JP5270820B2 - 長寿命エキシマーレーザ光学素子 - Google Patents
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Description
CaF2+H2O→CaO+2HF(気)
及び CaF2+H2O+CO2→CaCO3+2HF(気)
が、おこり得る反応を表す。
波長が250nmより短い電磁放射を透過させる、第1の面すなわち上面及び第2の面すなわち下面を有する基板であって、電磁放射が第2の面から入り、素子を通過して第1の面から出る基板、
無反射コーティング、反射または半反射ミラーコーティング、偏光コーティング、ビームスプリッタコーティング及び基板上に被着される技術上既知のその他のコーティングからなる群から選ばれる、第1の面及び第2の面の内の少なくとも1つに、必要に応じて、被着された1つまたは複数のコーティング層、
必要に応じて被着されたコーティング層が存在する場合にはそれを覆って、第1の面及び第2の面の内の少なくとも1つに被着された気密封止材料の緻密耐久性コーティング、及び
基板及び気密封止材料のいずれにも接触するように、気密封止材料の周縁領域及び基板に、必要に応じて、施された封止剤、
を有する。
第1の面及び第2の面を有し、波長が250nmより短い電磁放射を透過させ、第2の面に入る電磁放射が素子を通過して第1の面から出る、金属フッ化物基板を提供する工程、
無反射コーティング、反射または半反射ミラーコーティング、偏光コーティング、ビームスプリッタコーティング及び基板上に被着される技術上既知のその他のコーティングからなる群から選ばれる、第1の面及び第2の面の内の少なくとも1つに被着された、1つまたは複数のコーティング層を、必要に応じて、施す工程、
必要に応じて施されたコーティング層が存在する場合にはそれを覆って、第1の面及び第2の面の内の少なくとも1つに被着された気密封止材料の緻密耐久性被膜を施す工程、及び
基板及び気密封止材料のいずれにも接触するように、気密封止材料の周縁領域及び基板に、必要に応じて、封止剤を施す工程、
を含む方法である。
CaF2+H2O→CaO+2HF(気)
及び CaF2+H2O+CO2→CaCO3+2HF(気)
にしたがう、表面損傷を生じさせる熱−化学反応をおこさせるのに必要十分な条件である。
(1) 非常に乾燥した雰囲気、好ましくは真空中で、加熱またはパージすることによって金属フッ化物光学素子を乾燥させる。次いで、光学素子を2つまたはそれより多くの辺に沿って保持するホルダ内に光学素子をおく。ホルダの使用により図1Cに示されるような無被覆「リップ」108が基板100に形成される。封止剤130がリップ108において基板100に密着し、気密封止材料120及びコーティング110にも密着する;
(2) 表面を気密封止するために乾燥金属フッ化物基板に、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、好ましくはフッ素処理二酸化ケイ素の緻密膜(気密層)を直接被着するため、改良型プラズマ成長プロセスを用いる(プロセスパラメータは特許文献1,2及び3に既述されている)。フッ素処理二酸化ケイ素が好ましい;
(3) (2)項におけるような気密層の被着後、必要に応じて、無反射(AR)特性、半反射特性、ミラーコーティング、ビームスプリッタコーティング、偏光制御コーティング及び技術上既知のその他のコーティングを与えるために金属フッ化物膜の付加層を施すことができる。(一般に、希土類三フッ化物は屈折率が高く、非希土類フッ化物は屈折率が低い。これらの層は、高屈折率QWOT,低屈折率QWOTまたは中屈折率QWOTのための薄膜設計において、H,LまたはMで表される。ここでQWOTは1/4波長光学的厚さを意味し、光学的厚さは層の物理的厚さを乗じた光屈折率である。したがって、Hに該当する材料は、いずれもが193nmにおいて約1.73の屈折率を有する、希土類三フッ化物、NdF3,LaF3及びGdF3であろう。Mは屈折率が約1.62のDyF3及びYF3であろう。しかし、DyF3及びYF3は屈折率が帯に短し襷に長しであるためそれほど有用ではない。一般的なAR構成は、CaF2基板、次いでHL 2Q 窒素であり、ここで2Qは2 QWOTすなわち1/2波長のF:SiO2であろう。注目する波長において1/2波長は無関係であり、したがってこの層を省いてもAR効率を乱すことはないが、この層は気密バリアを提供する。出力結合器はCaF2 HLHLH 窒素とすることができよう。しかし、現在のところこの構成には問題がある。発明者等は2Q気密層を省いてしまいたいが、そうすると希土類フッ化物がフッ素処理二酸化ケイ素に接することになるので、代りに、2Qの前に2Lを加えて、最終構成をCaF2 HLHLH 2L 2Q 窒素としている。この被着パターンにより、(a)所望の反射率、(b)気密封止層及び(c)希土類フッ化物−酸化物バリア層分離、等が達成される);
