JP3943740B2 - 反射防止膜及びそれを施した光学系 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射防止膜及びそれを施した光学系に関し、特に蛍石や石英等の光学素子基板の表面に所定の屈折率層（薄膜）を複数積層し、波長２００ｎｍ以下の紫外光領域と、波長６００ｎｍ〜波長７００ｎｍの領域の２つの波長域での反射防止効果を有する、例えば半導体デバイス製造用の各種の光学系に適用したときに有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より紫外光用の反射防止膜としてＡｌ2 Ｏ3 膜を含む高屈折率層とＳｉＯ2 を含む低屈折率層を透明基板面に交互の複数積層した反射防止膜が、例えば特開平7-218701号公報で提案されている。
【０００３】
又、フッ素化物膜を用いた反射防止膜が、例えば特公平5-8801号公報や、特開平7-244205号公報や特開平7-244217号公報で提案されている。
【０００４】
さらに、波長２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザー波長）と他波長（例えば：Ｈｅ−Ｎｅレーザー波長６３３ｎｍ）の二つの波長で反射防止を行った反射防止膜が特開平6-160602号公報、特開平6-347603号公報、特開平7-244202号公報で提案されている。これらの公報では、酸化物と弗化物を組み合わせた膜構成を用いている。
【０００５】
又、酸化物膜のみの膜構成を用いた反射防止膜が特開平7-218701号公報で、又弗化物のみの膜構成を用いた反射防止膜が特開平7-244203号公報で提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来より紫外光用の反射防止膜において、波長２００ｎｍ以下の紫外域と、波長６００ｎｍから波長７００ｎｍまでの領域の２つの波長域にわたり良好に反射防止する膜構成を得るのは難しかった。
【０００７】
例えば、弗化物を用いた膜構成では、酸化物のみの膜構成に比べて、弗化物がＨ2 Ｏと反応しやすい為に、耐環境性に問題があった。
【０００８】
又、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 との膜構成では吸収が小さいという特長があるが、膜厚が大きく製造が難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外領域と波長６００ｎｍ〜波長７００ｎｍの波長域の２つの波長域において良好なる反射防止効果を有する反射防止膜及びそれを施した光学系の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の反射防止膜は、透明な基板上に空気側から該基板側へ順に第１層，第２層，第３層，…と複数の薄膜を施した多層膜構成からなり、波長λ１とそれより長い波長λ２の２つの波長に対して反射防止効果を有する反射防止膜であって、該波長λ１は２００ｎｍ以下の波長であり、該波長λ２は５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長であり、奇数層目が低屈折率膜、偶数層目が高屈折率膜であり、波長λ１での該高屈折率膜と低屈折率膜の屈折率を各々Ｎａ，Ｎｅ、中心波長λ０を
【数２】
としたとき、該第１層と第２層の光学膜厚（屈折率×幾何学的厚さ）の和をＤ１２、該第３層の光学膜厚をｄ３としたとき、
１．７＜Ｎａ＜１．８
１．４＜Ｎｅ＜１．５
０．２２×λ０≦Ｄ１２≦０．３２×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３ ≦０．２８×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は４つの薄膜であり、第１層から第４層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４としたとき、
０．１５×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．０７×λ０≦ｄ２≦０．１２×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は５つの薄膜であり、第１層から第５層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１４×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．３５×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は６つの薄膜であり、第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１６×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５５×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．３ ×λ０≦ｄ５≦０．４ ×λ０
０．５６×λ０≦ｄ６≦０．７ ×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は６つの薄膜であり、第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．７５×λ０≦ｄ４≦０．９ ×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ５≦０．３４×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ６≦０．３４×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は６つの薄膜であり、第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１５×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．４８×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．４３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ６≦０．４０×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１７】
請求項７の発明は請求項１の発明から請求項６の発明のいずれか１つにおいて、
前記高屈折率層の材料がＡｌ2 Ｏ3 であり、低屈折率層の材料がＡｌＦ3 またはＭｇＦ2 又はＮａ2 ＡｌＦ6 であることを特徴としている。
【００１８】
請求項８の発明は請求項１の発明から請求項６の発明のいずれか１つにおいて、
前記基板が石英又は蛍石であることを特徴としている。
【００１９】
請求項９の発明の光学系は、請求項１の発明から請求項８の発明のいずれか１つの
反射防止膜を施したレンズを備えることを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本実施形態の反射防止膜は、第１波長λ１近傍と波長λ１より長波長の第２波長λ２近傍の２つの波長で反射防止としている。このとき、中心波長λ０を２／λ０＝１／λ１＋１／λ２としている。波長λ１が１９３ｎｍで、空気側から基板側へ順に第１層，第２層，第３層，第４層…と数える多層膜構成で、層数が４から６の範囲にあり、奇数層目が低屈折率膜、偶数層目が高屈折率膜である。
【００２７】
