンプルと言う。）も同時に成膜室に導
入して成膜を行なった。
行なうために、ＢＯ素子と同じ材料の平板型の基板上
（以下、テストサンプルと言う。）も同時に成膜室に導
入して成膜を行なった。
【００６０】
【表１】
【００６１】このようにして堆積したSiO2：F膜の物性
を評価した。尚、物性の評価はテストサンプルで行なっ
た。
を評価した。尚、物性の評価はテストサンプルで行なっ
た。
【００６２】テストサンプルの断面を走査型電子顕微鏡
により観察したところ、SiO2：F膜の膜厚は２３８Åで
あった。
により観察したところ、SiO2：F膜の膜厚は２３８Åで
あった。
【００６３】また、SiO2：F膜中のＦ濃度をラマン分光
測定法で評価したところ、Ｆ濃度は１ｍｏｌ％程度であ
った。さらに、SiO2：F膜中での、Ｆの深さ方向分布に
ついてSIMS（Secondary ion mass spectrometry）のデ
プスプロファイル分析を行なったところ、SiO2：F膜中
でＦは一定濃度であることが明らかとなった。
測定法で評価したところ、Ｆ濃度は１ｍｏｌ％程度であ
った。さらに、SiO2：F膜中での、Ｆの深さ方向分布に
ついてSIMS（Secondary ion mass spectrometry）のデ
プスプロファイル分析を行なったところ、SiO2：F膜中
でＦは一定濃度であることが明らかとなった。
【００６４】また、SiO2：F膜の屈折率を波長２００〜
３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、測定結果
を外挿したところ、F2レーザー光（157nm）では１．６
５程度であった。
３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、測定結果
を外挿したところ、F2レーザー光（157nm）では１．６
５程度であった。
【００６５】SiO2：F膜の成膜終了後、成膜装置より取
り出すことなく連続して、弗化リチウム(LiF）の成膜を
行なった。成膜条件を表２に示す。
り出すことなく連続して、弗化リチウム(LiF）の成膜を
行なった。成膜条件を表２に示す。
【００６６】
【表２】
【００６７】成膜されたLiF膜についても物性の評価を
行なった。
行なった。
【００６８】テストサンプル断面を走査型電子顕微鏡に
より観察したところ、LiF膜の膜厚は２６３Åであっ
た。
より観察したところ、LiF膜の膜厚は２６３Åであっ
た。
【００６９】このBO素子の回折効率を回折効率測定装置
を使用して測定したところ、反射防止膜防止膜を設置し
ない場合に比べて、平均して１４％の回折効率の向上が
見られた。
を使用して測定したところ、反射防止膜防止膜を設置し
ない場合に比べて、平均して１４％の回折効率の向上が
見られた。
【００７０】（実施例２）波長が157nmのF2レーザー用
の蛍石を基材としたレンズ２の表面に「MgF2／SiO 2：F
／レンズ表面」という構造を有する反射防止膜５を成膜
した（図６）。レンズ２は、F2リソグラフィー用のレン
ズであり、レンズ径が１００mm、最も厚い部分における
厚さは１０ｍｍである。
の蛍石を基材としたレンズ２の表面に「MgF2／SiO 2：F
／レンズ表面」という構造を有する反射防止膜５を成膜
した（図６）。レンズ２は、F2リソグラフィー用のレン
ズであり、レンズ径が１００mm、最も厚い部分における
厚さは１０ｍｍである。
【００７１】本実施例では、ＲＦスパッタ法によりフッ
素を含有した石英製ターゲットをスパッタすることによ
り、SiO2：F膜を２３８Å成膜した。SiO2：F膜の堆積条
件を表３に示す。
素を含有した石英製ターゲットをスパッタすることによ
り、SiO2：F膜を２３８Å成膜した。SiO2：F膜の堆積条
件を表３に示す。
【００７２】
【表３】
【００７３】成膜後のSiO2：F膜中のＦ濃度をラマン分
光測定法で評価したところ、Ｆ濃度は１ｍｏｌ％程度で
あった。さらに、SiO2：F膜中での、Ｆの深さ方向分布
についてSIMS（Secondary ion mass spectrometry）の
デプスプロファイル分析を行なったところ、SiO2：F膜
中でＦは一定濃度であることが明らかとなった。
光測定法で評価したところ、Ｆ濃度は１ｍｏｌ％程度で
あった。さらに、SiO2：F膜中での、Ｆの深さ方向分布
についてSIMS（Secondary ion mass spectrometry）の
デプスプロファイル分析を行なったところ、SiO2：F膜
中でＦは一定濃度であることが明らかとなった。
【００７４】また、SiO2：F膜の屈折率を波長２００〜
３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、測定結果
を外挿したところ、F2レーザー光（157nm）では１．６
５程度であった。
３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、測定結果
を外挿したところ、F2レーザー光（157nm）では１．６
５程度であった。
【００７５】さらに上層に同様の手段で弗化マグネシウ
ム（MgF2）膜を２６３Å積層堆積した。この時の成膜条
件を表４に示す。
ム（MgF2）膜を２６３Å積層堆積した。この時の成膜条
件を表４に示す。
【００７６】
【表４】
【００７７】同様にレンズ裏面にも２層の反射防止膜５
を設置した。
を設置した。
【００７８】完成したレンズの１５７nmのF2レーザー光
における透過率を測定したところ、中心部で約８％透過
率が向上した。 （実施例３）分光測定装置の光路に使用する反射ミラー
の表面に「MgF2／SiO2：F／ミラー表面」の構造を有す
る膜を反射膜６として設けた（図７）。
における透過率を測定したところ、中心部で約８％透過
率が向上した。 （実施例３）分光測定装置の光路に使用する反射ミラー
の表面に「MgF2／SiO2：F／ミラー表面」の構造を有す
る膜を反射膜６として設けた（図７）。
【００７９】ガラス基板３上に成膜されたアルミニウム
（Al）蒸着膜４上に実施例１で用いたと同様のスパッタ
装置を使用して、反射膜６としてフッ素を含有する石英
（SiO2：F）膜を２６５Å積層堆積した。この膜厚（２
６５Å）は１５７ｎｍの光線の干渉膜の条件から求めた
膜厚である。SiO2：F膜の積層条件は、実施例１と同様
である。MgF2膜の成膜条件を表５に示す。
（Al）蒸着膜４上に実施例１で用いたと同様のスパッタ
装置を使用して、反射膜６としてフッ素を含有する石英
（SiO2：F）膜を２６５Å積層堆積した。この膜厚（２
６５Å）は１５７ｎｍの光線の干渉膜の条件から求めた
膜厚である。SiO2：F膜の積層条件は、実施例１と同様
である。MgF2膜の成膜条件を表５に示す。
【００８０】
【表５】
【００８１】このようにして得られた反射増加ミラー
（図７）の反射率を測定したところ、入射角４５度にお
いてF2レーザー光の反射率はが７％増強したことが確認
された。
（図７）の反射率を測定したところ、入射角４５度にお
いてF2レーザー光の反射率はが７％増強したことが確認
された。
【００８２】従来は、F2レーザー用のミラーとしては、
Al膜を露出状態で用いる方法しか選択がなかった。それ
は、表面に光学付加膜を成膜すると、ミラーの反射率が
大きく低下してしまうからであった。このために、従来
法におけるミラーの寿命は短く頻繁に交換を行なわねば
ならなかった。
Al膜を露出状態で用いる方法しか選択がなかった。それ
は、表面に光学付加膜を成膜すると、ミラーの反射率が
大きく低下してしまうからであった。このために、従来
法におけるミラーの寿命は短く頻繁に交換を行なわねば
ならなかった。
【００８３】しかし、本発明の光学付加膜をAlミラー表
面に成膜することで、ミラーの寿命を従来の２倍以上と
することが可能となった。 （実施例４）実施例３と同じ形状のレンズを４mol%のフ
ッ素を含有する石英（SiO2：F）を材料として作成し
た。さらに、このレンズ表面（表面及び裏面）に、「Li
F／SiO 2：F／LiF／SiO2：F／レンズ表面」の４層の積層
