JPH11237503A - 回折光学素子及びそれを有する光学系 - Google Patents

回折光学素子及びそれを有する光学系

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JPH11237503A
JPH11237503A JP10356941A JP35694198A JPH11237503A JP H11237503 A JPH11237503 A JP H11237503A JP 10356941 A JP10356941 A JP 10356941A JP 35694198 A JP35694198 A JP 35694198A JP H11237503 A JPH11237503 A JP H11237503A
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oxide
diffractive optical
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fluoride
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日出夫 加藤
Hiroshi Maehara
広 前原
Kenji Tamamori
研爾 玉森
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細加工が容易で強い光エネルギーの照射に
も耐久性の良い紫外領域で好適な回折光学素子及びそれ
を有した光学系を得ること。 【解決手段】 フッ素化合物より成る基板と、該基板上
に形成した酸化物を用いた回折格子とを有すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回折光学素子及びそ
れを有する光学系に関し、特に耐久性が優れ、形状の経
時的変化が少なく、常に、特定方向への回折光を高い回
折効率で形成できる回折光学素子に関し、特にArFエ
キシマレーザーやKrFエキシマレーザーを光源として
用いるデバイス製造用の露光装置の光学系に好適なもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来より、レンズ面やあるいは光学系の
1部に回折作用を有する回折光学素子を設けて、光学系
中の屈折面と回折面とで、ある基準波長の光線に対する
色収差の出方が逆方向に発現するという物理現象を利用
して、光学系の色収差を減じる方法が例えばSPIE Vol.1
354 International Lens Design Conference (1990) 等
の文献や特開平4-213421号公報、特開平6-324262号公
報、USP5,044,706 等により開示されている。
【0003】これらで開示されている回折光学素子で
は、周期的構造の回折格子を光軸等ある軸を中心に回転
対称に構成し、回折格子の周期ピッチを徐々に変化させ
ることによりこの周期的構造を有する輪帯構造から生じ
る回折作用がレンズとして作用するのを利用している。
【0004】この回折光学素子は、硝子の分散により屈
折面で発生する色収差に対して特にその補正する効果が
大きいが、その周期的構造の周期を変化させることで非
球面レンズ的な効果を持たせることもでき収差の低減に
も大きな効果がある。
【0005】この回折作用を得るための回折光学素子の
具体的な構造は、キノフォームと呼ばれ、この位相差2
πを与える間が連続的になっているもの、連続的な位相
差分布を階段状に近似したバイナリー形状(階段形状)
に構成したものや、その微小な周期的構造を三角波形状
に近似し構成したもの等が知られている。
【0006】このような回折光学素子は、リソグラフィ
ー等の半導体プロセスや切削等により製造されている。
【0007】回折光学素子のうち階段形状(バイナリー
形状)の回折光学素子はバイナリーオプティクス(B
O)と呼ばれ、リソグラフィー等の半導体プロセスによ
り非常に細細なものが製造される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】BOの基板に石英を用
い、露光(周期パターンの焼付)にはi線ステッパー、
ドライエッチングには平行平板型のRIE装置を使用し
て、フォトリソグラフィー技術により1つの帯が8段の
階段より成る輪帯状パターンをもつBO素子を作成して
いた。石英基板を直接加工して作成したBO素子は、石
英基板がそれに当たる強力な光エネルギー(ArFエキ
シマレーザー、KrFエキシマレーザー等からのレーザ
ー光線)の一部を吸収してコンパクション(収縮)を起
こし、BOの形状が変化してしまう問題があった。