波長λ１において、高屈折率膜の屈折率が１．７から１．８の範囲、低屈折率層の屈折率が１．４から１．５の範囲である。第１層と第２層の光学膜厚の和が中心波長λ０の０．２２倍から０．３２倍の範囲であり、第３層の光学膜厚が中心波長の０．２４倍から０．２８倍の範囲である。
【００２８】
次に本実施形態の反射防止膜の具体的構成について説明する。
【００２９】
図１は本発明の反射防止膜の実施形態１，２の要部断面概略図である。本実施形態の反射防止膜は透明な基板（石英）Ｇ面上に空気側より、第１層，第３層が低屈折率材料のＭｇＦ2 、第２層，第４層が高屈折率材料のＡｌ2 Ｏ3 の４層膜より構成している。
【００３０】
そして、第１層から第４層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４としたとき、
０．１５×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．０７×λ０≦ｄ２≦０．１２×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
を満足するようにしている。
【００３１】
これにより、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの２つの波長の光に対して反射防止効果のある２波長の反射防止膜を達成している。以下、反射防止効果を反射防止膜効果ともいう。
【００３２】
ここで光学膜厚とは（材料の屈折率）×（幾何学的厚さ）である。
【００３３】
図２は本発明の反射防止膜の実施形態３，４の要部断面概略図である。本実施形態の反射防止膜は透明な基板（石英）Ｇ面上に、第１層，第３層，第５層が低屈折率材料のＭｇＦ2 、第２層，第４層が高屈折率材料のＡｌ2 Ｏ3 の５層膜より構成している。
【００３４】
そして、第１層から第５層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１４×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．３５×λ０
を満足するようにしている。
【００３５】
これにより、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの光に対して反射防止効果のある２波長の反射防止膜を達成している。
【００３６】
図３は本発明の反射防止膜の実施形態５，６，７，８の要部断面概略図である。本実施形態の反射防止膜は透明な基板（石英）Ｇ面上に、第１層，第３層，第５層が低屈折率材料のＭｇＦ2 、第２層，第４層，第６層が高屈折率材料のＡｌ2 Ｏ3 の６層膜より構成している。
【００３７】
そして、
(ア-1) 第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１６×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５５×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．３ ×λ０≦ｄ５≦０．４ ×λ０
０．５６×λ０≦ｄ６≦０．７ ×λ０
を満足するようにしている。
【００３８】
(ア-2) 第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．７５×λ０≦ｄ４≦０．９ ×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ５≦０．３４×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ６≦０．３４×λ０
を満足するようにしている。
【００３９】
(ア-3) 第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１５×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．４８×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．４３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ６≦０．４０×λ０
を満足するようにしている。
【００４０】
これにより、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの光に対して反射防止効果のある２波長の反射防止膜を達成している。
【００４１】
尚、以上の各実施形態における基板は石英の他に蛍石でも良い。又、低屈折率材料としては、ＡｌＦ3 ，Ｎａ2 ＡｌＦ6 であっても良い。
【００４２】
次に各実施形態の膜構成の具体的な数値例を示す。
【００４３】
（実施例）
実施例１
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍ間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表１に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図４に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，ＮＡ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４４】
【表１】
実施例２
蛍石基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表２に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図５に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４５】
【表２】
実施例３
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表３に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図６に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４６】
【表３】
実施例４
蛍石基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表４に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図７に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４７】
【表４】
実施例５
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表５に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図８に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４８】
【表５】
実施例６
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表６に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図９に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４９】
【表６】
実施例７
