KR20230168143A - Optical element and device - Google Patents

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KR20230168143A
KR20230168143A KR1020230067830A KR20230067830A KR20230168143A KR 20230168143 A KR20230168143 A KR 20230168143A KR 1020230067830 A KR1020230067830 A KR 1020230067830A KR 20230067830 A KR20230067830 A KR 20230067830A KR 20230168143 A KR20230168143 A KR 20230168143A
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optical element
film
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dielectric layer
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KR1020230067830A
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다카히토 치바나
가즈히로 호시노
교헤이 이시카와
히데오 아키바
다츠키 아베
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캐논 가부시끼가이샤
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    • G02B5/0891Ultraviolet [UV] mirrors

Abstract

자외광에 대한 광학 특성을 향상시킴에 있어서 유리한 기술을 제공한다.
기체 및 상기 기체 상에 마련된 광학 구조체를 구비하는 광학 소자이며, 상기 광학 구조체는, 제1 유전체층과, 제2 유전체층과, 상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층 사이에 위치하고, 상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층보다도 낮은 굴절률을 갖는 제3 유전체층을 적어도 갖고, 상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층이, 산화알루미늄 및 수소를 포함하는 막이며, 상기 막에 있어서의 산소의 함유량을 [O]at%, 상기 막에 있어서의 알루미늄의 함유량을 [Al]at%, 상기 막에 있어서의 수소의 함유량을 [H]at%라 하여,
[Al]+[O]≥50.0at% 및 [O]/([Al]+[H])≤1.40을 충족시키는 광학 소자.
Provides an advantageous technology in improving optical properties against ultraviolet light.
An optical element comprising a base and an optical structure provided on the base, wherein the optical structure is located between a first dielectric layer, a second dielectric layer, the first dielectric layer and the second dielectric layer, and the first dielectric layer and the second dielectric layer. It has at least a third dielectric layer having a lower refractive index than the second dielectric layer, wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer are films containing aluminum oxide and hydrogen, and the oxygen content in the film is [O]at%. , Let the aluminum content in the film be [Al]at%, and the hydrogen content in the film be [H]at%,
An optical element that satisfies [Al]+[O]≥50.0at% and [O]/([Al]+[H])≤1.40.

Description

광학 소자 및 기기{OPTICAL ELEMENT AND DEVICE}Optical elements and devices {OPTICAL ELEMENT AND DEVICE}

본 발명은, 산화알루미늄막을 갖는 광학 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an optical element having an aluminum oxide film.

산화알루미늄막은 자외광을 투과시키는 점에서, 자외광용의 광학 소자로의 이용이 검토되고 있다. 특허문헌 1에는, 불소나 수산기를 함유하는 산화알루미늄막이 개시되어 있다.Since the aluminum oxide film transmits ultraviolet light, its use as an optical element for ultraviolet light is being considered. Patent Document 1 discloses an aluminum oxide film containing fluorine or hydroxyl groups.

일본 특허 공개 평9-316631호 공보Japanese Patent Publication No. 9-316631

특허문헌 1의 기술에서는, 자외광에 대한 광학 특성에 개선의 여지가 있다. 그래서 본 발명은, 자외광에 대한 광학 특성을 향상시킴에 있어서 유리한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.In the technology of Patent Document 1, there is room for improvement in optical characteristics with respect to ultraviolet light. Therefore, the purpose of the present invention is to provide a technology that is advantageous in improving optical properties against ultraviolet light.

상기 과제를 해결하기 위한 수단의 제1 관점은,The first aspect of the means to solve the above problem is,

기체 및 상기 기체 상에 마련된 광학 구조체를 구비하는 광학 소자이며,An optical element comprising a base and an optical structure provided on the base,

상기 광학 구조체는, 제1 유전체층과, 제2 유전체층과, 상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층 사이에 위치하고, 상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층보다도 낮은 굴절률을 갖는 제3 유전체층을 적어도 갖고,The optical structure has at least a first dielectric layer, a second dielectric layer, and a third dielectric layer located between the first dielectric layer and the second dielectric layer and having a lower refractive index than the first dielectric layer and the second dielectric layer,

상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층이, 산화알루미늄 및 수소를 포함하는 막이며,The first dielectric layer and the second dielectric layer are films containing aluminum oxide and hydrogen,

상기 막에 있어서의 산소의 함유량을 [O]at%, 상기 막에 있어서의 알루미늄의 함유량을 [Al]at%, 상기 막에 있어서의 수소의 함유량을 [H]at%라 하여,Let the oxygen content in the film be [O]at%, the aluminum content in the film be [Al]at%, and the hydrogen content in the film be [H]at%,

[Al]+[O]≥50.0at%[Al]+[O]≥50.0at%

and

[O]/([Al]+[H])≤1.40을 충족시키는 것을 특징으로 한다.It is characterized by satisfying [O]/([Al]+[H])≤1.40.

상기 과제를 해결하기 위한 수단의 제2 관점은,The second aspect of the means to solve the above problem is,

기체 및 상기 기체 상에 마련된 광학 구조체를 구비하는 광학 소자이며,An optical element comprising a base and an optical structure provided on the base,

상기 광학 구조체는, 산화알루미늄, 수소 및 불소를 포함하는 막을 적어도 갖고, 상기 막에 있어서의 산소의 함유량을 [O]at%, 상기 막에 있어서의 알루미늄의 함유량을 [Al]at%, 상기 막에 있어서의 수소의 함유량을 [H]at%, 상기 막에 있어서의 불소의 함유량을 [F]at%라 하여,The optical structure has at least a film containing aluminum oxide, hydrogen, and fluorine, the oxygen content in the film is [O]at%, the aluminum content in the film is [Al]at%, and the film Let the hydrogen content in the film be [H]at%, and the fluorine content in the film be [F]at%,

[Al]+[O]≥50.0at%[Al]+[O]≥50.0at%

and

[F]/[H]≤1.0[F]/[H]≤1.0

을 충족시키는 것을 특징으로 한다.It is characterized by satisfying.

본 발명의 추가의 특징은 예시적인 실시예의 다음의 설명(첨부된 도면을 참조하여)으로부터 명백해질 것이다.Further features of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments (with reference to the accompanying drawings).

도 1은 광학 소자를 설명하는 모식도.
도 2는 산화알루미늄막을 설명하는 도면.
도 3은 산화알루미늄막을 설명하는 도면.
도 4는 산화알루미늄막을 설명하는 도면.
도 5는 산화알루미늄막을 설명하는 도면.
도 6은 산화알루미늄막을 설명하는 도면.
도 7은 산화알루미늄막을 설명하는 도면.
도 8은 산화알루미늄막을 설명하는 도면.
도 9는 기기를 설명하는 도면.
도 10은 실시예의 결과를 설명하는 도면.
1 is a schematic diagram explaining an optical element.
Figure 2 is a diagram explaining an aluminum oxide film.
Figure 3 is a diagram explaining an aluminum oxide film.
4 is a diagram explaining an aluminum oxide film.
Figure 5 is a diagram explaining an aluminum oxide film.
Figure 6 is a diagram explaining an aluminum oxide film.
Fig. 7 is a diagram explaining an aluminum oxide film.
Fig. 8 is a diagram explaining an aluminum oxide film.
9 is a diagram explaining the device.
Figure 10 is a diagram explaining the results of the example.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 도면에 있어서, 복수의 도면에 걸쳐 공통의 구성에 대해서는 공통의 부호를 붙이고 있다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the following description and drawings, common components are assigned common symbols across a plurality of drawings.

그 때문에, 복수의 도면을 서로 참조하여 공통되는 구성을 설명하고, 공통의 부호를 붙인 구성에 대해서는 적절히 설명을 생략한다.Therefore, common configurations will be described with reference to a plurality of drawings, and descriptions of configurations assigned common symbols will be omitted as appropriate.

도 1은 본 실시 형태에 관한 광학 소자의 모식도이다. 광학 소자(100)는 기체(101) 및 기체(101) 상에 마련된 광학 구조체(102)를 구비한다. 기체(101)는 수지나 유리, 세라믹스, 금속 등이다. 광학 구조체(102)는 산화알루미늄막(105)을 갖는다. 광학 구조체(102)는 단층 구조여도 되지만, 도 1의 예에서는 복층 구조를 갖는다. 복층 구조의 광학 구조체(102)는 유전체층(103a)과, 유전체층(103b)과, 유전체층(103a)과 유전체층(103b) 사이에 위치하고, 유전체층(103a) 및 유전체층(103b)보다도 낮은 굴절률을 갖는 유전체층(104a)을 갖는다. 복층 구조의 광학 구조체(102)는 또한, 유전체층(103a) 및 유전체층(103b)보다도 낮은 굴절률을 갖는 유전체층(104b)을 가질 수도 있고, 유전체층(103b)이 유전체층(104a)과 유전체층(104b) 사이에 위치한다. 상대적으로 고굴절률의 유전체층(103a, 103b)을 고굴절률층(103)이라 총칭하고, 상대적으로 저굴절률의 유전체층(104a, 104b)을 저굴절률층(104)이라 총칭한다. 광학 구조체(102)는 고굴절률층(103)과 저굴절률층(104)이 교호로 적층된 것일 수 있다. 여기서, 제1 종류의 층과 제2 종류의 층이 교호로 적층되어 있는 것은, 2개의 제1 종류의 층 사이에 적어도 하나의 제2 종류의 층이 위치하고 있으며, 또한 2개의 제2 종류의 층 사이에 적어도 하나의 제1 종류의 층이 위치하고 있는 상태를 의미한다. 따라서, 제1 종류의 층과 제2 종류의 층이 교호로 적층되어 있기 위해서는, 적어도 4층이 필요하다.1 is a schematic diagram of an optical element according to this embodiment. The optical element 100 includes a base 101 and an optical structure 102 provided on the base 101. The base 101 is made of resin, glass, ceramics, metal, etc. The optical structure 102 has an aluminum oxide film 105. The optical structure 102 may have a single-layer structure, but in the example of FIG. 1, it has a multi-layer structure. The optical structure 102 of the multi-layer structure is located between the dielectric layer 103a and the dielectric layer 103b, and a dielectric layer ( 104a). The multilayer optical structure 102 may also have a dielectric layer 104b having a lower refractive index than the dielectric layer 103a and the dielectric layer 103b, and the dielectric layer 103b may be located between the dielectric layer 104a and the dielectric layer 104b. Located. The dielectric layers 103a and 103b with relatively high refractive index are collectively referred to as high refractive index layers 103, and the dielectric layers 104a and 104b with relatively low refractive index are collectively referred to as low refractive index layers 104. The optical structure 102 may be a structure in which high refractive index layers 103 and low refractive index layers 104 are alternately stacked. Here, the first type of layer and the second type of layer are alternately laminated, meaning that at least one second type of layer is located between the two first type layers and also two second type layers. It means a state in which at least one first type of layer is located in between. Therefore, in order for the first type of layer and the second type of layer to be stacked alternately, at least four layers are required.

