JP3253065B2 - 光学薄膜 - Google Patents
光学薄膜Info
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- JP3253065B2 JP3253065B2 JP00072290A JP72290A JP3253065B2 JP 3253065 B2 JP3253065 B2 JP 3253065B2 JP 00072290 A JP00072290 A JP 00072290A JP 72290 A JP72290 A JP 72290A JP 3253065 B2 JP3253065 B2 JP 3253065B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
- G02B1/11—Anti-reflection coatings
- G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/46—Sputtering by ion beam produced by an external ion source
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、光学薄膜、かような薄膜を含む光学要素、
少なくとも１つのXeClエキシマ−レーザーを含む装置、
少なくとも１つのHeCd−またはN2−ガスレーザーを含む
装置および光学薄膜の製造方法に関する。
少なくとも１つのXeClエキシマ−レーザーを含む装置、
少なくとも１つのHeCd−またはN2−ガスレーザーを含む
装置および光学薄膜の製造方法に関する。
特に高エネルギーレーザーの適用に対して、光学要素
によるエネルギーの吸収は、かような要素が、高いエネ
ルギー密度に耐えるようにできるだけ低く保たれねばな
らない。
によるエネルギーの吸収は、かような要素が、高いエネ
ルギー密度に耐えるようにできるだけ低く保たれねばな
らない。
米国特許明細書第4,142,958号から、赤外領域内の光
の適用に対して、500−800Åの1/4波長の厚さの薄膜が
公知である。この薄膜は、その赤外光に対して0.01％の
範囲で損失を与えることが報告されており、タンタルペ
ントオキサイドまたはチタンジオキサイドのような高い
指示物質からつくられる。これらの薄膜は、反応性イオ
ン−ビームスパッター方法による上記米国特許明細書に
よりつくられ、よってチタンジオキサイド薄膜は、チタ
ンジオキサイドのターゲットをスパッターすることによ
りつくられることが報告されている。
の適用に対して、500−800Åの1/4波長の厚さの薄膜が
公知である。この薄膜は、その赤外光に対して0.01％の
範囲で損失を与えることが報告されており、タンタルペ
ントオキサイドまたはチタンジオキサイドのような高い
指示物質からつくられる。これらの薄膜は、反応性イオ
ン−ビームスパッター方法による上記米国特許明細書に
よりつくられ、よってチタンジオキサイド薄膜は、チタ
ンジオキサイドのターゲットをスパッターすることによ
りつくられることが報告されている。
かように、赤外の適用については、Ta2O5の1/4波長の
薄膜が、0.01％の範囲の損失で上記米国特許明細書から
公知である。
薄膜が、0.01％の範囲の損失で上記米国特許明細書から
公知である。
F.Rainerらの“紫外光に対する光学コーチング用の物
質"Applied Optics,Vol.24,No.4/1985年２月15日,496ペ
ージff.から、248nmの紫外領域の光に対してZrO2、Y
2O3、HfO2、SC2O3、MgO、Al2O3、SiO2の如きコーチング
物質を用いることが公知である。それによって、研究に
付されるコーチングは、電子ビーム蒸発によって付着さ
れる。248nmの光に対しては、吸光係数は0.01より低く
測定された。
質"Applied Optics,Vol.24,No.4/1985年２月15日,496ペ
ージff.から、248nmの紫外領域の光に対してZrO2、Y
2O3、HfO2、SC2O3、MgO、Al2O3、SiO2の如きコーチング
物質を用いることが公知である。それによって、研究に
付されるコーチングは、電子ビーム蒸発によって付着さ
れる。248nmの光に対しては、吸光係数は0.01より低く
測定された。
H.Demiryontらの“イオン−ビームスパッターにより
付着されたタンタルオキサイドフィルムの光学特性に与
える酸素含有率の効果",Applied Optics,Vol.24,No.4/1
985年２月15日,490ページff.から、タンタルペントオキ
サイド薄膜は、近似的に300nmの光に対して0.02、310nm
の光に対して約0.01に落ち、約375nmの光に対して漸近
的に10-3に落ちる吸光係数を有するということがわかっ
た。Demiryontにより研究される薄膜は、例えば、J.M.E
