JPH06347603A - 2波長反射防止膜 - Google Patents

2波長反射防止膜

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JPH06347603A
JPH06347603A JP5156252A JP15625293A JPH06347603A JP H06347603 A JPH06347603 A JP H06347603A JP 5156252 A JP5156252 A JP 5156252A JP 15625293 A JP15625293 A JP 15625293A JP H06347603 A JPH06347603 A JP H06347603A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2波長反射防止膜の紫外光に対する反射防止
特性を広域化し、吸収を低減する。 【構成】 基板の表面に4層の薄膜からなり、各薄膜が
基板の表面から遠い順に低屈折率物質、高屈折率物質、
低屈折率物質および中間屈折率物質で作られており、か
つ、それぞれ0.2λ0 ないし0.4λ0 、0.04λ
0 ないし0.15λ0 、0.4λ0 ないし0.6λ0
よび0.4λ0 ないし0.6λ0 の光学膜厚を有する多
層膜を設ける。紫外光に対する反射防止特性を大幅に広
域化できるうえに、吸収の大きい高屈折率物質の薄膜が
薄いために吸収の少ない2波長反射防止膜を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体露光装置等にお
いて波長600nmないし700nmの可視光と波長2
00nmないし300nmの紫外光の2つの光を用いる
光学系のレンズやミラーのための2波長反射防止膜に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体露光装置の解像力を高める
ために、g線やi線等の光より波長の短い光、例えば、
KrFエキシマレーザから発生される波長248nmの
紫外光を用いたものが開発されている。また、半導体露
光装置のレチクルやマスクとウエハの位置合わせ(アラ
イメント)には可視光を用いるのが一般的であり、レチ
クルやウエハのアライメントマークを高精度で検出でき
る可視光であって、しかもフォトレジストに対して感光
しない光、例えば、He−Neレーザから発生される波
長632.8nmの可視光が用いられる。従って、半導
体露光装置の光学系のレンズやミラー等の表面に設けら
れる反射防止膜は、前述の可視光と紫外光のそれぞれの
波長領域で所望の反射防止特性を有するものでなければ
ならず、いわゆる2波長反射防止膜として、2層あるい
は3層の1/4波長膜からなる多層反射防止膜や、前記
2層あるいは3層の1/4波長膜のうちの少くとも1層
を等価膜にすることで広域化を行った4層あるいは5層
の多層反射防止膜(特開昭63−113501号公報お
よび特開平2−127601号公報参照)が開発されて
いる。最近では、半導体露光装置の高Na化や露光領域
の拡大に伴って光学系のレンズやミラーに対する露光光
の入射角が増大する傾向にあるため、斜入射でも反射率
が上昇しないようにより広い波長領域において所定の反
射防止特性を有する2波長反射防止膜の開発、すなわ
ち、2波長反射防止膜の反射防止特性の広域化が望まれ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、露光光である紫外光に対する反射防止
特性が極めて狭い波長領域に限られており、斜入射の場
合に反射率が著しく上昇するおそれがあるため、半導体
露光装置の高Na化や露光領域の拡大に充分対応できな
い。また、2波長反射防止膜の一部を構成する高屈折率
物質が、例えば、Y23 のように極めて高い屈折率を
もつ材料であるときは紫外光域の光に対する2波長反射
防止膜の吸収が増大してトラブルを発生する。すなわ
ち、これらの高屈折率物質は、300nm以下の波長領
域、すなわち、紫外光域の光に対して吸収率が高いため
に、従来例のように光学膜厚が0.5λ0 と比較的厚い
場合には、露光光のエネルギーを多量に吸収し、その結
果、光学系のレンズやミラーの温度が上昇して光学性能
の変動を招くおそれがある。
【0004】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであり、紫外光域の波長の光に対