【0009】本発明は強力な光エネルギーの照射によっ
てもコンパクションを起こさないか、起こしても問題が
生じない程度となる回折光学素子及びそれを有する光学
系の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の回折光学素子
は、フッ素化合物より成る基板上に酸化物(酸化化合
物)を用いて回折格子を形成していることを特徴として
いる。
【0011】本発明のある回折光学素子は前記回折格子
が前記酸化物のみでできており、本発明の他の回折光学
素子は前記回折格子が、前記酸化物とフッ素化合物又は
前記酸化物と金属酸化物の多層構造を有する。
【0012】本発明の回折光学素子の好ましい形態はB
Oである。
【0013】本発明の前記酸化物の好ましい物は石英
(SiO2 )である。
【0014】本発明の前記酸化物の他の物としては、ア
ルミナ,氷晶石,MgO,TiO2,HfO2 等の金属
酸化物がある。
【0015】本発明の前記基板の前記フッ素化合物の好
ましい物はフッ化カルシウム(CaF2)である。
【0016】本発明の前記基板の前記フッ素化合物の他
の物としてはAlF3 ,BaF2 ,LiF,MgF2
がある。
【0017】本発明の前記多層構成のうち酸化物の層が
主に階段形状の格子を形成し、フッ素化合物、又は金属
酸化物の層は酸化物の層をドライエッチングするときの
ストッパーとして作用していること。
【0018】本発明の前記多層構造のエッチングストッ
パーとして働いたフッ素化合物には、フッ化マグネシウ
ム、フッ化鉛、フッ化ネオジウム、フッ化リチウム、フ
ッ化ランタン、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フ
ッ化アルミニウムのうちの少なくとも1つが用いられ
る。
【0019】本発明の前記多層構造のエッチングストッ
パーとして働いた金属酸化物は、酸化アルミニウム、酸
化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ネオジウム、酸
化セリウムのうちの少なくとも1つが用いられる。
【0020】本発明の回折光学素子の好ましい形態で
は、前記基板の前記回折格子が形成されている表面に反
射防止膜が形成され、前記基板の裏面にも反射防止膜が
形成されている。
【0021】
【発明の実施の形態】図1は本発明の回折光学素子の実
施形態1の要部斜視図である。図中、1は回折光学素子
である。
【0022】回折光学素子1は、レンズ作用を有する回
折格子より成る所謂BOレンズ(Binary Optics より成
るレンズ)であるが、フレネル回折格子や、鋸歯状回折
格子等から成る回折光学素子にも、本発明は適用でき
る。
【0023】回折格子の断面形状は、本実施形態1のよ
うな図2(A)の断面図に示す階段形状(バイナリー形
状)や、図2(B)の断面図に示すキノフォーム形状が
代表的なものであるが、これらの形状に限定されるもの
ではない。
【0024】図3は本実施形態1の回折光学素子を作製
する際に用いる基板の要部断面図で、回折格子を刻み込
む前の状態である。本実施形態1の回折光学素子1の基
板2は蛍石(ホタル石)等のフッ素化合物(フッ素化合
物)より成っている。基板2上に設けるべき回折格子1
aの材質は、石英(SiO2 )4と蛍石(フッ化カルシ
ウム)等のフッ素化合物5より成り、これらの層を積層
した多層膜3にエッチングを行なうことにより図2
(A)に示すような回折格子を得る。ここで、石英の層
4が主として、ドライエッチングにより階段を形作るも
のであり、フッ素化合物5の層は石英の層4をドライエ
ッチングするときのエッチング量をコントロールするた
めのストッパーとしての作用を有している。
【0025】本実施形態では回折光学素子の基板として
従来の石英の代わりに蛍石(フッ素化合物)を用いてい
る。蛍石は、石英に比べると前述のコンパクション(収
縮)があまり無く、その上色消しの効果も期待できるの
で結像光学系の(BO)レンズに対して格好の材料とい
えるが、石英に比べて硬度が低いため、石英に比べる
と、ドライエッチング加工が難しい。
【0026】そこで、本発明者は蛍石(フッ素化合物)
の基板の表面上へ、ドライエッチング加工が容易な石英
(酸化物)の薄膜を基板上に成膜した後、フォトリソグ
ラフィープロセスとドライエッチング技術を用いてこの
石英薄膜に回折格子を形成することとした。
【0027】石英の薄膜はスパッター製膜法、EB製膜
法、CVD製膜法等が適用可能であるが、本実施形態で
は比較的取扱の易しいスパッター製膜法を採用してBO
を作成した。
【0028】本実施形態1では、BOの加工において、
深さ方向のエッチングコントロールが難しく、エッチン
グ面の表面性が悪くならないように、バイナリーの段差