Harperらの“スパッターに用いられる広いビームイオ
ン源の技術と応用",Part II,Applications,J.Vac.Sic.T
echnol.,21（３）,1982年９月/10月、737ページおよび
J.L.Vossenらの“薄膜プロセス",Academic Press Inc.,
New York 1978,175ページに記述の如きイオン−ビーム
スパッター技術により製造される。
付着されたタンタルオキサイドフィルムの光学特性に与
える酸素含有率の効果",Applied Optics,Vol.24,No.4/1
985年２月15日,490ページff.から、タンタルペントオキ
サイド薄膜は、近似的に300nmの光に対して0.02、310nm
の光に対して約0.01に落ち、約375nmの光に対して漸近
的に10-3に落ちる吸光係数を有するということがわかっ
た。Demiryontにより研究される薄膜は、例えば、J.M.E
Harperらの“スパッターに用いられる広いビームイオ
ン源の技術と応用",Part II,Applications,J.Vac.Sic.T
echnol.,21（３）,1982年９月/10月、737ページおよび
J.L.Vossenらの“薄膜プロセス",Academic Press Inc.,
New York 1978,175ページに記述の如きイオン−ビーム
スパッター技術により製造される。
Demiryontにより研究された薄膜は、金属タンタルの
ターゲットを用いて製造された。
ターゲットを用いて製造された。
従って、Demiryontの研究は、310nmにおける吸光係数
0.01によって、300nm〜350nmにおいて十分に小さな吸光
係数を規定するであろう曲線よりも上方に吸光係数対波
長曲線が設定されるので、350nmよりも短い光の高エネ
ルギー密度の適用に対してタンタルペントオキサイドを
用いることはできないことをはっきりと示している。こ
れらの結果は、タンタルペントオキサイド薄膜が赤外領
域すなわちマイクロメーター領域の波長を有する光に対
して依然として消失しない吸光係数を報告された、米国
特許明細書第4,142,958号よる結果と適合する。
0.01によって、300nm〜350nmにおいて十分に小さな吸光
係数を規定するであろう曲線よりも上方に吸光係数対波
長曲線が設定されるので、350nmよりも短い光の高エネ
ルギー密度の適用に対してタンタルペントオキサイドを
用いることはできないことをはっきりと示している。こ
れらの結果は、タンタルペントオキサイド薄膜が赤外領
域すなわちマイクロメーター領域の波長を有する光に対
して依然として消失しない吸光係数を報告された、米国
特許明細書第4,142,958号よる結果と適合する。
発明の要約 タンタルペントオキサイドが、いくつかの利点すなわ
ち以下を有するであろうということを考慮される。
ち以下を有するであろうということを考慮される。
− 良好な機械的および光学的安定性を有し、堅くて環
境応力に耐え、そしてさらに非常に密度の高い薄膜を形
成し、 − Ta2O5が、プラズマ条件下でその化学量論を変化さ
せない良好なプラズマ安定性を有し、 − 非常に光の散乱が低く、 − 非常に高温に耐える。
境応力に耐え、そしてさらに非常に密度の高い薄膜を形
成し、 − Ta2O5が、プラズマ条件下でその化学量論を変化さ
せない良好なプラズマ安定性を有し、 − 非常に光の散乱が低く、 − 非常に高温に耐える。
本発明の１つの目的は、少なくとも、主にTa2O5から
つくられ、Demiryontの上記報文から公知のTa2O5薄膜に
比較して非常に低い吸光係数を有する光学薄膜を提供す
ることである。別の目的は、1/4波長薄膜をもたらすタ
ンタルペントオキサイドの屈折率の高さに応じた薄い多
重薄膜を提供することである。このことは、リソグラフ
の適用で薄い電子線に反応するレジストを使用すること
を可能にする。かような薄膜は、特に乾式エッチングの
適用において有用である。
つくられ、Demiryontの上記報文から公知のTa2O5薄膜に
比較して非常に低い吸光係数を有する光学薄膜を提供す
ることである。別の目的は、1/4波長薄膜をもたらすタ
ンタルペントオキサイドの屈折率の高さに応じた薄い多
重薄膜を提供することである。このことは、リソグラフ
の適用で薄い電子線に反応するレジストを使用すること
を可能にする。かような薄膜は、特に乾式エッチングの
適用において有用である。
これらの目的は、少なくとも、主にTa2O5であり、308
nmの光に対して0.0075より低い吸光係数を有する光学薄
膜を提供する本発明により実現される。吸光係数対波長
曲線のこの点は、300nm〜350nmにおける曲線全体を、De
miryontの310nm/0.01の点により設定される曲線よりも
有意に下方に設定する。
nmの光に対して0.0075より低い吸光係数を有する光学薄
