JPS6177003A - 光反射防止膜 - Google Patents

光反射防止膜

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JPS6177003A
JPS6177003A JP59198484A JP19848484A JPS6177003A JP S6177003 A JPS6177003 A JP S6177003A JP 59198484 A JP59198484 A JP 59198484A JP 19848484 A JP19848484 A JP 19848484A JP S6177003 A JPS6177003 A JP S6177003A
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JP
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layer
wavelength
substrate
thickness direction
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JP59198484A
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English (en)
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Yasushi Taniguchi
靖 谷口
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11Anti-reflection coatings
    • G02B1/113Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115Multilayers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は光反射防止膜に関し、特に真空紫外線に対して
良好な反射防止作用を有する膜体に関する。
〔従来技術〕
半導体露光装置は、焼付の方式からみて、密着(又はプ
ロキシミティー)方式と投影焼付方式とに分けられ、装
置の解像力は、密着露光の場合には光源波長の平方根に
比例し、また投影露光の場合には光源波長に比例する。
このため、露光装置の解像力を高める目的から、光源の
短波長化を図る必要があり、現今では200〜270 
nmの紫外線を利用した装置が実用化されている。しか
し、将来的には更に解像力を高める必要があり、波長2
00 nm以下の真空紫外線を用いる必要がでてくる。
ところで、半導体露光装置の照明系において、レンズ面
での反射に起因するゴーストが像面の照明ムラを起すと
いう問題がある。このため、従来からレンズ面を誘電体
の単層ないし多層からなる反射防止膜で被覆することは
行なわれているが、真空紫外領域において作用する反射
防止膜は殆どなく、僅かに特公昭50−40668号、
0ptical Engineerlng Vol、1
8 +A1 (1979)等に見られるが、これらも十
分な反射防止機能を果たすものとは言い難い。
〔発明の目的〕
本発明の1つの目的は、真空紫外線に対して良好な反射
防止作用を有する反射防止膜を提供することにある。
本発明の他の目的は、真空紫外線に対し、て良好な反射
防止作用を有すると共に、物理的、化学的に安定な反射
防止膜を提供することにある。
上記目的は、波長160〜230 nmの光に対し屈折
率が1.5以下の低屈折率物質と屈折率が1,6〜1.
8の中間屈折率物質とを用い、前記波長の光を透過する
物質からなる基体上に前記低屈折率物質からなる第1層
、前記中間屈折率物質からなる第2層、次いで前記低屈
折率物質からなる第3層の順で積層された3層構造を有
し、前記第1層。
λG 、約−λ0及び約1λ0 (λ0は波長160〜
230 nmの範囲内の任意の設計基準波長である。)
であり、かつ前記第1層の屈折率が層厚方向に連続的に
変化しておシ、また第1層の基体に近接する部分の屈折
率が基体の屈折率よシも小であることを特徴とする光反
射防止膜によって達成される。
〔発明の詳細な説明〕
真空紫外線用の反射防止膜は、その膜材料が設計、製作
上大きな制約となる。すなわち反射防止膜の膜材料は、
真空紫外線に対し、透明かつ安定な物質でなければなら
ない、真空紫外線透過材料としては、MgF2 + C
aF2 、LiF + NaF r LaFs +Nd
F3等のフッ化物が知られている。一方、At203゜
5i02 、 HfO2等の一部の酸化物は、比較的短
波長まで透過するが波長200 nm以下では、吸収が
大きくなり透過しなくなる。また可視域での反射防止膜
に使用されるZrO2+’ TiO2、CaO□等の高
屈折率物質は、吸収が大きく透過しないためた使用する
ことができない。従って本発明の光反射防止膜は、主と
してフッ化物系の誘電体材料で構成するのが好ましい。
このうち、本発明で使用する前記低屈折率物質としては
、MgF2. CaF2. LiF及びNa5AtF6
から選ばれる物質、また前記中間屈折率物質としては、
LaF 5及びNdF、から選ばれる物質が好適である
本発明の光反射防止膜は、第1図に示した如く3層構造
を有する光反射防止膜である。