に相当する膜厚の石英の層を7層あらかじめ成膜し、且
つ段差部分の境界(石英層と石英層の間)に予め、エッ
チングストッパーとなりうる薄膜の層を設けた。
【0029】この薄膜の材料は石英をエッチングするエ
ッチングガスに対して耐性がある材料で、且つエッチン
グガスを変えれば反対に石英が耐性を持つようなもので
ある。一般に金属のフッ化物はハロゲン系のエッチング
ガスに対して耐性が有るので、本発明の石英膜のRIE
エッチングストッパーの材料として最適である。従っ
て、ここでは、エッチングストッパーとしてフッ素化合
物、特に遠紫外光線の透過性の良いフッ素化合物とし
て、フッ化マグネシウム、フッ化鉛、フッ化ネオジウ
ム、フッ化リチウム、フッ化ランタン、フッ化カルシウ
ム、フッ化バリウム等を用い、各層の石英の薄膜の表面
に100Å程度、この種のフッ化金属膜を100Å程度
成膜した。このことにより、エッチングの条件が緩くて
も形状精度と表面性の良い蛍石を基板としたBOレンズ
を作ることができる。
【0030】次に本実施形態1の回折光学素子1の具体
的な構成について説明する。
【0031】本実施形態1の回折光学素子(BOレン
ズ)1は、外形が直径20mmΦの円形状より成ってい
る。この素子は、KrFエキシマレーザーからの波長2
48nmの光に対して用いられるものであり、所謂設計
波長は248nmである。この素子の回折格子の輪帯の
数は総計約1800本である。各輪帯はそれぞれ図2
(A)に示す8段の階段形状の要素(単位)より成って
いる。
【0032】図2(A)のBOレンズ1において最外側
の輪帯を構成する段階は、設計値で、各段の幅Wa1が
0.35μm、高さHa1が0.062μmである。輪
帯、即ち階段全体の幅Waと高さはHaはそれぞれWa
=2.8μm(0.35μm×8)、Ha=0.434
μm(0.062μm×7)である。
【0033】基板2には直径4インチ、厚さ4mmの蛍
石の結晶基板を用いている。基板2上にマルチスパッタ
ー用のスパッター装置を用いて連続成膜法で、石英(S
iO2 )4を約520Å、フッ化金属であるフッ化バリ
ウム5を約100Å成膜した、膜厚は合計で約620Å
である。1層の石英と1層のフッ化バリウムの対で8段
のBO素子の1段を構成している。この操作を7回繰り
返すことにより膜厚約0.434μmの、対で1層の7
層の積層膜を成膜した。
【0034】1単位あたり、8段の階段より成る回折格
子1aは、このような7層積層膜付の蛍石基板に対し、
i線(λ=365nm)ステッパーを使用し、図4の上
段に示すクロムマスク11、12、13のパターンをB
Oの基板2上のフォトレジストに順次焼付け、1回の焼
付毎に、レジストを現像し、現像によるレジストパター
ンをマスクにドライエッチング(RIE)法を用いて蛍
石基板2上の多層膜3をエッチング加工してパターニン
グを行なうことにより製造する。基板2の蛍石5はハロ
ゲン系のエッチングガスに対して耐性があるので、最下
段はエッチングストッパー膜を必要としていない。図4
の下段は、図4の上段が示す3枚のマスク11、12、
13を順に用いて上記プロセスを3回繰り返すことによ
り基板2上に1要素(1輪帯)あたり8段の階段より成
る回折格子構造を製作したBOレンズの断面図を示して
いる。
【0035】次に実施形態1の変形例について説明す
る。
【0036】本変形例の回折光学素子1は、外形が図1
の実施形態1と同様に直径20mmの円形状より成って
おり、実施形態1のフッ化バリウムの代わりにフッ化カ
ルシウムを採用している。
【0037】基板2には直径4インチ、厚さ4mm厚の
蛍石の結晶基板を用いている。基板2上にマルチスパッ
ター用のスパッター装置を用いて連続成膜法で、石英
(SiO2 )4を約520Å、フッ化金属であるフッ化
カルシウム5を約100Å成膜した、膜厚は合計で約6
20Åである。この操作を7回繰り返すことにより膜厚
約0.434μmの、7層の積層膜を成膜した。
【0038】BOレンズ1の作成は、実施形態1と同様
に、i線(λ=365nm)ステッパーを使用し、この
ような7層積層膜付の蛍石基板に対し、図4の上段に示
すクロムマスク11、12、13のパターンをBOの基
板2上のフォトレジストに順次焼付け、1回の焼付毎
に、レジストを現像し、現像されたレジストパターンを
マスクにドライエッチング(RIE)法を用いて蛍石基
板2上の多層膜3をエッチング加工してパターニングを
行なった。エッチングガスとしてCCl22、CF4 、B
Cl3主体のガスを使用した。3枚のマスク11、12、
13を順に用いて上記プロセスを3回繰り返すことによ
りBOレンズを製造する。
【0039】次に実施形態1の第2の変形例について説
明する。
