JP3943740B2 - 反射防止膜及びそれを施した光学系 - Google Patents
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Description
【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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