JP4139471B2 - Ｕｖ接着剤及び保護層を有する光学系 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保持部、特にマウントと、所定のスペクトル分布を有するＵＶ光により硬化可能な接着剤により接着され、紫外線スペクトル範囲で透過性を示す透明素子、好ましくは透明光学素子とから構成された構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような構造は、特に、マイクロリソグラフィ用照明光学系及び投影対物レンズのマウント装着レンズ等を形成する。
たとえば、自動車のウィンドウや建築物の窓ガラスについては、フレームとの接着剤による接合は既に知られており、その場合、太陽からのＵＶ照射の影響を避けるために、接着剤はＵＶを吸収する充填材及び保護層により保護される。
真空蒸着、スパッタリング、ＰＶＤ又はＣＶＤにより塗布される薄い層、すなわち、特に誘電体から成るマイクロメートル範囲の厚さの層も光学の分野では知られている。
【０００３】
Ｎｅｕｍａｎｎ，Ｓｃｈｒｏｄｅｒの「Ｂａｕｅｌｅｍｅｎｔｅ ｄｅｒ Ｏｐｔｉｋ」（Ｍｕｎｃｈｅｎ ｕｎｄ Ｗｉｅｎ，１９８３年刊、７２ページ）によれば、氷晶石，フッ化マグネシウム，セリウム蛍石，硫化亜鉛及び二酸化チタンから成るそのような層の透過率の下限は０．１２から０．４μｍである。ソ連邦特許第４８２３６４２／３３号によれば、五酸化タンタル，二酸化ハフニウム及びその混合物は０．３μｍ又は０．３２μｍから透過する。
【０００４】
一般に、基板及び分光計／モノクロメータ部品の影響を検出するのは難しく、上記のような材料は所定の適用範囲では試験されないので、ＤＵＶ範囲におけるそれらの薄い層の正確な反射率スペクトル，吸収率スペクトル及び透過率スペクトルはわかっていない。
【０００５】
Ｈｇ−Ｉ系列のＵＶ光で硬化させることができるエポキシ樹脂ベースの周知のマウント接着剤は、ＤＵＶ投影露光装置の２４８ｎｍ、さらには１９３ｎｍのＤＵＶ散乱光によって照射損傷を受けるおそれがあり、それによって高価な光学系の寿命を制限してしまうことが判明している。
接着剤の中のＤＵＶを吸収する充填材は、石英ガラスと接着剤との境界層の損傷を防止しない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、接着剤がＵＶ光、特にＨｇ−Ｉ系列のＵＶ光によって硬化でき、しかも、有効スペクトル範囲、特に、波長の短いＤＵＶ範囲に対しては安定している冒頭に述べた種類の構造を提供することである。接着領域からの光の反射のような散乱光は光学系に悪影響を及ぼすので、その光をできる限り抑制すべきである。そのための構成方法及び用途を提示すべきである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、保持体と、接着剤によって接着され、紫外線スペクトル範囲で透過性を示す透明素子とから構成され構造において、透明素子の接着剤塗布領域に薄膜技術で層を形成させたことを特徴とする。その層は接着剤を硬化させるのに適するスペクトル範囲のＵＶ光を透過するが、透明素子により透過されるスペクトル範囲の中の有効スペクトル範囲のＵＶ光の大半を反射及び／又は吸収することを特徴とする。
【０００８】
又、他の本発明は、ＵＶ硬化可能接着剤によってマウントに接着された透明光学素子で構成される構造であって、その光学素子は、接着剤塗布領域に、Ｈｇ−Ｉ系列の場合は６０％を越える割合を透過し、２５０ｎｍ以下の波長では５％未満、好ましくは２％未満しか透過しない薄い層を支持している。
【０００９】
さらに、本発明のＵＶ硬化可能接着剤によってマウントに透明光学素子を固定する方法は、素子の接着剤塗布領域が薄膜技術により薄い層で被覆される。その層は接着剤を硬化させるのに適する光を透過するが、好ましくは波長の短い有効スペクトル範囲からのＵＶ光の大半を反射又は吸収することを特徴とする。
添付の図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、先に述べたＵＶ硬化接着剤によるマウント装着技術に基づいて、反射防止層を塗布するために必要な処理とも問題なく統合できる唯一つの被覆層形成工程を導入することにより、ＤＵＶに耐える耐久性にすぐれたレンズマウントの構成を実現することが可能になるのである。
