JPH09329702A - 反射防止膜 - Google Patents
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Abstract
対して反射防止効果の優れた反射防止膜を提供する。 【解決手段】少なくとも、波長150〜300nmの波
長範囲内の任意の設計基準波長λ0に対し、前記波長の
光を透過する基板上に基板側から光学的膜厚が0.05
λ0〜0.15λ0の低屈折率層、光学的膜厚が0.2λ
0〜0.35λ0の高屈折率層、光学的膜厚が0。2λ0
〜0。3λ0の低屈折率層を順次積層してなる反射防止
膜。
Description
めて低い反射率を示す様な反射防止膜に関するものであ
る。
に、半導体製造用縮小投影露光装置(ステッパー)の高
解像力化の要求が高まっている。このステッパーによる
フォトリソグラフィーの解像度を上げる一つの方法とし
て、光源波長の短波長化が挙げられる。最近では、水銀
ランプより短波長域の光を発振でき、かつ高出力なエキ
シマレーザーを光源としたステッパーの実用化が始まっ
ている。このステッパーの光学系において、レンズ等の
光学素子の表面反射による光量損失やフレア・ゴースト
等を低減するために反射防止膜を形成する必要がある。
また、光源であるエキシマレーザーにはKrFエキシマレ
ーザー(λ=248.4nm)やArFエキシマレーザー(λ=193.
4nm)等があるが、これらの光に対して吸収の大きい膜
物質や耐レーザー性の低い膜物質によって光学薄膜を構
成した場合、吸収による光量損失,吸収発熱による基板
面変化や膜破壊等を起こしやすくなる。このため使用す
る膜物質としては低吸収・高耐レーザー性を有している
ものが望ましい。前記エキシマレーザー波長にて使用で
きる膜物質は主にフッ化マグネシウム(MgF2)のような
フッ素化合物や一部の酸化物であるが、種類が限られて
いる。また、同様に使用される基板も蛍石などのフッ素
化合物結晶や石英ガラス等に限られている。従来の反射
防止膜の例として図8のような構成のものが知られてい
る。これは基板11上に高屈折率層13,低屈折率層14を順
次積層させた2層の構成となっている。2層構成の反射
防止膜における反射防止条件は、基板の屈折率をns、媒
質の屈折率をn0、低屈折率層の屈折率をn1、高屈折率層
の屈折率をn2としたとき、 ns/n0≦(n2/n1)2 であることが知られている。設計中心波長λ0=193.4nm
において、基板11を石英ガラス(n=1.56)、高屈折率層13
をフッ化ランタン(LaF3,n=1.69)、低屈折率層14をフッ
化マグネシウム(MgF2,n=1.42)とした場合、前記反射防
止条件に当てはめると、 1.56/1>(1.69/1.42)2≒1.42 となり、反射防止条件を満たさない事がわかる。前記の
ような基板および膜物質を使用した従来の2層反射防止
膜でλ=193.4nmにおいて、反射率が最も低くなるのは、 基板 石英ガラス 第1層 LaF3 0.25λ0 第2層 MgF2 0.25λ0 Air の膜厚構成の場合である。
10にλ=193.4nmにおける入射角度特性、図11にλ=1
93.4nmにおける光学アドミタンス図を示す。図9の反射
特性から従来の2層反射防止膜はλ=193.4nmにおいて残
存反射が約0.2%であることがわかる。この従来の2層反
射防止膜を例えば50枚のレンズからなる光学系に用いた
場合、100面の2層反射防止膜を光が透過することとな
り、この残存反射により約20%(1-(1-0.002)100=0.18)
近い光量が透過することができず、露光効率の低下につ
ながることとなる。
り、露光精度の低下を引き起こすこととなる。このよう
な残存反射を低減するには図11の光学アドミタンス図
において、アドミタンスの軌跡の終点を媒質すなわち空
気の屈折率を示す点(1,0)に近づける必要がある。そ
のためには前記反射防止条件を満たすような物質とし
て、 より低い屈折率の基板 より高い屈折率の高屈折率物質 より低い屈折率の低屈折率物質 を使用する事が考えられる。ところが前述したように使
用できる基板および膜物質の種類が限られているため、
従来の2層構成では若干の残存反射は避けられないもの
であった。
2層反射防止膜は基板および膜物質の制約のために若干
の残存反射があった。これは透過光量の低減やフレア・
ゴースト等の原因となり、露光効率および露光精度の低