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表７に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図１０に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００５０】
【表７】
実施例８
蛍石基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表８に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図１１に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００５１】
【表８】
本発明では前述した構成の反射防止膜を各レンズ面やミラー面等に適用した光学系を紫外光領域を対象とした各種の装置に用いている。例えば、前述した構成の反射防止膜を施した光学系を半導体デバイスを製造するときに回路パターンが形成されているレチクル面を照明するときの照明装置やレチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光するときの露光装置等に用いている。又、このときの露光装置によって得られたウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造するようにしている。
【００５２】
図１２は本発明の反射防止膜を備える光学系を用いた半導体デバイス製造用の露光装置の要部概略図である。
【００５３】
図中、１はエキシマレーザ等の紫外光を放射する光源である。２は照明装置であり、光源１からの光束でレチクル４を照明している。３はミラー面である。５は投影光学系であり、レチクル４面上のパターンをウエハ６に投影している。
【００５４】
本実施形態ではミラー３、そして照明装置２や投影光学系５に使われているレンズ等の光学要素には本発明の反射防止膜が施されている。これによって光束の各面での反射防止を図り、フレアーやゴーストの発生を防止して良好なる投影パターン像を得ている。
【００５５】
次に上記説明した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００５６】
図１３は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフローチャートである。
【００５７】
本実施例において、ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【００５８】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前行程と呼ばれ、前記用意したマスクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
【００５９】
次のステップ５（組立）は後行程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する行程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。
【００６０】
ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６１】
図１４は上記ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
【００６２】
ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００６３】
ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。尚、本実施形態の製造方法を用いれば、高集積度の半導体デバイスを容易に製造することができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、所定の屈折率を有する透明基板上に高屈折率層と低屈折率層とを適切な光学的膜厚で積層することによって、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外領域と波長６００ｎｍ〜波長７００ｎｍの波長域の２つの波長域において良好なる反射防止を行った反射防止膜及びそれを施した光学系を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の反射防止膜の実施形態１，２の要部断面概略図
【図２】 本発明の反射防止膜の実施形態３，４の要部断面概略図
【図３】 本発明の反射防止膜の実施形態５，６，７，８の要部断面概略図
【図４】 本発明の反射防止膜の実施形態１の反射特性図
【図５】 本発明の反射防止膜の実施形態２の反射特性図
【図６】 本発明の反射防止膜の実施形態３の反射特性図
【図７】 本発明の反射防止膜の実施形態４の反射特性図
【図８】 本発明の反射防止膜の実施形態５の反射特性図
【図９】 本発明の反射防止膜の実施形態６の反射特性図
【図１０】 本発明の反射防止膜の実施形態７の反射特性図
【図１１】 本発明の反射防止膜の実施形態８の反射特性図
【図１２】 本発明の露光装置の要部概略図
【図１３】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図１４】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【符号の説明】
Ｇ 基板
１ 光源
２ 照明装置
３ ミラー
４，Ｒ レチクル
５ 投影光学系
６，Ｗ ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射防止膜及びそれを施した光学系に関し、特に蛍石や石英等の光学素子基板の表面に所定の屈折率層（薄膜）を複数積層し、波長２００ｎｍ以下の紫外光領域と、波長６００ｎｍ〜波長７００ｎｍの領域の２つの波長域での反射防止効果を有する、例えば半導体デバイス製造用の各種の光学系に適用したときに有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より紫外光用の反射防止膜としてＡｌ2 Ｏ3 膜を含む高屈折率層とＳｉＯ2 を含む低屈折率層を透明基板面に交互の複数積層した反射防止膜が、例えば特開平7-218701号公報で提案されている。
【０００３】
又、フッ素化物膜を用いた反射防止膜が、例えば特公平5-8801号公報や、特開平7-244205号公報や特開平7-244217号公報で提案されている。
【０００４】
さらに、波長２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザー波長）と他波長（例えば：Ｈｅ−Ｎｅレーザー波長６３３ｎｍ）の二つの波長で反射防止を行った反射防止膜が特開平6-160602号公報、特開平6-347603号公報、特開平7-244202号公報で提案されている。これらの公報では、酸化物と弗化物を組み合わせた膜構成を用いている。
【０００５】
又、酸化物膜のみの膜構成を用いた反射防止膜が特開平7-218701号公報で、又弗化物のみの膜構成を用いた反射防止膜が特開平7-244203号公報で提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来より紫外光用の反射防止膜において、波長２００ｎｍ以下の紫外域と、波長６００ｎｍから波長７００ｎｍまでの領域の２つの波長域にわたり良好に反射防止する膜構成を得るのは難しかった。
【０００７】
例えば、弗化物を用いた膜構成では、酸化物のみの膜構成に比べて、弗化物がＨ2 Ｏと反応しやすい為に、耐環境性に問題があった。
【０００８】