【００１１】
図１に部分拡大図として概略的に示されている構造は、ＵＶを透過しない金属又はセラミック／ガラスセラミックのマウント２に装着された透明素子１、すなわち、レンズ、平板、プリズム、マンジャンミラー又は透過回折光学素子などから構成される。これらの素子１及びマウント２は、透明素子１の縁部に少量ずつ配分されるか又は一般に一体のものとして形成される接着剤層３１，３２によって、固定結合されている。接着剤層３１，３２は、たとえば、ハノーファーのＯｍｎｉｔｅｃｈｎｉｃ Ｇｍｂ Ｈ製造のＯｍｎｉｆｉｔ ＵＶ−４０００のようなエポキシ樹脂ベースのＵＶ硬化可能（又はＵＶ硬化済み）接着剤から形成されている。
この構造（１，２，３１，３２）における接着剤は、水銀高圧ランプからのＨｇ−Ｉ光が透明光学素子１を透過することにより硬化される。
【００１２】
接着剤は短波長の光、特に、最新の構成のマイクロリソグラフィ用投影露光装置で必要とされるような２４８ｎｍ又は１９３ｎｍのエキシマレーザーからの光に対して不安定であるので、それぞれの接着剤層３１，３２に対応する接着剤保護層４１，４２が必要であり、本発明ではそのような保護層が設けられている。接着剤保護層は後に接着される箇所に直接塗布するか、又は透明素子の対向する面に塗布することが可能である。
【００１３】
保護層としては、たとえば、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）から成る薄い層が適しており、この層は光学層（反射防止用など）と同様に塗布される。たとえば、この層を従来の方法の通りに真空中で単一層として蒸着することができる。
硬化波長が３６５ｎｍのとき、厚さは光路長に対してｎｘＬａｍｂｄａ／２として確定される。有効波長が１９３ｎｍであれば、ｎ＝１、有効波長が２４８ｎｍであれば、ｎ＝２となる。
【００１４】
これにより、保護層４１、４２は、硬化波長が３６５ｎｍのときの透過率は８５％以上と高くなり、有効波長が２４８ｎｍ以下のときの透過率は２％以下と非常に低くすることができ、２つのスペクトル範囲で高い吸収率と低い反射率が同時に実現される。
【００１５】
図２は、片面が被覆されていないサプラシル（Ｓｕｐｒａｓｉｌ）石英ガラスの上の上記のような五酸化タンタルの層における、面垂線に対し７°の角度で測定したときの透過率スペクトルを示す。
目的にかなった多重層（反射防止層）によって、さらに反射率を低下させることができる。
接着剤接合部の保持力が低減しないように、層の引張り強さ及び引張りせん断強さは石英ガラス上で少なくとも１０Ｎ／ｎｍ² あるべきだろう。
【００１６】
マイクロリソグラフィ用ＤＵＶ投影露光装置の製造時及び動作中には、層は周囲条件に対して化学的に安定している。
このような五酸化タンタル被覆構造は２４８ｎｍのＤＵＶ光の照射に非常に良く耐えるので、光学系全体の寿命が接着剤接合部の寿命により限定されてしまうことはない。
光学素子１の機能に関しては、透過を生じさせる機能面１０が吸収性五酸化タンタル層によって汚染されないことがきわめて重要である。従って、この面１０を、たとえば、弾性的に支えられる環状エッジにより気密シールする装置により蒸着を行う。
汚染があったとしても、それが重大なものにならないように、接着剤保護層４１，４２は透過面１０の反射防止層より前に塗布されるのが好ましい。
【００１７】
波長が３６５ｎｍ，２４８ｎｍ又は１９３ｎｍのどれでも、石英ガラス上で五酸化タンタルを使用するのは好適な例である。ＤＵＶ領域で透過率が低下する他の適切な物質の例は冒頭に記載されている。先に挙げたソ連公報に示すように、物質の混合物も考えられる。
また、透明基板としては、石英ガラスの他にも特にフッ化カルシウム二酸化ゲルマニウムガラス（ドイツ出願第１９６３３１２８．５号，Ｓｃｈｕｓｔｅｒ）も適している。
本発明による構造は投影マイクロリソグラフィで使用される他にも、特に、ＤＵＶレーザー光学系、中でもエキシマレーザーの射出窓に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による構造の部分概略図。