도 1의 (a)에는, 교호로 적층된 고굴절률층(103)과 저굴절률층(104) 중, 고굴절률상(103)으로서는 최하층의 유전체층(103a)과, 최상층의 유전체층(103x)을 나타내고, 고굴절률상(104)으로서는 최하층의 유전체층(104a)과, 최상층의 유전체층(104x)을 나타내고 있다. 유전체층(103a)이나 유전체층(104a) 하에 또한 유전체층이 있어도 되고, 유전체층(103x)이나 유전체층(104x) 상에 또한 유전체층이 있어도 된다. 여기서, 고굴절률층(103)인 유전체층(103a), 유전체층(103b), 유전체층(103x)은, 예를 들어 도 1의 (b)의 개념도에서 나타내지는 산화알루미늄막(105)을 포함한다. 산화알루미늄막(105)에 있어서, 알루미늄(Al)과 산소(O)가 결합되어 있다. 산화알루미늄막(105)은 산화알루미늄을 주성분으로 하는 막이다. 또한, 산화알루미늄막(105)은 수소(H)를 포함할 수 있고, 이 수소(H)는 알루미늄(Al)에 결합될 수 있다. 단, 산소(O)에 결합된 수소(H)가 존재하고 있어도 된다. 도 1의 (b)는 산화알루미늄의 화학 양론적 조성인 Al2O3에 대하여, 1개의 알루미늄(Al)에 결합될 수 있는 2개의 산소(O) 중에 1개가 결손되고, 결손된 산소(O) 대신에 수소(H)가 알루미늄(Al)에 결합된 모델을 나타내고 있다. 산화알루미늄막(105)에는, 이러한 모델을 포함할 수 있지만, 이 모델과는 다른 모델도 포함할 수 있다. 또한, 산화알루미늄막(105)은 불소(F)를 포함할 수 있고, 이 불소(F)는 알루미늄(Al)에 결합될 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 산화알루미늄막(105)은 아르곤(Ar)을 포함할 수 있다.In Figure 1 (a), among the high refractive index layers 103 and low refractive index layers 104 stacked alternately, the lowest dielectric layer 103a and the uppermost dielectric layer 103x are shown as the high refractive index phase 103. , the high refractive index phase 104 shows the lowest dielectric layer 104a and the uppermost dielectric layer 104x. There may be a dielectric layer under the dielectric layer 103a or the dielectric layer 104a, and there may be a dielectric layer on the dielectric layer 103x or the dielectric layer 104x. Here, the dielectric layers 103a, 103b, and 103x, which are the high refractive index layers 103, include, for example, an aluminum oxide film 105 shown in the conceptual diagram of FIG. 1(b). In the aluminum oxide film 105, aluminum (Al) and oxygen (O) are combined. The aluminum oxide film 105 is a film containing aluminum oxide as its main component. Additionally, the aluminum oxide film 105 may include hydrogen (H), and this hydrogen (H) may be bonded to aluminum (Al). However, hydrogen (H) bonded to oxygen (O) may be present. Figure 1 (b) shows that, for Al 2 O 3 , which is the stoichiometric composition of aluminum oxide, one of the two oxygens (O) that can be bonded to one aluminum (Al) is missing, and the missing oxygen (O ) Instead, it represents a model in which hydrogen (H) is bonded to aluminum (Al). The aluminum oxide film 105 may include this model, but may also include models different from this model. Additionally, the aluminum oxide film 105 may contain fluorine (F), and the fluorine (F) may be bonded to aluminum (Al). Additionally, the aluminum oxide film 105 of this embodiment may contain argon (Ar).

산화알루미늄막(105)에 있어서의 알루미늄의 함유량을 [Al]at%, 산화알루미늄막(105)에 있어서의 산소의 함유량을 [O]at%라 하자. 또한, 산화알루미늄막(105)에 있어서의 수소의 함유량을 [H]at%, 산화알루미늄막(105)에 있어서의 불소의 함유량을 [F]at%라 하자. 또한, 산화알루미늄막(105)에 있어서의 아르곤의 함유량을 [Ar]at%라 하자. 여기서, 「at%」는 「atomic percentage」를 의미하는 것으로, 대상 중 조성의 전체 원자수에 대한, 특정 원자수의 비율이다.Let the aluminum content in the aluminum oxide film 105 be [Al]at%, and the oxygen content in the aluminum oxide film 105 be [O]at%. Additionally, let the hydrogen content in the aluminum oxide film 105 be [H]at%, and the fluorine content in the aluminum oxide film 105 be [F]at%. Additionally, let the argon content in the aluminum oxide film 105 be [Ar]at%. Here, “at%” means “atomic percentage” and is the ratio of the number of specific atoms to the total number of atoms in the composition of the object.

산화알루미늄막(105)은 산소와 알루미늄을 포함하기 때문에, [Al]>0 및 [O]>0을 충족시키고, [H]≥0, [F]≥0 및 [Ar]≥0을 충족시킨다. 예를 들어, 산화알루미늄막(105)이 불소를 포함하지 않는 경우, 불소의 함유량 [F]=0at%이다.Since the aluminum oxide film 105 contains oxygen and aluminum, [Al] > 0 and [O] > 0 are satisfied, and [H] > 0, [F] > 0, and [Ar] > 0 are satisfied. . For example, when the aluminum oxide film 105 does not contain fluorine, the fluorine content [F] = 0 at%.

산화알루미늄막(105)이 아르곤을 포함하지 않는 경우, 아르곤의 함유량 [Ar]=0at%이다. 상술한 바와 같이, 산화알루미늄을 주성분으로 하는 산화알루미늄막(105)에 있어서, [Al]+[O]≥50.0at%이다. 산화알루미늄막(105)이 산화알루미늄을 주성분으로 하는 막이라는 것은, 산화알루미늄막(105) 중에 있어서의 알루미늄 함유량 [Al]과 산소 함유량 [O]의 합이, 50.0at% 이상인 것을 의미한다.When the aluminum oxide film 105 does not contain argon, the argon content [Ar] = 0 at%. As described above, in the aluminum oxide film 105 containing aluminum oxide as the main component, [Al] + [O] ≥ 50.0 at%. That the aluminum oxide film 105 is a film containing aluminum oxide as a main component means that the sum of the aluminum content [Al] and the oxygen content [O] in the aluminum oxide film 105 is 50.0 at% or more.

산화알루미늄막(105)에 있어서, 알루미늄, 산소, 수소, 불소 및 아르곤이 아닌 원소의 함유량은, 0.1at% 미만이면 된다. 산소의 함유량 [O]와, 알루미늄의 함유량 [Al]과, 수소의 함유량 [H]와, 불소의 함유량 [F]와, 아르곤의 함유량 [Ar]의 합이, 99.0at% 이상이어도 되고, 99.9at% 이상이어도 된다. 즉, [Al]+[O]+[H]+[F]+[Ar]≥99.0at%여도 되고, [Al]+[O]+[H]+[F]+[Ar]≥99.9at%여도 된다.In the aluminum oxide film 105, the content of elements other than aluminum, oxygen, hydrogen, fluorine, and argon may be less than 0.1 at%. The sum of the oxygen content [O], the aluminum content [Al], the hydrogen content [H], the fluorine content [F], and the argon content [Ar] may be 99.0 at% or more, and may be 99.9 It may be at% or more. That is, [Al]+[O]+[H]+[F]+[Ar]≥99.0at% may be used, and [Al]+[O]+[H]+[F]+[Ar]≥99.9at%. % is also acceptable.

유전체층(103a)과 유전체층(103b)과 유전체층(103x)은, 완전히 동일한 조성, 막 두께를 가질 필요는 없고, 이하에 설명하는 산화알루미늄막(105)으로서의 특징을 갖고 있으면, 유전체층(103a)과 유전체층(103b)과 유전체층(103x)의 조성이나 막 두께는 서로 다르게 되어 있어도 된다.The dielectric layer 103a, 103b, and dielectric layer 103x do not need to have completely the same composition and film thickness, but as long as they have the characteristics of the aluminum oxide film 105 described below, the dielectric layer 103a and the dielectric layer 103x The composition and film thickness of (103b) and the dielectric layer (103x) may be different from each other.

저굴절률층(104)에 사용되는 재료는, 불화알루미늄(AlF3)이나 불화마그네슘(MgF2), 산화규소(SiO2)을 주성분으로서 함유하는 재료, 혹은 혼합물을 들 수 있다. 또한, 재료는 이들에 한정되는 것은 아니고, 불화나트륨(NaF), 불화리튬(LiF), 불화칼슘(CaF2), 불화이트륨(YF3)을 주성분으로서 함유하는 재료, 혹은 혼합물이어도 된다. 또한, 주성분으로서 함유한다는 것은, 부성분의 함유를 필요로 하는 것은 아니고, 저굴절률층(104)은 여기에서 저굴절률층(104)의 주성분으로서 열거된 재료만으로 구성되어 있어도 된다.Materials used for the low refractive index layer 104 include materials or mixtures containing aluminum fluoride (AlF 3 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), and silicon oxide (SiO 2 ) as main components. In addition, the material is not limited to these, and may be a material or a mixture containing sodium fluoride (NaF), lithium fluoride (LiF), calcium fluoride (CaF 2 ), and yttrium fluoride (YF 3 ) as main components. In addition, inclusion as a main component does not require the inclusion of a secondary component, and the low refractive index layer 104 may be composed only of the materials listed here as the main component of the low refractive index layer 104.

물론, 저굴절률층(104)은 여기에서 저굴절률층(104)의 주성분으로서 열거된 재료 외에도, 수소나 탄소, 질소, 산소, 불소, 아르곤 등의 부성분을 함유하고 있어도 된다.Of course, the low refractive index layer 104 may contain subcomponents such as hydrogen, carbon, nitrogen, oxygen, fluorine, and argon in addition to the materials listed here as the main components of the low refractive index layer 104.

광학 구조체(102)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 기체(101)측으로부터 차례로 고굴절률층(103)과 저굴절률층(104)이 교호로 적층되고, 최표층이 저굴절률층(104)이 되는 구성이다. 단, 광학 소자의 용도에 따라서 구성을 변경해도 상관없다. 예를 들어, 기체(101)측으로부터 차례로 저굴절률층(104)과 고굴절률층(103)이 교호로 적층되고, 최표층이 저굴절률층(104)이 되는 구성이어도 되고, 최표층이 고굴절률층(103)이 되는 구성이어도 된다. 또한 보호층을 마련하고, 보호층을 최표층으로 해도 된다. 기체(101)와 광학 구조체(102) 사이에 밀착층을 마련해도 된다. 밀착층을 마련하는 경우에는, 산화실리콘, 산화알루미늄, 불화알루미늄, 불화마그네슘이나, 이들을 주성분으로서 함유하는 재료 혹은 혼합물이, 기체(101)와의 밀착성의 관점에서 적합하다. 또한, 광학 구조체(102)가 저굴절률층(104)과 고굴절률층(103)이 교호로 적층된 교호 적층 구조를 갖는 것은 필수는 아니다. 고굴절률층(103)과 저굴절률층(104)을 포함하는 복층 구조를 갖는 것도 필수는 아니고, 고굴절률층(103)의 1층만의 단층 구조를 가져도 된다. 유전체층(103a)과 기체(101) 사이에 추가로 층이 있어도 되고, 이 층은 유전체층에 한정되지 않고, 단체 금속이나 합금 등을 포함하는 금속층이어도 된다. 반사형의 광학 소자에 있어서, 유전체층(103a)과 기체(101) 사이의 금속층을 반사층으로서 사용할 수도 있다.As shown in FIG. 1, the optical structure 102 is made by alternately stacking high refractive index layers 103 and low refractive index layers 104 in order from the base 101 side, and the outermost layer is the low refractive index layer 104. It is a composition. However, the configuration may be changed depending on the purpose of the optical element. For example, a configuration may be used in which low refractive index layers 104 and high refractive index layers 103 are alternately stacked from the base 101 side, and the outermost layer is the low refractive index layer 104, and the outermost layer is the high refractive index layer. The structure may be the layer 103. Additionally, a protective layer may be provided and the protective layer may be the outermost layer. An adhesion layer may be provided between the base 101 and the optical structure 102. When providing an adhesion layer, silicon oxide, aluminum oxide, aluminum fluoride, magnesium fluoride, or materials or mixtures containing these as main components are suitable from the viewpoint of adhesion to the base 101. Additionally, it is not essential for the optical structure 102 to have an alternating stacked structure in which low refractive index layers 104 and high refractive index layers 103 are alternately stacked. It is not essential to have a multilayer structure including the high refractive index layer 103 and the low refractive index layer 104, and it may have a single layer structure of only one layer of the high refractive index layer 103. There may be an additional layer between the dielectric layer 103a and the base 101, and this layer is not limited to the dielectric layer, but may be a metal layer containing a single metal or alloy. In a reflective optical element, a metal layer between the dielectric layer 103a and the base 101 may be used as a reflective layer.