第1図において、1は波長160〜230nmの光を透
過する物質からなる基体であり、具体的には例えば合成
石英、人工水晶、CaF 2、MgF2等の結晶などの
レンズ等光学デバイスである。基体1上に積層された2
、4は低屈折率物質の層:3は中間屈折率物質の層であ
り、これらを設層するには、通常真空蒸着法(イオンブ
レーティング、ス・やツタリング等を包含する。ンが用
いられる。
なお、第1図には平板状の膜体を示したが、膜の形状は
これに限定されず、円筒面状、球面状、凹面状、凸面状
等の基体表面の形状に応じて任意に設計することができ
る。
1λ0−1λG (λ0は160〜230 nmの範囲
内で選ばれる任意の設計基準波長である。)の構成をと
シ、第1層乃至第3層の光学的膜厚は、そ基体側の1λ
0層は本質的にはアブセンティ一層である。なお、第1
層乃至第3層の各層の光学的膜厚は、所望する波長域に
おいて反射率が最小の値をとるよう、例えば電子計算機
によシ演算して最適化することができる。
本発明の光反射防止膜の構成においては、更に、基体側
の710層を、屈折率が層厚方向に連続的に変化する屈
折率不均質の層とすることにょシ、波長160〜230
 nmの範囲において所望する反射防止効果を発現せし
める様になした点が特徴となっている。
第1層を屈折率不均質の層として構成する態様について
更に詳しく説明する。
第2図(a)乃至(c)は、第1層を屈折率不均質の層
とする場合の態様を示したグラフであ夛、横軸は光反射
防止膜構成層の層厚方向の寸法、縦軸は屈折率を示して
いる。図中、基体l、第1層2.第2層3及び第3層4
の夫々の屈折率をαG 、αl。
α2 、α3として示し、α0 、α2及びα3は層厚
方向に一定の値を示している。
第2図中、(、)は第1層の屈折率αlを層厚方向に一
定とした場合〔αt  (1) ] 、(b)は基体に
近接する部分のα!をα0よシも小とし、α】を基体か
ら第2層に向かう層厚方向に連続的かつ直線的に増大さ
せた場合〔α1(II):)、及び連続的がっ直線的に
減少させた場合〔ctl (III) )、(c)は基
体に近接する部分のα1をα0よシも犬とし、αlを基
体から第2層に向かう層厚方向に連続的かつ直線的に増
大させた場合〔αz(F/))、及び、連続的かつ直線
的に減少させた場合〔α5(V))を示している。なお
屈折率変化は第2図に示した如き直線状の変化でなくと
も、曲線状の変化となっていてもよい。
これらα1(1)乃至α1(v)の夫々を採用した光反
射防止膜(設計基準波長λo =19 Oram)の例
について、分光特性を第3図及び第4図に示す。
第3図及び第4図に示した分光特性の例でも判る様に、
本発明の光反射防止膜は、大計160〜230 nrn
で1%以下、特に165〜215 nmで0.5%以下
の反射率を示すが、個々の態様についてみると、α1を
基体から第2層に向かう層厚方向に連続的に減少させた
場合〔αrcm)、αI(V))、α1(I)の場合に
比べて反射防止帯域は若干狭まシ、反射率曲線はU字形
に近くなるが、λ0近傍における反射率をより小さくす
ることができる。
一方、α1を基体から第2層に向かう層厚方向に連続的
に増大させた場合〔αz(II)、αz(IV)]、α
」(i)の場合に比べてλG近傍における反射率は若干
大きくなるが、反射防止帯域を広くすることができ、反
射率曲線がW字形に近くなる。
また、αlをα0よシも大きくした場合に比べ、α0よ
シも小さくした場合の方が反射防止帯域を広くとること
ができ、よシ好ましい。
第2図、第3図、第4図から言えることは、第2図、第
4図より、αlをα0よりも大きくした場合は、α0よ
りも小さくした場合よりも反射防止効果が得られない。
従って、α1くα0の必要がある。次に、1ndexの
傾斜についてみると、第4図からは、ind@xをプラ
ス(増加)方向にすると、λGでの反射率かアップする
。マイナス(減少)方向にすると、λ0での反射率がダ
ウンすることがわかる。また、αIくα0ではWタイプ
、α重〉α0ではUタイプといえる。さらに、αlくα
0の条件で1ndex勾配による変化をみると(第5図
) 1ndtsxがf2ス方向の場合には、λ0での反
射率が若干上がるもののWタイ、7″となり、反射防止
帯域が広がる。一方1ndeχがマイナス方向の場合に
は、λ0での反射率は下がる“が、Uタイプ(フラット
)に近くなり、反射防止帯域は若干狭くなる。
第1層を屈折率不均質の層として設層するにあたっては
、真空蒸着、イオンブレーティング、ス・やツタリング
等において、αlを基体から第2層に向かう層厚方向に
減少させていく場合には、基体に近接する部分に用いる
低屈折率物質原料に対し、より低屈折率の物質を加え、
その量を増す。
また、α1を基体から第2層に向かう層厚方向に増大さ
せていく場合には、基体に近接する部分に用いる低屈折
率物質原料釦対し、より高い屈折率を有する低屈折率物
質乃至中間屈折率物質を加え、その量を増す、などの方
法が採られる。
上下、実施例によシ本発明を更に具体的に説明する。
実施例1〜4、比較例1 第1図の光反射防止膜において、基体1を合成石英から
なるレンズとし、第1層を第2図(b)及び(c)に示
した屈折率変化を示す様に下記第1表乃至第4表に示し
た蒸着材料で構成し、また第2層及び第3層をそれぞれ
LaF32MgF’2で構成し、これらの物質を真空蒸