構造を有する反射防止膜５を形成した。SiO2：F及びLiF
の成膜条件は実施例１と同様である。
面に成膜することで、ミラーの寿命を従来の２倍以上と
することが可能となった。 （実施例４）実施例３と同じ形状のレンズを４mol%のフ
ッ素を含有する石英（SiO2：F）を材料として作成し
た。さらに、このレンズ表面（表面及び裏面）に、「Li
F／SiO 2：F／LiF／SiO2：F／レンズ表面」の４層の積層
構造を有する反射防止膜５を形成した。SiO2：F及びLiF
の成膜条件は実施例１と同様である。
【００８４】成膜後のSiO2：F膜中のＦ濃度をラマン分
光測定法で評価したところ、Ｆ濃度は１ｍｏｌ％程度で
あった。さらに、SiO2：F膜中での、Ｆの深さ方向分布
についてSIMS（Secondary ion mass spectrometry）の
デプスプロファイル分析を行なったところ、SiO2：F膜
中でＦは一定濃度であることが明らかとなった。
光測定法で評価したところ、Ｆ濃度は１ｍｏｌ％程度で
あった。さらに、SiO2：F膜中での、Ｆの深さ方向分布
についてSIMS（Secondary ion mass spectrometry）の
デプスプロファイル分析を行なったところ、SiO2：F膜
中でＦは一定濃度であることが明らかとなった。
【００８５】また、SiO2：F膜の屈折率を波長２００〜
３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、測定結果
を外挿したところ、F2レーザー光（157nm）では１．６
５程度であった。
３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、測定結果
を外挿したところ、F2レーザー光（157nm）では１．６
５程度であった。
【００８６】F2レーザー光の透過率を測定したところ予
想通りに８％近い透過率の向上が確認された。 （実施例５）実施例１、２、３においてフッ素を含有す
る石英（SiO2：F）膜と、弗化マグネシウム（MgF2）
膜、弗化リチウム（LiF）膜の成膜方法を抵抗加熱式の
蒸着法に変更して光学付加膜を作成したが、実施例１、
２、３と同様に回折効率の向上、透過率の向上、反射率
の増強が確認された。 （実施例６）実施例５で作成した反射防止膜をF2レーザ
ーを使用した半導体製造用の投影焼付け装置（ステッパ
ー、スキャナー）の光学素子（レンズ、ミラー、回折格
子）の表面に成膜した。その結果、レンズでは透過率が
８％近く増加し、ミラーでは反射率が８％近く増加し、
回折格子では１５％近く回折効率が増加した。
想通りに８％近い透過率の向上が確認された。 （実施例５）実施例１、２、３においてフッ素を含有す
る石英（SiO2：F）膜と、弗化マグネシウム（MgF2）
膜、弗化リチウム（LiF）膜の成膜方法を抵抗加熱式の
蒸着法に変更して光学付加膜を作成したが、実施例１、
２、３と同様に回折効率の向上、透過率の向上、反射率
の増強が確認された。 （実施例６）実施例５で作成した反射防止膜をF2レーザ
ーを使用した半導体製造用の投影焼付け装置（ステッパ
ー、スキャナー）の光学素子（レンズ、ミラー、回折格
子）の表面に成膜した。その結果、レンズでは透過率が
８％近く増加し、ミラーでは反射率が８％近く増加し、
回折格子では１５％近く回折効率が増加した。
【００８７】これらの光学素子に施した処理により投影
焼き付け装置全体としてのＦ2レーザーに対する透過率
が向上し、従来よりも高密度の半導体素子を製造するこ
とが可能となった。
焼き付け装置全体としてのＦ2レーザーに対する透過率
が向上し、従来よりも高密度の半導体素子を製造するこ
とが可能となった。
【００８８】
【発明の効果】本発明では、SiO2：Fを材料として用い
ることにより、F2レーザーに対して非常に優れた光学特
性を有する光学付加膜（反射膜、反射防止膜、保護膜）
及び、光学素子を提供することが可能となった。
ることにより、F2レーザーに対して非常に優れた光学特
性を有する光学付加膜（反射膜、反射防止膜、保護膜）
及び、光学素子を提供することが可能となった。
【００８９】また、本発明の光学付加膜及び／又は光学
素子を用いて、F2レーザーリソグラフィー用の光学装置
を提供することが可能となった。
素子を用いて、F2レーザーリソグラフィー用の光学装置
を提供することが可能となった。
【図１】ＢＯレンズの模式図を示す。
【図２】8段のＢＯレンズの断面図を示す。
【図３】ＢＯレンズ作成前のＢＯレンズ用基板を示す。
【図４】ＢＯレンズとＢＯレンズの作成に用いる３枚の
マスクの断面図を示す。
マスクの断面図を示す。
【図５】本発明の反射防止膜を表面と裏面に成膜したＢ
Ｏレンズの断面図を示す。
Ｏレンズの断面図を示す。
【図６】本発明の反射膜を有するレンズ断面図を示す。
【図７】本発明の反射膜を表面に有するミラーを示す。
１： 基板 ２： レンズ ３： ガラス基板 ４： 蒸着膜（Al） ５： 反射防止膜 ６： 反射膜 １１〜１３：クロムマスク
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年７月３日（２００１．７．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 光学付加膜及び光学素子
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、真空紫外
リソグラフィー、特にはＦ2レーザーリソグラフィーの
分野での利用に好適な光学付加膜、ならびに該光学付加
膜を用いた光学素子、さらには、該光学素子をその構成
に利用する光学装置に関する。
リソグラフィー、特にはＦ2レーザーリソグラフィーの
分野での利用に好適な光学付加膜、ならびに該光学付加
膜を用いた光学素子、さらには、該光学素子をその構成
に利用する光学装置に関する。
【０００２】ここで、本発明の対象である光学付加膜
は、光学素子表面に形成される反射防止膜、反射膜及び
保護膜等の機能を有する被膜を意味する。
は、光学素子表面に形成される反射防止膜、反射膜及び
保護膜等の機能を有する被膜を意味する。
【０００３】
【従来の技術】従来のi線（波長３６５nm)、KrFレーザ
ー（波長２４８nm）リソグラフィーに関してみれば、そ
こで使用されている光学装置、例えば、投影露光装置、
照明装置、測定装置の光学系に使用しうるレンズなどの
光学素子の硝材、反射防止膜材、環境等は、従来の延長
線上に乗っており、従来の技術の適用で対応が可能であ
った。
ー（波長２４８nm）リソグラフィーに関してみれば、そ
こで使用されている光学装置、例えば、投影露光装置、
照明装置、測定装置の光学系に使用しうるレンズなどの
光学素子の硝材、反射防止膜材、環境等は、従来の延長
線上に乗っており、従来の技術の適用で対応が可能であ
った。
【０００４】ところが、真空紫外域でのリソグラフィー
では、酸素、水分等による光の吸収が大きいため、使用
環境を、真空、あるいは窒素、ヘリウム等のガス置換と
することが必要となる。
では、酸素、水分等による光の吸収が大きいため、使用
環境を、真空、あるいは窒素、ヘリウム等のガス置換と
することが必要となる。
【０００５】波長１９３nmのArFレーザーリソグラフィ
ーにおいては、硝材、反射防止膜材には、従来から使用
されてきた石英、蛍石が使用できるし、金属の弗化物、
酸化物もある程度の選択が可能であった。
ーにおいては、硝材、反射防止膜材には、従来から使用
されてきた石英、蛍石が使用できるし、金属の弗化物、
酸化物もある程度の選択が可能であった。
【０００６】ArFレーザー用の光学素子用材料として
は、石英（ＳｉＯ2）が用いられてきた。それは、石英
（ＳｉＯ2）のArFエキシマレーザー光に対する透過率
は、90％と高く、温度、湿度等の変動に対しても、安定
した性質を有しているからであった。しかし、波長１５
７nmのＦ2レーザー光に至ると、石英（ＳｉＯ2）の透過
率は極端に低下し、光学材料として用いることは不可能
となる。