【0040】本変形例の回折光学素子1は外形が図1の
実施形態1と同様に直径20mmの円形状より成ってお
り、実施形態1のフッ化バリウムの代わりにフッ化アル
ミニウム(AlF3 )を採用し、蛍石基板2上に石英
(SiO2 )とフッ化アルミニウムの7層の多層膜を成
膜し、実施形態1と同様のフォトリソ工程によってBO
レンズを製造する。
【0041】次に実施形態1の第3の変形例について説
明する。
【0042】本変形例の回折光学素子1は、図1の実施
形態1と同様に、蛍石の基板2上に石英(SiO2 )3
とフッ素化合物(例えばフッ化マグネシウム、フッ化
鉛、フッ化ネオジウム、フッ化リチウム、フッ化ランタ
ン、水晶石等のうちの1つのフッ化金属)4の7層の多
層膜を成膜し、実施形態1と同様のフォトリソ工程によ
ってBOレンズを製造する。
【0043】本発明の回折光学素子の実施形態2の要部
斜視図も図1に示す。図中1は回折光学素子である。
【0044】本実施形態2の回折光学素子1もレンズ作
用を有する回折格子より成る、所謂BO(Binary Optic
s)であるが、フレネル回折格子や、鋸歯状回折格子等
から成る回折光学素子にも本発明は適用できる。
【0045】回折格子の断面形状は、図2(A)の断面
図が示す階段形状(バイナリー形状)や、図2(B)の
断面図が示すキノフォーム形状の格子が代表的なもので
あるが、これらの形状に限定されるものではない。
【0046】図5は本実施形態2の回折光学素子を作製
する際に用いる基板の要部断面図である。本実施形態2
の回折光学素子1の基板2は蛍石等のフッ素化合物より
成っている。基板2上に設ける回折格子1aの材質は、
石英(SiO2 )4と酸化アルミニウム(Al23
等の金属酸化物5より成り、これらの層を積層した多層
膜3にエッチングを行なうことにより図2(A)に示す
ような回折格子を得る。ここで石英層4はドライエッチ
ングで階段を形作るものであり、金属酸化物5の層は石
英の層4をドライエッチングするときのエッチング量を
コントロールするためのストッパーとしての作用を有し
ている。
【0047】本実施形態では回折光学素子の基板として
従来の石英の代わりに蛍石(フッ素化合物)を用いてい
る。蛍石は石英に比べると前述のコンパクション(収
縮)があまり無く、その上、色消しの効果も期待できる
ので結像光学系の(BO)レンズに対して格好の材料と
いえるが、石英に比べて硬度が低いため、石英に比べて
ドライエッチング加工が難しい。
【0048】そこで、本発明者は蛍石(フッ素化合物)
の基板の表面上へ、ドライエッチング加工が容易な石英
(酸化シリコン)の薄膜を基板上に成膜した後、フォト
リソグラフィープロセスとドライエッチング技術を用い
て、この石英薄膜に回折格子を形成することとした。
【0049】石英の薄膜はスパッター製膜法、EB製膜
法、CVD製膜法等が適用可能であるが、本実施形態で
は比較的取扱の易しいスパッター製膜法を採用してBO
素子を作成した。
【0050】本実施形態2では、BO素子の加工におい
て、深さ方向のエッチングコントロールが難しく、エッ
チング面の表面性が悪くならないように、バイナリーの
段差に相当する膜厚の石英の層をあらかじめ成膜、且つ
段差部分の境界(石英層と石英層の間)に予め、エッチ
ングストッパーとなりうる薄膜の層を設けた。
【0051】この薄膜の材料は、石英のエッチングガス
に対して耐性がある材料で、且つエッチングガスを変え
れば反対に酸化シリコンが耐性を持つようなものであ
る。従って、本実施形態2では金属の酸化物、特に遠紫
外光線の透過性の良い金属酸化物として酸化アルミニウ
ムを用い、各層の酸化シリコンの薄膜の表面に100程
度の酸化アルミニウム膜を成膜した。このことにより、
エッチングの条件が緩くても形状精度と表面性の良い蛍
石を基板としたBOレンズを作ることができる。
【0052】次に本実施形態2の回折光学素子1の具体
的な構成について説明する。
【0053】本実施形態の回折光学素子(BOレンズ)
1は、外形が直径20mmΦの円形状より成っている。
この素子もKrFエキシマレーザーからの波長248n
mの光に対して用いられるものであり、所謂設計波長は
248nmである。使用波長248nmのKrFレーザ
ー用を用いて構成している。この素子の回折格子の輪帯
の数は総計約1800本である。各輪帯はそれぞれ図2
(A)に示す8段の階段形状の要素(単位)より成って
いる。
【0054】図2(A)のBOレンズ1を構成する8段
BO素子単位1aの模式図において最外側の輪帯を構成
する階段は、設計値で、各段の幅Wa1が0.35μ
m、高さHa1が0.062μmである。輪帯、即ち素
子単位の幅Waと高さはHaはそれぞれWa=2.8μ
m(0.35μm×8)、Ha=0.434μm(0.