着法によりハードコーティングした。構成物質の屈折率
は、分散式で示められ、第1表乃至第4表に波長190
 nmとしたときの屈折率を示した。なお、7CC薫蒸
は第1表乃至第4表に示す光学的膜厚分だけ行なわれた
。この実施例で用いたMgF2及びLaF sは、第1
表に示した膜厚程度では殆ど吸収を無視することができ
る。また、フッ化物は酸化物と比ペパルクと蒸着膜との
構成に差がなく、再現性がよいという利点がある。
かくして得られる光反射防止膜は分光特性を第4図に示
した様な分光特性を示した。
比較のため、第1層をMgF2で構成し屈折率が層厚方
向に均一となる様に設層した以外は上記と同様にして光
反射防止膜を作製した。この光反射防止膜は第3図に示
した様な分光特性を示した。
次に実施例1乃至実施例4の光反射防止膜の耐火性につ
いては、耐溶剤テストとして、ア、七トン、イングロビ
ル、アルコール、メタノールを用い作製した光反射防止
膜を付したレンズ表面をクリーニングしたが、分光特性
、外観上の変化が見られず、十分耐溶剤性があることが
確かめられた。また、スコッチテープによる密着性テス
ト、綿布(チーズクロス)による耐摩耗テストの結果も
剥離、クラーク等の外観上の欠陥ならびに反射率の変化
は見られなかった。耐湿性についても45℃相対湿度9
5チの便通恒湿槽に1000時間以上置いた後も、反射
率の低下、腐食等の化学的変化は起こらなかった。さら
に真空紫外光の照射に対しても、何ら劣化することはな
かった。
第1表 第  2  表 (ト) 実施例5〜8 第1層の蒸着材料及び屈折率勾配を第5表乃至第8表に
示した様に変えた以外は、実施例1〜・4と同様にして
、光反射防止膜を作製した。得られた光反射防止膜の分
光特性を第5図に示した。
(図中、曲線1乃至4はそれぞれ@5表乃至第8表に示
した膜体の分光特性を示している。)第5表 第  6  表 第  7  表 第8表 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の光反射防止膜は、光学的
には真空紫外線をはじめとして所望する波長の光に対し
てレンズ等基体表面の反射を低くおさえ、ゴースト等の
問題を解決するという優れた光学的性質を持っている。
さらに、耐溶剤性、耐湿性に優れるという化学的安定性
に富むと同時に、密着性、耐摩耗性、耐紫外線性など物
理的安定性にも優れており、実用的にきわめて有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一構成例を示した断面図、第2図(、
)〜(c)は、第1層乃至第3層の光学的膜厚をブラフ
様に表わして本発明の詳細な説明するための模式図、第
3図乃至第5図は本発明の光反射防止膜の分光特性を示
すための曲線図である。 1・・・基体、2,4・・・低屈折率物質層、3・・・
中間屈折率物質層。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)波長160〜230nmの光に対し屈折率が1.
    5以下の低屈折率物質と屈折率が1.6〜1.8の中間
    屈折率物質とを用い、前記波長の光を透過する物質から
    なる基体上に前記低屈折率物質からなる第1層、前記中
    間屈折率物質からなる第2層、次いで前記低屈折率物質
    からなる第3層の順で積層された3層構造を有し、前記
    第1層、第2層及び第3層の光学的膜厚がそれぞれ約1
    /2λ_0、約1/4λ_0及び約1/4λ_0(λ_
    0は波長160〜230nmの範囲内の任意の設計基準
    波長である。)であり、かつ前記第1層の屈折率が層厚
    方向に連続的に変化しており、また第1層の基体に近接
    する部分の屈折率が基体の屈折率よりも小であることを
    特徴とする光反射防止膜。
  2. (2)第1層の屈折率が基体から第2層に向かう層厚方
    向に連続的に増大する特許請求の範囲第(1)項記載の
    光反射防止膜。
  3. (3)第1層の屈折率が基体から第2層に向かう層厚方
    向に連続的に減少する特許請求の範囲第(1)項記載の
    光反射防止膜。
  4. (4)低屈折率物質が、MgF_2、CaF_2、Li
    F及びNa_3AlF_6から選ばれる物質であり、中
    間屈折率物質がLaF_3及びNdF_3から選ばれる
    物質である特許請求の範囲第(1)項乃至第(3)項の
    うちの1に記載の光反射防止膜。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1227344A1 (en) * 1999-11-05 2002-07-31 Asahi Glass Company Ltd. Antireflection base for ultraviolet and vacuum ultraviolet regions
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US8926644B2 (en) 2009-07-30 2015-01-06 Becton, Dickinson And Company Lancing device having saddle-shaped tip

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