JPH0312605A - Multi-layered film mirror reflecting two-wavelength of ultraviolet-light and visible-light - Google Patents
Multi-layered film mirror reflecting two-wavelength of ultraviolet-light and visible-lightInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、紫外波長域のビームと可視波長域のビームと
を反射させるが、熱線を反射させずに透過させる紫外・
可視二波長反射多層膜ミラーに関する。Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention provides an ultraviolet light beam that reflects a beam in the ultraviolet wavelength range and a beam in the visible wavelength range, but transmits heat rays without reflecting them.
This invention relates to a visible dual-wavelength reflective multilayer mirror.
(従来の技術とその問題点)
現在、超LSIデバイスの加工には、フォ) IJソグ
ラフィ、X線リングラフィ、電子線リングラフィ等が使
用されている。特に遠紫外露光法は従来のフォトリング
ラフィの延長上にある技術であって、この技術によれば
、波長200乃至300nmの遠紫外線でフォトレジス
トを露光し、レチクルの1μ以下のパターンをシリコン
ウェハー上に転写することができる。フォトレジストの
焼付けにはX;e−Hgランプを光源とするミラー光学
系が用いられている。この照明系に使用されるミラーは
アルミニウムと弗化マグネシウムの保護膜を蒸着したも
ので、その分光反射特性を第5図に示す。(Prior art and its problems) Currently, IJ lithography, X-ray phosphorography, electron beam phosphorography, etc. are used for processing VLSI devices. In particular, the deep ultraviolet exposure method is a technology that is an extension of conventional photolithography. According to this technology, a photoresist is exposed to deep ultraviolet light with a wavelength of 200 to 300 nm, and a pattern of 1 μm or less on a reticle is formed on a silicon wafer. can be transferred onto. A mirror optical system using an X;e-Hg lamp as a light source is used to bake the photoresist. The mirror used in this illumination system has a protective film of aluminum and magnesium fluoride deposited on it, and its spectral reflection characteristics are shown in FIG.
図示のように、MgF2の保護膜つきのA1ミラーは、
紫外域では90%程度の反射率を、そして可視近赤外域
では80%程度の反射率を有している。As shown, the A1 mirror with MgF2 protective film is
It has a reflectance of about 90% in the ultraviolet region and about 80% in the visible near-infrared region.
従って、このミラーにより反射されるビーム中に含まれ
る熱線が、シリコンウェハーの温度上昇をもたらし、転
写パターンの精度が低下するという問題があった。また
、かかるミラーに使用されるアルミニウムなどの金属膜
は、誘電体膜に比し、レーデ−光中に含まれる紫外線の
照射に対して耐性が低いという欠点もある。Therefore, there is a problem in that the heat rays contained in the beam reflected by this mirror cause an increase in the temperature of the silicon wafer, resulting in a decrease in the accuracy of the transferred pattern. Furthermore, metal films such as aluminum used in such mirrors have a disadvantage in that they have lower resistance to ultraviolet rays contained in radar light than dielectric films.
そこで、このような熱線を反射させず、しかも紫外線の
照射に対し耐性の高いミラーとして、誘電体の多層膜か
ら成るコールドミラー型の紫外域反射ミラーが種々提案
されている。Therefore, various cold mirror-type ultraviolet reflecting mirrors made of dielectric multilayer films have been proposed as mirrors that do not reflect such heat rays and are highly resistant to ultraviolet irradiation.
例えば、特許出願公告昭60−38681号公報には、
紫外域において吸収を有する高屈折率誘電体層と紫外域
で無吸収の高屈折率誘電体層及び低屈折率誘電体層とか
ら成る紫外用多層膜において、紫外波長域に現れる反射
帯域の巾を広めるには紫外域で吸収を有する高屈折率誘
電体を用いるのが有効であること、そしてこの高屈折率
誘電体層による吸収の悪影響を最少に抑えるためには、
紫外域で吸収を有する上記高屈折率誘電体層と紫外域で
無吸収の低屈折率17<Ti体層とから成る薄層群を基
板側に設けるのが効果的であることが指摘されている。For example, in Patent Application Publication No. 60-38681,
In an ultraviolet multilayer film consisting of a high refractive index dielectric layer that absorbs in the ultraviolet region, and a high refractive index dielectric layer and a low refractive index dielectric layer that do not absorb in the ultraviolet region, the width of the reflection band that appears in the ultraviolet wavelength region It is effective to use a high refractive index dielectric material that absorbs in the ultraviolet region in order to expand the
It has been pointed out that it is effective to provide on the substrate side a thin layer group consisting of the above-mentioned high refractive index dielectric layer that absorbs in the ultraviolet region and a low refractive index 17<Ti body layer that does not absorb in the ultraviolet region. There is.
また、紫外域で吸収の無い高屈折率AM体層と低屈折率
誘電体層との交互層より成るコールドミラーの分光特性
を第6図及び第7図に例示する。Further, the spectral characteristics of a cold mirror consisting of alternating layers of high refractive index AM layers and low refractive index dielectric layers that do not absorb in the ultraviolet region are illustrated in FIGS. 6 and 7.
第6図は、365r++nO1線を反射するように設計
されたコールドミラーの分光反射率曲線である。FIG. 6 is a spectral reflectance curve of a cold mirror designed to reflect the 365r++nO1 line.
第7図は、KrFエキシマレーデ−から発振される24
9nmの紫外線を反射するように設計されたコールドミ
ラーの分光反射率曲線である。これらは、次に示す構成
の誘電体多層膜ミラーについて、それぞれの反射率を計
算により求め反射率曲線を作成したものである。なお、
ミラーへの入射角は45@とし、反射率は反射光のP成
分とS成分の平均をとった。Figure 7 shows the 24 oscillated from the KrF excimerode.
This is a spectral reflectance curve of a cold mirror designed to reflect 9 nm ultraviolet light. These reflectance curves were created by calculating the reflectance of each dielectric multilayer mirror having the following configuration. In addition,
The angle of incidence on the mirror was 45@, and the reflectance was the average of the P and S components of the reflected light.