下を引き起こすという問題があった。本発明はこの残存
反射を極めて低くする事で、例えば半導体製造用ステッ
パーに用いる光学素子に対して反射防止効果の優れた反
射防止膜を提供する事を目的としている。
とも、波長150〜300nmの波長範囲内の任意の設
計基準波長λ0に対し、前記波長の光を透過する基板上
に基板側から光学的膜厚が0.05λ0〜0.15λ0の
低屈折率層、光学的膜厚が0.2λ0〜0.35λ0の高
屈折率層、光学的膜厚が0.2λ0〜0.3λ0の低屈折
率層を順次積層してなる反射防止膜(請求項1)を提供
する。
150〜300nmの波長範囲内の任意の設計基準波長
λ0に対し、前記波長の光を透過する基板上に基板側か
ら光学的膜厚が約0.5λ0の整数倍の低屈折率層、光
学的膜厚が0.05λ0〜0.15λ0の低屈折率層、光
学的膜厚が0.2λ0〜0.35λ0の高屈折率層、光学
的膜厚が0.2λ0〜0.3λ0の低屈折率層を順次積層
してなる反射防止膜(請求項2)」を提供する。
フッ化マグネシウム(MgF2),フッ化アルミニウム(Al
F3),フッ化ナトリウム(NaF),フッ化リチウム(Li
F),フッ化カルシウム(CaF2),フッ化バリウム(BaF
2),フッ化ストロンチウム(SrF2),クリオライト(N
a3AlF6),チオライト(Na5Al3F14)又はこれらの混合
物質等から選ばれる物質からなり、前記高屈折率層がフ
ッ化ネオジウム(NdF3),フッ化ランタン(LaF3),フ
ッ化ガドリニウム(GdF3),フッ化ディスプロシウム
(DyF3),酸化アルミニウム(Al2O3),フッ化鉛(PbF
2),フッ化イットリウム(YF3)又はこれらの混合物質
等から選ばれる物質からなることを特徴とする請求項1
又は2記載の反射防止膜(請求項3)」を提供する。
反射防止膜を図面を参照しながら説明する。図1には、
第1の実施形態の反射防止膜が示されている。本発明に
かかる反射防止膜は、基板11上に低屈折率層12,高屈折
率層13,低屈折率層14を順次積層した構成である。
よりも低いものを指し、ここでは、フッ化マグネシウム
(MgF2),フッ化アルミニウム(AlF3),フッ化ナトリ
ウム(NaF),フッ化リチウム(LiF),フッ化カルシウ
ム(CaF2),フッ化バリウム(BaF2),フッ化ストロン
チウム(SrF2),クリオライト(Na3AlF6),チオライ
ト(Na5Al3F14)又はこれらの混合物質等を使用する事
ができる。
同種の低屈折率物質を使用しても、異なる低屈折率物質
を使用しても所望の反射防止効果を得る事が出来る。ま
た、高屈折率層とは、使用される基板の屈折率よりも高
いものを指し、ここでは、フッ化ネオジウム(NdF3),
フッ化ランタン(LaF3),フッ化ガドリニウム(Gd
F3),フッ化ディスプロシウム(DyF3),酸化アルミニ
ウム(Al2O3),フッ化鉛(PbF2),フッ化イットリウ
ム(YF3)又はこれらの混合物質等を使用する事ができ
る。
リング法,イオンプレーティング法などにより基板11上
に形成される。形成される膜12,13,14は、例えば以下に
示すような膜構成が挙げられる。 基板 石英ガラス 第1層 MgF2 0.10λ0 第2層 LaF3 0.30λ0 第3層 MgF2 0.25λ0 Air λ0は設計中心波長で、150〜300nmの範囲で任意に設定
できるが、ここではλ0=193.4nmに設定してある。
°の分光反射特性、図3はλ=193.4nmにおける入射角度
特性、図4はλ=193.4nmにおける光学アドミタンス図で
ある。図2の反射特性からλ=193.4nmにおいて反射率が
ほぼ0であることがわかる。本発明にかかる膜構成によ
り反射率がほぼ0にすることができた理由を図4の光学
アドミタンス図を用いて説明する。高屈折率層13のアド
ミタンスの軌跡がほぼ(2.01,0)で終わっている。これ
は基板と基板上に形成された低屈折率層12および高屈折
率層13全体が、屈折率n=2.01の基板とみなせることを示
している。
2.01の基板上に低屈折率層14が単層形成されているのと
同様である。ここで基板の屈折率をns、単層の低屈折率
層の屈折率をn1、媒質の屈折率をn0としたときの単層膜
の反射防止条件は、 ns・n0=n12 であるので、この反射防止条件にns=2.01,n0=1,n1=1.42
をそれぞれ代入すると、 2.01×1≒(1.42)2 となり、ほぼ反射防止条件を満たしている。このために