する反射防止特性を大幅に広域化できるうえに極めて吸
収の少ない良質の2波長反射防止膜を提供することを目
的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の2波長反射防止膜は、基体の表面に積層さ
れた4層の薄膜からなる多層膜を有し、前記4層の薄膜
のうちで、前記基体の表面から遠い順に第1層の薄膜が
低屈折率物質、第2層の薄膜が高屈折率物質、第3層の
薄膜が低屈折率物質、第4層の薄膜が中間屈折率物質で
それぞれ作られており、前記第1層の薄膜の光学膜厚D
1 と、前記第2層の薄膜の光学膜厚D2と、前記第3層
の薄膜の光学膜厚D3 と、前記第4層の薄膜の光学膜厚
4 がそれぞれ以下の範囲にあることを特徴とする。
【0006】0.2λ0 ≦D1 ≦0.4λ0 0.04λ0 ≦D2 ≦0.15λ0 0.4λ0 ≦D3 ≦0.6λ0 0.4λ0 ≦D4 ≦0.6λ0 ここで、λ0 :設計波長
【0007】
【作用】中間屈折率物質とは、波長248nmの光に対
する屈折率が1.55ないし1.90であるAl2
3 、CaF2 、NdF3 、YF2 等およびこれらの混合
物をいう。高屈折率物質とは前記波長の光に対する屈折
率が1.90以上のY23 、HfO2 等およびこれら
の混合物をいう。また、低屈折率物質とは、前記波長の
光に対する屈折率が1.55以下であるMgF2 、Si
2 、BaF2 、LiF、SiF2 、AlF3 、NaF
等およびこれらの混合物をいう。これらの材料から所定
の屈折率を有するものを選定し、前記範囲の光学膜厚を
有する4層反射防止膜を設計すれば、紫外光に対する反
射防止特性を大幅に広域化した2波長反射防止膜を得る
ことができる。また、紫外光に対する吸収の大きい高屈
折率物質の薄膜が極めて薄いために、紫外光の吸収を大
幅に低減できる。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を説明する。
【0009】第1実施例 波長248nmの光に対する屈折率1.51を有する基
体である合成石英の基板の表面に、該表面から遠い順に
低屈折率物質であるMgF2 の第1層の薄膜、高屈折率
物質であるY23 の第2層の薄膜、低屈折率物質であ
るSiO2 の第3層の薄膜および中間屈折率物質である
Al23 の第4層の薄膜からなる設計波長λ0 =24
8nmの多層膜を設ける。各層の薄膜は公知の真空蒸着
法によって成膜され、その材料、屈折率、光学膜厚、成
膜時の成膜速度および成膜室の酸素分圧は表1の通りで
ある。
【0010】
【表1】 本実施例は、KrFエキシマレーザを光源とする波長2
48nmのレーザ光と、He−Neレーザを光源とする
波長632.8nmのレーザ光に対して反射防止特性を
有する2波長反射防止膜として設計されたものであり、
第1ないし第4層はそれぞれ公知の真空蒸着法によって
成膜され、特に、高屈折率物質の第2層の成膜は、高周
波励起によって電界を付与して行われ、その成膜速度は
1nm/秒以下に制御された。また、中間屈折率物質の
第4層の成膜も、成膜速度を1nm/秒以下に制御して
行われた。
【0011】高屈折率物質の第2層の膜厚は従来の2波
長反射防止膜がほぼ0.5λ0 であるのに比べて極めて
小さいために、その材料がY23 のように紫外光を吸
収しやすい性質を有するものであっても実際に吸収する
エネルギー量はわずかであり、加えて前述のように、成
膜中に高周波励起による電界を付与し、かつ、成膜速度
を1nm/秒以下に制御することでより一層吸収率を低
下させることができる。さらに、前述のように中間屈折
率物質の第4層の成膜速度を1nm/秒以下に制御する
ことで第4層の吸収率も大幅に低下させることができ
る。その結果、本実施例の2波長反射防止膜は、紫外光
の吸収量を大幅に低減し、光学系のレンズやミラーの温
度上昇を招くおそれはない。
【0012】図1の曲線R0 は、本実施例の2波長反射
防止膜に入射角0°で入射する光に対する分光反射率を
示すもので、この図から本実施例の2波長反射防止膜
は、KrFエキシマレーザの光の波長248nm(設計
波長)とHe−Neレーザのレーザ光の波長632.8
nmをそれぞれ含む比較的広い2つの波長領域において
極めて良好な反射防止特性を有することが解る。