062μm×7)である。
【0055】基板2には直径4インチ、厚さ4mmの蛍
石の結晶基板を用いている。基板2上にマルチスパッタ
ー用のスパッター装置を用いて連続成膜法で、石英(S
iO2 )4を約520Å、金属酸化物である酸化アルミ
ニウム(Al23 )を約100Å成膜した、合計で約
620Åである。1層の酸化シリコンと1層の酸化アル
ミニウムの対で8段のBO素子の1段を構成している。
この操作を7回繰り返すことにより膜厚約0.434μ
mの、7層の積層膜を成膜した。
【0056】1単位あたり8段の階段形状より成る回折
格子1aは、実施形態1と同様、このような7層積層膜
付の蛍石基板に対し、i線(λ=365nm)ステッパ
ーを使用し、図4に示すようにクロムマスク11、1
2、13のパターンをBOの基板2上のフォトレジスト
に順次焼付け、1回の焼付毎にレジストを現像して現像
によるレジストパターンをマスクにドライエッチング
(RIE)法を用いて蛍石基板2上の多層膜3をエッチ
ング加工してパターニングを行なうことにより製造す
る。基板2の蛍石5はハロゲン系のエッチングガスに対
して耐性があるので、最下段はエッチングストッパー膜
を必要としていない。
【0057】次に実施形態2の変形例について説明す
る。
【0058】本変形例の回折光学素子1は外形が直径2
0mmの円形状より成っており、実施形態2の酸化アル
ミニウム(Al23)の代わりにMgOを採用してい
る。
【0059】基板2には直径4インチ、厚さ4mmの蛍
石の結晶基板を用いている。基板2上にマルチスパッタ
ー用のスパッター装置を用いて連続成膜法で、石英(S
iO2 )4を約520Å、金属酸化物である酸化マグネ
シウム(MgO)5を約100Å成膜した、合計で約6
20Åである。この操作を7回繰り返すことにより膜厚
約0.434μmの、7層の積層膜を成膜した。
【0060】BOレンズ1の作成は実施形態2と同様
に、i線(λ=365nm)ステッパーを使用し、図4
に示すように、クロムマスク11、12、13のパター
ンをBO基板2上のフォトレジストに順次縮小焼付け、
現像されたレジストパターンをマスクにドライエッチン
グ(RIE)法を用いて蛍石基板2上の多層膜3をエッ
チング加工してパターニングすることにより製造してい
る。エッチングガスとしてCCl22、CF4 主体のガ
スを使用した。3枚のマスク11、12、13を順に用
いて上記プロセスを3回繰り返すことによりBOレンズ
を製造した。
【0061】次に実施形態2の第2の変形例について説
明する。
【0062】本変形例の回折光学素子1は外形が直径2
0mmの円形状より成っており、実施形態2の多層膜を
構成する酸化アルミニウム(Al23 )の代わりに酸
化ネオジウムを採用し、蛍石基板2上に7層の酸化シリ
コン(SiO2 )と酸化ネオジウムの多層膜を成膜し、
実施形態2と同様のフォトリソ工程によってBOレンズ
を製造する。
【0063】次に実施形態2の第3の変形例について説
明する。
【0064】本変形例の回折光学素子1は、実施形態2
と同様に蛍石の基板2上に石英(SiO2 )と、酸化ハ
フニウム、酸化セリウム等のうちの1つの金属酸化物か
ら成る多層膜(7層)を成膜し、実施形態2と同様のフ
ォトリソ工程によってBOレンズを製造する。
【0065】本発明の第3の実施形態を図6〜図11を
用いて説明する。
【0066】図6は輪帯状に回折要素(階段)が形成さ
れたBOレンズの斜視図、図7はBOレンズの断面図、
図8は図7の一部の拡大断面図を示している。設計上、
使用波長248nmのKrFエキシマレーザー光用を想
定し、回折要素単位である輪帯の数を約1800本と
し、各輪帯がそれぞれ図8に示すような8段の階段を有
し、全体として直径20mmの円形のBOレンズ1を構
成している。このBOレンズ1の最外側の輪帯は設計値
で各段の幅が0.35μm、高さが0.062μmで、
回折要素単位としての輪帯の幅は2.8μm、高さは
0.434μmである。
【0067】図9は第3の実施形態のBOレンズ1を製
造する前の基板の断面図を示している。本実施例では、
直径100mm、厚さ4mmの蛍石(CaF2 )の結晶
板を使用し、この蛍石から成る基板2の表面にスパッタ
リング製造装置を使用して、ドライエッチング加工が容
易な石英(SiO2 )の薄膜7を、予めBO段差に相当
する膜厚分の約0.434μm成膜する。尚、スパッタ
リング製膜法ではなくEB製膜法やCVD製膜法を使用
しても良い。
【0068】図10はBOレンズの基板上の石英薄膜7
に微細な8段の階段を形成する際に用いるクロムマスク
と製造できるBOレンズ1の断面図を示し、フォトリソ
グラフィ法による縮小露光焼付装置である露光波長λ=
365nmのi線ステッパーを使用し、クロムマスク4
のパターンを石英薄膜付蛍石基板2上のフォトレジスト
に焼付けしてレジストパターンを形成する。このレジス
トパターンをマスクとしてドライエッチング法を使用し
て、基板2の薄膜7をエッチング加工し段差を形成す
る。更に、クロムマスク5,6を使用してそれぞれ上述
の工程を繰り返すことにより、薄膜7に階段部(7)が
形成されてBOレンズ1が得られる。
【0069】蛍石に代表されるフッ素化合物は、一般に
ハロゲン等のドライエッチングガスに対して耐性があ
り、エッチングストッパとしての役目を果たすので、階
段の各段に垂直に近い段差が要求される高精度のBOレ
ンズ1を形成することができる。
【0070】実施形態3の変形例として、蛍石基板2の
代りに直径100nm、厚さ4mmのフッ化バリウム
(BaF2 )の結晶基板2を使用し、RFスパッタ用の
スパッタ装置を用いてフッ化バリウム基板2上に石英薄
膜7を、厚さ約0.43μmに成膜して、直径20mm
の円形のBOレンズ1の作成を行なえる。
【0071】この場合も、前記のi線ステッパーを使用
し、クロムマスクのパターンを石英薄膜付フッ化バリウ