良好な反射防止効果が得られたと考えられる。
防止膜をたとえばステッパーの光学系、特に投影レンズ
に使用した場合、残存反射による光量損失やフレア・ゴ
ースト等が生じにくい。そのため、優れた露光効率およ
び露光精度が得られる事が期待できる。図5には、第2
の実施形態の反射防止膜が示されている。
形態の反射防止膜において、基板11と低屈折率層12の間
に光学的膜厚0.5λ0の整数倍の低屈折率層15を設けた構
成で、例えば以下に示す膜構成が挙げられる。 基板 石英ガラス 第1層 Na3AlF6 1.0λ0 第2層 MgF2 0.10λ0 第3層 LaF3 0.30λ0 第4層 MgF2 0.25λ0 Air 光学的膜厚0.5λ0の整数倍の低屈折率層15は、前記した
低屈折率層12,14で使用することができる物質と同様の
物質が使用できる。
5、低屈折率層12,14は、それぞれ同種の低屈折率物質
を使用しても、異なる低屈折率物質を使用しても所望の
反射防止効果を得る事が出来る。図6は第1層としてク
リオライト(Na3AlF6)を使用した第2の実施形態の反
射防止膜のθ=0°の分光反射特性であり、図7はλ=19
3.4nmにおける入射角度特性である。
射率がほぼ0であり、かつ広帯域化されていることがわ
かる。図7と図10の入射角度特性を比較すると、従来
の2層反射防止膜では、反射率≦0.5%の入射角度範囲が
θ=約±30°だったのに対して、第2の実施形態の反射
防止膜では入射角度θ=約±45°まで入射角度特性が向
上している。従って、曲率の小さいレンズ等に形成した
場合においてもレンズ表面全体で良好な反射防止効果を
有することができる。
倍の低屈折率層14を設けることによって耐レーザー性を
高めることができる。
射防止膜の第1の実施形態は、λ=150〜300nmの波長範
囲内の任意のある波長にて表面反射を極めて低く(ほぼ
反射率0)する事ができる。
施形態は、λ=150〜300nmの波長範囲内の任意のある波
長にて表面反射を極めて低く(ほぼ反射率0)、広帯域
化することができ、入射角度特性が良好であり、耐レー
ザー性を向上することができる。本発明の反射防止膜を
紫外光およびエキシマレーザーを使用して作動する装置
の光学素子に用いれば、優れた反射防止効果によりさら
なる高性能が期待できる。
断面図である。
における反射特性図である。
おける入射角度特性図である。
おける光学アドミタンス図である。
断面図である。
における反射特性図である。
おける入射角度特性図である。
図である。
角θ=0°における反射特性図である。
=193.4nmにおける入射角度特性図である。
=193.4nmにおける光学アドミタンス図である。
Claims (3)
- 【請求項1】少なくとも、波長150〜300nmの波
長範囲内の任意の設計基準波長λ0に対し、前記波長の
光を透過する基板上に基板側から光学的膜厚が0.05
λ0〜0.15λ0の低屈折率層、光学的膜厚が0.2λ
0〜0.35λ0の高屈折率層、光学的膜厚が0。2λ0
〜0。3λ0の低屈折率層を順次積層してなる反射防止
膜。 - 【請求項2】少なくとも、波長150〜300nmの波
長範囲内の任意の設計基準波長λ0に対し、前記波長の
光を透過する基板上に基板側から光学的膜厚が約0.5
λ0の整数倍の低屈折率層、光学的膜厚が0.05λ0〜
0.15λ0の低屈折率層、光学的膜厚が0.2λ0〜
0.35λ0の高屈折率層、光学的膜厚が0.2λ0〜
0.3λ0の低屈折率層を順次積層してなる反射防止
膜。 - 【請求項3】前記低屈折率層がフッ化マグネシウム(Mg
F2),フッ化アルミニウム(AlF3),フッ化ナトリウム
(NaF),フッ化リチウム(LiF),フッ化カルシウム
(CaF2),フッ化バリウム(BaF2),フッ化ストロンチ
ウム(SrF2),クリオライト(Na3AlF6),チオライト
(Na5Al3F14)又はこれらの混合物質等から選ばれる物
質からなり、前記高屈折率層がフッ化ネオジウム(Nd
F3),フッ化ランタン(LaF3),フッ化ガドリニウム
(GdF3),フッ化ディスプロシウム(DyF3),酸化アル
ミニウム(Al2O3),フッ化鉛(PbF2),フッ化イット
リウム(YF3)又はこれらの混合物質等から選ばれる物
質からなることを特徴とする請求項1又は2記載の反射
防止膜。
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