JP2002296401A - フッ化物結晶からなる真空紫外領域用光学部材および光学部材用コーティング材 - Google Patents

フッ化物結晶からなる真空紫外領域用光学部材および光学部材用コーティング材

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JP2002296401A
JP2002296401A JP2001102296A JP2001102296A JP2002296401A JP 2002296401 A JP2002296401 A JP 2002296401A JP 2001102296 A JP2001102296 A JP 2001102296A JP 2001102296 A JP2001102296 A JP 2001102296A JP 2002296401 A JP2002296401 A JP 2002296401A
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JP2001102296A
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Hiroki Sato
浩樹 佐藤
Hiroshi Machida
博 町田
Seishi Shimamura
清史 島村
Tsuguo Fukuda
承生 福田
Nobuhiko Sarukura
信彦 猿倉
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Tokin Corp
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NEC Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 潮解性、劈開性が低く、高エネルギー光を照
射した場合でも、高い耐久性を有する真空紫外領域用光
学部材を提供することを目的とする。また、高い耐久性
と薄膜特有の波長特性を実現できる光学部材用コーティ
ング材を提供すること。 【解決手段】 式KMgFで表記されるフッ化物結晶
からなる真空紫外領域用光学部材、および、このフッ化
物結晶からなる光学部材用コーティング材を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空紫外領域で使
用可能な光学部材、これを用いたレーザー発振器および
露光装置、ならびに光学部材用コーティング材に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造装置用のフォトリソグラフィ
ーなどのレーザー加工の分野では、より精密に加工する
必要から、紫外光を利用することが多くなってきてい
る。しかしながら、レンズ、プリズム、ハーフミラー、
窓材等の光学部材に用いられる硝材として従来から使用
されている石英ガラスでは、紫外光に対する内部透過率
が低くなるなどの問題があるため石英ガラス以外の硝材
が望まれるようになってきている。
【0003】こうしたなか、波長が200nmよりも短
い、いわゆる真空紫外光に対しては石英ガラス以外の硝
材としてフッ化カルシウム(CaF)やフッ化リチウ
ム(LiF)の使用が検討されている。
【0004】しかしながら、フッ化リチウムは、潮解
性、劈開性が高く、各種光学部材に加工することが難し
い。一方、フッ化カルシウムはフッ化リチウムに比べる
と潮解性はやや低くなるものの、依然として高い潮解性
を持つことに変わりなく、また、劈開性も高いために各
種光学部品への加工は決して容易ではない。
【0005】また、これらの硝材は、エキシマレーザー
光などの高エネルギー光を繰り返し照射すると、内部透
過率が減少することがあり、高い耐久が求められる光学
部材として使用するには未だ満足のいくものではない。
【0006】また、フッ化カルシウムの結晶を成長させ
るには、原料を入れたるつぼを1400℃まで加熱・融
解させる必要があり、そのため莫大なエネルギーが消費
される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の技術
的な課題は、上記問題点を解決するために、潮解性、劈
開性が低く、高エネルギー光を繰り返し照射した場合で
も、高い耐久性を有する真空紫外領域用光学部材を提供
することを目的とする。また、上記真空紫外領域用光学
部材を用いたレーザー発振器および露光装置を提供する
ことを目的とする。さらに、この光学部材の耐久性を向
上させると共に、薄膜特有の波長特性を実現することが
できる光学部材用コーティング材を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる真空紫外
領域用光学部材は、式KMgFで表記される結晶から
なることを特徴とする。本発明にかかる色消し光学系
は、上記真空紫外領域用光学部材を有することを特徴と
する。ここでいう色消し光学系とは、一般には本発明に
かかる結晶と、この結晶とは分散の異なる結晶またはガ
ラスでそれぞれ凸レンズと凹レンズ(もしくは凹レンズ
と凸レンズ)を作成し、それらを組み合わせて色収差を
取り除いた光学系をいう。
【0009】本発明のレーザー発振器は、上記真空紫外
領域用光学部材を窓材として含むことを特徴とする。
【0010】本発明の露光装置は、上記レーザー発振器
と光学系とを含むことを特徴とする。さらに、本発明の
露光装置は上記真空紫外領域用光学部材を有する光学
系、レーザー発振器およびワークを保持するための保持
手段を有することを特徴とする。
【0011】以下に、本発明の完成に至った経緯を、本
発明者等が行った実験等を参照しつつ説明する。
【0012】(実験例)粉末状のフッ化カリウム(K
F)、フッ化マグネシウム(MgF)をKFの蒸発を考
慮して、KF(MgF(1−x)において、0.