は、石英（ＳｉＯ2）が用いられてきた。それは、石英
（ＳｉＯ2）のArFエキシマレーザー光に対する透過率
は、90％と高く、温度、湿度等の変動に対しても、安定
した性質を有しているからであった。しかし、波長１５
７nmのＦ2レーザー光に至ると、石英（ＳｉＯ2）の透過
率は極端に低下し、光学材料として用いることは不可能
となる。
【０００７】ところで、Ｆ2レーザーリソグラフィーで
は、その波長１５７nmの光を十分に透過できる硝材は蛍
石（ＣａＦ2）に限られてしまい、光学素子や、それで
構成される光学系の設計に支障が出ている。
は、その波長１５７nmの光を十分に透過できる硝材は蛍
石（ＣａＦ2）に限られてしまい、光学素子や、それで
構成される光学系の設計に支障が出ている。
【０００８】さらに、Ｆ2レーザーリソグラフィーで
は、反射防止膜などの光学付加膜に関しても問題点を有
している。一般に、反射防止膜は、光学素子自体の材料
よりも屈折率の小さい材料と、光学素子の材料よりも屈
折率の大きい材料とを組み合わせた多層構造とすること
で、単層構造の反射防止膜よりも大きな反射防止効果を
得ている。
は、反射防止膜などの光学付加膜に関しても問題点を有
している。一般に、反射防止膜は、光学素子自体の材料
よりも屈折率の小さい材料と、光学素子の材料よりも屈
折率の大きい材料とを組み合わせた多層構造とすること
で、単層構造の反射防止膜よりも大きな反射防止効果を
得ている。
【０００９】しかし、Ｆ2レーザーリソグラフィーで
は、前記反射防止膜用の材料として、蛍石よりも屈折率
の大きな材料が見つからず、結局蛍石よりも屈折率の小
さい弗化マグネシウム（ＭｇＦ2）あるいは弗化リチウ
ム（ＬｉＦ）を単層で用いる他なかった。そのため、真
空紫外域、例えば、Ｆ2レーザーリソグラフィーに利用
する光学付加膜の材料として、蛍石よりも高い屈折率を
有し、ＭｇＦ2又はＬｉＦと組み合わせることで、多層
構造の光学付加膜（反射防止膜、反射膜、保護膜）の作
製を可能とする材料が求められている。
は、前記反射防止膜用の材料として、蛍石よりも屈折率
の大きな材料が見つからず、結局蛍石よりも屈折率の小
さい弗化マグネシウム（ＭｇＦ2）あるいは弗化リチウ
ム（ＬｉＦ）を単層で用いる他なかった。そのため、真
空紫外域、例えば、Ｆ2レーザーリソグラフィーに利用
する光学付加膜の材料として、蛍石よりも高い屈折率を
有し、ＭｇＦ2又はＬｉＦと組み合わせることで、多層
構造の光学付加膜（反射防止膜、反射膜、保護膜）の作
製を可能とする材料が求められている。
【００１０】また、特願平１０−２７２５７０号（特開
２０００−８９４５０号公報）には、Ｆ2レーザーリソ
グラフィーで用いることができるレチクル材料が提案さ
れている。それは、ＭｇＦ2、ＬｉＦ、ＣａＦ2などの金
属フッ化物の結晶を、結晶軸を特定の方向に配向させて
用いるものである。
２０００−８９４５０号公報）には、Ｆ2レーザーリソ
グラフィーで用いることができるレチクル材料が提案さ
れている。それは、ＭｇＦ2、ＬｉＦ、ＣａＦ2などの金
属フッ化物の結晶を、結晶軸を特定の方向に配向させて
用いるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、真空紫
外域、例えば、Ｆ2レーザーリソグラフィー技術の実用
化を図る上で克服されなければならない問題点の一つ
が、真空紫外域、例えば、Ｆ2レーザー光用の光学装置
に利用する光学付加膜の材質である。
外域、例えば、Ｆ2レーザーリソグラフィー技術の実用
化を図る上で克服されなければならない問題点の一つ
が、真空紫外域、例えば、Ｆ2レーザー光用の光学装置
に利用する光学付加膜の材質である。
【００１２】そこで、本発明は、真空紫外域、例えば、
Ｆ2レーザーリソグラフィーで用いることが可能な光学
付加膜（反射防止膜、反射膜、保護膜等）ならびに光学
素子を提案することを、その課題とする。
Ｆ2レーザーリソグラフィーで用いることが可能な光学
付加膜（反射防止膜、反射膜、保護膜等）ならびに光学
素子を提案することを、その課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を解決するために鋭意研究を行ない、真空紫外域、具
体的には、Ｆ2レーザーリソグラフィーに用いる光学装
置、例えば、投影露光装置、照明装置、測定装置の光学
系に画期的な性能向上をもたらし、延いては、半導体素
子等の微細加工、生産性の向上に貢献するために有効な
要素技術を開発することに成功した。
題を解決するために鋭意研究を行ない、真空紫外域、具
体的には、Ｆ2レーザーリソグラフィーに用いる光学装
置、例えば、投影露光装置、照明装置、測定装置の光学
系に画期的な性能向上をもたらし、延いては、半導体素
子等の微細加工、生産性の向上に貢献するために有効な
要素技術を開発することに成功した。
【００１４】本発明の光学付加膜は、光学素子の表面に
設ける光学付加膜であって、フッ素を含有する石英の薄
膜を一層以上有することを特徴とする膜である。
設ける光学付加膜であって、フッ素を含有する石英の薄
膜を一層以上有することを特徴とする膜である。
【００１５】例えば、前記フッ素を含有する石英の薄膜
中に含有されるフッ素濃度が、０．１mol％以上、１０m
ol％以下である膜である。その際、好ましくは、前記フ
ッ素を含有する石英の薄膜中に含有されるフッ素濃度
が、１mol％以上である膜である。あるいは、前記フッ
素を含有する石英の薄膜のＦ2レーザー光に対する屈折
率が、１．６０〜１．８０である膜である。
中に含有されるフッ素濃度が、０．１mol％以上、１０m
ol％以下である膜である。その際、好ましくは、前記フ
ッ素を含有する石英の薄膜中に含有されるフッ素濃度
が、１mol％以上である膜である。あるいは、前記フッ
素を含有する石英の薄膜のＦ2レーザー光に対する屈折
率が、１．６０〜１．８０である膜である。
【００１６】また、前記光学付加膜は、前記フッ素を含
有する石英の薄膜に加えて、ＭｇＦ 2、ＬｉＦ及びＮａ3
ＡｌＦ6（氷晶石）から構成される群より選択される材
料からなる膜をさらに有する膜であってもよい。
有する石英の薄膜に加えて、ＭｇＦ 2、ＬｉＦ及びＮａ3
ＡｌＦ6（氷晶石）から構成される群より選択される材
料からなる膜をさらに有する膜であってもよい。
【００１７】さらに、本発明の光学素子は、上に記載さ
れるいずれかの光学付加膜を、その表面に設けてなる光
学素子である。
れるいずれかの光学付加膜を、その表面に設けてなる光
学素子である。
【００１８】前記光学素子は、前記光学付加膜が設けら
れる表面が蛍石からなることを特徴とする光学素子であ
ってもよい。あるいは、前記光学素子は、前記光学付加
膜が設けられる表面がフッ素を含有する石英からなるこ
とを特徴とする光学素子であってもよい。
れる表面が蛍石からなることを特徴とする光学素子であ
ってもよい。あるいは、前記光学素子は、前記光学付加
膜が設けられる表面がフッ素を含有する石英からなるこ
とを特徴とする光学素子であってもよい。
【００１９】例えば、前記光学付加膜は、反射防止膜と
して機能することを特徴とする光学素子とすることがで
きる。
して機能することを特徴とする光学素子とすることがで
きる。
【００２０】本発明の光学装置は、上に記載されるいず
れかの光学素子を含んでなる真空紫外リソグラフィー用
の光学装置である。なかでも、本発明の光学装置は、上
に記載されるいずれかの光学素子を含んでなるＦ2レー
ザー・リソグラフィー用の光学装置である。
れかの光学素子を含んでなる真空紫外リソグラフィー用
の光学装置である。なかでも、本発明の光学装置は、上
に記載されるいずれかの光学素子を含んでなるＦ2レー
ザー・リソグラフィー用の光学装置である。
【００２１】本発明にかかる真空紫外リソグラフィー用
の光学装置、あるいはＦ2レーザー・リソグラフィー用
の光学装置は、例えば、それを利用して、高密度のパタ
ーンを露光するリソグラフィー工程を実施することで、
半導体素子製造のプロセスに利用可能なものである。
の光学装置、あるいはＦ2レーザー・リソグラフィー用