광학 구조체(102)의 복수의 고굴절률층(103)(산화알루미늄막(105))은 모두를 동일하게 할 필요는 없다. 복수의 산화알루미늄막(105)의 조성을 후술하는 범위 내에서 다른 막으로 해도 된다. 복수의 고굴절률층(103) 중, 일부를 불화란탄(LaF3)으로 하고, 나머지를 산화알루미늄막(105)으로 하도록 일부를 다른 재료를 사용해도 된다. 광학 구조체(102)의 저굴절률층(104)에 대해서도 반드시 모두를 동일하게 할 필요는 없다. 예를 들어, 복수의 저굴절률층(104) 중, 일부를 불화알루미늄, 나머지를 불화마그네슘과 같이, 다른 재료를 사용해도 된다.The plurality of high refractive index layers 103 (aluminum oxide films 105) of the optical structure 102 do not all need to be identical. The composition of the plurality of aluminum oxide films 105 may be different within the range described later. Among the plurality of high refractive index layers 103, some of them may be made of lanthanum fluoride (LaF 3 ) and the remainder may be made of other materials, such as aluminum oxide film 105 . The low refractive index layer 104 of the optical structure 102 does not necessarily need to be all the same. For example, of the plurality of low refractive index layers 104, other materials may be used, such as aluminum fluoride for a portion and magnesium fluoride for the remainder.

전형적으로는, 산화알루미늄막(105)은 고굴절률층(103)으로서 사용되는 것이 바람직하지만, 산화알루미늄막(105)을 저굴절률층(104)으로서 사용하고, 고굴절률층(103)에 산화알루미늄막(105)보다도 고굴절률의 막을 사용할 수도 있다.Typically, the aluminum oxide film 105 is preferably used as the high refractive index layer 103, but the aluminum oxide film 105 is used as the low refractive index layer 104, and the aluminum oxide film 105 is used as the high refractive index layer 103. A film with a higher refractive index than the film 105 can also be used.

기체(101)는 설계 파장(예를 들어 193nm)의 광에 대하여 흡수가 작은 불화칼슘 결정 혹은 석영 유리와 같은 광학 유리로 구성할 수 있다. 반사형의 광학 소자에 있어서는 기체(101)가 자외광을 투과시키는 것은 필수는 아니다. 또한, 기체(101)는 평면 형상이나 곡면을 갖는 형상 등, 광학 소자의 용도나 종류(예를 들어, 렌즈, 미러, 필름, 프리즘 등)에 따라서 각종 형상의 것을 사용할 수 있다. 렌즈나 미러에 있어서는, 기체(101)에 있어서의 산화알루미늄막(105)의 측의 표면이 오목면 또는 볼록면이다.The base 101 may be made of optical glass such as calcium fluoride crystal or quartz glass, which has low absorption of light at the design wavelength (for example, 193 nm). In a reflective optical element, it is not essential for the base 101 to transmit ultraviolet light. Additionally, the base 101 can be of various shapes, such as a flat shape or a curved shape, depending on the purpose or type of the optical element (eg, lens, mirror, film, prism, etc.). In a lens or mirror, the surface of the base 101 on the side of the aluminum oxide film 105 is a concave or convex surface.

광학 구조체(102)는 반사 구조를 가질 수 있다. 이 때, 고굴절률층(103)과 저굴절률층(104)은 설계 파장(예를 들어 193nm) 혹은 설계 파장 범위에서 반사 특성을 최대화하기 위해서, 각 층의 물리막 두께가 최적화될 수 있다. 광학 구조체(102)에서만 반사 구조를 갖는 경우, 고반사율을 얻기 위해서, 고굴절률층(103)과 저굴절률층(104)은 합계 30층 이상으로 구성되어도 된다. 또한 기체(101)와 광학 구조체(102) 사이에, 알루미늄 등의 반사층을 형성해도 된다. 이 경우에는 반사층을 형성하면 광학 구조체(102)의 층수를 30층보다 적게 할 수 있다는 이점이 있다. 최표층은 고반사율을 얻기 위해서는 고굴절률층(103)인 것이 바람직하다. 물론, 최표층은 반드시 고굴절률층(103)일 필요는 없고, 저굴절률층(104)일 수도 있다. 예를 들어, 고굴절률층(103)보다도 저굴절률층(104)쪽이 대기 중의 수분의 영향을 억제할 수 있는 재료인 경우에는, 최표층을 저굴절률층(104)으로 해도 된다. 요구되는 성능에 따라서 최표층은 자유롭게 선택할 수 있다. 이와 같이, 광학 구조체(102)의 층수나 재료는, 반사율, 대기 중의 수분의 영향, 나아가 레이저의 영향을 고려하여 결정된다. 또한, 반사 미러나 하프 미러 등과 같은 사용 용도도 고려하여 결정된다.The optical structure 102 may have a reflective structure. At this time, the physical film thickness of the high refractive index layer 103 and the low refractive index layer 104 may be optimized in order to maximize reflection characteristics at the design wavelength (eg, 193 nm) or design wavelength range. When only the optical structure 102 has a reflective structure, in order to obtain a high reflectance, the high refractive index layer 103 and the low refractive index layer 104 may be composed of a total of 30 or more layers. Additionally, a reflective layer such as aluminum may be formed between the base 101 and the optical structure 102. In this case, forming a reflective layer has the advantage of reducing the number of layers of the optical structure 102 to less than 30 layers. The outermost layer is preferably a high refractive index layer 103 in order to obtain a high reflectance. Of course, the outermost layer does not necessarily have to be the high refractive index layer 103, and may be the low refractive index layer 104. For example, if the low refractive index layer 104 is a material that can suppress the influence of moisture in the atmosphere more than the high refractive index layer 103, the outermost layer may be the low refractive index layer 104. The outermost layer can be freely selected depending on the required performance. In this way, the number of layers and the material of the optical structure 102 are determined taking into account the reflectivity, the influence of moisture in the atmosphere, and further the influence of the laser. In addition, it is determined by considering the intended use, such as a reflective mirror or a half mirror.

광학 구조체(102)는 반사 방지 구조를 가질 수 있다. 반사 방지 구조에 있어서, 고굴절률층(103)과 저굴절률층(104)은 설계 파장 혹은 설계 파장 범위에서 반사 특성을 최소화하기 위해서, 각 층의 물리막 두께가 최적화될 수 있다. 이 때, 반사 방지 구조를 갖는 광학 구조체(102)는 광학 구조체(102)를 갖지 않는 경우보다도, 기체(101)에서의 반사율이 작아지도록, 광학 구조체(102)가 최적화될 수 있다. 광학 구조체(102)가 1층으로 구성되는 경우에는, 기체(101)의 굴절률보다도 작은 굴절률을 갖는 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어 광학 구조체(102)가 산화알루미늄막(105)의 단층으로 구성되는 경우, 산화알루미늄막(105)의 굴절률을 NH, 기체(101)의 굴절률을 NS라 하면, NH<NS의 관계가 있다.The optical structure 102 may have an anti-reflection structure. In the anti-reflection structure, the physical film thickness of the high refractive index layer 103 and the low refractive index layer 104 may be optimized to minimize reflection characteristics at the design wavelength or design wavelength range. At this time, the optical structure 102 having an anti-reflection structure may be optimized so that the reflectance in the base 101 is smaller than when the optical structure 102 does not have the optical structure 102. When the optical structure 102 is composed of one layer, a material having a refractive index smaller than that of the base 101 can be used. For example, when the optical structure 102 is composed of a single layer of the aluminum oxide film 105, if the refractive index of the aluminum oxide film 105 is NH and the refractive index of the base 101 is NS, the relationship NH < NS there is.

광학 구조체(102)의 반사 방지 구조가 복층으로 형성되는 경우에는, 기체(101)의 굴절률은 NH<NS의 관계에 한정되지 않는다. 또한 반사 방지 구조가 복층으로 형성되는 경우, 반사 억제를 위해서는 최표층을 저굴절률층(104)으로 하는 것이 바람직하다.When the anti-reflection structure of the optical structure 102 is formed in multiple layers, the refractive index of the base 101 is not limited to the relationship of NH<NS. Additionally, when the anti-reflection structure is formed in multiple layers, it is preferable that the outermost layer be the low refractive index layer 104 to suppress reflection.

광학 소자(100)를 구비한 광학 기기는, 광학 소자(100)를 보유 지지하는 보유 지지 부품을 구비한다. 이 보유 지지 부품은 광학 소자(100)를 포함하는 복수의 광학 소자를 보유 지지해도 된다. 보유 지지 부품은 경통이어도 된다.An optical device including the optical element 100 includes holding parts that hold the optical element 100 . This holding part may hold a plurality of optical elements including the optical element 100. The holding part may be a light barrel.

광학 소자(100)를 구비한 광학 기기는, 자외광을 생성하는 광원을 구비하고 있어도 된다. 이 광원에서 생성된 자외광이 산화알루미늄막(105)에 조사되었을 때, 산화알루미늄막(105)은 자외광에 대하여 저흡수 및/또는 고굴절률일 수 있다. 이 자외광의 파장이 200nm 미만인 경우에, 보다 적합하다.The optical device provided with the optical element 100 may be provided with a light source that generates ultraviolet light. When ultraviolet light generated from this light source is irradiated to the aluminum oxide film 105, the aluminum oxide film 105 may have low absorption and/or high refractive index with respect to the ultraviolet light. It is more suitable when the wavelength of this ultraviolet light is less than 200 nm.

도 2는, 산화알루미늄막(105)의 성막에 사용되는 성막 장치(200)의 일례의 모식도이다. 본 예의 성막 장치(200)는 스퍼터링법을 사용한 성막 장치(200)이다. 성막 장치(200)는 기밀 용기로서의 진공 챔버(201)와, 진공 챔버(201) 내를 배기하기 위한 배기계(202)를 갖고 있다. 또한, 성막에 필요한 가스를 진공 챔버(201) 내에 도입할 수 있도록, 아르곤 가스 도입 포트(204), 산소 가스 도입 포트(205), 수소 가스 도입 포트(206), 불소계 가스 도입 포트(207)를 구비하고 있다. 불소계 가스 도입 포트(207)로부터 도입되는 가스는, 불소(F2), 4불화탄소(CF4), 3불화질소(NF3), 불화수소(HF), 4불화규소(SiF4), 하이드로플루오로올레핀을 포함하는 가스 중 적어도 1종이다. 또한, 진공 챔버(201)에 부대하여, 스퍼터링 타깃(211), 백킹 플레이트(212), 자석 기구(208), 기체 보유 지지 기구(209)가 마련되어 있다. 기체 보유 지지 기구(209)에 광학 소자의 기체(101)를 보유 지지시키고, 전원(203)으로부터 전력을 인가함으로써, 반응성 스퍼터링법에 의해 성막을 실시할 수 있다. 이 때, 기체 보유 지지 기구(209)는 스퍼터링 타깃(211)과 기체(101)의 성막면의 상대적인 위치 관계를, 구동 기구(도시하지 않음)를 사용하여, 기체(101)면 내의 막 두께 분포가 일정해지도록 미리 조정해둔다.FIG. 2 is a schematic diagram of an example of a film forming apparatus 200 used for forming an aluminum oxide film 105. The film forming apparatus 200 of this example is a film forming apparatus 200 using a sputtering method. The film forming apparatus 200 has a vacuum chamber 201 as an airtight container, and an exhaust system 202 for exhausting the inside of the vacuum chamber 201. In addition, an argon gas introduction port 204, an oxygen gas introduction port 205, a hydrogen gas introduction port 206, and a fluorine-based gas introduction port 207 are provided so that the gas required for film formation can be introduced into the vacuum chamber 201. It is available. The gas introduced from the fluorine-based gas introduction port 207 is fluorine (F 2 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), hydrogen fluoride (HF), silicon tetrafluoride (SiF 4 ), and hydrochloride. It is at least one type of gas containing fluoroolefin. Additionally, in addition to the vacuum chamber 201, a sputtering target 211, a backing plate 212, a magnet mechanism 208, and a gas holding mechanism 209 are provided. By holding the base 101 of the optical element in the base holding mechanism 209 and applying power from the power source 203, film formation can be performed by the reactive sputtering method. At this time, the base holding mechanism 209 determines the relative positional relationship between the sputtering target 211 and the film forming surface of the base 101 using a drive mechanism (not shown) to distribute the film thickness within the surface of the base 101. Adjust in advance so that is constant.

산화알루미늄막(105)의 성막 방법에 대하여 설명한다.A method for forming the aluminum oxide film 105 will be described.