膜を提供する本発明により実現される。吸光係数対波長
曲線のこの点は、300nm〜350nmにおける曲線全体を、De
miryontの310nm/0.01の点により設定される曲線よりも
有意に下方に設定する。
驚くことに、例えば、上記のHarperまたはJ.L.Vossen
から公知であるが、金属タンタルターゲットには適用さ
れず、主にタンタルペントオキサイドからつくられるタ
ーゲットに適用されるイオン−ビームスパッター技術の
使用は、上記の非常に改良されたTa2O5薄膜を実現す
る。
から公知であるが、金属タンタルターゲットには適用さ
れず、主にタンタルペントオキサイドからつくられるタ
ーゲットに適用されるイオン−ビームスパッター技術の
使用は、上記の非常に改良されたTa2O5薄膜を実現す
る。
発明の説明 従来の技術に熟練した人の公知の、および例えば、上
記のHarperまたはJ.L.Vossenのどちらにも記述の如きイ
オン−ビームスパッター技術を用いて、少なくとも99％
のTa2O5からつくられるターゲットがスパッターされ
た。この技術により、SiO2またはAl2O3基材上のどちら
にも薄膜を形成した。300nmの光に対しては、製造され
た薄膜は、0.0068の吸光係数を、308nmの光に対しては
0.003を有し、従って、308nmの光に対して明らかに0.00
75より低い吸光係数を有する薄膜を提供する。
記のHarperまたはJ.L.Vossenのどちらにも記述の如きイ
オン−ビームスパッター技術を用いて、少なくとも99％
のTa2O5からつくられるターゲットがスパッターされ
た。この技術により、SiO2またはAl2O3基材上のどちら
にも薄膜を形成した。300nmの光に対しては、製造され
た薄膜は、0.0068の吸光係数を、308nmの光に対しては
0.003を有し、従って、308nmの光に対して明らかに0.00
75より低い吸光係数を有する薄膜を提供する。
かような改良された吸光係数のTa2O5薄膜を用いて、
高エネルギー密度の適用が可能になる。300nmまたは308
nmでの測定点は、吸光係数対波長曲線を定めるので、新
規Ta2O5薄膜により、薄膜が、300nm〜350nmの波長バン
ドにわたって非常に低い吸光係数で実現され、特にこの
全バンドの光に対して高エネルギーの適用を可能にする
ということが明らかになる。
高エネルギー密度の適用が可能になる。300nmまたは308
nmでの測定点は、吸光係数対波長曲線を定めるので、新
規Ta2O5薄膜により、薄膜が、300nm〜350nmの波長バン
ドにわたって非常に低い吸光係数で実現され、特にこの
全バンドの光に対して高エネルギーの適用を可能にする
ということが明らかになる。
記述のように、発明の薄膜は主にTa2O5を含む。その
光学特性の特定のコントロールのために、それは、さら
に以下の物質のうちの少なくとも１つを含むことができ
る。ZrO2、Y2O3、HfO2、SC2O3、MgO、Al2O3、SiO2。従
っておよび記述のように、用いられる発明のターゲット
物質は、主にTa2O5であるが、以下の物質のうちの少な
くとも１つを含むことができる。ZrO2、Y2O3、HfO2、SC
2O3、MgO、Al2O3、SiO2。
光学特性の特定のコントロールのために、それは、さら
に以下の物質のうちの少なくとも１つを含むことができ
る。ZrO2、Y2O3、HfO2、SC2O3、MgO、Al2O3、SiO2。従
っておよび記述のように、用いられる発明のターゲット
物質は、主にTa2O5であるが、以下の物質のうちの少な
くとも１つを含むことができる。ZrO2、Y2O3、HfO2、SC
2O3、MgO、Al2O3、SiO2。
上記の改良されたTa2O5薄膜に基づいて、主にTa2O5を
含む前記ターゲットからλ/4のTa2O5薄膜をSiO2又はAl2
O3の、好ましくはSiO2の基材上にスパッターした光学要
素がさらに実現された。その後、前記Ta2O5のλ/4の薄
膜上に、さらにSiO2またはAl2O3の、好ましくは再びSiO
2の厚さλ/4の別の薄膜がスパッターされ、かようにし
てTa2O5およびSiO2またはAl2O3の二重薄膜を製造した。
含む前記ターゲットからλ/4のTa2O5薄膜をSiO2又はAl2
O3の、好ましくはSiO2の基材上にスパッターした光学要
素がさらに実現された。その後、前記Ta2O5のλ/4の薄
膜上に、さらにSiO2またはAl2O3の、好ましくは再びSiO
2の厚さλ/4の別の薄膜がスパッターされ、かようにし
てTa2O5およびSiO2またはAl2O3の二重薄膜を製造した。
308nmの光に対するTa2O5及びSiO2の二重薄膜を用い
て、各単薄膜がλ/4である該二重薄膜７をSiO2基材上に
スパッターし、約99％の反射を示す新規光学要素基材を
提供した。
て、各単薄膜がλ/4である該二重薄膜７をSiO2基材上に