第6図の分光特性を示す上記コールドミラーは、その構
成が((H/2)L (H/2)]を基本周期層とし、
周期数が12のロングパスフィルター型の周期的多層膜
を基板上に積層したものである。The cold mirror shown in FIG. 6 has a basic periodic layer of ((H/2)L (H/2)),
A long-pass filter type periodic multilayer film with a periodicity of 12 is laminated on a substrate.
このロングパスフィルターのストップバンド(不透過帯
)の中心波長をλ。とすれば、(H/2’)はλ。にお
いてλc/8の膜厚を有する、紫外域で吸収の無い高屈
折率誘電体の1つであるZrO2の薄膜である。Lはλ
。にふいてλc/4の膜厚を有する、紫外域で吸収の無
い低屈折率誘電体の1つであるSlO□の薄膜である。The center wavelength of the stop band (opaque band) of this long-pass filter is λ. Then, (H/2') is λ. It is a thin film of ZrO2, which is one of the high refractive index dielectrics with no absorption in the ultraviolet region, and has a film thickness of λc/8. L is λ
. It is a thin film of SlO□, which is one of the low refractive index dielectrics with no absorption in the ultraviolet region, and has a film thickness of λc/4.
なお、上記中心波長λ6は400nmに選ばれている。Note that the center wavelength λ6 is selected to be 400 nm.
第7図の分光特性を示す上記コールドミラーは、その構
成が((H/2)L (H/2)]を基本周期層とし、
周期数が15のロングパスフィルター型の周期的多層膜
を基板上に積層したものである。The cold mirror shown in FIG. 7 has a basic periodic layer of ((H/2)L (H/2)),
A long-pass filter type periodic multilayer film with a periodicity of 15 is laminated on a substrate.
このロングパスフィルターのストップバンドの中心波長
をλ。とすれば、(H/2)はλ。においてλc/8の
膜厚を有する、紫外域で吸収の無い高屈折率誘電体の1
つであるY2O,の薄膜である。Lはλ。に右いてλc
/4の膜厚を有する、紫外域で無吸収の低屈折率誘電体
の1つであるMgF、の薄膜である。なお、上記中心波
長λ。は275nmに選ばれている。The center wavelength of the stop band of this long-pass filter is λ. Then, (H/2) is λ. A high refractive index dielectric material with no absorption in the ultraviolet region and having a film thickness of λc/8 in
It is a thin film of Y2O, which is L is λ. to the right of λc
This is a thin film of MgF, which is one of the low refractive index dielectrics that does not absorb in the ultraviolet region, and has a film thickness of 1/4. In addition, the above-mentioned center wavelength λ. is selected to be 275 nm.
超LSIデバイスの加工に当りフォトレジストの露光が
紫外線を使用して行われることは既に述べた通りである
が、そのための光学系のアライメントには可視光を利用
するのが便利であり、事実このようにすることが多い。As mentioned above, photoresist is exposed using ultraviolet light when processing VLSI devices, but it is convenient to use visible light to align the optical system for this purpose, and in fact, it is convenient to use visible light for optical system alignment. I often do this.
しかしながら、引例の特許公報に記載の多層膜、及び第
6図と第7図に示した構成のコールドミラーは、何れも
可視光を反射させることが無いので、アライメント光と
して可視光を使用できないという欠点があった。However, the multilayer film described in the cited patent publication and the cold mirror with the configuration shown in Figures 6 and 7 do not reflect visible light, so visible light cannot be used as alignment light. There were drawbacks.
(発明の目的)
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは、加工用波長の紫外線とアライメ
ント用波長の可視光線を効率よく反射させると共に、加
工に影響を及ぼす熱線を反射させずに透過させる紫外・
可視二波長反射多層膜ミラーを提供することにある。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to efficiently reflect ultraviolet rays at the wavelength for processing and visible light at the wavelength for alignment, and to have an effect on the processing. Ultraviolet light that transmits heat rays without reflecting them.
An object of the present invention is to provide a visible dual-wavelength reflective multilayer mirror.
他の目的は、レーザー光の紫外線に対する耐性がAβミ
ラーよりも高く、しかも反射効率が高い紫外・可視二波
長反射多層膜ミラーを誘電体多層膜で製作可能とするこ
とにある。Another object is to make it possible to manufacture an ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror with a dielectric multilayer film that has higher resistance to ultraviolet rays of laser light than an Aβ mirror and has high reflection efficiency.
さらに他の目的は、比較的少ない層数の多層膜を基板上
に積層することによって、アライメント用波長を含む可
視波長域の光の反射効率が高い、紫外・可視二波長多層
膜ミラーを実現可能とすることにある。Another objective is to create an ultraviolet/visible dual-wavelength multilayer mirror that has a high reflection efficiency for light in the visible wavelength range, including alignment wavelengths, by laminating a relatively small number of multilayer films on a substrate. It is to do so.
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するため、本発明の紫外・可視二波長反
射多層膜ミラーにおいては、基板側には紫外波長域で吸
収を有する高屈折率誘電体層と吸収の無い低屈折率誘電
体層とを交互に配した第1薄層群を、又該第1薄層群上
には紫外波長域で共に吸収の無い高屈折率誘電体層と低
屈折率誘電体層とを交互に配した第2薄層群を媒質(空
気)に接して設け、該第2薄層層群は加工用波長を含む
紫外波長域の光を反射させると共に、可視波長域から赤
外波長域に亘る光を透過させ、上記第1薄層群はアライ
メント波長を含む可視波長域の光を反射させると共に、
赤外波長域の光を透過させるように構成すればよい。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror of the present invention, a high refractive index dielectric layer that absorbs in the ultraviolet wavelength region and a high refractive index dielectric layer that absorbs in the ultraviolet wavelength region and A first thin layer group in which low refractive index dielectric layers with no absorption are arranged alternately; A second thin layer group in which body layers are alternately arranged is provided in contact with the medium (air), and the second thin layer group reflects light in the ultraviolet wavelength range including the processing wavelength, and reflects light in the visible wavelength range. The first thin layer group transmits light in the infrared wavelength range, and reflects light in the visible wavelength range including the alignment wavelength,
It may be configured to transmit light in the infrared wavelength range.