の光学装置は、例えば、それを利用して、高密度のパタ
ーンを露光するリソグラフィー工程を実施することで、
半導体素子製造のプロセスに利用可能なものである。
【００２２】本発明における光学付加膜とは、光学素子
の表面に形成される被膜であり、反射防止膜、反射膜あ
るいは保護膜等の機能を有するものを意味する。
の表面に形成される被膜であり、反射防止膜、反射膜あ
るいは保護膜等の機能を有するものを意味する。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明は、特に、Ｆ2レーザーリ
ソグラフィー用の光学素子表面に形成する光学付加膜
（例えば、反射防止膜または反射膜、保護膜）を構成す
る膜材料として、フッ素を含有する石英（以下、「Ｓｉ
Ｏ2：Ｆ」と略記する）を提案する。
ソグラフィー用の光学素子表面に形成する光学付加膜
（例えば、反射防止膜または反射膜、保護膜）を構成す
る膜材料として、フッ素を含有する石英（以下、「Ｓｉ
Ｏ2：Ｆ」と略記する）を提案する。
【００２４】本発明者らは、石英に所定量のフッ素を含
有することで、得られる石英膜において、Ｆ2レーザー
に対する透過率を飛躍的に高めることに成功した。具体
的には、厚さ１μmのノンドープの石英膜では、Ｆ2レー
ザーに対する透過率は１０％以下であるのに対し、フッ
素を１mol％程度ドープした石英膜では、Ｆ2レーザーに
対する透過率は９０％程度まで上昇する。
有することで、得られる石英膜において、Ｆ2レーザー
に対する透過率を飛躍的に高めることに成功した。具体
的には、厚さ１μmのノンドープの石英膜では、Ｆ2レー
ザーに対する透過率は１０％以下であるのに対し、フッ
素を１mol％程度ドープした石英膜では、Ｆ2レーザーに
対する透過率は９０％程度まで上昇する。
【００２５】フォトリソグラフィー用の光学素子用材料
は、一般的に目的波長の光に対して９０％以上の透過率
が求められる。フッ素をドープした石英膜のＦ2レーザ
ーに対する透過率はこの値以上であり、Ｆ2レーザー用
の光学素子用材料として使用可能である。
は、一般的に目的波長の光に対して９０％以上の透過率
が求められる。フッ素をドープした石英膜のＦ2レーザ
ーに対する透過率はこの値以上であり、Ｆ2レーザー用
の光学素子用材料として使用可能である。
【００２６】フッ素を含有する石英膜は、波長157nmの
Ｆ2レーザー光に対する透過率が、その膜厚が１μmの場
合に、９０％以上であることが望ましい。さらに、９５
％以上であればより望ましく、９９％以上であれば最も
望ましい。
Ｆ2レーザー光に対する透過率が、その膜厚が１μmの場
合に、９０％以上であることが望ましい。さらに、９５
％以上であればより望ましく、９９％以上であれば最も
望ましい。
【００２７】また、フッ素を含有する石英膜は、少なく
とも、蛍石よりも大きな屈折率を有することが望まし
い。これは、波長１５７nmのＦ2レーザーに対する蛍石
の屈折率(n)は１．５６程度であり、蛍石よりも屈折率
の小さいＭｇＦ2（n=１．４７）、ＬｉＦ（n=１．４
９）、あるいはＮａ3ＡｌＦ6（n=１．４８）と積層構造
とすることで、より効率的な光学付加膜を構成すること
が可能となるからである。
とも、蛍石よりも大きな屈折率を有することが望まし
い。これは、波長１５７nmのＦ2レーザーに対する蛍石
の屈折率(n)は１．５６程度であり、蛍石よりも屈折率
の小さいＭｇＦ2（n=１．４７）、ＬｉＦ（n=１．４
９）、あるいはＮａ3ＡｌＦ6（n=１．４８）と積層構造
とすることで、より効率的な光学付加膜を構成すること
が可能となるからである。
【００２８】より具体的には、光学付加膜に利用するＳ
ｉＯ2：Ｆ膜の屈折率は１．６〜１．８であることが望
ましい。
ｉＯ2：Ｆ膜の屈折率は１．６〜１．８であることが望
ましい。
【００２９】一例を挙げると、フッ素を１mol％含有し
たＳｉＯ2：Ｆ膜のＦ2レーザー光（波長１５７nm）に対
する屈折率は１．６５であり、このＳｉＯ2：Ｆ膜をＬ
ｉＦ膜やＭｇＦ2膜と組み合わせることで、光学付加膜
として、効率的な積層薄膜を得ることができる（実施例
参照）。
たＳｉＯ2：Ｆ膜のＦ2レーザー光（波長１５７nm）に対
する屈折率は１．６５であり、このＳｉＯ2：Ｆ膜をＬ
ｉＦ膜やＭｇＦ2膜と組み合わせることで、光学付加膜
として、効率的な積層薄膜を得ることができる（実施例
参照）。
【００３０】フッ素を含有する石英（ＳｉＯ2：Ｆ）を
Ｆ2レーザーリソグラフィー用の反射防止膜または反射
膜として用いるためには、石英中に含有されるフッ素の
含有濃度は、０．１mol％〜１０mol％であることが望ま
しい。
Ｆ2レーザーリソグラフィー用の反射防止膜または反射
膜として用いるためには、石英中に含有されるフッ素の
含有濃度は、０．１mol％〜１０mol％であることが望ま
しい。
【００３１】フッ素濃度が０．１ｍｏｌ％以上であれ
ば、フッ素を含有する石英膜は、Ｆ2レーザーに対して
実用上許容できる透過率を有する。また、フッ素濃度が
１０mol％以下であれば、安定した光学特性（屈折率、
透過率等）と膜物性を維持することが可能である。
ば、フッ素を含有する石英膜は、Ｆ2レーザーに対して
実用上許容できる透過率を有する。また、フッ素濃度が
１０mol％以下であれば、安定した光学特性（屈折率、
透過率等）と膜物性を維持することが可能である。
【００３２】また、フッ素濃度が１ｍｏｌ％以上、１０
ｍｏｌ％以下の範囲であれば、より一層望ましい。
ｍｏｌ％以下の範囲であれば、より一層望ましい。
【００３３】また、光学付加膜（反射防止膜、反射膜、
保護膜など）あるいは、光学素子用材料として用いるフ
ッ素を含有する石英においては、含有されるフッ素は場
所によらず一定の濃度で存在することが望ましい。フッ
素濃度が面内及び深さ方向で一定濃度であれば、屈折率
や透過率を始めとする光学特性、ならびに膜物性が場所
により揺らぐことはない。
保護膜など）あるいは、光学素子用材料として用いるフ
ッ素を含有する石英においては、含有されるフッ素は場
所によらず一定の濃度で存在することが望ましい。フッ
素濃度が面内及び深さ方向で一定濃度であれば、屈折率
や透過率を始めとする光学特性、ならびに膜物性が場所
により揺らぐことはない。
【００３４】フッ素を含有する石英膜の成膜法は、石英
膜を成膜する際、その膜中に上述した濃度範囲のフッ素
を含有させることが可能な公知の方法の中から任意に選
択可能である。
膜を成膜する際、その膜中に上述した濃度範囲のフッ素
を含有させることが可能な公知の方法の中から任意に選
択可能である。
【００３５】例えば、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、ス
パッタ成膜法、イオンビームスパッタ成膜法、反応性ス
パッタ成膜法、電子線加熱蒸着法等が挙げられる。
パッタ成膜法、イオンビームスパッタ成膜法、反応性ス
パッタ成膜法、電子線加熱蒸着法等が挙げられる。
【００３６】これらの方法を用いて、フッ素を含有する
石英（ＳｉＯ2：Ｆ）膜の成膜を行なう際には、膜中で
フッ素濃度にバラツキ（面内及び深さ方向）が生じない
ようにすることが重要である。
石英（ＳｉＯ2：Ｆ）膜の成膜を行なう際には、膜中で
フッ素濃度にバラツキ（面内及び深さ方向）が生じない
ようにすることが重要である。
【００３７】例えば、反応性スパッタ成膜法で成膜を行
なう場合には、スパッタ用のターゲットとして、石英
（ＳｉＯ2）又は弗素を含有した石英（ＳｉＯ2：Ｆ）を
用いることが望ましい。スッパタガスとして、不活性ガ
ス（Ａｒ，Ｎｅ，Ｈｅ，Ｋｒ等）を、反応ガスとして、
フッ素ガス（Ｆ2）を用いることが望ましい。
なう場合には、スパッタ用のターゲットとして、石英
（ＳｉＯ2）又は弗素を含有した石英（ＳｉＯ2：Ｆ）を
用いることが望ましい。スッパタガスとして、不活性ガ
ス（Ａｒ，Ｎｅ，Ｈｅ，Ｋｒ等）を、反応ガスとして、
フッ素ガス（Ｆ2）を用いることが望ましい。
【００３８】また、スパッタ成膜を行なう場合には、予
め別の方法でフッ素をドープした石英（ＳｉＯ2：Ｆ）