ムから成る基板2上のフォトレジストに焼付現像してレ
ジストパターン形成する。このレジストパターンをマス
クとしてドライエッチング法を用いて、フッ化バリウム
基板2上の薄膜3をエッチング加工してBOレンズ1を
作成する。エッチングガスとしてCF4 /H2 ,CH2
/F2 主体のガスを使用し、3枚のマスク4〜5を用い
て上述の工程を3回繰り返して、BOレンズ1を作成す
る。
【0072】以上説明した各種BOレンズの基板2の形
状は、両面平面,片面平面,片面曲面のいずれでも良
い。
【0073】尚、3回目のドライエッチングを多少オー
バー気味に行っても、フッ化バリウム基板2が有するエ
ッチングストッパとしての耐性によって、高精度の良好
な仕上がりとすることができる。
【0074】更に、実施形態3の他の変形例として、基
板2に蛍石の代りにフッ化マグネシウム(MgF2 )の
結晶を使用し、フッ化マグネシウムから成る基板2上に
石英膜から成る薄膜3を成膜し、実施形態3と同様に、
フォトリソグラフィ工程及びドライエッチング工程とに
よって直径20mmのBOレンズ1を得ることができ
る。
【0075】図11は第4の実施形態の断面図を示し、
実施形態3と同様に、蛍石基板2上に石英の薄膜7を成
膜し、同様のフォトリソグラフィ工程及びドライエッチ
ング工程を経て8段BOレンズを加工した後に、このB
Oレンズの両面に反射防止膜8を成膜する。反射防止膜
8としてはフッ化リチウム(LiF)をRFスパッタ法
を用いて62nm積層したものがある。このBOレンズ
をKrFレーザー光を用いてその回折効率を測定する
と、両面に反射防止膜8が無いものに比べて回折効率が
だいたい12%向上する。
【0076】又、第4の実施形態の変形例として、フッ
化マグネシウムとアルミナ(Al23 )をRFスパッ
タリング法を用いて、厚さ各62nmに積層して反射防
止膜8とする。この反射防止膜8の場合は、両面に反射
防止膜が無いものに比べて回折効率がたいだい16%向
上する。
【0077】このような反射防止膜は、前述の実施形態
1と2及びそれらの変形例に対しても適用して効果が出
る。又、反射防止膜は必要に応じて、基板の片面のみに
形成してもいい。
【0078】図12は投影露光装置の模式図である。上
方からランプやレーザー等の光源21、光源21からの
光で均一に照明するための照明光学系22、この照明光
学系22により照明されるレチクルR、レチクルRに形
成された投影パターンをウエハWに投影するための投影
光学系23、この投影光学系23で投影されるウエハW
が順次に配列されている。
【0079】この投影露光装置で使用されるBOレンズ
は、上述のいずれかの実施例で示したレンズであり、ス
テッパーの分割露光により直径200mmの大きさに作
成される。このBOレンズを照明光学系22や投影光学
系23に組み込んだKrFレーザーステッパー(ステッ
プアンドスキャン又はステップアンドリピートタイプの
装置)を使用したシリコン基板上への縮小焼付と、一連
の半導体製造工程により、高性能の半導体デバイスを製
造することができる。すなわち、この投影露光装置を使
用して、IC,LSI等の半導体素子、液晶素子、CC
D等の撮像素子、磁気ヘッド等の磁気素子、BOE等の
光学素子を精度良く製造することができる。
【0080】
【発明の効果】本発明によれば、強力な光エネルギーの
照射によってもコンパクションを起こさないか、起こし
ても問題が生じない程度となる回折光学素子及びそれを
有する光学系を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の回折光学素子の実施形態1の要部斜
視図
【図2】 図1の一部分の断面図
【図3】 本発明の回折光学素子の多層膜の説明図
【図4】 本発明の回折光学素子の回折格子の製造方法
を示す説明図
【図5】 本発明の回折光学素子の実施形態2の断面図
【図6】 本発明のBOレンズの実施形態3の要部斜視
【図7】 図6のBOレンズの断面図
【図8】 図7のBO断面拡大図
【図9】 図6〜図8で示すBOレンズの回折格子を形
成する前の基板の様子を示す断面図
【図10】 図6〜図8で示すBOの製造法におけるク
ロムマスクと8段BOレンズの断面図
【図11】 本発明の回折光学素子の実施形態4の要部
断面図
【図12】 本発明の投影露光装置の模式図
【符号の説明】
1 回折光学素子 2 基板 3 回折格子 4 石英 5 フッ素化合物 11,12,13 マスク 21 光源 22 照明光学系 23 投影光学系 R レチクル W ウエハ

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素化合物より成る基板と、該基板上
    に形成した酸化物を用いた回折格子とを有することを特
    徴とする回折光学素子。
  2. 【請求項2】 前記回折格子は、前記酸化物と、あるフ
    ッ素化合物の多層構造を有することを特徴とする請求項
    1の回折光学素子。
  3. 【請求項3】 前記フッ素化合物は、前記酸化物をエッ
    チングする際のストッパーとして作用したものであるこ
    とを特徴とする請求項2の回折光学素子。
  4. 【請求項4】 前記フッ素化合物として、フッ化マグネ
    シウム、フッ化鉛、フッ化ネオジウム、フッ化リチウ
    ム、フッ化ランタン、フッ化カルシウム、フッ化バリウ
    ム、フッ化アルミニウムのうちの少なくとも1つが用い
    られることを特徴とする請求項3の回折光学素子。
  5. 【請求項5】 前記回折格子は、前記酸化物と、ある金
    属酸化物の多層構造を有することを特徴とする請求項1
    の回折光学素子。
  6. 【請求項6】 前記金属酸化物は、前記酸化物をエッチ
    ングする際のストッパーとして作用したものであること