また、比較的少ない層数から成り、アライメント用波長
を含む可視波長域の光に対して反射効率の高い紫外・可
視二波長反射多層膜ミラーを実現するために、上記第1
薄層群と上記第2薄層群の間に第3薄層群を介在させ、
該第3薄層群は紫外波長域において吸収を有する高屈折
率誘電体と吸収の無い低屈折率誘電体とを交互に配して
成り、しかも上記第3薄層群が加工波長を含む紫外波長
域の光を反射させると共に、可視波長域から赤外波長域
に亘る光を透過させるように構成する。In addition, in order to realize an ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror that consists of a relatively small number of layers and has high reflection efficiency for light in the visible wavelength range including the alignment wavelength, the above-mentioned first
interposing a third thin layer group between the thin layer group and the second thin layer group;
The third thin layer group is composed of alternating high refractive index dielectric materials having absorption in the ultraviolet wavelength region and low refractive index dielectric materials having no absorption in the ultraviolet wavelength region, and furthermore, the third thin layer group is formed in the ultraviolet wavelength range including the processing wavelength. It is configured to reflect light in a wavelength range and transmit light ranging from a visible wavelength range to an infrared wavelength range.
(発明の原理)
本発明の紫外・可視二波長反射多層膜ミラーの基本構成
は、第1図に示すように、基板S側には第1薄層群1を
設け、該第1薄層群1上には第2薄層群2を媒質(空気
)■に接して設ける。(Principle of the Invention) As shown in FIG. 1, the basic configuration of the ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror of the present invention is that a first thin layer group 1 is provided on the substrate S side, and the first thin layer group A second group of thin layers 2 is provided on the substrate 1 in contact with the medium (air).
第2薄層群2は、その膜構成がC(H/2) L(H/
2)] ”であり、I: (H/2)L (H/2)〕
を基本周期層とし、周期数がn′である、ロングパスフ
ィルター型の周期的多層膜である。The second thin layer group 2 has a film structure of C(H/2) L(H/
2)] ” and I: (H/2)L (H/2)]
It is a long-pass filter type periodic multilayer film in which the basic periodic layer is n' and the number of periods is n'.
このロングパスフィルターのパスバンド(不透過帯)の
中心波長をλ。とすれば、(H/2)はλ。The center wavelength of the passband (opaque band) of this long-pass filter is λ. Then, (H/2) is λ.
においてλc/8の膜厚を有する、紫外域で吸収の無い
高屈折率誘電体(例えば、八A 、03、Th[]□、
Y2O3,1ife、、Sc、03など)の薄層n8で
ある。Lはλ0においてλc/4の膜厚を有する、紫外
域で吸収の無い低屈折率誘電体(例えば、MgF、、5
in2、LiF、 ThF、など)の薄層n1.である
。紫外波長域にある加工用波長λ。に近い波長が上記中
心波長λ。A high refractive index dielectric having a film thickness of λc/8 and having no absorption in the ultraviolet region (for example, 8A, 03, Th[]□,
Y2O3, 1ife, Sc, 03, etc.) thin layer n8. L is a low refractive index dielectric with no absorption in the ultraviolet region (for example, MgF, 5
n1.in2, LiF, ThF, etc.). It is. Processing wavelength λ in the ultraviolet wavelength range. The wavelength close to is the center wavelength λ above.
とじて選定される。The selection will be made as follows.
第1薄層群1は、その膜構成が((H’ /2)L’
(H’ /2)・〕0であり、C(H’ /2)L’
(H’ /2))を基本周期層とし、周期数がnである
、ロングパスフィルター型の周期的多層膜である。この
ロングパスフィルターのストップバンド(不透過帯)の
中心波長をλ。′とすれば、(H’ /2)はλ。′に
おいてλ。′/8の膜厚を有する、紫外域で吸収のある
高屈折率誘電体(例えば、Tie、、Ta205、Zn
Sなど)の薄膜nH′である。L′はλ。′においてλ
。′/4の膜厚を有する、紫外域で吸収の無い低屈折率
誘電体(例えば、MgF2、slo、、LiF 5Th
F、など)の薄層nLである。The first thin layer group 1 has a film structure of ((H'/2)L'
(H'/2)・]0, and C(H'/2)L'
It is a long-pass filter type periodic multilayer film in which the fundamental periodic layer is (H'/2)) and the number of periods is n. The center wavelength of the stop band (opaque band) of this long-pass filter is λ. ', then (H'/2) is λ. λ at ′. '/8 high refractive index dielectric that absorbs in the ultraviolet region (e.g. Tie, Ta205, Zn
S, etc.) thin film nH'. L' is λ. λ at ′
. '/4 low refractive index dielectric with no absorption in the ultraviolet region (e.g. MgF2, slo, LiF 5Th
F, etc.) is a thin layer nL.
可視波長域にあるアライメント用波長λ。′が上記中心
波長λ。′として選定される。Alignment wavelength λ in the visible wavelength range. ' is the center wavelength λ above. ’.
ここで、第2薄層群の中心波長λ。である加工周波長λ
。と、第2薄層群の中心波長λ。であるアライメント用
波長λ。′との比をMとする。Here, the center wavelength λ of the second thin layer group. The machining frequency λ is
. and the center wavelength λ of the second thin layer group. The alignment wavelength λ is Let M be the ratio with '.
第2薄層群2は、λ。を不透過帯の中心波長として有す
るロングパスフィルターの分光特性により、光源からの
入射光のうち、上記中心波長λ。The second thin layer group 2 is λ. Due to the spectral characteristics of a long-pass filter having λ as the center wavelength of the opaque band, the center wavelength λ of the incident light from the light source.