をターゲットとして用い、スパッタガスとして、不活性
ガス（Ａｒ，Ｎｅ，Ｈｅ，Ｋｒ等）を用いて、前記ター
ゲットのスパッタリングを行なうことが望ましい。
め別の方法でフッ素をドープした石英（ＳｉＯ2：Ｆ）
をターゲットとして用い、スパッタガスとして、不活性
ガス（Ａｒ，Ｎｅ，Ｈｅ，Ｋｒ等）を用いて、前記ター
ゲットのスパッタリングを行なうことが望ましい。
【００３９】スパッタ現象を利用したこれらの成膜法に
おいては、選択スパッタ等の影響によりターゲットの組
成と、成膜された膜の組成が一致しないことが多いの
で、目的とするフッ素濃度の膜が得られるように、フッ
素の補足を行うことが望ましい。
おいては、選択スパッタ等の影響によりターゲットの組
成と、成膜された膜の組成が一致しないことが多いの
で、目的とするフッ素濃度の膜が得られるように、フッ
素の補足を行うことが望ましい。
【００４０】また、フッ素を含有する石英（ＳｉＯ2：
Ｆ）膜と、金属フッ化物、具体的には、ＭｇＦ2、Ｌｉ
Ｆ、Ｎａ3ＡｌＦ6、ＣａＦ2、ＬａＦ2、ＢａＦ2、Ｓｒ
Ｆ等のいずれかの膜とを組み合わせてなる、多層の交互
積層膜も、本発明の光学付加膜の一つの形態である。
Ｆ）膜と、金属フッ化物、具体的には、ＭｇＦ2、Ｌｉ
Ｆ、Ｎａ3ＡｌＦ6、ＣａＦ2、ＬａＦ2、ＢａＦ2、Ｓｒ
Ｆ等のいずれかの膜とを組み合わせてなる、多層の交互
積層膜も、本発明の光学付加膜の一つの形態である。
【００４１】特に、 Ｆ2レーザーリソグラフィー用の光
学付加膜としては、ＳｉＯ2：Ｆ膜と、ＬｉＦ、Ｎａ3Ａ
ｌＦ6、ＣａＦ2の膜とを積層した構造とすればより一層
望ましい。
学付加膜としては、ＳｉＯ2：Ｆ膜と、ＬｉＦ、Ｎａ3Ａ
ｌＦ6、ＣａＦ2の膜とを積層した構造とすればより一層
望ましい。
【００４２】Ｆ2レーザーリソグラフィー用の、積層構
造を有する光学付加膜の例を次に示する。２層構造とす
る場合には、ＭｇＦ2（265Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）
／蛍石（光学素子）、ＬｉＦ（265Å）／ＳｉＯ2：Ｆ
（238Å）／蛍石（光学素子）及びＮａ3ＡｌＦ6（265
Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／蛍石（光学素子）の構造
を有することが望ましい。なお、これらの構造の各層膜
厚は、157nm（Ｆ2レーザー光の波長）における、干渉条
件より求めたものである。
造を有する光学付加膜の例を次に示する。２層構造とす
る場合には、ＭｇＦ2（265Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）
／蛍石（光学素子）、ＬｉＦ（265Å）／ＳｉＯ2：Ｆ
（238Å）／蛍石（光学素子）及びＮａ3ＡｌＦ6（265
Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／蛍石（光学素子）の構造
を有することが望ましい。なお、これらの構造の各層膜
厚は、157nm（Ｆ2レーザー光の波長）における、干渉条
件より求めたものである。
【００４３】また、４層構造とする場合には、ＭｇＦ2
（434Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／ＭｇＦ2（434Å）
／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／蛍石（光学素子）、ＬｉＦ
（434Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／ＬｉＦ（434Å）／
ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／蛍石（光学素子）、Ｎａ3Ａｌ
Ｆ6（434Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／Ｎａ3ＡｌＦ
6（434Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／蛍石（光学素子）
の構造を有することが望ましい。なお、これらの構造の
各層膜厚は、157nm（Ｆ2レーザー光の波長）における、
干渉条件より求めたものである。
（434Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／ＭｇＦ2（434Å）
／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／蛍石（光学素子）、ＬｉＦ
（434Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／ＬｉＦ（434Å）／
ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／蛍石（光学素子）、Ｎａ3Ａｌ
Ｆ6（434Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／Ｎａ3ＡｌＦ
6（434Å）／ＳｉＯ2：Ｆ（238Å）／蛍石（光学素子）
の構造を有することが望ましい。なお、これらの構造の
各層膜厚は、157nm（Ｆ2レーザー光の波長）における、
干渉条件より求めたものである。
【００４４】また、本発明の光学付加膜は、レンズ表面
に限らず、回折格子、ミラー及びフィルターの表面に設
けることにより、回折効率の向上、反射率の増加など、
各光学素子の光学特性の向上に大きな効果が期待でき
る。
に限らず、回折格子、ミラー及びフィルターの表面に設
けることにより、回折効率の向上、反射率の増加など、
各光学素子の光学特性の向上に大きな効果が期待でき
る。
【００４５】また、これら光学付加膜を有する光学素子
（回折格子、レンズ、ミラー、フィルター）も本発明の
一つの形態である。
（回折格子、レンズ、ミラー、フィルター）も本発明の
一つの形態である。
【００４６】また、これらの光学素子を部品として使用
した光学装置も本発明の一つの形態である。ここで、光
学装置には、Ｆ2レーザーリソグラフィーに用いる投影
露光装置、照明装置、測定装置等が含まれる。
した光学装置も本発明の一つの形態である。ここで、光
学装置には、Ｆ2レーザーリソグラフィーに用いる投影
露光装置、照明装置、測定装置等が含まれる。
【００４７】
【実施例】次に実施例をもって、本発明をさらに詳しく
説明する。
説明する。
【００４８】（実施例１）直径２０mmφの円形のＢＯ
（Binary Optics）レンズの作製を行った。
（Binary Optics）レンズの作製を行った。
【００４９】このＢＯレンズは、回折格子を利用するレ
ンズの一種である。回折格子は、一般に、分光器の分光
素子として使用されるものであるが、ＢＯレンズは、階
段状の回折格子構造を有しており、半導体素子製造用光
学装置中では、色消し効果、非球面効果が望まれるため
に紫外光を用いる光学系への応用が期待されている。
ンズの一種である。回折格子は、一般に、分光器の分光
素子として使用されるものであるが、ＢＯレンズは、階
段状の回折格子構造を有しており、半導体素子製造用光
学装置中では、色消し効果、非球面効果が望まれるため
に紫外光を用いる光学系への応用が期待されている。
【００５０】本例のＢＯレンズは、その設計は、波長１
５７nmのＦ2レーザー光用としてなされたものであり、
ＢＯレンズの構成単位、すなわち輪帯の数は約１８００
本である。各輪帯は、それぞれ８段の階段状の回折格子
形状を有している。
５７nmのＦ2レーザー光用としてなされたものであり、
ＢＯレンズの構成単位、すなわち輪帯の数は約１８００
本である。各輪帯は、それぞれ８段の階段状の回折格子
形状を有している。
【００５１】図１、図２は、それぞれ、ＢＯレンズの輪
帯と、各８段からなる単位の構造とを示す模式図であ
る。最外殻の輪帯は、設計値で各段の幅が０.３５μ
ｍ、高さが０.０４μｍである。従って、輪帯、すなわ
ち構成単位全体の幅と高さは、それぞれ２.８μｍ、０.