又、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 との膜構成では吸収が小さいという特長があるが、膜厚が大きく製造が難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外領域と波長６００ｎｍ〜波長７００ｎｍの波長域の２つの波長域において良好なる反射防止効果を有する反射防止膜及びそれを施した光学系の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の反射防止膜は、透明な基板上に空気側から該基板側へ順に第１層，第２層，第３層，…と複数の薄膜を施した多層膜構成からなり、波長λ１とそれより長い波長λ２の２つの波長に対して反射防止効果を有する反射防止膜であって、該波長λ１は２００ｎｍ以下の波長であり、該波長λ２は５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長であり、奇数層目が低屈折率膜、偶数層目が高屈折率膜であり、波長λ１での該高屈折率膜と低屈折率膜の屈折率を各々Ｎａ，Ｎｅ、中心波長λ０を
【数２】
としたとき、該第１層と第２層の光学膜厚（屈折率×幾何学的厚さ）の和をＤ１２、該第３層の光学膜厚をｄ３としたとき、
１．７＜Ｎａ＜１．８
１．４＜Ｎｅ＜１．５
０．２２×λ０≦Ｄ１２≦０．３２×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３ ≦０．２８×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は４つの薄膜であり、第１層から第４層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４としたとき、
０．１５×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．０７×λ０≦ｄ２≦０．１２×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は５つの薄膜であり、第１層から第５層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１４×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．３５×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は６つの薄膜であり、第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１６×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５５×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．３ ×λ０≦ｄ５≦０．４ ×λ０
０．５６×λ０≦ｄ６≦０．７ ×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は６つの薄膜であり、第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．７５×λ０≦ｄ４≦０．９ ×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ５≦０．３４×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ６≦０．３４×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明は請求項１の発明において、
前記複数の薄膜は６つの薄膜であり、第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１５×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．４８×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．４３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ６≦０．４０×λ０
を満足することを特徴としている。
【００１７】
請求項７の発明は請求項１の発明から請求項６の発明のいずれか１つにおいて、
前記高屈折率層の材料がＡｌ2 Ｏ3 であり、低屈折率層の材料がＡｌＦ3 またはＭｇＦ2 又はＮａ2 ＡｌＦ6 であることを特徴としている。
【００１８】
請求項８の発明は請求項１の発明から請求項６の発明のいずれか１つにおいて、
前記基板が石英又は蛍石であることを特徴としている。
【００１９】
請求項９の発明の光学系は、請求項１の発明から請求項８の発明のいずれか１つの
反射防止膜を施したレンズを備えることを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本実施形態の反射防止膜は、第１波長λ１近傍と波長λ１より長波長の第２波長λ２近傍の２つの波長で反射防止としている。このとき、中心波長λ０を２／λ０＝１／λ１＋１／λ２としている。波長λ１が１９３ｎｍで、空気側から基板側へ順に第１層，第２層，第３層，第４層…と数える多層膜構成で、層数が４から６の範囲にあり、奇数層目が低屈折率膜、偶数層目が高屈折率膜である。
【００２７】
波長λ１において、高屈折率膜の屈折率が１．７から１．８の範囲、低屈折率層の屈折率が１．４から１．５の範囲である。第１層と第２層の光学膜厚の和が中心波長λ０の０．２２倍から０．３２倍の範囲であり、第３層の光学膜厚が中心波長の０．２４倍から０．２８倍の範囲である。
【００２８】
次に本実施形態の反射防止膜の具体的構成について説明する。
【００２９】
図１は本発明の反射防止膜の実施形態１，２の要部断面概略図である。本実施形態の反射防止膜は透明な基板（石英）Ｇ面上に空気側より、第１層，第３層が低屈折率材料のＭｇＦ2 、第２層，第４層が高屈折率材料のＡｌ2 Ｏ3 の４層膜より構成している。
【００３０】
そして、第１層から第４層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４としたとき、
０．１５×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．０７×λ０≦ｄ２≦０．１２×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
を満足するようにしている。
【００３１】
これにより、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの２つの波長の光に対して反射防止効果のある２波長の反射防止膜を達成している。以下、反射防止効果を反射防止膜効果ともいう。
【００３２】
ここで光学膜厚とは（材料の屈折率）×（幾何学的厚さ）である。
【００３３】
図２は本発明の反射防止膜の実施形態３，４の要部断面概略図である。本実施形態の反射防止膜は透明な基板（石英）Ｇ面上に、第１層，第３層，第５層が低屈折率材料のＭｇＦ2 、第２層，第４層が高屈折率材料のＡｌ2 Ｏ3 の５層膜より構成している。
【００３４】
そして、第１層から第５層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１４×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．３５×λ０
を満足するようにしている。
【００３５】