に近い波長に選定された加工用波長λ。を含む紫外波長
域の光を第1図に示すようにUV光として反射させると
共に、可視波長域から赤外波長域に亘る光を透過させる
。第2薄層群2を透過した上記光は第1薄層群1に入射
する。第1薄層群1は、λ。′を不透過帯の中心波長と
して有するロングパスフィルターの分光特性により、上
記入射光のうち、上記中心波長λ。′と一致する波長と
して選定されたアライメント用波長λ。′を含む可視波
長域の光を第1図に示すようにVIS光とじて反射させ
ると共に、熱線を含む赤外波長域の光を透過させる。従
って、第1図に示す多層膜ミラーは、加工用波長λ。と
アライメント用波長λ。′を反射させるが、熱線を含む
赤外波長域の光はこれを反射させずに透過させる。The processing wavelength λ is selected to be close to . As shown in FIG. 1, the light in the ultraviolet wavelength range, including , is reflected as UV light, and the light ranging from the visible wavelength range to the infrared wavelength range is transmitted. The light transmitted through the second thin layer group 2 enters the first thin layer group 1. The first thin layer group 1 is λ. Due to the spectral characteristics of a long-pass filter having ` as the center wavelength of the opaque band, the center wavelength λ of the incident light is determined by the spectral characteristics of the long-pass filter. The alignment wavelength λ is selected as the wavelength that matches ′. As shown in FIG. 1, light in the visible wavelength range including ' is reflected as VIS light, and light in the infrared wavelength range including heat rays is transmitted. Therefore, the multilayer mirror shown in FIG. 1 has a processing wavelength λ. and alignment wavelength λ. ′ is reflected, but light in the infrared wavelength range, including heat rays, is transmitted without being reflected.
第1図を参照して、光源からの入射光中に含まれる紫外
線は第2薄層群2の媒質(空気)■との境界面で充分よ
く反射されるので、第1薄層群1に侵入する紫外線は殆
んど無く、紫外線に対するレーデ−耐性が高くなる。と
ころで、AIなどの金属膜のレーザー耐性が誘電体膜の
レーザー耐性よりも劣ることは既に述べた通りである。Referring to FIG. 1, since the ultraviolet rays contained in the incident light from the light source are sufficiently reflected at the interface between the second thin layer group 2 and the medium (air), Almost no ultraviolet rays penetrate, and the radiation resistance to ultraviolet rays is high. By the way, as already mentioned, the laser resistance of metal films such as AI is inferior to that of dielectric films.
従って、第1図に図示の多層膜ミラーは、lなどの金属
ミラーに比し優れたレーザー耐性を有する。Therefore, the multilayer mirror shown in FIG. 1 has superior laser resistance compared to metal mirrors such as L.
以上述べた2つの事実から、第1図に示す基本構成の誘
電体多層膜により、レーザー光の紫外線に対する耐性が
へ2ミラーよりも高く、しかも反射効率が高い紫外・可
視二波長反射多層膜ミラーを実現することが可能である
ということが分かる。Based on the two facts mentioned above, the dielectric multilayer film with the basic configuration shown in Figure 1 has higher resistance to ultraviolet rays from laser light than the F2 mirror, and a dual-wavelength reflective multilayer mirror for ultraviolet and visible wavelengths with high reflection efficiency. It turns out that it is possible to realize.
(実施例)
第3図は、S/M [: (H’ /2)L’ (H
’ /2))8 [()!/2)L (H/2> )”
/Iなる構成を有する紫外・可視二波長反射多層膜ミラ
ーの分光反射率曲線を示す図である。ここで、H:Tl
O2、H:ZrO2、L’ =L :5iO7、M;加
工波長λ。とアライメント波長λとの比=1.73であ
る。(Example) FIG. 3 shows S/M [: (H'/2)L' (H
' /2))8 [()! /2)L (H/2> )”
FIG. 3 is a diagram showing a spectral reflectance curve of an ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror having a configuration of /I. Here, H: Tl
O2, H: ZrO2, L' = L: 5iO7, M; Processing wavelength λ. and the alignment wavelength λ = 1.73.
この曲線は、上記ミラーへの人′射角を45°とし、反
射光のP成分とS成分の平均を反射率として計算し描い
たものである。上記構成において、Sは基板を、■は媒
質(空気)を、1.73 [(H’ /2)L’ (
H’ /2))’ は第1薄層群1の膜構成を、そして
((H/2)L (H/2)) 12は第2薄層群2の
膜構成を表わす。This curve was drawn by calculating the average of the P component and S component of the reflected light as the reflectance, assuming that the angle of human incidence on the mirror is 45 degrees. In the above configuration, S represents the substrate, ■ represents the medium (air), and 1.73 [(H'/2)L' (
H'/2))' represents the film structure of the first thin layer group 1, and ((H/2)L (H/2)) 12 represents the film structure of the second thin layer group 2.
第1薄層群1は、その膜構成がC(H’ /2)L’
(H’ /2):l ”であり、((H’ /2)L’
(H’ /2)]を基本周期層とし、周期数が8である
、ロングパスフィルター型の周期的多層膜である。この
ロングパスフィルターのストップバンド(不透過帯)の
中心波長をλ。′とすると、(H’/2)はλ。′/8
の膜厚を有する、紫外波長域で吸収のある高屈折率誘電
体層TiO□であり、Lはλ。′においてλ。′/4の
膜厚を有する、紫外域で吸収の無い低屈折率誘電体層S
lO□である。可視波長域にあるアライメント用波長λ
。The first thin layer group 1 has a film structure of C(H'/2)L'
(H'/2):l'', and ((H'/2)L'
(H'/2)] is a basic periodic layer, and the number of periods is 8. It is a long-pass filter type periodic multilayer film. The center wavelength of the stop band (opaque band) of this long-pass filter is λ. ', then (H'/2) is λ. '/8
It is a high refractive index dielectric layer TiO□ which has a film thickness of , and has absorption in the ultraviolet wavelength region, and L is λ. λ at ′. '/4 low refractive index dielectric layer S with no absorption in the ultraviolet region
It is lO□. Alignment wavelength λ in the visible wavelength range
.
=633nmが上記中心波長λ。′として選定される。=633nm is the center wavelength λ. ’.