２８μｍである。
帯と、各８段からなる単位の構造とを示す模式図であ
る。最外殻の輪帯は、設計値で各段の幅が０.３５μ
ｍ、高さが０.０４μｍである。従って、輪帯、すなわ
ち構成単位全体の幅と高さは、それぞれ２.８μｍ、０.
２８μｍである。
【００５２】このＢＯレンズは、図３に示した２インチ
φ、４mm厚の蛍石の基板１から作製した。ＫｒＦレーザ
ー（λ＝２４８nm）用のステッパーを使用して、異なる
間隔を有するクロムマスク（１１〜１３）のパターン
を、順次、基板１上のネガ型のフォトレジストに縮小し
て焼き付けを行ない、次いで、現像されたレジストパタ
ーンをマスクとして、ドライエッチング法を用いて、基
板１をエッチング加工する工程を繰り返すことにより得
られた。ドライエッチング用のガスはアルゴンと水素の
混合ガスである。
φ、４mm厚の蛍石の基板１から作製した。ＫｒＦレーザ
ー（λ＝２４８nm）用のステッパーを使用して、異なる
間隔を有するクロムマスク（１１〜１３）のパターン
を、順次、基板１上のネガ型のフォトレジストに縮小し
て焼き付けを行ない、次いで、現像されたレジストパタ
ーンをマスクとして、ドライエッチング法を用いて、基
板１をエッチング加工する工程を繰り返すことにより得
られた。ドライエッチング用のガスはアルゴンと水素の
混合ガスである。
【００５３】図４は、本例のＢＯレンズの作製に用い
る、３枚のマスク（１１〜１３）上のパターンと、それ
に対応する段差構造とを対比させて示す図である。上記
する工程を、マスクを変更しながら、３回繰り返すこと
により作製される、各８段の階段状の回折格子構造を有
する輪帯からなるＢＯレンズを作製した。
る、３枚のマスク（１１〜１３）上のパターンと、それ
に対応する段差構造とを対比させて示す図である。上記
する工程を、マスクを変更しながら、３回繰り返すこと
により作製される、各８段の階段状の回折格子構造を有
する輪帯からなるＢＯレンズを作製した。
【００５４】次に、各８段の階段状の構造を有するレン
ズの表面、及び裏面に、本発明のＳｉＯ2：Ｆを用いた
反射防止膜を成膜した（図５）。
ズの表面、及び裏面に、本発明のＳｉＯ2：Ｆを用いた
反射防止膜を成膜した（図５）。
【００５５】成膜は、反応性スパッタ成膜法で行なっ
た。スパッタリングターゲットとして、合成石英板を用
いた。また、成膜装置には、RF方式のスパッタ成膜装置
（アルバック社製 型番SBR−１１０）を用いた。
た。スパッタリングターゲットとして、合成石英板を用
いた。また、成膜装置には、RF方式のスパッタ成膜装置
（アルバック社製 型番SBR−１１０）を用いた。
【００５６】スパッタリング成膜は、表１の条件で行な
った。
った。
【００５７】なお、成膜されるＳｉＯ2：Ｆ膜自体の物
性の評価を行なうために、ＢＯレンズと同じ材料の平板
型の基板（以下、テストサンプルと言う。）も、同時に
成膜室に導入して、その上にも成膜を行なった。
性の評価を行なうために、ＢＯレンズと同じ材料の平板
型の基板（以下、テストサンプルと言う。）も、同時に
成膜室に導入して、その上にも成膜を行なった。
【００５８】
【表１】
【００５９】このようにして堆積したＳｉＯ2：Ｆ膜の
物性を評価した。なお、物性の評価は、テストサンプル
で行なった。
物性を評価した。なお、物性の評価は、テストサンプル
で行なった。
【００６０】テストサンプルの断面を走査型電子顕微鏡
により観察したところ、ＳｉＯ2：Ｆ膜の膜厚は２３８
Åであった。
により観察したところ、ＳｉＯ2：Ｆ膜の膜厚は２３８
Åであった。
【００６１】また、ＳｉＯ2：Ｆ膜中のフッ素濃度をラ
マン分光測定法で評価したところ、フッ素濃度は１ｍｏ
ｌ％程度であった。さらに、ＳｉＯ2：Ｆ膜中での、フ
ッ素の深さ方向分布について、SIMS（Secondary ion ma
ss spectrometry）のデプスプロファイル分析を行なっ
たところ、ＳｉＯ2：Ｆ膜中でのフッ素濃度は一定であ
ることが明らかとなった。
マン分光測定法で評価したところ、フッ素濃度は１ｍｏ
ｌ％程度であった。さらに、ＳｉＯ2：Ｆ膜中での、フ
ッ素の深さ方向分布について、SIMS（Secondary ion ma
ss spectrometry）のデプスプロファイル分析を行なっ
たところ、ＳｉＯ2：Ｆ膜中でのフッ素濃度は一定であ
ることが明らかとなった。
【００６２】また、ＳｉＯ2：Ｆ膜の屈折率を、波長２
００〜３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、そ
の測定結果を外挿したところ、Ｆ2レーザー光の波長（1
57nm）では、１．６５程度であった。
００〜３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、そ
の測定結果を外挿したところ、Ｆ2レーザー光の波長（1
57nm）では、１．６５程度であった。
【００６３】ＳｉＯ2：Ｆ膜の成膜終了後、成膜装置よ
り取り出すことなく連続して、弗化リチウム（ＬｉＦ）
の成膜を行なった。その成膜条件を表２に示す。
り取り出すことなく連続して、弗化リチウム（ＬｉＦ）
の成膜を行なった。その成膜条件を表２に示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】成膜されたＬｉＦ膜についても、テストサ
ンプルでその物性評価を行なった。
ンプルでその物性評価を行なった。
【００６６】テストサンプル断面を走査型電子顕微鏡に
より観察したところ、ＬｉＦ膜の膜厚は２６３Åであっ
た。
より観察したところ、ＬｉＦ膜の膜厚は２６３Åであっ
た。
【００６７】この表面と裏面に、ＳｉＯ2：Ｆ膜とＬｉ
Ｆ膜とからなる反射防止膜を共に被覆したＢＯレンズの
回折効率を、回折効率測定装置を使用して測定したとこ
ろ、反射防止膜を設けていない場合に比べて、平均して
１４％の回折効率の向上が見られた。
Ｆ膜とからなる反射防止膜を共に被覆したＢＯレンズの
回折効率を、回折効率測定装置を使用して測定したとこ
ろ、反射防止膜を設けていない場合に比べて、平均して
１４％の回折効率の向上が見られた。
【００６８】（実施例２）基材として、波長157nmのＦ2
レーザー用の蛍石を用いたレンズ２の表面に、「ＭｇＦ
2／ＳｉＯ2：Ｆ／レンズ表面」という構造を有する反射
防止膜５を成膜した（図６）。レンズ２は、Ｆ2リソグ
ラフィー用のレンズであり、レンズ径が１００mm、最も
厚い部分における厚さは１０ｍｍである。
レーザー用の蛍石を用いたレンズ２の表面に、「ＭｇＦ
2／ＳｉＯ2：Ｆ／レンズ表面」という構造を有する反射
防止膜５を成膜した（図６）。レンズ２は、Ｆ2リソグ
ラフィー用のレンズであり、レンズ径が１００mm、最も
厚い部分における厚さは１０ｍｍである。
【００６９】本実施例では、ＲＦスパッタ法により、フ
ッ素を含有した石英製ターゲットをスパッタすることに
より、ＳｉＯ2：Ｆ膜を２３８Å成膜した。本実施例に
おけるＳｉＯ2：Ｆ膜の堆積条件を表３に示す。
ッ素を含有した石英製ターゲットをスパッタすることに
より、ＳｉＯ2：Ｆ膜を２３８Å成膜した。本実施例に
おけるＳｉＯ2：Ｆ膜の堆積条件を表３に示す。
【００７０】
【表３】
【００７１】成膜後のＳｉＯ2：Ｆ膜中のフッ素濃度を
ラマン分光測定法で評価したところ、フッ素濃度は１ｍ
ｏｌ％程度であった。さらに、ＳｉＯ2：Ｆ膜中での、
フッ素の深さ方向分布について、SIMS（Secondary ion
mass spectrometry）のデプスプロファイル分析を行な
ったところ、ＳｉＯ2：Ｆ膜中でフッ素濃度は一定であ
ることが明らかとなった。
ラマン分光測定法で評価したところ、フッ素濃度は１ｍ
ｏｌ％程度であった。さらに、ＳｉＯ2：Ｆ膜中での、
フッ素の深さ方向分布について、SIMS（Secondary ion
mass spectrometry）のデプスプロファイル分析を行な
ったところ、ＳｉＯ2：Ｆ膜中でフッ素濃度は一定であ
ることが明らかとなった。
【００７２】また、ＳｉＯ2：Ｆ膜の屈折率を、波長２
００〜３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、そ
の測定結果を外挿したところ、Ｆ2レーザー光の波長（1
57nm）では１．６５程度であった。
００〜３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、そ
の測定結果を外挿したところ、Ｆ2レーザー光の波長（1
57nm）では１．６５程度であった。
【００７３】さらに、上層に同様の手段で弗化マグネシ
ウム（ＭｇＦ2）膜を２６３Å積層堆積した。その成膜
条件を表４に示す。