산화알루미늄막(105)(고굴절률층(103))을 형성하기 위해서는, 하기 수순으로 반응성 스퍼터링법에 의해 성막을 행한다. 예를 들어, 소정의 광학 소자의 형상으로 가공된 석영 유리로 이루어지는 기체(101)와, 예를 들어 9inch의 금속 알루미늄(순도 99.9wt% 이상)을 스퍼터링 타깃(211)으로 하여, 진공 챔버(201) 내에 세팅한다. 이 때, 기체(101)와 스퍼터링 타깃(211)간의 거리는, 예를 들어 200mm로 한다. 그리고, 배기계(202)를 사용하여, 압력이 5×10-5Pa 정도인 진공도가 될 때까지 진공 챔버(201) 내를 배기한다. 그 후, 아르곤 가스 도입 포트(204)로부터 아르곤 가스를, 산소 가스 도입 포트(205)로부터 산소 가스를, 수소 가스 도입 포트(206)로부터 수소 가스를, 불소계 가스 도입 포트(207)로부터 불소계 가스로서 불소 가스를 도입한다. 각각의 포트로부터 가스를 공급하면서 플라스마 방전을 행한다. 즉, 전원(203)으로부터 스퍼터링 타깃(211)에 10W/cm2의 전력을 인가하여 플라스마 방전을 생성하고, 기체(101) 상에 수소와 불소를 함유한 산화알루미늄막을 100nm 정도의 두께로 성막한다. 또한, 각 층의 두께는 반드시 100nm 정도로 한정되는 것은 아니고, 당해 광학 소자에서 취급하는 광의 파장이나, 광학 구조체를 구성하는 층수에 의해 적절히 설정된다. 광학 소자에 있어서의 산화알루미늄막(105)의 물리막 두께는, 예를 들어 8 내지 1000nm이다. 두께 100nm의 산화알루미늄층을, 사이에 다른 층을 개재시키지 않고 10층 적층하여 1000nm의 산화알루미늄막(105)으로 해도 된다.In order to form the aluminum oxide film 105 (high refractive index layer 103), film formation is performed by a reactive sputtering method in the following procedure. For example, a vacuum chamber 201 is formed using a base 101 made of quartz glass processed into the shape of a predetermined optical element and a sputtering target 211 made of, for example, 9-inch metal aluminum (purity 99.9 wt% or more). ) set within. At this time, the distance between the base 101 and the sputtering target 211 is, for example, 200 mm. Then, using the exhaust system 202, the inside of the vacuum chamber 201 is exhausted until the pressure reaches a vacuum degree of about 5×10 -5 Pa. Afterwards, argon gas is supplied from the argon gas introduction port 204, oxygen gas is supplied from the oxygen gas introduction port 205, hydrogen gas is supplied from the hydrogen gas introduction port 206, and fluorine-based gas is supplied from the fluorine-based gas introduction port 207. Introduce fluorine gas. Plasma discharge is performed while supplying gas from each port. That is, a power of 10 W/cm 2 is applied from the power source 203 to the sputtering target 211 to generate a plasma discharge, and an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine is formed on the base 101 to a thickness of about 100 nm. . Additionally, the thickness of each layer is not necessarily limited to about 100 nm, and is appropriately set depending on the wavelength of light handled by the optical element and the number of layers constituting the optical structure. The physical film thickness of the aluminum oxide film 105 in the optical element is, for example, 8 to 1000 nm. The 1000 nm thick aluminum oxide film 105 may be formed by stacking 10 aluminum oxide layers with a thickness of 100 nm without any other layers in between.

산화알루미늄막(105)은 결정질이어도 되고, 비정질이어도 되지만, 비정질인 것이 바람직하다. 비정질의 산화알루미늄막은 결정성의 산화알루미늄막에 비해, 산화알루미늄막의 표면 조도를 작게 함에 있어서 유리하다. 비정질(혹은 아몰퍼스)이란, 측정 대상의 막에 0.5도 정도의 작은 입사각으로 X선 혹은 전자선을 조사하여 회절 패턴을 관측했을 때, 명료한 회절 피크가 검출되지 않는 것, 바꿔 말하면 할로 패턴이 관측되는 것을 말한다. 따라서, 여기서 말하는 비정질이란, 미결정 상태의 재료가 함유되어 있는 상태를 반드시 제외하는 것은 아니다.The aluminum oxide film 105 may be crystalline or amorphous, but is preferably amorphous. An amorphous aluminum oxide film is advantageous in reducing the surface roughness of the aluminum oxide film compared to a crystalline aluminum oxide film. Amorphous (or amorphous) means that no clear diffraction peak is detected when X-rays or electron beams are irradiated to the film of the measurement object at a small incident angle of about 0.5 degrees and the diffraction pattern is observed. In other words, a halo pattern is observed. says that Therefore, amorphous as used herein does not necessarily exclude a state containing material in a microcrystalline state.

막의 결정성은, 성막 압력, 기체(101)와 스퍼터링 타깃(211)의 배치, 가스의 공급 유량으로 제어할 수 있다. 성막 장치(200)로 성막되는 산화알루미늄막(105)은, 비정질이 되도록 미리 성막 조건을 설정해두는 것이 바람직하다.The crystallinity of the film can be controlled by the film formation pressure, the arrangement of the gas 101 and the sputtering target 211, and the gas supply flow rate. It is desirable to set the film formation conditions in advance so that the aluminum oxide film 105 formed by the film formation apparatus 200 is amorphous.

저굴절률층(104)의 형성에 대해서는, 공지된 성막 방법을 사용할 수 있기 때문에 설명을 생략한다. 도 2에 나타내는 성막 장치(200)에서는 스퍼터링 타깃(211)은 1개의 구성이지만, 다층막을 성막하는 경우에는, 스퍼터링 타깃(211)을 진공 챔버(201) 내에 2개 이상 배치하여, 각각 다른 재료로 해도 된다. 이 때, 스퍼터링 타깃 표면 근방에는 셔터를 배치하고, 다른 재료의 성막 중에 있어서의 표면에의 이종 재료의 부착을 억제하면 된다.Description of the formation of the low refractive index layer 104 is omitted because known film forming methods can be used. In the film forming apparatus 200 shown in FIG. 2, there is only one sputtering target 211, but when forming a multilayer film, two or more sputtering targets 211 are placed in the vacuum chamber 201, and each sputtering target 211 is made of a different material. You can do it. At this time, a shutter may be placed near the surface of the sputtering target to suppress adhesion of different materials to the surface during film formation of other materials.

산화알루미늄막(105) 중의 수소 함유량 [H]at%의 평가는, 산화알루미늄막(105)에, 예를 들어 MeV 오더의 고에너지 이온빔을 조사하고, 수소 전방 산란 분석법(HFS: Hydrogen Forward scattering Spectrometry)의 방법에 의해 행할 수 있다.Evaluation of the hydrogen content [H]at% in the aluminum oxide film 105 is performed by irradiating the aluminum oxide film 105 with a high-energy ion beam, for example, on the order of MeV, and using hydrogen forward scattering spectrometry (HFS). ) can be done by the method.

산화알루미늄막(10) 중의 수소 이외의 원소의 평가는, MeV 오더의 고에너지 이온빔을 조사하고, 러더포드 후방 산란 스펙트로메트리(RBS: Rutherford Backscattering Spectrometry)의 방법에 의해 행할 수 있다.Evaluation of elements other than hydrogen in the aluminum oxide film 10 can be performed by irradiating a high-energy ion beam of the MeV order and using the method of Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS).

이들 결과를 사용하여, 산화알루미늄막(105)에 있어서의, 알루미늄의 함유량 [Al]at%, 산소의 함유량 [O]at%, 수소의 함유량 [H]at%, 불소의 함유량 [F]at%, 아르곤의 함유량 [Ar]at%를 구할 수 있다.Using these results, the aluminum content [Al]at%, oxygen content [O]at%, hydrogen content [H]at%, and fluorine content [F]at% in the aluminum oxide film 105. %, the argon content [Ar]at% can be obtained.

반사율과 투과율은, 분광 광도계를 사용하여 파장이 180nm 내지 250nm의 범위에 대해서, 광선 입사각 10도의 경우에 대하여 측정할 수 있다. 측정 결과로부터, 이하의 수식에 의해 광흡수율을 산출할 수 있다.Reflectance and transmittance can be measured using a spectrophotometer in the wavelength range of 180 nm to 250 nm and at a light incident angle of 10 degrees. From the measurement results, the light absorption rate can be calculated using the following formula.

A=1-T-RA=1-T-R

단, A는 입사광 강도에 대한 흡수의 비율을 나타내는 광흡수율, T는 입사광 강도에 대한 투과의 비율을 나타내는 투과율, R은 입사광 강도에 대한 반사의 비율을 나타내는 반사율을 나타낸다. 또한, 광흡수율 A는 소쇠 계수 k와 이하의 관계에 있다.However, A represents the light absorption rate representing the ratio of absorption to the incident light intensity, T represents the transmittance representing the ratio of transmission to the incident light intensity, and R represents the reflectance representing the ratio of reflection to the incident light intensity. Additionally, the light absorption rate A has the following relationship with the extinction coefficient k.

A=1-exp(-4πkx/λ)A=1-exp(-4πkx/λ)

여기에서 x는 박막 내의 거리, λ는 광의 파장이다. 상기 식으로부터 소쇠 계수 k를 산출하고, 산화알루미늄막(105)의 광흡수의 평가를 실시할 수 있다.Here, x is the distance within the thin film and λ is the wavelength of light. The extinction coefficient k can be calculated from the above equation, and the light absorption of the aluminum oxide film 105 can be evaluated.

굴절률은 측정한 반사율에 대해서, Sciencetific Computing International사제의 광학 박막 해석·설계 소프트 FilmWizardTM을 사용하여 해석함으로써 산출할 수 있다. 여기에서는, λ=193nm의 광에 대한 소쇠 계수, 193nm의 광에 대한 굴절률을 산출한다.The refractive index can be calculated by analyzing the measured reflectance using FilmWizardTM, an optical thin film analysis and design software manufactured by Sciencetific Computing International. Here, the extinction coefficient for light of λ = 193 nm and the refractive index for light of 193 nm are calculated.

산화알루미늄막(105)의 표면 조도는, AFM(Atomic Force Microscope)을 사용하여 1㎛×1㎛의 범위 내를 측정하고, RMS(제곱 평균 평방근 조도)를 nm의 단위로 산출할 수 있다.The surface roughness of the aluminum oxide film 105 can be measured within a range of 1 μm × 1 μm using an AFM (Atomic Force Microscope), and the root mean square roughness (RMS) can be calculated in nm.

성막 조건을 바꾸어, 산화알루미늄막(105)의 샘플 00 내지 18을 제작한 예를 설명한다.An example in which samples 00 to 18 of the aluminum oxide film 105 were produced by changing the film formation conditions will be described.

샘플 00 내지 06에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스 도입 포트(204)로부터 아르곤 가스를 150sccm의 유량으로, 산소 가스 도입 포트(205)로부터 산소 가스를 50sccm의 유량으로, 수소 가스 도입 포트(206)로부터 수소 가스를 도입하여 성막하였다. 수소 가스 도입 포트(206)로부터 도입하는 수소의 유량은 0 내지 100sccm의 범위 내에서 변경하여 산화알루미늄막을 제작하였다.In samples 00 to 06, an aluminum oxide film was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced from the argon gas introduction port 204 at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas was introduced from the oxygen gas introduction port 205 at a flow rate of 50 sccm, and hydrogen gas was introduced from the hydrogen gas introduction port 206 to form a film. The flow rate of hydrogen introduced from the hydrogen gas introduction port 206 was varied within the range of 0 to 100 sccm to produce an aluminum oxide film.

샘플 00에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 수소를 함유한 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 0sccm의 유량으로, 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다.In sample 00, an aluminum oxide film containing hydrogen was produced using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, and hydrogen gas was introduced from each port at a flow rate of 0 sccm to form a film.

샘플 06에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 수소를 함유한 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 50sccm의 유량으로, 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다.In Sample 06, an aluminum oxide film containing hydrogen was produced using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced from each port at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas was flowed at 50 sccm, and hydrogen gas was formed at a flow rate of 50 sccm.