第2薄層群2は、その膜構成がC(H/2) L(H/
2>)”であり、((H/ 2) L (H/ 2’)
〕を基本周期層とし、周期数が12である、ロングパ
スフィルター型の周期的多層膜である。このロングパス
フィルターのストップバンド(不透過帯)の中心波長を
λ。とすると、(H/2)はλ。においてλc/8の膜
厚を有する、紫外域で吸収の無い高屈折率誘電体層2r
O,であり、Lはλ。においてλc/4の膜厚を有する
、紫外域で吸収の無い低屈折率誘電体層S10□である
。λ。=365nmに近い波長λ。=400nmが上記
中心波長として選定される。The second thin layer group 2 has a film structure of C(H/2) L(H/
2>)", and ((H/ 2) L (H/ 2')
] is a basic periodic layer, and the number of periods is 12. It is a long-pass filter type periodic multilayer film. The center wavelength of the stop band (opaque band) of this long-pass filter is λ. Then, (H/2) is λ. A high refractive index dielectric layer 2r having a film thickness of λc/8 and having no absorption in the ultraviolet region.
O, and L is λ. This is a low refractive index dielectric layer S10□ having a film thickness of λc/4 and having no absorption in the ultraviolet region. λ. = wavelength λ close to 365 nm. =400 nm is selected as the center wavelength.
第6図を参照すれば明らかなように、第3図に示す実施
例の第2薄層群2の膜構成は第6図に示すコールドミラ
ーの膜構成と同一である。従って、本実施例の紫外・可
視二波長反射多層膜ミラーは、基板S上にまず第1薄層
群1、[(H’ /2)L’(H’ /2)) 8を積
層した後に、第6図に示すコールドミラーの膜構成と同
一の構成を有する第2薄層群2、((H/2)L (H
/2)E ′2を積層して得られたものであ ることが
分かる。As is clear from FIG. 6, the film structure of the second thin layer group 2 of the embodiment shown in FIG. 3 is the same as that of the cold mirror shown in FIG. Therefore, in the ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror of this example, after first laminating the first thin layer group 1 and [(H'/2)L'(H'/2)) 8 on the substrate S, , the second thin layer group 2 having the same film structure as the cold mirror shown in FIG. 6, ((H/2)L (H
/2) It can be seen that it was obtained by laminating E'2.
このような膜構成C(H/2)L(H/2))”を有す
る第2薄層群2は、光源からの入射光のうち、加工用波
長λ。=3651mを含む紫外波長域の光をUV光とし
て反射させると共に、可視波長帯域から赤外波長帯域に
亘る光を透過させる。第2薄層群2を通過した上記光は
膜構成C(H’ /2)L’ (H’ /2))”を
有する第1薄層群1に入射するが、該第1薄層群1はア
ライメント用波長λ。 =633nmを含む可視波長域
の光をVIS光として反射させると共に、熱線を含む赤
外波長域の光を透過させる。従って、基板S上に積層さ
れた第1薄層群1と第2薄層群2とから成る本実施例の
多層膜ミラーは、加工用波長λ。=365nmとアライ
メント用波長λ。 =633nmを反射させるが、熱線
を含む赤外波長域の光はこれを反射させずに透過させる
。The second thin layer group 2 having such a film configuration C (H/2) The light is reflected as UV light, and the light ranging from the visible wavelength band to the infrared wavelength band is transmitted.The light that has passed through the second thin layer group 2 has a film structure of C(H'/2)L'(H'/2))", which has an alignment wavelength λ. It reflects light in the visible wavelength range including =633 nm as VIS light, and transmits light in the infrared wavelength range including heat rays. Therefore, the multilayer mirror of this embodiment, which is composed of the first thin layer group 1 and the second thin layer group 2 laminated on the substrate S, has the processing wavelength λ. = 365 nm and alignment wavelength λ. = 633 nm, but light in the infrared wavelength range including heat rays is transmitted without being reflected.
第4図は、S/2.54 ((H’ /2) L’
(H’/2) ]8((H/2) L (H/2) 〕
+5/Iなる構成を有する紫外・可視二波長反射多層膜
ミラーの分光反射率曲線を示す図である。この曲線は上
記ミラーへの入射角を45°とし、反射光のP成分とS
成分の平均を反射率として計算し描いたものである。上
記構成において、Sは基板を、Iは媒質(空気)を、2
.54 ((H’ /2) L’(H’ /2))”は
第1薄層群1の膜構成を、そして[: (H/2)L
(H/2) ]”は第第2薄群2の膜構成を表わす。Figure 4 shows S/2.54 ((H' /2) L'
(H'/2) ] 8 ((H/2) L (H/2) ]
FIG. 3 is a diagram showing a spectral reflectance curve of an ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror having a configuration of +5/I. This curve assumes that the angle of incidence on the mirror is 45°, and the P component and S component of the reflected light are
The average of the components is calculated and drawn as the reflectance. In the above configuration, S represents the substrate, I represents the medium (air), and 2
.. 54 ((H' /2) L'(H'/2))'' is the film configuration of the first thin layer group 1, and [: (H/2)L
(H/2)]” represents the film configuration of the second thin group 2.
第1薄層群1は、その膜構成が((H’ /2)L’
(H’/2))”であり、((H’ /2)L’(H
’ /2))を基本周期層とし、周期数が8である、ロ
ングパスフィルター型の周期的多層膜である。このロン
グパスフィルターのストップバンド(不透過帯)の中心
波長をλ、′とすると、(H’ /2)はλ。′/8の
膜厚を有する、紫外波長域で吸収のある高屈折率誘電体
層TlO2であり、L′はλ。′においてλ。′/4の
膜厚を有する、紫外域で吸収の無い低屈折率誘電体層S
lO□である。可視波長にあるアライメント用波長λ。The first thin layer group 1 has a film structure of ((H'/2)L'
(H'/2))" and ((H'/2)L'(H
It is a long-pass filter type periodic multilayer film in which the basic periodic layer is '/2)) and the number of periods is 8. If the center wavelength of the stop band (opaque band) of this long-pass filter is λ,', then (H'/2) is λ. It is a high refractive index dielectric layer TlO2 having a film thickness of '/8 and absorbing in the ultraviolet wavelength region, and L' is λ. λ at ′. '/4 low refractive index dielectric layer S with no absorption in the ultraviolet region
It is lO□. Alignment wavelength λ in visible wavelengths.
′=633nmが上記中心波長λ。′として選定される
。' = 633 nm is the center wavelength λ. ’.