ウム（ＭｇＦ2）膜を２６３Å積層堆積した。その成膜
条件を表４に示す。
【００７４】
【表４】
【００７５】同様に、レンズ２の裏面にも２層構造の反
射防止膜５を設置した。
射防止膜５を設置した。
【００７６】完成したレンズの波長１５７nmのＦ2レー
ザー光における透過率を測定したところ、中心部で約８
％透過率が向上した。 （実施例３）分光測定装置の光路に使用する反射ミラー
の表面に、「ＭｇＦ2／ＳｉＯ2：Ｆ／ミラー表面」の構
造を有する膜を、反射膜６として設けた（図７）。
ザー光における透過率を測定したところ、中心部で約８
％透過率が向上した。 （実施例３）分光測定装置の光路に使用する反射ミラー
の表面に、「ＭｇＦ2／ＳｉＯ2：Ｆ／ミラー表面」の構
造を有する膜を、反射膜６として設けた（図７）。
【００７７】ガラス基板３上に成膜されたアルミニウム
（Ａｌ）蒸着膜４上に、実施例１で用いたと同様のスパ
ッタ装置を使用して、反射膜６としてフッ素を含有する
石英（ＳｉＯ2：Ｆ）膜を２６５Å堆積した。この反射
膜６の膜厚（２６５Å）は、波長１５７ｎｍの光におけ
る干渉条件から求めた膜厚である。ＳｉＯ2：Ｆ膜の成
膜条件は、実施例１と同様である。ＭｇＦ2膜の成膜条
件を表５に示す。
（Ａｌ）蒸着膜４上に、実施例１で用いたと同様のスパ
ッタ装置を使用して、反射膜６としてフッ素を含有する
石英（ＳｉＯ2：Ｆ）膜を２６５Å堆積した。この反射
膜６の膜厚（２６５Å）は、波長１５７ｎｍの光におけ
る干渉条件から求めた膜厚である。ＳｉＯ2：Ｆ膜の成
膜条件は、実施例１と同様である。ＭｇＦ2膜の成膜条
件を表５に示す。
【００７８】
【表５】
【００７９】このようにして得られた反射膜を被覆した
ミラー（図７）の反射率を測定したところ、入射角４５
度において、Ｆ2レーザー光に対する反射率が７％増強
したことが確認された。
ミラー（図７）の反射率を測定したところ、入射角４５
度において、Ｆ2レーザー光に対する反射率が７％増強
したことが確認された。
【００８０】従来は、Ｆ2レーザー用のミラーとして
は、Ａｌ膜を露出状態で用いる方法しか選択がなかっ
た。それは、表面に従来の光学付加膜を成膜すると、ミ
ラーの反射率が大きく低下してしまうからであった。そ
のために、従来のＡｌ膜ミラーの寿命は短く、頻繁にミ
ラーの交換を行なわねばならなかった。
は、Ａｌ膜を露出状態で用いる方法しか選択がなかっ
た。それは、表面に従来の光学付加膜を成膜すると、ミ
ラーの反射率が大きく低下してしまうからであった。そ
のために、従来のＡｌ膜ミラーの寿命は短く、頻繁にミ
ラーの交換を行なわねばならなかった。
【００８１】一方、本発明の光学付加膜をＡｌ膜ミラー
の表面に成膜することで、ミラーの寿命を従来の２倍以
上とすることが可能となった。 （実施例４）実施例３と同じ形状のレンズを、４mol%の
フッ素を含有する石英（ＳｉＯ2：Ｆ）材料を基材とし
て作製した。さらに、このレンズ表面（表面及び裏面）
に、「ＬｉＦ／ＳｉＯ2：Ｆ／ＬｉＦ／ＳｉＯ2：Ｆ／レ
ンズ表面」の４層の積層構造を有する反射防止膜５を形
成した。ＳｉＯ2：Ｆ膜及びＬｉＦ膜の成膜条件は実施
例１と同様である。
の表面に成膜することで、ミラーの寿命を従来の２倍以
上とすることが可能となった。 （実施例４）実施例３と同じ形状のレンズを、４mol%の
フッ素を含有する石英（ＳｉＯ2：Ｆ）材料を基材とし
て作製した。さらに、このレンズ表面（表面及び裏面）
に、「ＬｉＦ／ＳｉＯ2：Ｆ／ＬｉＦ／ＳｉＯ2：Ｆ／レ
ンズ表面」の４層の積層構造を有する反射防止膜５を形
成した。ＳｉＯ2：Ｆ膜及びＬｉＦ膜の成膜条件は実施
例１と同様である。
【００８２】成膜後、ＳｉＯ2：Ｆ膜中のフッ素濃度を
ラマン分光測定法で評価したところ、フッ素濃度は１ｍ
ｏｌ％程度であった。さらに、ＳｉＯ2：Ｆ膜中での、
フッ素の深さ方向分布について、SIMS（Secondary ion
mass spectrometry）のデプスプロファイル分析を行な
ったところ、ＳｉＯ2：Ｆ膜中でフッ素濃度は一定であ
ることが明らかとなった。
ラマン分光測定法で評価したところ、フッ素濃度は１ｍ
ｏｌ％程度であった。さらに、ＳｉＯ2：Ｆ膜中での、
フッ素の深さ方向分布について、SIMS（Secondary ion
mass spectrometry）のデプスプロファイル分析を行な
ったところ、ＳｉＯ2：Ｆ膜中でフッ素濃度は一定であ
ることが明らかとなった。
【００８３】また、ＳｉＯ2：Ｆ膜の屈折率を、波長２
００〜３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、そ
の測定結果を外挿したところ、Ｆ2レーザー光の波長（1
57nm）では１．６５程度であった。
００〜３００nmでエリプソメーターを用いて測定し、そ
の測定結果を外挿したところ、Ｆ2レーザー光の波長（1
57nm）では１．６５程度であった。
【００８４】反射防止膜５を被覆したレンズのＦ2レー
ザー光の透過率を測定したところ、その被覆前に対し
て、８％近い透過率の向上が確認された。 （実施例５）それぞれ、実施例１、２、３と同じ構造の
光学素子において、フッ素を含有する石英（ＳｉＯ2：
Ｆ）膜、弗化マグネシウム（ＭｇＦ2）膜、弗化リチウ
ム（ＬｉＦ）膜を成膜する方法を、抵抗加熱式の蒸着法
に変更して光学付加膜を作製したところ、実施例１、
２、３と同様に、それぞれ回折効率の向上、透過率の向
上、反射率の増強が確認された。 （実施例６）実施例５で作製した反射防止膜を、Ｆ2レ
ーザーを光源に使用した半導体素子製造用の投影焼付け
装置（ステッパー、スキャナー）の光学素子（レンズ、
ミラー、回折格子）の表面に成膜した。その結果、レン
ズでは透過率が８％近く増加し、ミラーでは反射率が８
％近く増加し、回折格子では１５％近く回折効率が増加
した。
ザー光の透過率を測定したところ、その被覆前に対し
て、８％近い透過率の向上が確認された。 （実施例５）それぞれ、実施例１、２、３と同じ構造の
光学素子において、フッ素を含有する石英（ＳｉＯ2：
Ｆ）膜、弗化マグネシウム（ＭｇＦ2）膜、弗化リチウ
ム（ＬｉＦ）膜を成膜する方法を、抵抗加熱式の蒸着法
に変更して光学付加膜を作製したところ、実施例１、
２、３と同様に、それぞれ回折効率の向上、透過率の向
上、反射率の増強が確認された。 （実施例６）実施例５で作製した反射防止膜を、Ｆ2レ
ーザーを光源に使用した半導体素子製造用の投影焼付け
装置（ステッパー、スキャナー）の光学素子（レンズ、
ミラー、回折格子）の表面に成膜した。その結果、レン
ズでは透過率が８％近く増加し、ミラーでは反射率が８
％近く増加し、回折格子では１５％近く回折効率が増加
した。
【００８５】これらの光学素子に施した、光学付加膜
（反射防止膜）被覆処理の効果により、投影焼き付け装
置全体としても、光源のＦ2レーザーに対する透過率が
向上し、従来よりも高密度の半導体素子を製造すること
が可能となった。
（反射防止膜）被覆処理の効果により、投影焼き付け装
置全体としても、光源のＦ2レーザーに対する透過率が
向上し、従来よりも高密度の半導体素子を製造すること
が可能となった。
【００８６】
【図面の簡単な説明】
【図１】ＢＯレンズの全体形状を示す模式図を示す。
【図２】（ａ）に各８段の回折格子構造を有する輪帯、
（ｂ）にその輪帯からなるＢＯレンズの断面図を示す。
（ｂ）にその輪帯からなるＢＯレンズの断面図を示す。
【図３】ＢＯレンズ作製前のＢＯレンズ用基板を示す。
【図４】各８段の回折格子構造を有する輪帯からなるＢ
Ｏレンズと、そのＢＯレンズの作製に用いる３枚のマス
クの断面図を示す。
Ｏレンズと、そのＢＯレンズの作製に用いる３枚のマス
クの断面図を示す。
【図５】本発明の反射防止膜を表面と裏面に成膜したＢ
Ｏレンズの断面図を示す。
Ｏレンズの断面図を示す。
【図６】本発明の反射膜を有するレンズの断面図を示
す。
す。
【図７】本発明の反射膜を表面に有するミラーの断面図
を示す。
を示す。
【符号の説明】 １： 基板 ２： レンズ ３： ガラス基板 ４： 蒸着膜（Ａｌ） ５： 反射防止膜 ６： 反射膜 １１〜１３：クロムマスク
Claims (8)
- 【請求項１】 フッ素を含有する石英、の薄膜を一層以
上有する光学付加膜。 - 【請求項２】 前記フッ素を含有する石英、の薄膜中の
フッ素の濃度が、０．１mol％以上、１０mol％以下であ
る請求項１記載の光学付加膜。 - 【請求項３】 前記フッ素を含有する石英、の薄膜のF2
レーザー光に対する屈折率が、１．６０〜１．８０であ
る請求項１記載の光学付加膜。 - 【請求項４】 前記光学付加膜がMgF2、LiF及びNa3AlF6
からなる群より選択された材質の膜をさらに有する請求