【図２】 適切なＴａ₂Ｏ₅層の透過率スペクトルを示す図。
【符号の説明】
１…透明素子、２…マウント、３１，３２…接着剤層、４１，４２…接着剤保護層。

Claims (16)

1. 所定のスペクトル分布を有するＵＶ光により硬化可能である接着剤（３１，３２）によって保持体（２）に接着され、紫外線スペクトル範囲で透過性を示す透明素子（１）と上記保持体（２）とからから構成される構造において、透明素子（１）の、接着剤（３１，３２）の領域に、薄膜技術で塗布された層（４１，４２）があり、その層（４１，４２）は接着剤（３１，３２）を硬化させるのに適するスペクトル範囲のＵＶ光を透過するが、透明素子（１）により透過されるスペクトル範囲の中の有効スペクトル範囲のＵＶ光の大半を反射及び／又は吸収することを特徴とする構造。
2. ＵＶ硬化可能接着剤（３１，３２）によってマウント（２）と接着された透明光学素子（１）で構成される構造において、光学素子（１）は、接着剤（３１，３２）の領域に、Ｈｇ−Ｉ系列の場合は６０％を越える割合を透過し、２５０ｎｍ以下の波長では５％未満、好ましくは２％未満しか透過しない薄い層（４１，４２）を支持していることを特徴とする構造。
3. 層（４１，４２）は有効スペクトル範囲では５％未満、好ましくは２％未満しか透過しないことを特徴とする請求項１記載の構造。
4. 層（４１，４２）は硬化に適するスペクトル範囲では５０％、好ましくは８０％を越える透過率を示すことを特徴とする請求項１から３の少なくとも１項に記載の構造。
5. 層（４１，４２）は有効スペクトル範囲と、好ましくは波長の長い硬化に適するスペクトル範囲との間に透過率のピークを有することを特徴とする請求項１から４の少なくとも１項に記載の構造。
6. 層（４１，４２）は透明素子（１）の中へ１０％未満しか反射しないことを特徴とする請求項１から５の少なくとも１項に記載の構造。
7. 有効スペクトル範囲は２４８ｎｍ又は１９３ｎｍのエキシマレーザー系列を含み且つ接着剤の硬化に適するスペクトル範囲は３６５ｎｍのＨｇ−Ｉ系列を含むことを特徴とする請求項１から６の少なくとも１項に記載の構造。
8. 層（４１，４２）は蒸着，スパッタリング，ＰＶＤ遊離又はＣＵＤ遊離により製造されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の構造。
9. 層（４１，４２）は五酸化タンタル，二酸化ハフニウム，二酸化チタン，硫化亜鉛，セリウム蛍石，氷晶石又はフッ化マグネシウム、あるいは、それらの混合物から形成されていることを特徴とする請求項１から８の少なくとも１項に記載の構造。
10. 層（４１，４２）は透明素子の温度が１００℃以下であるときに塗布されていることを特徴とする請求項９記載の構造。
11. 透明素子（１）は石英ガラス，フッ化カルシウム又は二酸化ゲルマニウムから形成されていることを特徴とする請求項１から１０の少なくとも１項に記載の構造。
12. ＵＶ硬化可能接着剤（３１，３２）によってマウント（２）に固定される透明光学素子（１）の構成方法において、素子（１）は接着剤（３１，３２）の領域で薄膜技術により薄い層（４１，４２）で被覆され、その層（４１，４２）は接着剤（３１，３２）を硬化させるのに適する光を透過するが、好ましくは波長の短い有効スペクトル範囲のＵＶ光の大半を反射又は吸収することを特徴とする方法。
13. 薄い層（４１，４２）は単一層であることを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. イオン支援を伴う又は伴わない蒸着又はスパッタリング，ＰＶＤ又はＣＶＤにより被覆を行うことを特徴とする請求項１２又は１３記載の方法。
15. 請求項１から１１の少なくとも１項に記載の構造をマイクロリソグラフィ用投影露光装置に使用すること。
16. 請求項１から１１の少なくとも１項に記載の構造をＤＵＶレーザー素子として、特に射出窓として使用すること。

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