JPH11149812A - １９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出力ランプ用光学部材 - Google Patents
１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出力ランプ用光学部材Info
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- JPH11149812A JPH11149812A JP9314063A JP31406397A JPH11149812A JP H11149812 A JPH11149812 A JP H11149812A JP 9314063 A JP9314063 A JP 9314063A JP 31406397 A JP31406397 A JP 31406397A JP H11149812 A JPH11149812 A JP H11149812A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】大気中に放置又は保管しても経時的に分光特性
が変化しない光学部材を提供する。 【解決手段】１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光
学薄膜が形成された基板の最上層に膜厚が１ｎｍ〜１０
ｎｍの疎水性保護膜が形成されてなる１９０ｎｍ〜２５
０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出力ランプ用光
学部材。
が変化しない光学部材を提供する。 【解決手段】１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光
学薄膜が形成された基板の最上層に膜厚が１ｎｍ〜１０
ｎｍの疎水性保護膜が形成されてなる１９０ｎｍ〜２５
０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出力ランプ用光
学部材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術】本発明は、１９０ｎｍ〜２５０ｎ
ｍの波長領域用の光学薄膜が形成された光学部材に関す
る。
ｍの波長領域用の光学薄膜が形成された光学部材に関す
る。
【０００２】
【従来技術】現在、ほとんどすべての光学素子には反射
防止膜、反射増加膜等の光学薄膜が形成されている。光
学薄膜を作製する方法として、光学薄膜の光学特性に応
じて真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法等の物理的成膜法や、CVD法等の化学的成膜法が
広く利用されている。
防止膜、反射増加膜等の光学薄膜が形成されている。光
学薄膜を作製する方法として、光学薄膜の光学特性に応
じて真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法等の物理的成膜法や、CVD法等の化学的成膜法が
広く利用されている。
【０００３】これらの光学薄膜はポーラスであるので、
大気中で使用又は保管を行うと、大気中の水分を膜中に
取り込む。そのため、光学薄膜は経時的に分光特性が変
化（即ち、分光特性が長波長側にシフト）することが知
られている。また、近年、半導体素子の集積度を増すた
めに、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。即ち、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＝２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレー
ザー（λ＝１９３ｎｍ）等があるが、これらの光に対し
て大きな反射防止効果を奏する反射防止膜が必要とされ
る。
大気中で使用又は保管を行うと、大気中の水分を膜中に
取り込む。そのため、光学薄膜は経時的に分光特性が変
化（即ち、分光特性が長波長側にシフト）することが知
られている。また、近年、半導体素子の集積度を増すた
めに、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。即ち、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＝２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレー
ザー（λ＝１９３ｎｍ）等があるが、これらの光に対し
て大きな反射防止効果を奏する反射防止膜が必要とされ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、反射
防止膜が大気中の水分等を取り込んで、分光特性が長波
長側にシフトしても、一般光学部材として可視光領域内
で使用される場合にはほとんど問題はない。しかし、ス
テッパーの光学系に使用される光学部材においては、分
光特性の波長シフトによる使用波長における透過率の低
下（例えば、中心波長の反射率が０．５％から０．８％
に変化する）は、例えば50枚のレンズからなる光学系に
用いた場合、100面の反射防止膜を光が透過することと
なり、この波長シフトによる反射増加により約１６%
（(1-0.005)100−(1-0.008)100=0.16）近い光量の低下
が生じ、露光効率の低下につながることとなる。
防止膜が大気中の水分等を取り込んで、分光特性が長波
長側にシフトしても、一般光学部材として可視光領域内
で使用される場合にはほとんど問題はない。しかし、ス
テッパーの光学系に使用される光学部材においては、分
光特性の波長シフトによる使用波長における透過率の低
下（例えば、中心波長の反射率が０．５％から０．８％
に変化する）は、例えば50枚のレンズからなる光学系に
用いた場合、100面の反射防止膜を光が透過することと
なり、この波長シフトによる反射増加により約１６%
（(1-0.005)100−(1-0.008)100=0.16）近い光量の低下
が生じ、露光効率の低下につながることとなる。
【０００５】そこで、本発明はこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、大気中に放置又は保管しても経
時的に分光特性が変化しない光学部材を提供することを
目的とする。
てなされたものであり、大気中に放置又は保管しても経
時的に分光特性が変化しない光学部材を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は第一に「１９０
ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光学薄膜が形成された
基板の最上層に膜厚が１ｎｍ〜１０ｎｍの疎水性保護膜
が形成されてなる１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域の
高出力レーザ又は高出力ランプ用光学部材（請求項
１）」を提供する。
ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光学薄膜が形成された
基板の最上層に膜厚が１ｎｍ〜１０ｎｍの疎水性保護膜
が形成されてなる１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域の
高出力レーザ又は高出力ランプ用光学部材（請求項
１）」を提供する。
【０００７】また、本発明は第二に「 前記疎水性保護
膜の材料が四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、三フッ
化塩化メチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル樹脂
（ＰＶＦ）、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共
重合体（ＦＥＰ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤ
Ｆ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）のフッ素樹脂であるこ
とを特徴とする請求項１記載の光学部材（請求項２）」
を提供する。
膜の材料が四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、三フッ
化塩化メチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル樹脂
（ＰＶＦ）、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共
重合体（ＦＥＰ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤ
Ｆ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）のフッ素樹脂であるこ
とを特徴とする請求項１記載の光学部材（請求項２）」
を提供する。
【０００８】
【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態としての光
学部材を図面を参照しながら説明する。図１には、実施
形態の光学部材が示されている。本発明にかかる実施形
態の光学部材は、少なくとも、基板３上に１９０ｎｍ〜
２５０ｎｍの波長領域用の光学薄膜（反射防止膜又は反
射膜）２、疎水性保護膜１が順次積層されている。
学部材を図面を参照しながら説明する。図１には、実施
形態の光学部材が示されている。本発明にかかる実施形
態の光学部材は、少なくとも、基板３上に１９０ｎｍ〜
２５０ｎｍの波長領域用の光学薄膜（反射防止膜又は反
射膜）２、疎水性保護膜１が順次積層されている。
【０００９】基板３としては、石英ガラス、蛍石などが
用いられる。１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光
学薄膜２は、公知の光学理論を用いて設計され、所定の
光学的膜厚の低屈折率層と高屈折率層から構成されてい
る。低屈折率層の材料としては、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。
用いられる。１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光
学薄膜２は、公知の光学理論を用いて設計され、所定の
光学的膜厚の低屈折率層と高屈折率層から構成されてい
る。低屈折率層の材料としては、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。
【００１０】高屈折率層の材料としては、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（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を使用す
る事ができる。これらの薄膜は、公知の真空蒸着法，ス
パッタリング法，イオンプレーティング法などにより基
板上に形成される。
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（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。これらの薄膜は、公知の真空蒸着法，ス
パッタリング法，イオンプレーティング法などにより基
板上に形成される。
【００１１】疎水性保護膜１としては、レーザー耐久性
が高く、屈折率が１．２〜１．４の低屈折率のフッ素樹
脂が用いられる。フッ素樹脂は疎水性、即ち表面に水分
が付着しにくいという性質を有するので、光学薄膜上に
保護膜として形成した場合、光学薄膜中に大気中の水分
が進入するのを防止することができる。
が高く、屈折率が１．２〜１．４の低屈折率のフッ素樹
脂が用いられる。フッ素樹脂は疎水性、即ち表面に水分
が付着しにくいという性質を有するので、光学薄膜上に
保護膜として形成した場合、光学薄膜中に大気中の水分
が進入するのを防止することができる。
【００１２】フッ素樹脂は２５０ｎｍ以下の紫外線領域
において吸収があるので、保護膜として形成する場合
は、吸収損失を低減させるために、膜厚を１ｎｍ〜１０
ｎｍにすることが好ましい。フッ素樹脂として、四フッ
化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、三フッ化塩化メチレン樹
脂（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、四フ
ッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥ
Ｐ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリアセタ
ール（ＰＯＭ）が挙げられる。
において吸収があるので、保護膜として形成する場合
は、吸収損失を低減させるために、膜厚を１ｎｍ〜１０
ｎｍにすることが好ましい。フッ素樹脂として、四フッ