項１〜３のいずれか一項に記載の光学付加膜。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光
学付加膜を表面に有する光学素子。 - 【請求項６】 前記光学素子が蛍石からなる請求項５記
載の光学素子。 - 【請求項７】 前記光学素子がフッ素を含有する石英か
らなる請求項４記載の光学素子。 - 【請求項８】 請求項５〜７のいずれか一項に記載の光
学素子を構成部品として含むF2レーザーリソグラフィー
用の光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000227080A JP2002040207A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 光学付加膜及び光学素子 |
| US09/910,928 US6946199B2 (en) | 2000-07-27 | 2001-07-24 | Optical, additional films and optical elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000227080A JP2002040207A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 光学付加膜及び光学素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002040207A true JP2002040207A (ja) | 2002-02-06 |
Family
ID=18720586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000227080A Pending JP2002040207A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 光学付加膜及び光学素子 |
Country Status (2)
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| JP (1) | JP2002040207A (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2014194550A (ja) * | 2005-02-03 | 2014-10-09 | Corning Inc | 耐久性を向上させたエキシマレーザ用素子 |
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| EP1598681A3 (de) * | 2004-05-17 | 2006-03-01 | Carl Zeiss SMT AG | Optische Komponente mit gekrümmter Oberfläche und Mehrlagenbeschichtung |
| JP2005345826A (ja) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Canon Inc | 光学素子、光学装置、成膜方法、成膜装置及びデバイス製造方法 |
| DE102006013459A1 (de) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Infineon Technologies Ag | Anordnung zur Übertragung von Strukturelementen einer Photomaske auf ein Substrat und Verfahren zur Übertragung von Strukturelementen einer Photomaske auf ein Substrat |
| JP2009076661A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
| EP4004254A1 (en) * | 2019-07-30 | 2022-06-01 | Corning Incorporated | Methods for coating a substrate with magnesium fluoride via atomic layer deposition |
| CN113064224A (zh) * | 2019-12-14 | 2021-07-02 | 三营超精密光电(晋城)有限公司 | 光学薄膜、光学镜片、镜头模组及电子装置 |
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| US6224976B1 (en) * | 1996-08-14 | 2001-05-01 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Adhesive transparent resin and a composite including the same |
| US5958809A (en) * | 1996-08-21 | 1999-09-28 | Nikon Corporation | Fluorine-containing silica glass |
| AU9763998A (en) * | 1997-11-11 | 1999-05-31 | Nikon Corporation | Photomask, aberration correcting plate, exposure device and method of producing microdevice |
| JPH11305419A (ja) | 1998-02-18 | 1999-11-05 | Nikon Corp | フォトマスク、収差補正板、及び露光装置 |
| WO1999052004A1 (fr) * | 1998-04-07 | 1999-10-14 | Nikon Corporation | Appareil et procede d'exposition a projection, et systeme optique reflechissant a refraction |
| JP2000089450A (ja) | 1998-09-09 | 2000-03-31 | Canon Inc | レチクル及び投影露光装置 |
| US6242136B1 (en) * | 1999-02-12 | 2001-06-05 | Corning Incorporated | Vacuum ultraviolet transmitting silicon oxyfluoride lithography glass |
| JP2000292908A (ja) | 1999-04-02 | 2000-10-20 | Shin Etsu Chem Co Ltd | リソグラフィー用ペリクル |
| JP3368227B2 (ja) * | 1999-04-06 | 2003-01-20 | キヤノン株式会社 | 光学素子の製造方法 |
| US6466365B1 (en) * | 2000-04-07 | 2002-10-15 | Corning Incorporated | Film coated optical lithography elements and method of making |
-
2000
- 2000-07-27 JP JP2000227080A patent/JP2002040207A/ja active Pending
-
2001
- 2001-07-24 US US09/910,928 patent/US6946199B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2014194550A (ja) * | 2005-02-03 | 2014-10-09 | Corning Inc | 耐久性を向上させたエキシマレーザ用素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020035024A1 (en) | 2002-03-21 |
| US6946199B2 (en) | 2005-09-20 |
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|---|---|---|---|
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