第2薄層群2は、その膜構成がC(H/2) L(H/
2) 〕” であり、C(H/2)L (H/2)〕
を基本周期層とし、周期数が15である、ロングパスフ
ィルター型の周期的多層膜である。The second thin layer group 2 has a film structure of C(H/2) L(H/
2) 〕” and C(H/2)L (H/2)〕
It is a long-pass filter type periodic multilayer film with 15 as a basic periodic layer and 15 periods.
このロングパスフィルターのストップバンド(不透過帯
)の中心波長をλ。とすると、(H/ 2 )はλ。に
おいてλc/8の膜厚を有する、紫外域で吸収の無い高
屈折率誘電体層Y2O3であり、Lはλ。においてλc
/4の膜厚を有する、紫外域で吸収の無い低屈折率誘電
体層MgF2である。λ0=249r++nに近い波長
λ。=275nmが上記中心波長として選定される。The center wavelength of the stop band (opaque band) of this long-pass filter is λ. Then, (H/2) is λ. is a high refractive index dielectric layer Y2O3 having a film thickness of λc/8 and having no absorption in the ultraviolet region, and L is λ. λc at
This is a low refractive index dielectric layer MgF2 having a film thickness of /4 and having no absorption in the ultraviolet region. Wavelength λ close to λ0=249r++n. =275 nm is selected as the center wavelength.
第7図を参照すれば明らかなように、第4図に示す実施
例の第2薄層群2の膜構成は第7図に示すコールドミラ
ーの膜構成と同一である。従って、本実施例の紫外・可
視三波長多層膜ミラーは、基板S上にまず第1薄層群1
.2.54 C(H’ /2)L’ (H’ /2)
) 8を積層した後、第7図に示すコールドミラーの膜
構成と同一の膜構成を有する第2薄層群2、((H/2
)L (H/2)] 15を積層して得られたものであ
ることが分かる。As is clear from FIG. 7, the film structure of the second thin layer group 2 of the embodiment shown in FIG. 4 is the same as that of the cold mirror shown in FIG. Therefore, in the ultraviolet/visible three-wavelength multilayer mirror of this embodiment, first the first thin layer group 1 is placed on the substrate S.
.. 2.54 C(H'/2)L'(H'/2)
) 8, the second thin layer group 2, ((H/2
)L (H/2)] 15 was laminated.
このような膜構成[: (H/2)L(H/2)) 1
5を有する第2薄層群2は、光源からの入射光のうち、
加工用波長λ。=2491mを含む紫外波長域の光をU
V光として反射させると共に、可視波長域から赤外波長
域に亘る光を透過させる。第2薄層群2を透過した上記
光は膜構成((H’ /2)L’ (H’/2))’
を有する第1薄層群lに入射するが、該第1薄層群1は
アライメント用波長λ、’=633nmを含む可視波長
域の光をvIS光として反射させると共に、熱線を含む
赤外波長域の光を透過させる。従って、基板S上に積層
された第1薄層群lと第2薄層群2とから成る本実施例
の多層膜ミラーは、加工用波長λ。=249nmとアラ
イメント用波長λ。’=633nmを反射させるが、熱
線を含む赤外波長域の光はこれを反射させずに透過させ
る。Such a film configuration [: (H/2)L(H/2)) 1
The second thin layer group 2 having a
Processing wavelength λ. = U light in the ultraviolet wavelength range including 2491 m
It is reflected as V light and transmits light ranging from the visible wavelength range to the infrared wavelength range. The light transmitted through the second thin layer group 2 has a film structure ((H'/2)L'(H'/2))'
The first thin layer group 1 reflects light in the visible wavelength range including the alignment wavelength λ, ' = 633 nm as vIS light, and also reflects light in the infrared wavelength range including heat rays. Allows light to pass through the area. Therefore, the multilayer mirror of this embodiment, which is composed of the first thin layer group 1 and the second thin layer group 2 laminated on the substrate S, has a processing wavelength λ. = 249 nm and alignment wavelength λ. '=633 nm is reflected, but light in the infrared wavelength region including heat rays is transmitted without being reflected.
次に、第1実施例を変型した第2実施例について、第2
図、第8図、及び第9図を参照して説明する。Next, regarding the second embodiment, which is a modification of the first embodiment, the second embodiment will be described.
This will be explained with reference to FIGS. 8, 8, and 9.
本発明の紫外・可視二波長反射多層膜ミラーの変形構成
は、第2図に示すように、第1薄層群Iと第2薄層群2
の間に第3薄層群3を介在させて成る。A modified configuration of the ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror of the present invention is as shown in FIG.
A third thin layer group 3 is interposed between them.
第2実施例は、第1実施例に示した膜構成S/M ((
H’ /2)L’ (H’ /2))” ((H/2)
L(H/2)] ” /Iのうち第2薄層群〔(H/2
) L(H/2)) ”の一部を第3薄層群〔(H′/
2)L’ /2))’と第1実施例で示す第2薄層群と
同じ構成で層数の少ないC(H/2) L (H/2)
)”で置き換えるものである。即ちその膜構成はS/M
I:(H’ /2)L’ (H’ /2)] ”((
)(’ /2)L’ /2>) 1〔(H/2)L
(H/2))l”となる(ただしn’ >m+m’ と
する)。ここで、第3薄層群C(H/2)L’ (H’
/2):l”は、((H’ /2)L’ (H’ /
2):1を基本構成とする周期型のロングパスフィルタ
ーである。ここで、(H’/2)はバンドパスの中心波
長λ。においてλc/8の膜厚を有し紫外域を吸収す高
屈折率誘電体(例えば、TiO2、Ta、Os、ZnS
等)で、Lは前出と同様λ。′においてλ。The second example has the film configuration S/M ((
H'/2)L'(H'/2))" ((H/2)
L(H/2)] ” /I, the second thin layer group [(H/2
) L(H/2)) ” as the third thin layer group [(H′/
2) L'/2))' and C(H/2) L (H/2) which has the same structure as the second thin layer group shown in the first example but has a smaller number of layers.