【0013】また、図1の曲線R1 は本実施例の2波長
反射防止膜に入射角40°で入射する光に対する分光反
射率を示すもので、このように入射角が変化することで
反射防止特性を有する波長領域がずれても、前記2つの
レーザ光の波長248nmと、632.8nmは所望の
反射防止特性を有する波長領域内にある。このように、
本実施例の2波長反射防止膜は、斜入射の光に対して著
しく反射率が上昇するおそれがないため、高Na化や露
光領域の拡大が進んだ半導体露光装置の光学系にも充分
対応できる。
【0014】変形例 本実施例と同様の第1ないし第4層の薄膜からなる多層
膜と基板の間に、多層膜の密着性や耐久性を向上させる
ために略0.5λ0 の整数倍の光学膜厚を有する低屈折
率物質であるSiO2 のアンダーコートを設ける。
【0015】表2はこのようなアンダーコートを有する
合計5層の2波長反射防止膜を成膜した場合の各層の材
料、屈折率、光学膜厚、成膜中の成膜速度および酸素分
圧を示す。本変形例の分光反射率や吸収率については本
実施例と同様であるので説明は省略する。
【0016】
【表2】 なお、本実施例の2波長反射防止膜の高屈折率物質には
波長248nmの光に対する屈折率が1.90以上の材
料Y23 ,HfO2 等のなかからY23 を選定し、
また、中間屈折率物質とは波長248nmの光に対する
屈折率が1.55〜1.90の材料Al23 ,LaF
3 ,NdF3 ,YF3 およびこれらの混合物をいうが、
本実施例はこれらのうちで特に強度の点からAl23
を選定し、低屈折率物質にはやはり強度の点からMgF
2 およびSiO2 を用いているが、これらの外にBaF
2 ,LiF,SrF2 ,AlF3 ,NaFおよびこれら
の混合物を用いることもできる。さらに、高屈折率物質
の第2層の成膜中の基板に高周波励起による電界を付与
して成膜を促進する替わりに、高屈折率物質の蒸発粒子
とともに酸素イオンを基板に照射して成膜を促進するい
わゆるイオンアシスト蒸着法を用いてもよい。低屈折率
物質の第1層および第3層の成膜中に酸素の導入を停止
して酸素分圧をゼロにすると、より一層吸収率を低下さ
せることができる。
【0017】本実施例において、低屈折率物質の第1
層、高屈折率物質の第2層、低屈折率物質の第3層およ
び中間屈折率物質の第4層の光学膜厚は、それぞれ0.
2λ0ないし0.4λ0 、0.04λ0 ないし0.15
λ0 、0.4λ0 ないし0.6λ0 および0.4λ0
いし0.6λ0 の範囲で変更することができる。しか
し、各層の光学膜厚をこの範囲外とすると所望の反射防
止特性が得られない。
【0018】第2実施例 第1実施例と同様の基体である合成石英の基板の表面
に、該表面から遠い順に低屈折率物質であるMgF2
第1層の薄膜、高屈折率物質であるHfO2 の第2層の
薄膜、低屈折率物質であるSiO2 の第3層の薄膜およ
び中間屈折率物質であるAl23 の第4層の薄膜から
なる設計波長λ0 =248nmの多層膜を設けた。各層
の屈折率、光学膜厚、成膜時の成膜速度および成膜室の
酸素分圧は表3の通りである。
【0019】
【表3】 本実施例の第1ないし第4層は、それぞれ公知の真空蒸
着法によって成膜され、特に、第2層の高屈折率物質に
HfO2 を用いるとともに、その成膜を酸素イオンを基
板の表面に照射して促進するいわゆるイオンアシスト法
を用いて行った点以外は第1実施例と同様の成膜条件で
成膜された。
【0020】図2の曲線R0 は本実施例の2波長反射防
止膜に入射角0°で入射する光に対する分光反射率を示
すもので、この図から本実施例の2波長反射防止膜は、
第1実施例の2波長反射防止膜と同様に、KrFエキシ
マレーザのレーザ光の波長248nm(設計波長)とH
e−Neレーザのレーザ光の波長632.8nmをそれ
ぞれ含む比較的広い2つの波長領域において極めて良好
な反射防止特性を有することが解る。
【0021】また、図2の曲線R1 は本実施例の2波長
反射防止膜に入射角40°で入射する光に対する分光反
射率を示すもので、このように入射角が変化しても、前
記2つのレーザ光の波長248nmと632.8nmは
所望の反射防止特性を有する波長領域に含まれる。従っ
て、第1実施例の2波長反射防止膜と同様に本実施例の
2波長反射防止膜も高Na化や露光領域の拡大が進んだ
半導体露光装置の光学系に充分対応できる。
【0022】また、第1実施例と同様に本実施例の第1