52<x<0.65のモル比で混合し、白金製のるつぼ
に収容した。るつぼを1100℃まで加熱、昇温させ
て、上記2種のフッ化物を融解させた。
【0013】次に、るつぼ内の融解した原料にKMgF
の種結晶を接触させ、この種結晶を徐々に引き上げる
ことによりKMgF単結晶を成長させた。
【0014】(内部透過率と吸収端の評価)CaF
らびに得られたKMgFの結晶から内部透過率測定用
サンプルとして直径10mm、厚さ3mmの円盤状の試
料を作製した。次に、この試料の内部透過率を測定し
た。その結果を図1に示す。ここで注目すべきは、Ca
およびKMgFの内部透過率特性で、ほぼ同じ特
性を示している。
【0015】ここにあげたデータでは、内部透過率の値
そのものは十分ではないが、図1に示した結晶は、不純
物のコンタミネーションを積極的に防止することなく作
製したものなので、結晶成長環境を最適化すれば、内部
透過率はさらに高くなる潜在能力を有するものと予想さ
せる。
【0016】さらに、ここで注目すべきは、溶融温度で
あり、CaFを溶融し結晶を成長させるには1400
℃まで加熱・昇温させる必要があるが、KMgFでは
大幅に温度を低くできる。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を具体
例を挙げて説明する。
【0018】本発明にかかるKMgFは、粉末状のフ
ッ化カリウム(KF)とフッ化マグネシウム(Mg
)を所望のモル比で混合し、1100℃の温度条件
で融解させることによって新しい固溶体として作製する
ことができる。
【0019】こうして得られた結晶をレンズとして仕上
げ、このレンズを各種組み合わせれば、エキシマレーザ
ー、特にArFエキシマレーザーやF2エキシマレーザ
ーに適した光学系を構成できる。さらに、エキシマレー
ザー光源と前記光学系と、被露光体(ワーク)としての
基板を移動させ得るステージとを組み合わせて、露光装
置を構成できる。
【0020】また、上記のようにして得られた結晶を、
蒸着装置を用いて蒸発させてレンズ等の光学部材に付着
させることにより、光学部材用のコーティング材とする
ことができる。本発明にかかる結晶を光学部材にコーテ
ィングする方法を、図2に示した蒸発装置201を使っ
て説明する。なお、この装置は従来から使用されている
ものである。真空槽202中の蒸発光源206上にフッ
化物結晶205を載置し、コーティングさせる光学部材
204をその上方に配置する。真空槽202の真空度
は、約1×10−5torrに調整する。
【0021】次に、蒸発源206を800〜1400℃
に加熱し、フッ化物結晶205を蒸発させ、基板加熱ヒ
ーター203により100〜200℃に加熱した光学部
材204の表面に薄膜を形成する。これにより光学部材
が、本発明にかかるフッ化物結晶によりコーティングさ
れる。
【0022】(露光装置)以下では、本発明の結晶から
なる光学部材またはこの結晶でコーティングした光学部
材が用いられた露光装置について説明する。露光装置と
しては、レンズ光学系を用いた縮小投影露光装置、レン
ズ式等倍投影露光装置が挙げられる。特に、ウエハー全
面を露光するために、ウエハーの1小区画(フィール
ド)を露光してはウエハーを1ステップ移動させて隣の
1フィールドを露光する、ステップ・アンド・リピート
方式を採用したステッパーが望ましい。マイクロスキャ
ン方式の露光装置にも好適に用いられることはいうまで
もない。
【0023】図3に、本発明の露光装置の構成概略図を
示す。同図において、301は照明光源部であり、30
2は露光機構部であり、それぞれ別個独立に構成されて
いる。すなわち、両者は物理的に分離状態にある。30
3は照明光源で、たとえば、エキシマレーザーのような
高出力の大型光源である。304はミラーであり、30
5は凹レンズ、306は凸レンズであり、305、30
6はビームエキスパンダーとしての役割を持っており、
レーザーのビーム径を、おおよそオプティカルインテグ
レーターの大きさに拡げるものである。307はミラー