これにより、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの光に対して反射防止効果のある２波長の反射防止膜を達成している。
【００３６】
図３は本発明の反射防止膜の実施形態５，６，７，８の要部断面概略図である。本実施形態の反射防止膜は透明な基板（石英）Ｇ面上に、第１層，第３層，第５層が低屈折率材料のＭｇＦ2 、第２層，第４層，第６層が高屈折率材料のＡｌ2 Ｏ3 の６層膜より構成している。
【００３７】
そして、
(ア-1) 第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１６×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５５×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．３ ×λ０≦ｄ５≦０．４ ×λ０
０．５６×λ０≦ｄ６≦０．７ ×λ０
を満足するようにしている。
【００３８】
(ア-2) 第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．７５×λ０≦ｄ４≦０．９ ×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ５≦０．３４×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ６≦０．３４×λ０
を満足するようにしている。
【００３９】
(ア-3) 第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１５×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．４８×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．４３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ６≦０．４０×λ０
を満足するようにしている。
【００４０】
これにより、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの光に対して反射防止効果のある２波長の反射防止膜を達成している。
【００４１】
尚、以上の各実施形態における基板は石英の他に蛍石でも良い。又、低屈折率材料としては、ＡｌＦ3 ，Ｎａ2 ＡｌＦ6 であっても良い。
【００４２】
次に各実施形態の膜構成の具体的な数値例を示す。
【００４３】
（実施例）
実施例１
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍ間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表１に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図４に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，ＮＡ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４４】
【表１】
実施例２
蛍石基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表２に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図５に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４５】
【表２】
実施例３
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表３に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図６に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４６】
【表３】
実施例４
蛍石基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表４に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図７に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４７】
【表４】
実施例５
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表５に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図８に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４８】
【表５】
実施例６
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表６に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図９に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００４９】
【表６】
実施例７
合成石英ガラス基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表７に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図１０に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００５０】
【表７】
実施例８
蛍石基板上に波長１９３ｎｍの紫外光と波長６００ｎｍから７００ｎｍの間の可視光（６３３ｎｍ）の共に反射防止膜効果のある２波長反射防止膜を、表８に示した膜構成及び膜厚で真空蒸着法を用いて製作し、その反射特性図を図１１に示した。低屈折率材料としてＡｌＦ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ6 を用いてもほぼ同様の特性が得られた。尚、屈折率は波長１９３ｎｍで測定した値である。
【００５１】
【表８】
本発明では前述した構成の反射防止膜を各レンズ面やミラー面等に適用した光学系を紫外光領域を対象とした各種の装置に用いている。例えば、前述した構成の反射防止膜を施した光学系を半導体デバイスを製造するときに回路パターンが形成されているレチクル面を照明するときの照明装置やレチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光するときの露光装置等に用いている。又、このときの露光装置によって得られたウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造するようにしている。
【００５２】
図１２は本発明の反射防止膜を備える光学系を用いた半導体デバイス製造用の露光装置の要部概略図である。
【００５３】
図中、１はエキシマレーザ等の紫外光を放射する光源である。２は照明装置であり、光源１からの光束でレチクル４を照明している。３はミラー面である。５は投影光学系であり、レチクル４面上のパターンをウエハ６に投影している。
【００５４】
本実施形態ではミラー３、そして照明装置２や投影光学系５に使われているレンズ等の光学要素には本発明の反射防止膜が施されている。これによって光束の各面での反射防止を図り、フレアーやゴーストの発生を防止して良好なる投影パターン像を得ている。
【００５５】