샘플 07에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 20sccm의 유량으로, 불소 가스는 4.0sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 20.0at%, 불소 함유량 [F]는 11.0at%, 산소 함유량 [O]는 42.5at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 26.2%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.3at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 6.3E-3이었다.In Sample 07, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 20 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 4.0 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 20.0 at%, the fluorine content [F] was 11.0 at%, the oxygen content [O] was 42.5 at%, the aluminum content [Al] was 26.2%, and the argon content [Ar]. was 0.3at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 6.3E-3.

샘플 08에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 50sccm의 유량으로, 불소 가스는 4.5sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 17.9at%, 불소 함유량 [F]는 14.9at%, 산소 함유량 [O]는 39.9at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 26.7%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.6at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 2.0E-3이었다.In Sample 08, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 50 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 4.5 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 17.9 at%, the fluorine content [F] was 14.9 at%, the oxygen content [O] was 39.9 at%, the aluminum content [Al] was 26.7%, and the argon content [Ar]. was 0.6at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 2.0E-3.

샘플 09에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 50sccm의 유량으로, 불소 가스는 5.0sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 21.5at%, 불소 함유량 [F]는 15.9at%, 산소 함유량 [O]는 35.7at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 26.5%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.4at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 1.8E-3이었다.In Sample 09, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 50 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 5.0 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 21.5 at%, the fluorine content [F] was 15.9 at%, the oxygen content [O] was 35.7 at%, the aluminum content [Al] was 26.5%, and the argon content [Ar]. was 0.4at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 1.8E-3.

샘플 10에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 70sccm의 유량으로, 불소 가스는 3.5sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 26.9at%, 불소 함유량 [F]는 8.2at%, 산소 함유량 [O]는 39.1at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 25.7%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.1at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 2.7E-3이었다.In Sample 10, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 70 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 3.5 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 26.9 at%, the fluorine content [F] was 8.2 at%, the oxygen content [O] was 39.1 at%, the aluminum content [Al] was 25.7%, and the argon content [Ar]. was 0.1at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 2.7E-3.

샘플 11에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 50sccm의 유량으로, 불소 가스는 4.0sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 24.2at%, 불소 함유량 [F]는 11.0at%, 산소 함유량 [O]는 39.3at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 25.1%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.4at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 2.3E-3이었다.In Sample 11, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 50 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 4.0 sccm from each port to form a film. The hydrogen content [H] in the produced aluminum oxide film was 24.2 at%, the fluorine content [F] was 11.0 at%, the oxygen content [O] was 39.3 at%, the aluminum content [Al] was 25.1%, and the argon content [Ar]. was 0.4at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 2.3E-3.

샘플 12에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 100sccm의 유량으로, 불소 가스는 1.0sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 29.2at%, 불소 함유량 [F]는 1.5at%, 산소 함유량 [O]는 43.6at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 25.5%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.2at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 1.9E-3이었다.In Sample 12, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 100 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 1.0 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 29.2 at%, the fluorine content [F] was 1.5 at%, the oxygen content [O] was 43.6 at%, the aluminum content [Al] was 25.5%, and the argon content [Ar]. was 0.2at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 1.9E-3.

샘플 13에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 30sccm의 유량으로, 불소 가스는 2.5sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 21.0at%, 불소 함유량 [F]는 8.0at%, 산소 함유량 [O]는 45.7at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 24.9%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.4at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 7.0E-4였다.In Sample 13, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 30 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 2.5 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 21.0 at%, the fluorine content [F] was 8.0 at%, the oxygen content [O] was 45.7 at%, the aluminum content [Al] was 24.9%, and the argon content [Ar]. was 0.4at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 7.0E-4.

샘플 14에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 70sccm의 유량으로, 불소 가스는 0.5sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 27.3at%, 불소 함유량 [F]는 0.8at%, 산소 함유량 [O]는 46.5at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 25.1%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.3at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 6.8E-4였다.In Sample 14, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 70 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 0.5 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 27.3 at%, the fluorine content [F] was 0.8 at%, the oxygen content [O] was 46.5 at%, the aluminum content [Al] was 25.1%, and the argon content [Ar]. was 0.3at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 6.8E-4.

샘플 15에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 50sccm의 유량으로, 불소 가스는 1.0sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 24.8at%, 불소 함유량 [F]는 1.7at%, 산소 함유량 [O]는 47.9at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 25.4%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.2at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 4.7E-4였다.In Sample 15, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 50 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 1.0 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 24.8 at%, the fluorine content [F] was 1.7 at%, the oxygen content [O] was 47.9 at%, the aluminum content [Al] was 25.4%, and the argon content [Ar]. was 0.2at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 4.7E-4.

샘플 16에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 50sccm의 유량으로, 불소 가스는 0.5sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 24.4at%, 불소 함유량 [F]는 0.7at%, 산소 함유량 [O]는 49.8at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 24.8%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.3at%였다.In Sample 16, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 50 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 0.5 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 24.4 at%, the fluorine content [F] was 0.7 at%, the oxygen content [O] was 49.8 at%, the aluminum content [Al] was 24.8%, and the argon content [Ar]. was 0.3at%.

샘플 17에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 50sccm의 유량으로, 불소 가스는 2.0sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 24.0at%, 불소 함유량 [F]는 4.5at%, 산소 함유량 [O]는 46.0at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 25.2%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.3at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 3.3E-4였다.In Sample 17, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 50 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 2.0 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 24.0 at%, the fluorine content [F] was 4.5 at%, the oxygen content [O] was 46.0 at%, the aluminum content [Al] was 25.2%, and the argon content [Ar]. was 0.3at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 3.3E-4.

샘플 18에서는, 도 2의 성막 장치(200)를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다. 아르곤 가스는 150sccm의 유량으로, 산소 가스는 50sccm의 유량으로, 수소 가스는 50sccm의 유량으로, 불소 가스는 3.0sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 24.0at%, 불소 함유량 [F]는 5.5at%, 산소 함유량 [O]는 44.8at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 25.1%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.6at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 1.3E-4였다.In Sample 18, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using the film forming apparatus 200 in FIG. 2. Argon gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, oxygen gas at a flow rate of 50 sccm, hydrogen gas at a flow rate of 50 sccm, and fluorine gas at a flow rate of 3.0 sccm from each port to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 24.0 at%, the fluorine content [F] was 5.5 at%, the oxygen content [O] was 44.8 at%, the aluminum content [Al] was 25.1%, and the argon content [Ar]. was 0.6at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 1.3E-4.

샘플 19에서는, 도 2의 성막 장치(200)에 유사한 스퍼터링법을 사용한 성막 장치를 사용하여, 석영 유리 기체 상에 수소와 불소를 함유하는 산화알루미늄막을 제작하였다.In Sample 19, an aluminum oxide film containing hydrogen and fluorine was produced on a quartz glass substrate using a film formation apparatus using a sputtering method similar to the film formation apparatus 200 in FIG. 2.

여기에서 사용한 성막 장치는, 성막 장치(200)와는 도입하는 가스종이 다르다. 아르곤 가스는 20sccm의 유량으로, 산소 가스는 150sccm의 유량으로, H2O 가스는 4sccm의 유량으로, CF4 가스는 2sccm의 유량으로 각각의 포트로부터 도입하여 성막하였다. 제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]는 2.3at%, 불소 함유량 [F]는 4.3at%, 산소 함유량 [O]는 56.9at%, 알루미늄 함유량 [Al]은 36.2%, 아르곤 함유량 [Ar]은 0.3at%였다. 또한, 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 3.1E-3이었다.The film forming apparatus used here differs from the film forming apparatus 200 in the type of gas introduced. Argon gas was introduced at a flow rate of 20 sccm, oxygen gas was introduced at a flow rate of 150 sccm, H 2 O gas was introduced at a flow rate of 4 sccm, and CF 4 gas was introduced from each port at a flow rate of 2 sccm to form a film. In the produced aluminum oxide film, the hydrogen content [H] was 2.3 at%, the fluorine content [F] was 4.3 at%, the oxygen content [O] was 56.9 at%, the aluminum content [Al] was 36.2%, and the argon content [Ar]. was 0.3at%. Additionally, the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was 3.1E-3.

각 샘플에 대하여 결정성의 평가를 행한 바, 소쇠 계수의 크기에 구애받지 않고, 모두 비정질이었다.When crystallinity was evaluated for each sample, all were amorphous regardless of the magnitude of the extinction coefficient.

각 샘플에서, 산화알루미늄막 내에 아르곤의 함유가 확인되었지만, 이것은, 아르곤을 도입하여 성막을 행하는 스퍼터링법을 사용하여 산화알루미늄막을 제작하였기 때문이다.In each sample, the content of argon was confirmed in the aluminum oxide film, but this was because the aluminum oxide film was produced using a sputtering method in which argon is introduced and film formation is performed.

표 1에 각 샘플의 데이터를 정리하여 나타낸다. 표 1에서는, 193nm의 파장에 대한 굴절률도 나타내고 있다. 또한, 표 1에서는, 광학 특성을 종합적으로 평가하여, 평가 I 내지 V로 분류하고 있다. 평가 I은 소쇠 계수가 샘플 19보다도 크고, 굴절률이 샘플 19보다도 높은 것이다. 평가 II는 소쇠 계수가 샘플 19보다도 작고, 굴절률이 샘플 00보다도 높은 것이다. 평가 III는 소쇠 계수가 샘플 19보다도 작고, 굴절률이 샘플 19보다도 낮은 것이다. 평가 IV, V는 소쇠 계수가 샘플 19보다도 작고, 굴절률이 샘플 19보다도 높은 것이다. 평가 V는 소쇠 계수가 1.0E-03보다도 작은 것이다. 또한, 평가 V에 해당하는 샘플 13 내지 18은 굴절률이 샘플 00 이상이지만, 이 점은 평가 V의 기준이 아니어도 된다. 평가 기준으로서도 사용한 샘플 00, 19에 대해서는 각각 평가 X, Y라 하였다.Table 1 summarizes the data for each sample. Table 1 also shows the refractive index for a wavelength of 193 nm. Additionally, in Table 1, optical properties are comprehensively evaluated and classified into evaluations I to V. Evaluation I has an extinction coefficient greater than Sample 19 and a refractive index higher than Sample 19. Evaluation II has an extinction coefficient smaller than Sample 19 and a refractive index higher than Sample 00. Evaluation III is that the extinction coefficient is lower than that of Sample 19 and the refractive index is lower than that of Sample 19. Evaluations IV and V have an extinction coefficient smaller than Sample 19 and a refractive index higher than Sample 19. Evaluation V means that the extinction coefficient is less than 1.0E-03. Additionally, Samples 13 to 18 corresponding to Evaluation V have a refractive index higher than Sample 00, but this point does not need to be a standard for Evaluation V. Samples 00 and 19, which were also used as evaluation standards, were designated as evaluation X and Y, respectively.

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1을 근거로 하여, [Al], [O], [H], [F], [Ar]에 대해서, 충족시키는 것이 바람직한 조건 A 내지 E를 설명한다.Based on Table 1, conditions A to E that are desirable to satisfy for [Al], [O], [H], [F], and [Ar] are explained.

조건 A1… [Al]≤39.0at%Condition A1… [Al]≤39.0at%

조건 A1은, 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 Al의 함유량 40.0at%보다도 유의미하게 [Al]이 낮은 것을 의미한다. 적어도 샘플 01 내지 19가 조건 A2를 충족시킨다.Condition A1 means that [Al] is significantly lower than the Al content of 40.0 at% in the stoichiometric composition of aluminum oxide, Al 2 O 3 . At least samples 01 to 19 satisfy condition A2.

조건 A2… [Al]≤35.0at%Condition A2… [Al]≤35.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 A2를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition A2.

조건 A3… [Al]≤30.0at%Condition A3… [Al]≤30.0at%

적어도 샘플 02 내지 18이 조건 A3을 충족시킨다.At least samples 02 to 18 meet condition A3.

조건 A4… [Al]≤25.4at%Condition A4… [Al]≤25.4at%

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 A4를 충족시킨다. 샘플 15가 [Al]=25.4at%에 해당한다.At least samples 13 to 18 meet condition A4. Sample 15 corresponds to [Al]=25.4at%.