スパッターし、約99％の反射を示す新規光学要素基材を
提供した。
２つの物質のうちの一方が、主にTa2O5であり、他方
がSiO2またはAl2O3である、基材上の２つの物質の少な
くとも１つの二重薄膜からつくられるこの光学要素は、
明らかに、308nmまたは300nmおよび350nm間の波長の光
の高エネルギー密度の適用に対して、とりわけ用いるこ
とができ、今日まで、かような波長の光に対して用いら
れる他の物質の光学要素に比較して、非常に薄い厚さお
よび非常に低い光吸収を有する。発明の低吸収薄膜およ
び光学要素は、高エネルギービームの反射または透過を
与え、それらの発明は、かようなレーザーおよび／また
は光学要素が、かようなレーザーのビームと共同で作用
する、XeClエキシマ−レーザー、N2−またはHeCd−ガス
レーザーを備えた装置に結合される。
がSiO2またはAl2O3である、基材上の２つの物質の少な
くとも１つの二重薄膜からつくられるこの光学要素は、
明らかに、308nmまたは300nmおよび350nm間の波長の光
の高エネルギー密度の適用に対して、とりわけ用いるこ
とができ、今日まで、かような波長の光に対して用いら
れる他の物質の光学要素に比較して、非常に薄い厚さお
よび非常に低い光吸収を有する。発明の低吸収薄膜およ
び光学要素は、高エネルギービームの反射または透過を
与え、それらの発明は、かようなレーザーおよび／また
は光学要素が、かようなレーザーのビームと共同で作用
する、XeClエキシマ−レーザー、N2−またはHeCd−ガス
レーザーを備えた装置に結合される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローラント プフェッファーコーン オーストリア国，アー‐6807 フェルト キルヒ ティシス，ヨセフ‐マエアシュ トラーセ ６アー (56)参考文献 特開 昭54−138878（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−112218（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】少なくとも一種のレーザーと、前記レーザ
ーと光学的に結合された少なくとも１つのTa2O5薄膜を
含む光学要素とを含んでなる装置であって、前記レーザ
ーがHeCd−、N2−ガスまたはXeClエキシマレーザーのう
ちの一種であり且つ、前記Ta2O5薄膜の308nmの波長の光
に対する吸光係数が0.0075より低いことを特徴とする装
置。 - 【請求項２】前記Ta2O5薄膜の308nmの波長の光に対する
吸光係数が0.005より低いことを特徴とする、請求項１
に記載の装置。 - 【請求項３】前記薄膜が下記物質:ZrO2、Y2O3、HfO2、S
c2O3、MgO、Al2O3、SiO2の少なくとも一種をさらに含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】前記Ta2O5薄膜のTa2O5純度が99％以上であ
ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】前記Ta2O5薄膜の光学厚さがλ/4であり且
つ、前記光学要素が前記薄膜のTa2O5の屈折率よりも低
い屈折率を有する材料でできた光学厚さλ/4の少なくと
も１つの別の薄膜をさらに含むことを特徴とする、請求
項１に記載の装置。 - 【請求項６】前記レーザーがHeCd−またはXeCl−レーザ
ーであり且つ、前記少なくとも２つの薄膜の光学厚さが
308nm又は325nmの波長の光に対してλ/4であることを特
徴とする、請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】前記別の薄膜がSiO2およびAl2O3の少なく
とも一方でできていることを特徴とする、請求項５に記
載の装置。 - 【請求項８】前記Ta2O5薄膜と前記別の薄膜とが二重薄
膜を形成し且つ、前記光学要素が前記二重薄膜を２以上
含むことを特徴とする、請求項５に記載の装置。 - 【請求項９】前記光学要素が少なくとも６つの二重薄膜
を含み且つ、308nmの波長の光に対して95％以上の反射
率を有することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US29976189A | 1989-01-23 | 1989-01-23 | |
| US43769789A | 1989-11-15 | 1989-11-15 | |
| US299761 | 1989-11-15 | ||
| US437697 | 1989-11-15 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001255006A Division JP3523224B2 (ja) | 1989-01-23 | 2001-08-24 | 光学薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275904A JPH02275904A (ja) | 1990-11-09 |