    を特徴とする請求項5の回折光学素子。
  7. 【請求項7】 前記金属酸化物として、酸化アルミニウ
    ム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ネオジウ
    ム、酸化セリウムのうちの少なくとも1つが用いられる
    ことを特徴とする請求項6の回折光学素子。
  8. 【請求項8】 前記酸化物は、石英,アルミナ,氷晶
    石,MgO,TiO2,HfO2 のいずれかであること
    を特徴とする請求項1の回折光学素子。
  9. 【請求項9】 前記基板は、CaF2 ,AlF3 ,Ba
    2 ,LiF,MgF2 のいずれかより成ることを特徴
    とする請求項1の回折光学素子。
  10. 【請求項10】 前記酸化物は、石英,アルミナ,氷晶
    石,MgO,TiO2,HfO2 のいずれかであること
    を特徴とする請求項9の回折光学素子。
  11. 【請求項11】 前記回折格子は、前記酸化物と、ある
    フッ素化合物の多層構造を有することを特徴とする請求
    項10の回折光学素子。
  12. 【請求項12】 前記フッ素化合物は、前記酸化物をエ
    ッチングする際のストッパーとして作用したものである
    ことを特徴とする請求項11の回折光学素子。
  13. 【請求項13】 前記フッ素化合物として、フッ化マグ
    ネシウム、フッ化鉛、フッ化ネオジウム、フッ化リチウ
    ム、フッ化ランタン、フッ化カルシウム、フッ化バリウ
    ム、フッ化アルミニウムのうちの少なくとも1つが用い
    られることを特徴とする請求項12の回折光学素子。
  14. 【請求項14】 前記回折格子は、前記酸化物と、ある
    金属酸化物の多層構造を有することを特徴とする請求項
    10の回折光学素子。
  15. 【請求項15】 前記金属酸化物は、前記酸化物をエッ
    チングする際のストッパーとして作用したものであるこ
    とを特徴とする請求項14の回折光学素子。
  16. 【請求項16】 前記金属酸化物として、酸化アルミニ
    ウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ネオジ
    ウム、酸化セリウムのうちの少なくとも1つが用いられ
    ることを特徴とする請求項15の回折光学素子。
  17. 【請求項17】 前記基板は蛍石(CaF2)、前記酸化
    物は石英であることを特徴とする請求項10の回折光学
    素子。
  18. 【請求項18】 前記基板の少なくとも1面に反射防止
    膜が形成されていることを特徴とする請求項17の回折
    光学素子。
  19. 【請求項19】 前記基板の両面に前記反射防止膜が形
    成されていることを特徴とする請求項17の回折光学素
    子。
  20. 【請求項20】 前記回折光学素子はBOであることを
    特徴とする請求項1の回折光学素子。
  21. 【請求項21】 前記基板は平面を有することを特徴と
    する請求項1の回折光学素子。
  22. 【請求項22】 前記基板は曲面を有することを特徴と
    する請求項1の回折光学素子。
  23. 【請求項23】 請求項1〜22のいずれか1項記載の
    回折光学素子を有することを特徴とする光学系。
  24. 【請求項24】 請求項23の光学系を有することを特
    徴とする露光装置。
  25. 【請求項25】 請求項24の露光装置によりウエハに
    デバイスパターンを転写する段階を有することを特徴と
    するデバイス製造方法。
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DE69824815T DE69824815D1 (de) 1997-12-03 1998-12-02 Beugungselement und damit ausgestattetes optisches System
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001100017A (ja) 1999-09-29 2001-04-13 Canon Inc 光学素子
US7129982B1 (en) * 1999-12-30 2006-10-31 Intel Corporation Color image sensor with integrated binary optical elements
US20030198260A1 (en) * 2002-04-18 2003-10-23 Hogan Josh N. Method and apparatus for generating multiple wavelength radiation
DE10220045A1 (de) * 2002-05-04 2003-11-13 Zeiss Carl Smt Ag Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes aus Quarzsubstrat
JP4305611B2 (ja) * 2002-07-18 2009-07-29 株式会社ニコン 照明光学装置、露光装置および露光方法
US20050018296A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 Asml Holding Nv Diffractive optical element and method of making same
TWI545352B (zh) * 2006-02-17 2016-08-11 卡爾蔡司Smt有限公司 用於微影投射曝光設備之照明系統