であり、308はルチクル上を均一に照明するためのオ
プティカルインテグレーターである。
【0024】照明光源部301は、照明光源303から
オプティカルインテグレーター308までで構成されて
いる。309はミラーであり、310はコンデンサレン
ズでオプティカルインテグレータ308を発した光束を
コリメートする。311は回路パターンが描かれている
ルチクル、312はルチクルを吸着保持するルチクルホ
ルダ、313はルチクルのパターンを投影する投影光学
系、314は投影レンズ313におけるルチクル311
のパターンが焼き付けられるウエハーである。
【0025】315はXYステージであり、ウエハー3
14を吸着保持し、かつ、ステップアンドリピートで焼
き付けを行う際にXY方向に移動する。316は露光装
置の定盤である。露光機構部302は、照明光学系の一
部であるミラーか309から定盤316までで構成され
ている。317、TTLアライメントに用いられるアラ
イメント手段である。通常、露光装置は、この他に、オ
ートフォーカス機構、ウエハー搬送機構等によって構成
され、これらも露光機構部302に含まれる。
【0026】図4は、本発明の露光装置に用いられる光
学部材の一例であり、露光装置の投影光学系に用いられ
るレンズである。このレンズアセンブリは、401〜4
11の11枚のレンズをお互いに接着することなく組み
合わせて構成されている。そして、本発明の光学部材
は、図3や図4に示すレンズやミラーとして、あるい
は、図示していないが、ミラー式露光装置のミラーやレ
ンズとして用いられる。レンズまたはミラーの表面に、
反射防止膜または増反射膜を設けることがより好まし
い。また、本発明のフッ化物結晶からなる光学部材は、
プリズムやエタロンとして使用することができる。
【0027】図5(a)と図5(b)は、本発明の光学
部材を用いたエキシマレーザー発振器の構成を模式的に
表した図である。図5(a)が示すエキシマレーザー発
振器は、エキシマレーザーを発光させ共振させる装置
で、2つの窓材501を有するプラズマチューブ504
と、このプラズマチューブ504から出たエキシマレー
ザーを絞る絞り穴503と、エキシマレーザーの波長を
単波長化させるためのプリズム505と、エキシマレー
ザーを反射させるための反射鏡502とから構成され
る。
【0028】また、図5(b)が示すエキシマレーザー
発振器は、別のエキシマレーザーを発光させ共振させる
装置で、2つの窓材501を有するプラズマチューブ5
04と、このプラズマチューブ504から出たエキシマ
レーザーを絞る絞り穴503と、エキシマレーザーの波
長を単波長化させるためのエタロン506と、エキシマ
レーザーを反射させるための反射鏡502とから構成さ
れる。
【0029】本発明のフッ化物結晶からなる光学部材を
プリズムやエタロンとして装置内に設けたエキシマレー
ザー光発振器は、前記プリズムやエタロンを介してエキ
シマレーザーの波長をより狭くすることができ、言い換
えれば、エキシマレーザーを単波長化することができ
る。この露光装置を用いて、エキシマレーザーをレクチ
ルのパターンを介して基板上の光増感型レジストに照射
すれば、形成すべきパターンに対応した潜像が形成でき
る。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明にかかる
結晶からなる真空紫外領域用光学部材は、潮解性、劈開
性が低く、高エネルギー光を繰り返し照射した場合で
も、高い耐久性を有する。また、本発明にかかる真空紫
外領域用光学部材を用いたレーザー発振器および露光装
置も高い耐久性を有する。
【0031】さらに、本発明にかかる結晶からなるコー
ティング材で光学部材をコーティングすれば、形成した
膜により表面の耐久性が向上し、真空紫外領域において
も膜における吸収が少なく、薄膜特有の波長特性を実現
することができる。
【0032】さらにCaFに比べて大幅な節電が可能
で、エネルギー資源の削減につながるといった絶大な効