化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、三フッ化塩化メチレン樹
脂（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、四フ
ッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥ
Ｐ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリアセタ
ール（ＰＯＭ）が挙げられる。
【００１３】疎水性保護膜は、前述した公知の成膜法に
より成膜を行うことができるが、１９０ｎｍ〜２５０ｎ
ｍの波長領域用の光学薄膜を形成後に、その薄膜表面や
膜中に大気中の水分などが付着したり、取り込まれたり
するのを防止するために、前記薄膜の成膜方法と同様の
方法で、同一のバッチで成膜することが好ましい。
より成膜を行うことができるが、１９０ｎｍ〜２５０ｎ
ｍの波長領域用の光学薄膜を形成後に、その薄膜表面や
膜中に大気中の水分などが付着したり、取り込まれたり
するのを防止するために、前記薄膜の成膜方法と同様の
方法で、同一のバッチで成膜することが好ましい。
【００１４】
【実施例】〔実施例１〕図２実施例１の光学部材の概略
断面図である。実施例１の光学部材は、中心波長をλ＝
１９３ｎｍとした場合に、石英ガラス基板７上に光学的
膜厚λ／１０のＭｇＦ2からなる低屈折率層５、光学的
膜厚λ／４のＬａＦ3からなる高屈折率層６、光学的膜
厚λ／４のＭｇＦ2からなる低屈折率層５、屈折率１．
３５、膜厚１０ｎｍの四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）からなる保護膜４が順次積層されている。
断面図である。実施例１の光学部材は、中心波長をλ＝
１９３ｎｍとした場合に、石英ガラス基板７上に光学的
膜厚λ／１０のＭｇＦ2からなる低屈折率層５、光学的
膜厚λ／４のＬａＦ3からなる高屈折率層６、光学的膜
厚λ／４のＭｇＦ2からなる低屈折率層５、屈折率１．
３５、膜厚１０ｎｍの四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）からなる保護膜４が順次積層されている。
【００１５】この光学部材を大気中に６ヶ月間放置し、
分光特性の経時変化を調べた。図３は、実施例１で製作
した光学部材の成膜直後の分光反射率特性と大気中に６
ヶ月間放置した後の分光特性を示した図である。図３よ
り、大気中に６ヶ月放置しても分光特性はほとんど変化
しないことがわかる。
分光特性の経時変化を調べた。図３は、実施例１で製作
した光学部材の成膜直後の分光反射率特性と大気中に６
ヶ月間放置した後の分光特性を示した図である。図３よ
り、大気中に６ヶ月放置しても分光特性はほとんど変化
しないことがわかる。
【００１６】尚、大気中に６ヶ月放置した光学部材の吸
収量を測定したところ、０．３％と極めて低い値であ
り、疎水性保護膜を形成しても光学部材の吸収損失は増
大しなかった。 〔比較例１〕比較のために、中心波長をλ＝１９３ｎｍ
とした場合に、石英ガラス基板上に光学的膜厚λ／１０
のＭｇＦ2からなる低屈折率層、光学的膜厚λ／４のＬ
ａＦ3からなる高屈折率層、光学的膜厚λ／４のＭｇＦ2
からなる低屈折率層を形成した光学部材を製作した。
収量を測定したところ、０．３％と極めて低い値であ
り、疎水性保護膜を形成しても光学部材の吸収損失は増
大しなかった。 〔比較例１〕比較のために、中心波長をλ＝１９３ｎｍ
とした場合に、石英ガラス基板上に光学的膜厚λ／１０
のＭｇＦ2からなる低屈折率層、光学的膜厚λ／４のＬ
ａＦ3からなる高屈折率層、光学的膜厚λ／４のＭｇＦ2
からなる低屈折率層を形成した光学部材を製作した。
【００１７】この光学部材を実施例１と同様の条件で、
大気中に６ヶ月間放置し、分光特性の経時変化を調べ
た。図４は、比較例１で製作した光学部材の成膜直後の
分光反射率特性と大気中に６ヶ月間放置した後の分光特
性を示した図である。図４より、大気中に６ヶ月放置す
ることにより、反射率が最低になる中心波長が長波長側
に１０ｎｍシフトしていることがわかる。
大気中に６ヶ月間放置し、分光特性の経時変化を調べ
た。図４は、比較例１で製作した光学部材の成膜直後の
分光反射率特性と大気中に６ヶ月間放置した後の分光特
性を示した図である。図４より、大気中に６ヶ月放置す
ることにより、反射率が最低になる中心波長が長波長側
に１０ｎｍシフトしていることがわかる。
【００１８】つまり、大気中の水分などが膜中に取り込
まれて、分光特性が変化していることがわかる。尚、大
気中に６ケ月放置した光学部材の吸収量を測定したとこ
ろ、１．０％と高い値であり、吸収損失の大きな光学部
材であった。図３、４を比較してみると、疎水性保護膜
を設けた光学部材は、大気中に６ヶ月間放置しても、分
光特性に変化がないことがわかる。
まれて、分光特性が変化していることがわかる。尚、大
気中に６ケ月放置した光学部材の吸収量を測定したとこ
ろ、１．０％と高い値であり、吸収損失の大きな光学部
材であった。図３、４を比較してみると、疎水性保護膜
を設けた光学部材は、大気中に６ヶ月間放置しても、分
光特性に変化がないことがわかる。
【００１９】つまり、疎水性保護膜を設けることによ
り、大気中の水分などが膜中に進入することを防止する
ことができる。
り、大気中の水分などが膜中に進入することを防止する
ことができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる光学
部材は、１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光学薄
膜が形成された基板の最上層に膜厚が１ｎｍ〜１０ｎｍ
の疎水性保護膜が形成されているので、大気中に放置又
は保管しても経時的に分光特性が変化しない。
部材は、１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光学薄
膜が形成された基板の最上層に膜厚が１ｎｍ〜１０ｎｍ
の疎水性保護膜が形成されているので、大気中に放置又
は保管しても経時的に分光特性が変化しない。
【００２１】また、使用中心波長の透過率が経時変化し
ないので、数十枚のレンズから構成される光学系に用い
ても、十分な透過率を得ることができる。疎水性保護膜
の膜厚は、１ｎｍ〜１０ｎｍであるので、光学部材の吸
収損失を増大させるという問題が生じない。疎水性保護
膜として用いられるフッ素樹脂は、屈折率が１．２〜