次に上記説明した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００５６】
図１３は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフローチャートである。
【００５７】
本実施例において、ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【００５８】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前行程と呼ばれ、前記用意したマスクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
【００５９】
次のステップ５（組立）は後行程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する行程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。
【００６０】
ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６１】
図１４は上記ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
【００６２】
ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００６３】
ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。尚、本実施形態の製造方法を用いれば、高集積度の半導体デバイスを容易に製造することができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、所定の屈折率を有する透明基板上に高屈折率層と低屈折率層とを適切な光学的膜厚で積層することによって、耐環境性が良く、膜厚が小さく生産性が良く、かつ波長２００ｎｍ以下の紫外領域と波長６００ｎｍ〜波長７００ｎｍの波長域の２つの波長域において良好なる反射防止を行った反射防止膜及びそれを施した光学系を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の反射防止膜の実施形態１，２の要部断面概略図
【図２】 本発明の反射防止膜の実施形態３，４の要部断面概略図
【図３】 本発明の反射防止膜の実施形態５，６，７，８の要部断面概略図
【図４】 本発明の反射防止膜の実施形態１の反射特性図
【図５】 本発明の反射防止膜の実施形態２の反射特性図
【図６】 本発明の反射防止膜の実施形態３の反射特性図
【図７】 本発明の反射防止膜の実施形態４の反射特性図
【図８】 本発明の反射防止膜の実施形態５の反射特性図
【図９】 本発明の反射防止膜の実施形態６の反射特性図
【図１０】 本発明の反射防止膜の実施形態７の反射特性図
【図１１】 本発明の反射防止膜の実施形態８の反射特性図
【図１２】 本発明の露光装置の要部概略図
【図１３】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図１４】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【符号の説明】
Ｇ 基板
１ 光源
２ 照明装置
３ ミラー
４，Ｒ レチクル
５ 投影光学系
６，Ｗ ウエハ
Claims (9)
- 透明な基板上に空気側から該基板側へ順に第１層，第２層，第３層，…と複数の薄膜を施した多層膜構成からなり、波長λ１とそれより長い波長λ２の２つの波長に対して反射防止効果を有する反射防止膜であって、該波長λ１は２００ｎｍ以下の波長であり、該波長λ２は５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長であり、奇数層目が低屈折率膜、偶数層目が高屈折率膜であり、波長λ１での該高屈折率膜と低屈折率膜の屈折率を各々Ｎａ，Ｎｅ、中心波長λ０を
１．７＜Ｎａ＜１．８
１．４＜Ｎｅ＜１．５
０．２２×λ０≦Ｄ１２≦０．３２×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３ ≦０．２８×λ０
を満足することを特徴とする反射防止膜。 - 前記複数の薄膜は４つの薄膜であり、第１層から第４層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４としたとき、
０．１５×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．０７×λ０≦ｄ２≦０．１２×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
を満足することを特徴とする請求項１の反射防止膜。 - 前記複数の薄膜は５つの薄膜であり、第１層から第５層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１４×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５ ×λ０≦ｄ４≦０．６３×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．３５×λ０
を満足することを特徴とする請求項１の反射防止膜。 - 前記複数の薄膜は６つの薄膜であり、第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１６×λ０
０．２４×λ０≦ｄ３≦０．２７×λ０
０．５５×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．３ ×λ０≦ｄ５≦０．４ ×λ０
０．５６×λ０≦ｄ６≦０．７ ×λ０
を満足することを特徴とする請求項１の反射防止膜。 - 前記複数の薄膜は６つの薄膜であり、第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１７×λ０
０．１ ×λ０≦ｄ２≦０．１３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．７５×λ０≦ｄ４≦０．９ ×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ５≦０．３４×λ０
０．２ ×λ０≦ｄ６≦０．３４×λ０
を満足することを特徴とする請求項１の反射防止膜。 - 前記複数の薄膜は６つの薄膜であり、第１層から第６層の光学膜厚を順にｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６としたとき、
０．１４×λ０≦ｄ１≦０．１６×λ０
０．１３×λ０≦ｄ２≦０．１５×λ０
０．２５×λ０≦ｄ３≦０．２８×λ０
０．４８×λ０≦ｄ４≦０．６８×λ０
０．２８×λ０≦ｄ５≦０．４３×λ０
０．２５×λ０≦ｄ６≦０．４０×λ０
を満足することを特徴とする請求項１の反射防止膜。 - 前記高屈折率層の材料がＡｌ2 Ｏ3 であり、低屈折率層の材料がＡｌＦ3またはＭｇＦ2 又はＮａ2 ＡｌＦ6 であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項の反射防止膜。
- 前記基板が石英又は蛍石であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項の反射防止膜。
- 請求項１から８のいずれか１項記載の反射防止膜を施したレンズを備えることを特徴とする光学系。
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