조건 A5… [Al]≥20.0at%Condition A5… [Al]≥20.0at%

조건 A5는, [Al]이 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 Al의 함유량 40.0at%의 절반 이상인 것을 의미한다. 적어도 샘플 01 내지 18이 조건 A5를 충족시킨다.Condition A5 means that [Al] is more than half of the Al content of 40.0 at% in the stoichiometric composition of aluminum oxide, Al 2 O 3 . At least samples 01 to 18 meet condition A5.

조건 A6… [Al]≥24.8at%Condition A6… [Al]≥24.8at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 A6을 충족시킨다. 샘플 16이 [Al]=24.8at%에 해당한다.At least samples 01 to 18 meet condition A6. Sample 16 corresponds to [Al]=24.8at%.

조건 B1… [O]≤59.0at%Condition B1… [O]≤59.0at%

조건 B1은, 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 O의 함유량 60.0at%보다도 유의미하게 [O]가 낮은 것을 의미한다. 수소 함유량 [H]가 0at%인 산화알루미늄막은, 이상적으로는 화학 양론적 조성인 Al2O3이 되고, 산소 함유량 [O]는 60.0at%가 된다고 생각되지만, 표 1에서는 샘플 00의 [O]는 60.0at%보다도 작다. 이것은, 산화알루미늄막 내에 산소 결함이 발생하였기 때문이라고 추측된다. 다른 샘플 01 내지 19도 마찬가지이며, 적어도 샘플 01 내지 18이 조건 A5를 충족시킨다.Condition B1 means that [O] is significantly lower than the O content of 60.0 at% in the stoichiometric composition of aluminum oxide, Al 2 O 3 . It is thought that an aluminum oxide film with a hydrogen content [H] of 0 at% would ideally have a stoichiometric composition of Al 2 O 3 and an oxygen content [O] of 60.0 at%. However, in Table 1, the [O] of sample 00 is ] is smaller than 60.0at%. This is presumed to be because oxygen defects occurred in the aluminum oxide film. The same applies to other samples 01 to 19, and at least samples 01 to 18 satisfy condition A5.

조건 B2… [O]≤55.5at%Condition B2… [O]≤55.5at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 B2를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition B2.

조건 B3… [O]≤53.5at%Condition B3… [O]≤53.5at%

적어도 샘플 02 내지 18이 조건 B3을 충족시킨다.At least samples 02 to 18 meet condition B3.

조건 B4… [O]≤49.8at%Condition B4… [O]≤49.8at%

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 B3을 충족시킨다. 샘플 16이 [O]=49.8at%에 해당한다.At least samples 13 to 18 meet condition B3. Sample 16 corresponds to [O]=49.8at%.

조건 B5… [O]≥30.0at%Condition B5… [O]≥30.0at%

조건 B5는, [O]가 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 O의 함유량 60.0at%의 절반 이상인 것을 의미한다. 적어도 샘플 01 내지 18이 조건 B5를 충족시킨다.Condition B5 means that [O] is more than half of the 60.0 at% O content in the stoichiometric composition Al 2 O 3 of aluminum oxide. At least samples 01 to 18 meet condition B5.

조건 B6… [O]≥44.8at%Condition B6… [O]≥44.8at%

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 B6을 충족시킨다. 샘플 18이 [O]=44.8at%에 해당한다.At least samples 13 to 18 meet condition B6. Sample 18 corresponds to [O]=44.8at%.

조건 C1… [H]≥1.0at%Condition C1… [H]≥1.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 C1을 충족시킨다. 불가피한 수소의 혼입을 고려해도, 샘플 00이 조건 C0을 충족시키는 것은 생각하기 어렵다.At least samples 01 to 18 satisfy condition C1. Even considering the inevitable mixing of hydrogen, it is difficult to think of sample 00 satisfying condition C0.

조건 C2… [H]≥5.0at%Condition C2… [H]≥5.0at%

[H]=5.0at%는 샘플 00에 있어서의 [H]와 샘플 01에 있어서의 [H]의 중간값이다. 적어도 샘플 01 내지 18이 조건 C2를 충족시킨다.[H] = 5.0at% is the intermediate value between [H] in sample 00 and [H] in sample 01. At least samples 01 to 18 meet condition C2.

조건 C3… [H]≥10.0at%Condition C3… [H]≥10.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 C3을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition C3.

조건 C4… [H]≥20.0at%Condition C4… [H]≥20.0at%

적어도 샘플 02 내지 18이 조건 C4를 충족시킨다.At least samples 02 to 18 meet condition C4.

조건 C5… [H]≤40.0at%Condition C5… [H]≤40.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 C5를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 meet condition C5.

조건 C6… [H]≤30.0at%Condition C6… [H]≤30.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 C6을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 meet condition C6.

조건 D1… [F]≥0.1at%Condition D1… [F]≥0.1at%

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 D1을 충족시킨다. 불가피한 불소의 혼입을 고려해도, 샘플 00 내지 06이 조건 D1을 충족시키는 것은 생각하기 어렵다.At least samples 07 to 18 meet condition D1. Even considering the inevitable mixing of fluorine, it is difficult to imagine that samples 00 to 06 satisfy condition D1.

조건 D2… [F]≥0.5at%Condition D2… [F]≥0.5at%

적어도 샘플 07 내지 19이 조건 D2를 충족시킨다.At least samples 07 to 19 meet condition D2.

조건 D3… [F]≤20.0at%Condition D3… [F]≤20.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 D3을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 meet condition D3.

조건 D4… [F]≤10.0at%Condition D4… [F]≤10.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 D4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 meet condition D4.

조건 D5… [F]≤8.0at%Condition D5… [F]≤8.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 D5를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 meet condition D5.

조건 E1… [Ar]≥0.1at%Condition E1… [Ar]≥0.1at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 E1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition E1.

조건 E2… [Ar]≤1.0at%Condition E2… [Ar]≤1.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 E1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition E1.

제작한 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]을 측정하고, 얻어진 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]와 193nm 파장에서의 소쇠 계수 k의 관계를 도 3의 (a)에 나타낸다.The hydrogen content [H] in the produced aluminum oxide film was measured, and the relationship between the hydrogen content [H] in the obtained aluminum oxide film and the extinction coefficient k at a wavelength of 193 nm is shown in Fig. 3(a).

산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]가 증가하면 소쇠 계수가 작아지는, 즉 193nm 파장의 광에 대한 흡수가 작아진다는 결과였다. 또한, 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]가 증가하면 굴절률이 높아진다는 결과였다.The result was that as the hydrogen content [H] in the aluminum oxide film increased, the extinction coefficient decreased, that is, the absorption of light with a wavelength of 193 nm decreased. Additionally, the results showed that as the hydrogen content [H] in the aluminum oxide film increased, the refractive index increased.

수소 함유량 [H]가 10.0at% 이상이며 소쇠 계수는 2E-2 이하가 되고, 소쇠 계수가 작아지는 효과가 확인되었다. 20.0at%보다 큰 수소 함유량 [H]에서 소쇠 계수는 급격하게 감소되고, 1E-2보다도 작아지는 것이 확인되었다. 산화알루미늄막에 있어서의 최대의 수소 함유량 [H]인 29.2at%까지 작은 소쇠 계수를 실현하였다.When the hydrogen content [H] was 10.0 at% or more, the extinction coefficient was 2E-2 or less, and the effect of reducing the extinction coefficient was confirmed. It was confirmed that at a hydrogen content [H] greater than 20.0 at%, the extinction coefficient decreases rapidly and becomes smaller than 1E-2. A small extinction coefficient was achieved up to 29.2 at%, which is the maximum hydrogen content [H] in the aluminum oxide film.

표 1의 결과로부터, 샘플 07 내지 18에 대해서, 산화알루미늄막 내의 산소 함유량 [O]와 소쇠 계수의 관계를 나타낸 그래프를 도 3의 (b)에 나타낸다. 산화알루미늄막(105)의 산소 함유량 [O]가 많으면 소쇠 계수가 작아진다. 그 때문에, 산화알루미늄막 내의 산소 함유량 [O]에 대해서도, 산화알루미늄막(105)의 광학 특성과 상관이 있다. 도 3의 (b)로부터, 산소 함유량 [O]는 44.8at%보다 큰 경우에 소쇠 계수가 매우 작은 산화알루미늄막을 얻을 수 있다.From the results in Table 1, for samples 07 to 18, a graph showing the relationship between the oxygen content [O] in the aluminum oxide film and the extinction coefficient is shown in Fig. 3(b). If the oxygen content [O] of the aluminum oxide film 105 is large, the extinction coefficient becomes small. Therefore, the oxygen content [O] in the aluminum oxide film also has a correlation with the optical properties of the aluminum oxide film 105. From Figure 3(b), when the oxygen content [O] is greater than 44.8 at%, an aluminum oxide film with a very small extinction coefficient can be obtained.

또한 표 1로부터, 수소 함유량 [H]가 증가하면 산소 함유량 [O]는 감소하고, 산소 함유량 [O]가 55.2at%에서 소쇠 계수가 작아지는 효과를 확인할 수 있고, 51.9at%보다 작은 영역에서 소쇠 계수는 현저하게 작아졌다.Also, from Table 1, it can be seen that as the hydrogen content [H] increases, the oxygen content [O] decreases, and the effect of the extinction coefficient becoming smaller when the oxygen content [O] is 55.2 at%, and in the area less than 51.9 at% The extinction coefficient was significantly reduced.

샘플 13 내지 18에 있어서, 수소와 불소의 함유량이 다른 산화알루미늄막을 제작했지만, 모두 193nm 파장에서의 소쇠 계수는 작고, 양호한 산화알루미늄막을 얻을 수 있다.In Samples 13 to 18, aluminum oxide films with different hydrogen and fluorine contents were produced, but the extinction coefficient at a wavelength of 193 nm was small in all cases, and good aluminum oxide films were obtained.

샘플 16으로서 제작한 산화알루미늄막의 소쇠 계수의 스펙트럼을 도 4에 나타낸다. ArF 파장인 193nm에 있어서 소쇠 계수는 4.7E-4로 작고, 저흡수의 산화알루미늄막이 얻어졌다. 또한, ArF 엑시머 레이저를 조사해도 흡수의 발생은 억제되어 있었다.The spectrum of the extinction coefficient of the aluminum oxide film produced as Sample 16 is shown in Figure 4. At the ArF wavelength of 193 nm, the extinction coefficient was as small as 4.7E-4, and an aluminum oxide film with low absorption was obtained. Additionally, even when irradiated with an ArF excimer laser, the occurrence of absorption was suppressed.

샘플 06, 샘플 15 내지 18로 제작한 산화알루미늄막의 소쇠 계수의 스펙트럼을 도 5의 (a)에 나타낸다. 200nm 미만의 파장 영역에 있어서, 소쇠 계수의 저감이 현저해지는 것을 알 수 있다. 도 5의 (a)로부터, 불소를 함유하지 않는 샘플 06으로부터도, 불소를 함유하는 샘플 15 내지 18쪽이 소쇠 계수는 작은 것을 알 수 있다. 여기서, 소쇠 계수가 4E-4가 되는 파장을 기준 파장으로 한다. 기준 파장을 흡수단 파장으로 간주할 수 있다. 도 5의 (a)로부터, 샘플 06(불소 함유량 [F] 0at%)의 기준 파장은 194nm이다. 마찬가지로, 샘플 16([F]=0.7at%)의 기준 파장은 193nm, 샘플 15([F]=1.7at%)의 기준 파장은 193nm, 샘플 17([F]=4.5at%)의 기준 파장은 191nm, 샘플 18([F]=5.5at%)의 기준 파장은 190nm였다. 이와 같이, 또한 샘플 15 내지 18은, 샘플 06에 비해 기준 파장이 단파장측으로 시프트되어 있는 것을 알 수 있다.The spectrum of the extinction coefficient of the aluminum oxide film produced from Sample 06 and Samples 15 to 18 is shown in Figure 5(a). It can be seen that in the wavelength range of less than 200 nm, the reduction in the extinction coefficient becomes significant. From Figure 5(a), it can be seen that the extinction coefficients of Sample 06, which does not contain fluorine, and Samples 15 to 18, which contain fluorine, are small. Here, the wavelength at which the extinction coefficient is 4E-4 is taken as the reference wavelength. The reference wavelength can be considered the absorption edge wavelength. From Figure 5(a), the reference wavelength of sample 06 (fluorine content [F] 0 at%) is 194 nm. Likewise, the reference wavelength of sample 16 ([F] = 0.7at%) is 193nm, the reference wavelength of sample 15 ([F] = 1.7at%) is 193nm, and the reference wavelength of sample 17 ([F] = 4.5at%) The standard wavelength of sample 18 ([F] = 5.5 at%) was 191 nm and 190 nm. In this way, it can be seen that in samples 15 to 18, the reference wavelength is shifted toward a shorter wavelength compared to sample 06.