ないし第4層からなる多層膜と基板の間に、多層膜の密
着性や耐久性を向上させるために略0.5λ0 の整数倍
の光学膜厚を有するSiO2 のアンダーコートを設けて
もよい。その他の点は第1実施例と同様であるので説明
は省略する。
【0023】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0024】2波長反射防止膜の紫外光域の波長の光に
対する反射防止特性を大幅に広域化するとともに、吸収
率を大幅に低減できる。その結果、露光装置等におい
て、露光光が斜入射であっても反射率が上昇するおそれ
がないうえに、吸収が少なくて光学系の光学特性を損う
おそれもない良質の2波長反射防止膜を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の2波長反射防止膜の分光反射率を
示すグラフである。
【図2】第2実施例の2波長反射防止膜の分光反射率を
示すグラフである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体の表面に積層された4層の薄膜から
    なる多層膜を有し、前記4層の薄膜のうちで、前記基体
    の表面から遠い順に第1層の薄膜が低屈折率物質、第2
    層の薄膜が高屈折率物質、第3層の薄膜が低屈折率物
    質、第4層の薄膜が中間屈折率物質でそれぞれ作られて
    おり、前記第1層の薄膜の光学膜厚D1と、前記第2層
    の薄膜の光学膜厚D2 と、前記第3層の薄膜の光学膜厚
    3 と、前記第4層の薄膜の光学膜厚D4 がそれぞれ以
    下の範囲にあることを特徴とする2波長反射防止膜。 0.2λ0 ≦D1 ≦0.4λ0 0.04λ0 ≦D2 ≦0.15λ0 0.4λ0 ≦D3 ≦0.6λ0 0.4λ0 ≦D4 ≦0.6λ0 ここで、λ0 :設計波長
  2. 【請求項2】 低屈折率物質がMgF2 またはSiO
    2 、高屈折率物質がY23 またはHfO2 、中間屈折
    率物質がAl23 であることを特徴とする請求項1記
    載の2波長反射防止膜。
  3. 【請求項3】 多層膜と基体の表面の間に0.5λ0
    整数倍の光学膜厚を有する低屈折率物質のアンダーコー
    トが設けられていることを特徴とする請求項1または2
    記載の2波長反射防止膜。
  4. 【請求項4】 高屈折率物質が、高周波励起によって電
    界を付与して成膜されたものであることを特徴とする請
    求項1ないし3いずれか1項記載の2波長反射防止膜。
  5. 【請求項5】 高屈折率物質の薄膜が、酸素イオンによ
    るイオンアシスト蒸着法によって成膜されたものである
    ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載の
    2波長反射防止膜。
  6. 【請求項6】 低屈折率物質の各薄膜が、酸素ガスを導
    入することなく成膜されたものであることを特徴とする
    請求項1ないし5いずれか1項記載の2波長反射防止
    膜。
  7. 【請求項7】 中間屈折率物質の薄膜および高屈折率物
    質の薄膜がそれぞれ1nm/秒以下の成膜速度で成膜さ
    れたものであることを特徴とする請求項1ないし6いず
    れか1項記載の2波長反射防止膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09329702A (ja) * 1996-06-10 1997-12-22 Nikon Corp 反射防止膜
JP2004226428A (ja) * 2003-01-17 2004-08-12 Kogaku Giken:Kk 2波長反射防止膜及び2波長反射防止膜形成方法
JP2008525861A (ja) * 2004-12-29 2008-07-17 コーニング インコーポレイテッド 光学窓及び素子のための反射防止膜
US8619365B2 (en) 2004-12-29 2013-12-31 Corning Incorporated Anti-reflective coating for optical windows and elements

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