| JP3253065B2 true JP3253065B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=26971391
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00072290A Expired - Fee Related JP3253065B2 (ja) | 1989-01-23 | 1990-01-08 | 光学薄膜 |
| JP2001255006A Expired - Lifetime JP3523224B2 (ja) | 1989-01-23 | 2001-08-24 | 光学薄膜 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001255006A Expired - Lifetime JP3523224B2 (ja) | 1989-01-23 | 2001-08-24 | 光学薄膜 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (2) | JP3253065B2 (ja) |
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| US5513039A (en) * | 1993-05-26 | 1996-04-30 | Litton Systems, Inc. | Ultraviolet resistive coated mirror and method of fabrication |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1416097A (en) * | 1973-05-30 | 1975-12-03 | Communications Satellite Corp | Solar cell with tantalum pentoxide anti-reflective coating |
| DE2834161C2 (de) * | 1977-08-11 | 1985-01-17 | Optical Coating Laboratory Inc., Santa Rosa, Calif. | Silizium-Solarzellenanordnung |
| DE3009533C2 (de) * | 1980-03-12 | 1986-11-06 | D. Swarovski & Co., Wattens, Tirol | Belag mit mittlerem Brechwert, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung des Belages |
-
1989
- 1989-12-29 DE DE68928486T patent/DE68928486T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-29 AT AT89124157T patent/ATE161108T1/de not_active IP Right Cessation
- 1989-12-29 EP EP89124157A patent/EP0379738B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-01-08 JP JP00072290A patent/JP3253065B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-08-24 JP JP2001255006A patent/JP3523224B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68928486D1 (de) | 1998-01-22 |
| EP0379738A2 (en) | 1990-08-01 |
| EP0379738B1 (en) | 1997-12-10 |
| JP3523224B2 (ja) | 2004-04-26 |
| EP0379738A3 (en) | 1991-10-09 |
| JPH02275904A (ja) | 1990-11-09 |
| JP2002139620A (ja) | 2002-05-17 |
| DE68928486T2 (de) | 1998-04-02 |
| ATE161108T1 (de) | 1997-12-15 |
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