기준 파장이 단파장측으로 시프트되어 있는 것을 보다 이해하기 쉽게 하기 위해서, 불소 함유량 [F]와 기준 파장의 관계를 도 5의 (b)에 나타낸다. 도 5의 (b)로부터 불소 함유가 0at%보다 많으면 기준 파장이 단파장측으로 시프트되는 것을 알 수 있다. 이것은, 불소를 함유함으로써 산화알루미늄이 갖는 재료 고유의 밴드갭이 확대되기 때문이라고 추정된다. 기준 파장은 재료 고유의 밴드갭 크기에 의존하여 결정된다. 산화알루미늄막 내에 불소를 함유하면, 알루미늄과 불소로 새로운 결합을 발생시켜, 밴드갭이 확대된다고 생각된다. 산소를 함유하지 않는 불화알루미늄(AlF3)의 밴드갭은 11eV이며, 산화알루미늄의 밴드갭 7eV보다도 크다. 그 때문에, 산화알루미늄막 내에 불소를 함유시켜 알루미늄과 불소로 새로운 결합을 발생시킴으로써, 불화알루미늄과 마찬가지의 결합을 할 수 있기 때문에, 밴드갭이 확대된다고 생각된다. 산화알루미늄막 내에 불소를 함유하면 이 효과는 얻을 수 있고, 0.1at% 이상의 불소 함유량 [F]에서 효과를 얻을 수 있다. 보다 바람직한 불소 함유량 [F]는, 흡수단이 193nm보다도 단파장화되는 0.7at% 이상이다.In order to make it easier to understand that the reference wavelength is shifted to the short wavelength side, the relationship between the fluorine content [F] and the reference wavelength is shown in Fig. 5(b). From Figure 5(b), it can be seen that when the fluorine content is greater than 0 at%, the reference wavelength is shifted toward the short wavelength side. This is presumed to be because the inherent band gap of aluminum oxide is expanded by containing fluorine. The reference wavelength is determined depending on the material's inherent bandgap size. It is thought that when fluorine is contained in the aluminum oxide film, a new bond is created between aluminum and fluorine, thereby expanding the band gap. The band gap of aluminum fluoride (AlF 3 ), which does not contain oxygen, is 11 eV, which is larger than the band gap of aluminum oxide of 7 eV. Therefore, it is thought that by containing fluorine in the aluminum oxide film and generating a new bond between aluminum and fluorine, a bond similar to that of aluminum fluoride can be formed, thereby widening the band gap. This effect can be obtained by containing fluorine in the aluminum oxide film, and the effect can be obtained at a fluorine content [F] of 0.1 at% or more. A more preferable fluorine content [F] is 0.7 at% or more, which makes the absorption edge shorter than 193 nm.

또한 표 1로부터, 샘플 13 내지 18은 샘플 07 내지 12보다도 굴절률이 높고, 다층막 성막 시의 고굴절률 재료로서 적합한 것을 알 수 있다. 산화알루미늄을 고굴절률 재료로서 사용하는 경우, 굴절률은 높은 쪽이 바람직하다. 굴절률의 관점에서 불소 함유량 [F]는 8.0at% 이하가 바람직하다.Additionally, from Table 1, it can be seen that Samples 13 to 18 have a higher refractive index than Samples 07 to 12 and are suitable as a high refractive index material when forming a multilayer film. When aluminum oxide is used as a high refractive index material, it is preferable that the refractive index is higher. From the viewpoint of refractive index, the fluorine content [F] is preferably 8.0 at% or less.

또한 발명자들은, 수소 함유량 [H]와 불소 함유량 [F]가 산화알루미늄막에 미치는 영향을 밝히기 위해서, 산화알루미늄막의 표면의 조도에 착안하여, AFM으로 조도를 측정하였다. 샘플 13 내지 18과 샘플 07 내지 12에 대해서, 산화알루미늄막 내에 포함되는 수소 함유량 [H], 불소 함유량 [F], 소쇠 계수, 조도를 표 1에 나타내고 있다.Additionally, in order to determine the influence of hydrogen content [H] and fluorine content [F] on the aluminum oxide film, the inventors focused on the roughness of the surface of the aluminum oxide film and measured the roughness with AFM. For Samples 13 to 18 and Samples 07 to 12, Table 1 shows the hydrogen content [H], fluorine content [F], extinction coefficient, and roughness contained in the aluminum oxide film.

표 1로부터, 소쇠 계수와 조도에는 관계성이 있는 것을 알 수 있다. 소쇠 계수가 크면 조도도 크다. 이것은 산화알루미늄막의 표면에서 광의 산란이 발생하고 있는 것을 나타내고 있다.From Table 1, it can be seen that there is a relationship between the extinction coefficient and the illuminance. The greater the extinction coefficient, the greater the illuminance. This indicates that light scattering occurs on the surface of the aluminum oxide film.

소쇠 계수는 광흡수율 A로부터 산출되지만, 광흡수율 A는The extinction coefficient is calculated from the light absorption rate A, but the light absorption rate A is

A=1-T-RA=1-T-R

의 식으로부터 산출된다. 산화알루미늄막의 표면의 조도가 크면, 산화알루미늄막의 표면에서 산란이 발생하기 때문에, 투과율 T가 작아진다. 그 때문에, 실제로 광이 막 내에 흡수되어 있는 것은 아니지만, 외관상, 광흡수율 A는 커지고, 소쇠 계수가 커진다.It is calculated from the equation. When the roughness of the surface of the aluminum oxide film is large, scattering occurs on the surface of the aluminum oxide film, so the transmittance T becomes small. Therefore, although light is not actually absorbed in the film, apparently, the light absorption rate A increases and the extinction coefficient increases.

조도가 커지는 원인을 특정하기 위해 샘플 11의 표면을 AFM으로 관찰하였다. 관찰 결과를 도 6에 나타낸다. 샘플 11의 산화알루미늄의 표면에서는, 높이가 10nm 이상인 돌기부의 존재가 확인되었다. 또한 도 6에 있어서, 돌기부의 선단이 평탄해져 있지만, 이것은 측정 레인지인 10nm를 초과하면 평탄해져서 관찰되기 때문이다. 실제로는 돌기부는 10nm 이상의 높이이다. 샘플 07 내지 12에 대해서도 마찬가지의 관찰을 행한 바, 모두에 있어서 이러한 돌기부가 용이하게 관찰되었다. 또한 샘플 13 내지 18에 대하여 관찰한 바, 이러한 돌기부의 존재는 확인이 곤란하였다.To determine the cause of the increase in roughness, the surface of Sample 11 was observed with AFM. The observation results are shown in Figure 6. On the surface of the aluminum oxide of Sample 11, the presence of protrusions with a height of 10 nm or more was confirmed. Also, in Figure 6, the tip of the protrusion is flattened, but this is because flattening is observed beyond the measurement range of 10 nm. In reality, the protrusion is 10 nm or more in height. Similar observations were made for Samples 07 to 12, and these protrusions were easily observed in all of them. Additionally, upon observation of Samples 13 to 18, it was difficult to confirm the presence of such protrusions.

수소 함유량 [H]가 적은 경우, 혹은 많은 경우의 양쪽에 있어서, 소쇠 계수가 작은 경우도 있고 큰 경우도 있다. 불소 함유량 [F]에 대해서도 마찬가지이다.In both cases where the hydrogen content [H] is small or large, the extinction coefficient is sometimes small and sometimes large. The same applies to the fluorine content [F].

표 1에 있어서, 단순히 각종 함유량 [Al], [O], [H], [F], [Ar]에 착안하는 것만으로는, 함유량과 소쇠 계수 혹은 굴절률 사이에 명확한 관계성을 파악함에 있어서 불충분하다. 그래서 [Al], [O], [H], [F] 중 2개의 합 또는 비, 혹은 [Al], [O], [H], [F] 중 2개의 합과 다른 1개의 비를, 지표로 하여 검토를 행하였다. 그 결과를 표 2, 표 3에 나타낸다. 각 샘플에 있어서의 각종 평가는 표 1을 참조하기 바란다.In Table 1, simply focusing on the various contents [Al], [O], [H], [F], and [Ar] is insufficient to determine a clear relationship between the contents and the extinction coefficient or refractive index. do. So, the sum or ratio of two of [Al], [O], [H], and [F], or the sum of two of [Al], [O], [H], and [F] and one other ratio, The review was conducted using this as an indicator. The results are shown in Tables 2 and 3. Please refer to Table 1 for various evaluations for each sample.

Figure pat00002
Figure pat00002

표 2를 근거로 하여, [Al], [O], [H], [F], [Ar]에 대해서, 산화알루미늄막(105)의 광학 특성의 향상을 위해서 충족시키는 것이 바람직한 조건 F 내지 M을 설명한다.Based on Table 2, conditions F to M that are desirable to be satisfied for [Al], [O], [H], [F], and [Ar] in order to improve the optical properties of the aluminum oxide film 105 Explain.

조건 F1… [Al]+[O]≥50.0at%Condition F1… [Al]+[O]≥50.0at%

조건 F1은, 산화알루미늄막(105)의 주성분이 산화알루미늄인 것을 의미한다. 적어도 샘플 01 내지 18이 조건 F1을 충족시킨다.Condition F1 means that the main component of the aluminum oxide film 105 is aluminum oxide. At least samples 01 to 18 satisfy condition F1.

조건 F2… [Al]+[O]≥69.9at%Condition F2… [Al]+[O]≥69.9at%

적어도 샘플 01 내지 06, 13 내지 18이 조건 F2를 충족시킨다.At least samples 01 to 06 and 13 to 18 satisfy condition F2.

조건 F3… [Al]+[O]≤99.0at%Condition F3… [Al]+[O]≤99.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 F3을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition F3.

조건 F4… [Al]+[O]≤90.0at%Condition F4… [Al]+[O]≤90.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 F4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition F4.

조건 F5… [Al]+[O]≤74.6at%Condition F5… [Al]+[O]≤74.6at%

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 F5를 충족시킨다.At least samples 07 to 18 meet condition F5.

조건 G1… [Al]+[H]≥40.0at%Condition G1… [Al]+[H]≥40.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 G1을 충족시킨다. 조건 G1은, [H]>0의 경우에, [Al]+[H]가 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 Al의 함유량 40.0at% 이상인 것을 의미한다.At least samples 01 to 18 satisfy condition G1. Condition G1 means that when [H] > 0, [Al] + [H] is the Al content of 40.0 at% or more in the stoichiometric composition Al 2 O 3 of aluminum oxide.

조건 G2… [Al]+[H]≥42.0at%Condition G2… [Al]+[H]≥42.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 G2를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition G2.

조건 G3… [Al]+[H]≥45.9at%Condition G3… [Al]+[H]≥45.9at%

적어도 샘플 04 내지 06, 13 내지 18이 조건 G3을 충족시킨다.At least samples 04 to 06 and 13 to 18 satisfy condition G3.

조건 G4… [Al]+[H]≤60.0at%Condition G4… [Al]+[H]≤60.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 G4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 meet condition G4.

조건 G5… [Al]+[H]≤52.4at%Condition G5… [Al]+[H]≤52.4at%

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 G5를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 meet condition G5.

조건 H1… [O]+[H]≤75.0at%Condition H1… [O]+[H]≤75.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 H1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition H1.