果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】KMg、CaFの分光特性を示す図。
【図2】本発明にかかるコーティング材を形成するため
の従来の蒸着装置の概略図。
【図3】本発明の光学部材を用いた露光装置を示す模式
図。
【図4】本発明の光学部材を用いた光学系を示す模式
図。
【図5】本発明の光学部材を用いたレーザー発振器を示
す模式図。図5(a)と図5(b)は、本発明の光学部
材を用いたエキシマレーザー発振器の構成を模式的に表
した図。
【符号の説明】
201 蒸着装置 202 真空槽 203 基板加熱ヒーター 204 光学部材 205 フッ化物結晶 206 蒸発源 301 照明光源部 302 露光機構部 303 照明光源 304 ミラー 305 凹レンズ 306 凸レンズ 307 ミラー 308 オプティカルインテグレーター 309 ミラー 310 コンデンサレンズ 311 レクチル 312 レクチルホルダ 313 投影光学系 312 ウエハー 315 XYステージ 316 露光装置の定盤 317 アライメント手段 401〜411 レンズ 501 窓材 502 反射鏡 503 絞り穴 504 プラズマチューブ 505 プリズム 506 エタロン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 3/225 H01S 3/223 E (72)発明者 福田 承生 宮城県仙台市泉区虹ノ丘2丁目6番7号 (72)発明者 猿倉 信彦 愛知県岡崎市竜美南2丁目3番1号 明大 寺社宅6−403 Fターム(参考) 2K009 AA15 CC12 DD03 4G077 AA02 BE02 CF10 FJ06 HA01 5F046 CA04 CB05 CB07 CB10 CB12 5F071 AA06 FF07 JJ03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式KMgFで表記される結晶からなる
    ことを特徴とする真空紫外領域用光学部材。
  2. 【請求項2】 アンドープのKMgFからなることを
    特徴とする請求項1に記載の真空紫外領域用光学部材。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2のいずれかに記
    載の真空紫外領域用光学部材を含むことを特徴とする色
    消し光学系。
  4. 【請求項4】 真空紫外領域用光学部材が、レンズ、プ
    リズム、ハーフミラーまたは窓材であることを特徴とす
    る請求項1記載または請求項2のいずれかに記載の真空
    紫外領域用光学部材。
  5. 【請求項5】 請求項1または請求項2のいずれかに記
    載の真空紫外領域用光学部材を窓材として含むことを特
    徴とするレーザー発振器。
  6. 【請求項6】 レーザー発振器がArFエキシマレーザ
    ー発振器またはFエキシマレーザー発振器であること
    を特徴とする請求項5記載のレーザー発振器。
  7. 【請求項7】 請求項5または請求項6のいずれかに記
    載のレーザー発振器と光学系とを有することを特徴とす
    る露光装置。
  8. 【請求項8】 請求項1または請求項2のいずれかに記
    載の真空紫外領域用光学部材を有する光学系、レーザー
    発振器及びワークを保持するための保持手段を有するこ
    とを特徴とする露光装置。
  9. 【請求項9】 式KMgFで表記される結晶からなる
    ことを特徴とするコーティング材。
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CN105642320A (zh) * 2016-01-20 2016-06-08 河海大学 一种钐掺杂KMgF3钙钛矿型可见光响应催化剂及其制备方法

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