(4) 気密封止層(Al2O3,SiO2またはF:SiO2)に接する金属フッ化物層がLaF3,GdF3,NdF3のような希土類金属フッ化物ではなく、NaF,AlF3またはMgF2のような、非希土類金属フッ化物材料であることを除けば、上の(3)項と同じである。(注:上の(2)項では、希土類フッ化物層が酸化物層に接しない限り、上述したような希土類層と非希土類層のどのような組合せも含まれるとされている);
(5) Al2O3,SiO2またはF:SiO2の最上層が下にある金属フッ化物多層複合体を封入するが、希土類金属フッ化物層を最上封入層に接しさせないように注意する。F:SiO2が好ましい最上層材料である;
(6) 基板に接する第1の酸化物層が省かれ、随意的な(2)項のコーティングが金属フッ化物基板に直接に施されることを除けば、(5)項と同じである;
(7) 浸漬リソグラフィ用途におけるDI水劣化から金属フッ化物光学素子を気密封止するためのAl2O3、SiO2またはF:SiO2の緻密層。F:SiO2が好ましい材料である。これは、「光学コーティング」が金属フッ化物基板に施される(6)項にもかかわり、次いで本項(7)におけるように緻密膜が施される;
(8) さらに、DI水界面に対する無反射金属フッ化物コーティングのためのまたは浸漬リソグラフィ用途では普通であるような鋭入射角における偏光制御コーティングのための薄膜設計の一部となる、上の(7)項と同じ気密層;
(9) 図1Cに示されるように、基板に対してコーティングを封止するための気密緻密膜層の縁の周りに気密コンパウンドがさらに施された、上述したような気密封止層をもつ光学素子;
がある。
102 第1の面(上面)
104 第2の面(下面)
110 光学コーティング
120 気密封止材料
130 封止剤
Claims (9)
- 浸漬フォトリソグラフィ法を含む、250nmより短波長で動作するフォトリソグラフィシステムに適する光学素子であって、
第1の面すなわち上面及び第2の面すなわち下面を有し、250nmより短い波長の電磁放射を透過させる基板であって、前記電磁放射が前記第2の面から入り、前記素子を通過して前記第1の面から出る基板、
前記基板上に被着された、無反射コーティング、反射または半反射ミラーコーティング、偏光コーティング、ビームスプリッタコーティング、及び技術上既知のその他のコーティングからなる群から選ばれる、前記第1の面及び前記第2の面の内の少なくとも1つの上に被着される1つまたは複数のコーティング層、
前記第1の面及び前記第2の面の内の少なくとも1つの上に被着される気密封止材料の緻密耐久性被膜であって、前記コーティング層が存在する場合には前記コーティング層を覆って被着される緻密耐久性被膜、及び
前記基板及び前記緻密耐久性被膜のいずれにも接するように、前記緻密耐久性被膜の周縁領域及び前記基板に施された封止剤、
を有してなり、
前記封止剤が、前記基板の前記第1の面及び/または前記第2の面及び前記周縁領域を、前記光学素子の置かれた環境に存在する、空気、ppmオーダーの水蒸気、或いは、その他の汚染物から保護するように、形成されており、
前記気密封止材料が、0.5重量%〜4.5重量%の範囲のフッ素を含有するフッ素処理二酸化ケイ素であり、
前記緻密耐久性被膜が、20nm〜200nmの範囲の厚さを有する、
ことを特徴とする光学素子。 - 前記基板が、(i)高純度石英ガラス及び(ii)アルカリ土類金属フッ化物またはアルカリ土類金属フッ化物の混合物の単結晶、からなる群から選ばれることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 浸漬フォトリソグラフィ法を含む、250nmより短波長で動作するフォトリソグラフィシステムに適する光学素子であって、