１．４と低屈折率であるので、光学特性に何等影響を与
えない。
ないので、数十枚のレンズから構成される光学系に用い
ても、十分な透過率を得ることができる。疎水性保護膜
の膜厚は、１ｎｍ〜１０ｎｍであるので、光学部材の吸
収損失を増大させるという問題が生じない。疎水性保護
膜として用いられるフッ素樹脂は、屈折率が１．２〜
１．４と低屈折率であるので、光学特性に何等影響を与
えない。
【００２２】フッ素樹脂はレーザー耐久性を有するの
で、フッ素樹脂を保護膜として形成することにより、光
学部材のレーザー耐久性を向上させることができ、１９
０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出
力ランプに使用される光学部材として適している。
で、フッ素樹脂を保護膜として形成することにより、光
学部材のレーザー耐久性を向上させることができ、１９
０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出
力ランプに使用される光学部材として適している。
【図１】本発明にかかる実施形態の光学部材の概略断面
図である。
図である。
【図２】実施例１の光学部材の概略断面図である。
【図３】実施例１で製作した光学部材の成膜直後の分光
反射率特性と大気中に６ヶ月間放置した後の分光特性を
示した図である。
反射率特性と大気中に６ヶ月間放置した後の分光特性を
示した図である。
【図４】比較例１で製作した光学部材の成膜直後の分光
反射率特性と大気中に６ヶ月間放置した後の分光特性を
示した図である。
反射率特性と大気中に６ヶ月間放置した後の分光特性を
示した図である。
１・・・疎水性保護膜 ２・・・１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光学薄
膜 ３・・・基板 ４・・・四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ） ５・・・低屈折率層 ６・・・高屈折率層 ７・・・石英ガラス基板
膜 ３・・・基板 ４・・・四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ） ５・・・低屈折率層 ６・・・高屈折率層 ７・・・石英ガラス基板
Claims (2)
- 【請求項１】１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域用の光
学薄膜が形成された基板の最上層に膜厚が１ｎｍ〜１０
ｎｍの疎水性保護膜が形成されてなる１９０ｎｍ〜２５
０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出力ランプ用光
学部材。 - 【請求項２】前記疎水性保護膜の材料が四フッ化エチレ
ン樹脂（ＰＴＦＥ）、三フッ化塩化メチレン樹脂（ＰＣ
ＴＦＥ）、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、四フッ化エチ
レン-六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、フッ化
ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリアセタール（ＰＯ
Ｍ）のフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１記載
の光学部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9314063A JPH11149812A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | １９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出力ランプ用光学部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9314063A JPH11149812A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | １９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出力ランプ用光学部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11149812A true JPH11149812A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18048789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9314063A Pending JPH11149812A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | １９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長領域の高出力レーザ又は高出力ランプ用光学部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11149812A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004233474A (ja) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光学系及び該光学系を用いた光学装置の使用方法 |
| DE102006062480A1 (de) | 2006-12-28 | 2008-07-03 | Carl Zeiss Smt Ag | Optisches Element mit hydrophober Beschichtung, Projektionsobjektiv und Projektionsbelichtungsanlage damit |
| DE102008002024A1 (de) | 2007-06-05 | 2008-12-11 | Carl Zeiss Smt Ag | Optisches Element, Projektionsobjektiv und Projektionsbelichtungsanlage damit |
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-
1997
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