EP1984788B1 (en) 2006-02-17 2011-09-21 Carl Zeiss SMT GmbH Optical integrator for an illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus
GB0617945D0 (en) 2006-09-12 2006-10-18 Ucl Business Plc Imaging apparatus and methods
DE102007007907A1 (de) 2007-02-14 2008-08-21 Carl Zeiss Smt Ag Verfahren zur Herstellung eines diffraktiven optischen Elements, nach einem derartigen Verfahren hergestelltes diffraktives optisches Element, Beleuchtungsoptik mit einem derartigen diffratkiven optischen Element, Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, Verfahren zum Herstellen eines mikroelektronischen Bauelements unter Verwendung einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie mit einem solchen Verfahren hergestelltes Bauelement
GB201006679D0 (en) 2010-04-21 2010-06-09 Ucl Business Plc Methods and apparatus to control acousto-optic deflectors
GB201106787D0 (en) 2011-04-20 2011-06-01 Ucl Business Plc Methods and apparatus to control acousto-optic deflectors
JP2014092730A (ja) * 2012-11-06 2014-05-19 Canon Inc 回折格子、それを用いた光学装置
JP2016018049A (ja) 2014-07-07 2016-02-01 キヤノン株式会社 可変形状ミラー及びその製造方法
US10274651B1 (en) 2018-01-19 2019-04-30 Facebook Technologies, Llc Manufacturing three-dimensional diffraction gratings by selective deposition or selective etching
KR102585150B1 (ko) * 2018-03-06 2023-10-06 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 3d 기능성 광학 물질 적층 구조를 구축하는 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2139781B (en) * 1983-05-13 1986-09-10 American Telephone & Telegraph Mask structure for vacuum ultraviolet lithography
JP2742683B2 (ja) * 1986-08-08 1998-04-22 東洋通信機株式会社 透過型回折格子の製造方法
US4780175A (en) * 1986-10-27 1988-10-25 Sharp Kabushiki Kaisha Method for the production of an optical phase-shifting board
JP2703930B2 (ja) * 1988-06-29 1998-01-26 日本電気株式会社 複屈折回折格子型偏光子
US5162841A (en) * 1989-10-11 1992-11-10 Fuji Photo Film Co., Ltd. Exposure controlling apparatus
US5257132A (en) * 1990-09-25 1993-10-26 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Broadband diffractive lens or imaging element
FR2694131B1 (fr) * 1992-07-21 1996-09-27 Balzers Hochvakuum Procede et installation pour la fabrication d'un composant, notamment d'un composant optique, et composant optique ainsi obtenu.
JPH06324262A (ja) * 1993-05-11 1994-11-25 Olympus Optical Co Ltd 撮像光学系

Also Published As

Publication number Publication date
US20020030890A1 (en) 2002-03-14
EP0921418A2 (en) 1999-06-09
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EP0921418B2 (en) 2008-10-22
DE69824815D1 (de) 2004-08-05
EP0921418B1 (en) 2004-06-30

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