第1の面すなわち上面及び第2の面すなわち下面を有し、250nmより短い波長を有する電磁放射を透過させる金属フッ化物基板であって、前記電磁放射が前記第2の面から入り、前記素子を通過して前記第1の面から出る基板、
前記基板上に被着された、無反射コーティング、反射または半反射ミラーコーティング、偏光コーティング、ビームスプリッタコーティング、及び技術上既知のその他のコーティンからなる群から選ばれる、前記第1の面及び前記第2の面の内の少なくとも1つの上に被着される1つまたは複数のコーティング層、
前記第1の面及び前記第2の面の内の少なくとも1つの上に被着される気密封止材料の緻密耐久性被膜であって、前記コーティング層が存在する場合には前記コーティング層を覆って被着される緻密耐久性被膜、及び
前記基板及び前記緻密耐久性被膜のいずれにも接するように、前記緻密耐久性被膜の周縁領域及び前記基板に施された封止剤を有してなり、
前記封止剤が、前記基板の前記第1の面及び/または第2の面及び前記周縁領域を、前記光学素子の置かれた環境に存在する、空気、ppmオーダーの水蒸気、或いは、その他の汚染物から保護するように、形成されており、
前記気密封止材料が、0.5重量%〜4.5重量%の範囲のフッ素を含有するフッ素処理二酸化ケイ素であり、
前記緻密耐久性被膜が、20nm〜200nmの範囲の厚さを有する、
ことを特徴とする光学素子。 - 前記コーティング層の材料がMgF2,BaF2,CaF2,SrF2,NaF,LiF,AlF3,LaF3,GdF3,NdF3,DyF3,YF3及びScF 3 からなる群から選ばれるが、前記コーティング層の材料は前記基板と同じ材料ではないことを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
- 前記基板がフッ化カルシウム単結晶であることを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
- 前記コーティング層の材料が、MgF2,SiO2,ZrO2,Nb2O3,Al2O3及びY2O3からなる群から選ばれることを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
- 前記封止剤がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
- 前記封止剤が前記第1の面及び前記第2の面のいずれにも施され、前記コーティング層が前記基板と前記緻密耐久性被膜の間で前記第1の面に被着されることを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
- 浸漬フォトリソグラフィ法を含む、250nmより短波長で動作するフォトリソグラフィシステムに適する光学素子の作成方法であって、
第1の面及び第2の面を有し、250nmより短い波長を有する電磁放射が前記第2の面から入り、前記第1の面から出る、金属フッ化物基板を提供する工程、
無反射コーティング、反射または半反射ミラーコーティング、偏光コーティング、ビームスプリッタコーティング、及び技術上既知のその他のコーティングからなる群から選ばれる、前記第1の面及び前記第2の面の内の少なくとも1つの上に被着される1つまたは複数のコーティング層を設ける工程、
前記第1の面及び前記第2の面の内の少なくとも1つの上に気密封止材料の緻密耐久性被膜を被着する工程であって、前記コーティング層が存在する場合には前記コーティング層を覆って前記緻密耐久性被膜を被着する工程、及び
前記基板及び前記緻密耐久性被膜のいずれにも接するように、前記緻密耐久性被膜の周縁領域及び前記基板に封止剤を施す工程、
を有してなり、
前記封止剤が、前記基板の前記第1の面及び/または前記第2の面及び前記周縁領域を、前記光学素子の置かれた環境に存在する、空気、ppmオーダーの水蒸気、或いは、その他の汚染物から保護するように形成されており、
前記気密封止材料の緻密耐久性皮膜を設ける工程が、0.5重量%〜4.5重量%の範囲のフッ素を含有し、20nm〜200nmの範囲の厚さを有するフッ素処理二酸化ケイ素のコーティングを設けるものであることを特徴とする方法。
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