)". In other words, the film structure is S/M
I: (H'/2)L'(H' /2)] ”((
)('/2)L'/2>) 1 [(H/2)L
(H/2)L'(H'
/2):l” is ((H'/2)L'(H' /
2): This is a periodic long-pass filter having the basic configuration of 1. Here, (H'/2) is the center wavelength λ of the bandpass. A high refractive index dielectric material having a film thickness of λc/8 and absorbing in the ultraviolet region (e.g., TiO2, Ta, Os, ZnS
etc.), and L is λ as before. λ at ′.
/4の膜厚を有する紫外域で吸収の無い低屈折率誘電体
である。It is a low refractive index dielectric with no absorption in the ultraviolet region and has a film thickness of /4.
このように構成すると、例えば、(H’/2)として、
TiO2(n=2.35)を(H’/2)の代表例であ
るY2O3(n=1.90)とすることにより、第3薄
層群において屈折率差を大きくとれ、同様の紫外反射率
を得る場合に第1実施例において必要な薄層数より少な
い暦数で形成できる。With this configuration, for example, (H'/2),
By replacing TiO2 (n = 2.35) with Y2O3 (n = 1.90), which is a typical example of (H'/2), a large refractive index difference can be achieved in the third thin layer group, resulting in similar ultraviolet reflection. The number of thin layers required in the first embodiment can be smaller than that required in the first embodiment to obtain the desired ratio.
第8図は第3図に示す第1実施例の変型に係るものでS
/1.73 〔(H’ /2)L’ (H’ /2))
’(H’ /2)L’ (H’ /2))’ ((
H/2)L (H/2)] ’なる構成を有する紫外・
可視二波長反射多層膜ミラーの分光反射率曲線を示す図
である。この曲線は反射ミラーへの入射角を45゜とし
、反射光のP成分とS成分との平均を反射率として計算
し描いたものである。加工用波長λ。FIG. 8 is a modification of the first embodiment shown in FIG.
/1.73 [(H'/2)L'(H' /2))
'(H'/2)L'(H'/2))' ((
H/2)L (H/2)]
FIG. 3 is a diagram showing a spectral reflectance curve of a visible two-wavelength reflective multilayer mirror. This curve was drawn by setting the incident angle to the reflecting mirror at 45 degrees and calculating the average of the P component and S component of the reflected light as the reflectance. Processing wavelength λ.
は、400nmとする。shall be 400 nm.
第9図は、第4図に示す第1実施例の変型に係るもので
、S/2.54 C(H’ /2)L’ (H’/2
)’ C(H’ /2)L’ (H’ /2)] ’
((H/2>L (H/2))’なる構成を有する紫外
・可視二波長反射多層膜ミラーの分光反射率曲線を示す
図である。この反射率曲線は第8図と同じ条件で描いで
ある。加工用波長λ。は275nmとする。FIG. 9 relates to a modification of the first embodiment shown in FIG.
)'C(H'/2)L'(H' /2)] '
((H/2>L (H/2))' is a diagram showing a spectral reflectance curve of an ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror having the configuration. This reflectance curve was obtained under the same conditions as in FIG. The processing wavelength λ is 275 nm.
以上詳述した実施例では、基本構成、S / M((H
’ /2.)L’ (H’ /2>’ ((H/2
)L (H/2))” /I、又は変形構成、S /
MC(H’ /2)L’ (H’ /2)” [(
H’ /2)L’ (H’ /2)]’ C(H/2)
L (H/2))”/■において、各薄層群がC(H/
2)L (H/2)〕なる基本周期層を有するロングパ
スフィルター型の多層膜ミラーとなるようにしたけれど
も、各薄層群がC(H/2)L (H/2))なる基本
周期層を有するショートパスフィルター型の多層膜ミラ
ーとなるようにすることも可能であり、あるいは又各薄
層群が(HL)なる基本周期層を有するλ/4型交互層
多層膜ミラーとなるようにすることも可能である。In the embodiment detailed above, the basic configuration, S/M ((H
'/2. )L'(H'/2>' ((H/2
)L (H/2))” /I, or modified configuration, S /
MC(H'/2)L'(H'/2)" [(
H' /2) L'(H'/2)]' C (H/2)
L (H/2))”/■, each thin layer group is C(H/2)”/■.
2) Although it was designed to be a long-pass filter type multilayer mirror with a fundamental periodic layer of L (H/2)], each thin layer group has a fundamental period of C(H/2)L (H/2)). Alternatively, each thin layer group may be a λ/4 type alternating layer multilayer mirror with a fundamental periodic layer of (HL). It is also possible to
また、レーザー耐性を向上させるため、最柊層の上に(
2L)の誘電体薄膜を積層してもよい。In addition, to improve laser resistance, we added (
2L) dielectric thin films may be laminated.
さらに又、誘電体多層膜ミラーを本実施例のように二波
長反射ミラーとして構成する代りに、基本周期層の周期
数n′、あるいはm、m’を適当に調節することによっ
て構成した誘電体多層膜ミラーが、紫外波長域では通常
のミラーとして働き、かつ可視波長域ではハーフミラ−
として働くようにすることも可能である。Furthermore, instead of configuring the dielectric multilayer mirror as a two-wavelength reflecting mirror as in this embodiment, a dielectric multilayer mirror configured by appropriately adjusting the number of periods n', m, and m' of the basic periodic layer may be used. The multilayer mirror works as a normal mirror in the ultraviolet wavelength range, and as a half mirror in the visible wavelength range.
It is also possible to make it work as
(発明の効果)
本発明は、以上詳述したように構成されているので、熱
線を反射させずに加工用波長の紫外線とアライメント用
波長の可視光線を効率よく反射させることができる。従
って、熱作用によって試料の加工精度が損われる恐れの
ある超LSIやLSIデバイスの加工、及び熱作用によ
って細胞が破壊される恐れのある生化学反応や眼科手術
などの応用に有効に使用することが可能である。(Effects of the Invention) Since the present invention is configured as described in detail above, it is possible to efficiently reflect ultraviolet rays having a processing wavelength and visible light rays having an alignment wavelength without reflecting heat rays. Therefore, it can be effectively used in the processing of ultra-LSI and LSI devices where the processing accuracy of samples may be impaired by thermal effects, and in applications such as biochemical reactions and ophthalmic surgery where cells may be destroyed by thermal effects. is possible.
また、本発明によれば、レーザー光の紫外線に対する耐
性がAlなどの金属ミラーよりも高く、しかも反射効率
が高い紫外・可視二波長反射多層膜ミラーを製作するこ
とができる。Further, according to the present invention, it is possible to manufacture an ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror that has higher resistance to ultraviolet rays of laser light than a metal mirror such as Al, and has high reflection efficiency.
さらに、本発明によれば、比較的少ない層数の誘電体多
層膜を基板上に積層することによってアライメント用波
長を含む可視波長域の光の反射率が高い、紫外・可視二
波長反射多層膜ミラーを実現することが可能になる。Further, according to the present invention, by laminating a relatively small number of dielectric multilayer films on a substrate, the ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer film has a high reflectance of light in the visible wavelength range including the alignment wavelength. It becomes possible to realize a mirror.
第1図は本発明の多層膜ミラーの基本構成を示す図、第
2図は変形構成を示す図、第3図はi線(365nm)
とHe−NeガスL/−デーの発振光(633r+n+
)を反射させる二波長コールドミラーの分光特性を示す
図、第4図はKrFエキシマレーザ−の発振光(249
nm)とHe−Neガスレーデ−の発振光(633nm
)を反射させる二波長コールドミラーの分光特性を示す
図、第5図は紫外用ミラーとして従来使用されている保
護膜つきAlミラーの分光特性を示す図、第6図は従来
のi線(365nm)用コールドミラーの分光特性を示
す図、そして第7図は従来のKrFエキシマレ−・デー
(249nm)用コールドミラーの分光特性を示す図、
第8図は第3図に示すものの変型例の分光特性を示す図
、第9図は第1実施例のうちの第4図に示すものの変型
例の分光特性を示す図である。
■・・・・・・第1薄層群 2・・・・・・第2薄層
群3・・・・・・第3薄層群 S・・・・・・基板T
・・・・・・媒質
nH′・・・・・・紫外域で吸収を有する高屈折率誘電
体層
nL・・・・・・紫外域で吸収の無い低屈折率誘電体層
n、・・・・・・紫外域で吸収の無い高屈折率誘電体層
λ。・・・・・・加工用波長
λ。・・・・・・アライメント用波長
図面の浄書(内容に変更なし)
第1図
第2図
平成
年
月
日Fig. 1 shows the basic structure of the multilayer mirror of the present invention, Fig. 2 shows a modified structure, and Fig. 3 shows i-line (365 nm).
and He-Ne gas L/-day oscillation light (633r+n+
), Figure 4 shows the spectral characteristics of a two-wavelength cold mirror that reflects KrF excimer laser oscillation light (249
nm) and He-Ne gas radar oscillation light (633 nm)
), Figure 5 is a diagram showing the spectral characteristics of an Al mirror with a protective film conventionally used as an ultraviolet mirror, and Figure 6 is a diagram showing the spectral characteristics of a conventional i-line (365 nm) mirror. ), and FIG. 7 is a diagram showing the spectral characteristics of a conventional cold mirror for KrF excimer radiation (249 nm).
FIG. 8 is a diagram showing the spectral characteristics of a modified example of the one shown in FIG. 3, and FIG. 9 is a diagram showing the spectral characteristics of a modified example of the first embodiment shown in FIG. 4. ■...First thin layer group 2...Second thin layer group 3...Third thin layer group S...Substrate T
...Medium nH'...High refractive index dielectric layer nL that has absorption in the ultraviolet region...Low refractive index dielectric layer n that has no absorption in the ultraviolet region,... ...High refractive index dielectric layer λ with no absorption in the ultraviolet region.・・・・・・Processing wavelength λ.・・・・・・Engraving of the wavelength diagram for alignment (no changes to the content) Figure 1 Figure 2 Date of Heisei
Claims (2)
電体層と吸収の無い低屈折率誘電体層とを交互に配した
第1薄層群を、又該第1薄層群上には紫外波長域で共に
吸収の無い高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを交
互に配した第2薄層群を媒質に接して設け、該第2薄膜
群は加工用波長を含む紫外波長域の光を反射させると共
に、可視波長域から赤外波長域に亘る光を透過させ、上
記第1薄層群はアライメント用波長を含む可視波長域の
光を反射させると共に赤外波長域の光を透過させるよう
に構成したことを特徴とする紫外・可視二波長反射多層
膜ミラー。(1) On the substrate side, a first thin layer group in which high refractive index dielectric layers having absorption in the ultraviolet wavelength range and low refractive index dielectric layers without absorption are arranged alternately, and the first thin layer group A second thin layer group in which high refractive index dielectric layers and low refractive index dielectric layers, both of which have no absorption in the ultraviolet wavelength range, are arranged alternately is provided on top in contact with the medium, and the second thin film group is used for processing. The first thin layer group reflects light in the visible wavelength range including the alignment wavelength and transmits light in the visible wavelength range to the infrared wavelength range. An ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror configured to transmit light in an outside wavelength range.
層群を介在させ、該第3薄層群は紫外波長域において吸
収を有する高屈折率誘電体層と吸収の無い低屈折率誘電
体層とを交互に配して成り、かつ記第3薄層群が加工用
波長を含む紫外波長域の光を反射させると共に、可視波
長域から赤外波長域に亘る光を透過させるように構成し
た請求項(1)記載の紫外・可視二波長反射多層膜ミラ
ー。(2) A third thin layer group is interposed between the first thin film group and the second thin film group, and the third thin layer group includes a high refractive index dielectric layer having absorption in the ultraviolet wavelength region and a high refractive index dielectric layer having absorption in the ultraviolet wavelength region. and low refractive index dielectric layers, and the third thin layer group reflects light in the ultraviolet wavelength range including the processing wavelength, and reflects light ranging from the visible wavelength range to the infrared wavelength range. The ultraviolet/visible dual-wavelength reflective multilayer mirror according to claim 1, which is configured to transmit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1147421A JPH0312605A (en) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | Multi-layered film mirror reflecting two-wavelength of ultraviolet-light and visible-light |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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