조건 H2… [O]+[H]≥60.0at%Condition H2… [O]+[H]≥60.0at%

적어도 샘플 01 내지 06, 10 내지 18이 조건 H2를 충족시킨다. 조건 H2는, [H]>0의 경우에, [O]+[H]가 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 O의 함유량 60.0at% 이상인 것을 의미한다.At least samples 01 to 06 and 10 to 18 satisfy condition H2. Condition H2 means that when [H] > 0, [O] + [H] is the O content of 60.0 at% or more in the stoichiometric composition Al 2 O 3 of aluminum oxide.

조건 H3… [O]+[H]≥63.0at%Condition H3… [O]+[H]≥63.0at%

적어도 샘플 01 내지 06, 10 내지 18이 조건 H3을 충족시킨다.At least samples 01 to 06 and 10 to 18 satisfy condition H3.

조건 H4… [O]+[H]≥66.7at%Condition H4… [O]+[H]≥66.7at%

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 H4를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 meet condition H4.

조건 I1… [O]/[Al]≥1.30Condition I1… [O]/[Al]≥1.30

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 I1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition I1.

조건 I2… [O]/[Al]≥1.60Condition I2… [O]/[Al]≥1.60

적어도 샘플 01 내지 07, 12 내지 18이 조건 I2를 충족시킨다. 조건 I2는, [O]/[Al]이 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 O의 함유량 60.0at%와 Al의 함유량 40.0at%의 비(1.50)보다도 유의미하게 큰 것을 의미한다.At least samples 01 to 07 and 12 to 18 satisfy condition I2. Condition I2 means that [O]/[Al] is significantly larger than the ratio (1.50) of the O content of 60.0 at% and the Al content of 40.0 at% in the stoichiometric composition of aluminum oxide, Al 2 O 3 do.

조건 I3… [O]/[Al]≥1.75Condition I3… [O]/[Al]≥1.75

적어도 샘플 04 내지 06, 13 내지 18이 조건 I3을 충족시킨다.At least samples 04 to 06 and 13 to 18 satisfy condition I3.

조건 I4… [O]/[Al]≤2.10Condition I4… [O]/[Al]≤2.10

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 I4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition I4.

조건 J1… [H]/[Al]≥0.25Condition J1… [H]/[Al]≥0.25

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 J1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition J1.

조건 J2… [H]/[Al]≥0.50Condition J2… [H]/[Al]≥0.50

적어도 샘플 02 내지 18이 조건 J2를 충족시킨다.At least samples 02 to 18 satisfy condition J2.

조건 J3… [H]/[Al]≥0.75Condition J3… [H]/[Al]≥0.75

적어도 샘플 03 내지 18이 조건 J3을 충족시킨다.At least samples 03 to 18 satisfy condition J3.

조건 J4… [H]/[Al]≤1.25Condition J4… [H]/[Al]≤1.25

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 J4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition J4.

조건 J5… [H]/[Al]≤1.10Condition J5… [H]/[Al]≤1.10

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 J5를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 meet condition J5.

조건 K1… [H]/[O]≥0.10Condition K1… [H]/[O]≥0.10

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 K1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition K1.

조건 K2… [H]/[O]≥0.25Condition K2… [H]/[O]≥0.25

적어도 샘플 02 내지 18이 조건 K2를 충족시킨다.At least samples 02 to 18 satisfy condition K2.

조건 K3… [H]/[O]≥0.46Condition K3… [H]/[O]≥0.46

적어도 샘플 10 내지 18이 조건 K3을 충족시킨다.At least samples 10 to 18 meet condition K3.

조건 K4… [H]/[O]≤0.75Condition K4… [H]/[O]≤0.75

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 K4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition K4.

조건 K5… [H]/[O]≤0.59Condition K5… [H]/[O]≤0.59

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 K5를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 meet condition K5.

조건 L1… [O]/([Al]+[H])≤1.40Condition L1… [O]/([Al]+[H])≤1.40

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 L1을 충족시킨다. 조건 L1은, [O]/([Al]+[H])이 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 O의 함유량 60.0at%와 Al의 함유량 40.0at%의 비(1.50)보다도 유의미하게 작은 것을 의미한다.At least samples 01 to 18 satisfy condition L1. Condition L1 is that [O]/([Al]+[H]) is the ratio of the O content of 60.0 at% and the Al content of 40.0 at% in the stoichiometric composition of aluminum oxide Al 2 O 3 (1.50) It means something significantly smaller than that.

조건 L2… [O]/([Al]+[H])≤1.10Condition L2… [O]/([Al]+[H])≤1.10

적어도 샘플 02 내지 18이 조건 L2를 충족시킨다.At least samples 02 to 18 satisfy condition L2.

조건 L3… [O]/([Al]+[H])≤1.01Condition L3… [O]/([Al]+[H])≤1.01

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 L3을 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition L3.

조건 L4… [O]/([Al]+[H])≥0.70Condition L4… [O]/([Al]+[H])≥0.70

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 L4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition L4.

조건 L5… [O]/([Al]+[H])≥0.89Condition L5… [O]/([Al]+[H])≥0.89

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 L5를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 satisfy condition L5.

조건 M1…([O]+[H])/[Al]≥1.60Condition M1… ([O]+[H])/[Al]≥1.60

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 M1을 충족시킨다. 조건 M1은, ([O]+[H])/[Al]이 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 O의 함유량 60.0at%와 Al의 함유량 40.0at%의 비(1.50)보다도 유의미하게 큰 것을 의미한다.At least samples 01 to 18 satisfy condition M1. Condition M1 is ([O]+[H])/[Al], which is the stoichiometric composition of aluminum oxide, the ratio of the O content of 60.0 at% and the Al content of 40.0 at% in Al 2 O 3 (1.50) It means something significantly bigger than that.

조건 M2…([O]+[H])/[Al]≥1.90Condition M2… ([O]+[H])/[Al]≥1.90

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 M2를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition M2.

조건 M3…([O]+[H])/[Al]≥2.68Condition M3… ([O]+[H])/[Al]≥2.68

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 M3을 충족시킨다.At least samples 13 to 18 satisfy condition M3.

조건 M4…([O]+[H])/[Al]≤3.00Condition M4… ([O]+[H])/[Al]≤3.00

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 M4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition M4.

조건 N1… [H]/([Al]+[O])≥0.10Condition N1… [H]/([Al]+[O])≥0.10

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 N1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition N1.

조건 N2… [H]/([Al]+[O])≤0.40Condition N2… [H]/([Al]+[O])≤0.40

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 N2를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 meet condition N2.

본 발명자들은, 산화알루미늄막에 발생한 격자 결함(산소 결함)을 수소가 메우는 모델을 추측하고 있다. 결함이 없는 산화알루미늄막은 화학 양론적 조성인 Al2O3으로 생각되고, Al2O3막 내의 알루미늄과 산소의 원자수 비는 2:3, 즉 [O]/[Al]=1.50이 된다. 표 2에 있어서, 조건 I, L, M이 이것에 관련되지만, [H]가 직접적으로 관계되는 조건 L, M에 대하여 검토한다.The present inventors assume a model in which hydrogen fills lattice defects (oxygen defects) generated in the aluminum oxide film. The defect-free aluminum oxide film is considered to have a stoichiometric composition of Al 2 O 3 , and the atomic ratio of aluminum and oxygen in the Al 2 O 3 film is 2:3, that is, [O]/[Al]=1.50. In Table 2, conditions I, L, and M are related to this, but conditions L and M, in which [H] is directly related, are examined.

도 7의 (a)에는, 조건 L, 즉 [O]/([Al]+[H])와 소쇠 계수의 관계를 나타내고, 도 7의 (b)에는, 조건 L, 즉 [O]/([Al]+[H])와 굴절률의 관계를 나타내고 있다. 도 7의 (a)로부터 이해되는 바와 같이, 평가 Y(샘플 19)보다도 낮은 소쇠 계수가 얻어지는 샘플은, 조건 L1, L2를 충족시키고 있다. 또한, 도 7의 (b)로부터 이해되는 바와 같이, 평가 Y(샘플 19)보다도 높은 굴절률이 얻어지는 샘플은, 조건 L1을 충족시키고 있다.In Figure 7 (a), the relationship between condition L, that is, [O]/([Al] + [H]) and the extinction coefficient is shown, and in Figure 7 (b), condition L, that is, [O]/( It shows the relationship between [Al]+[H]) and the refractive index. As can be understood from Fig. 7(a), the sample for which an extinction coefficient lower than Evaluation Y (sample 19) is obtained satisfies conditions L1 and L2. In addition, as can be understood from FIG. 7(b), the sample for which a higher refractive index than evaluation Y (sample 19) was obtained satisfies condition L1.

이어서, 산화알루미늄막 내의 수소 함유량 [H]와 산소 함유량 [O]의 합과 알루미늄 함유량 [Al]의 비인 ([O]+[H])/[Al], 즉 조건 M에 착안한다. 평가 I 내지 V의 샘플 01 내지 19에서는, 화학 양론적 조성인 Al2O3으로부터 얻어지는 ([O]+[H])/[Al]=1.50([H]=0)보다도 크고 조건 M1을 충족시키고, 또한 ([O]+[H])/[Al]≥1.90이라는 조건 M2를 충족시키고 있다.Next, focus on the condition M, which is the ratio of the sum of the hydrogen content [H] and oxygen content [O] in the aluminum oxide film and the aluminum content [Al] ([O]+[H])/[Al]. In samples 01 to 19 of evaluations I to V, it is greater than ([O]+[H])/[Al]=1.50 ([H]=0) obtained from the stoichiometric composition of Al 2 O 3 and satisfies condition M1. and also satisfies the condition M2 of ([O]+[H])/[Al]≥1.90.

소쇠 계수나 굴절률이 조건 L, M에 의존하는 것은, 산화알루미늄막 내에 발생한 격자 결함을 수소가 메울 뿐만 아니라, 수소가 격자간에 포획되어 있기 때문이라고 추측된다. 이들에 의해 산화알루미늄막에서 발생하는 흡수가 억제되고, 소쇠 계수가 작아진다고 생각된다. 조건 M1에서 소쇠 계수가 샘플 00보다 작아지는 효과를 확인할 수 있다. 또한, 조건 M3을 충족시키면 소쇠 계수는 상당히 작아지는 것을 알 수 있다. 이것은 격자간에 포획되는 수소가 많아짐으로써, 그 효과가 현저하게 나타날 것으로 추측된다.It is presumed that the reason why the extinction coefficient and refractive index depend on the conditions L and M is because hydrogen not only fills lattice defects occurring in the aluminum oxide film, but also hydrogen is trapped between the lattices. It is thought that absorption occurring in the aluminum oxide film is suppressed by these and the extinction coefficient is reduced. In condition M1, the effect of the extinction coefficient being smaller than sample 00 can be confirmed. In addition, it can be seen that when condition M3 is satisfied, the extinction coefficient is significantly reduced. It is assumed that this effect will become more noticeable as the amount of hydrogen captured between lattices increases.

수소와, 알루미늄 및 산소의 적어도 한쪽의 비로 표시되는, 다른 조건 J, K, N에서도 마찬가지로, 샘플 00 내지 18과 샘플 19 사이에는 현저한 차이가 보인다.Similarly, in the other conditions J, K, and N, which are expressed as a ratio of at least one of hydrogen, aluminum, and oxygen, a significant difference is seen between Samples 00 to 18 and Sample 19.

수산기(OH)와 같이 수소(H)가 산소(O)를 통해 알루미늄(Al)에 결합되기보다도, 수소(H)가 직접, 알루미늄(Al)에 결합되는 것이, 저흡수화 및/또는 고굴절률화에 유리하다고 생각된다. 샘플 01 내지 18은 수소 가스(H2 가스)를 사용하여 성막하였기 때문에, 수소(H)가 알루미늄(Al)에 결합되기 쉽고, 샘플 19은 H2O 가스를 사용하여 성막하였기 때문에, 수산기(OH)가 알루미늄(Al)에 결합되기 쉽다. 산소 가스(O2)에 의해 공급되어야 할 산소(O)가 결함을 발생시키고, 그 결함에 수소 또는 수산기가 배치되어, 알루미늄(Al)에 결합된다고 생각된다. 여기서, 도 3에 기초하여, 수소의 함유량을 증대시키는 것을 생각한다. 산소 결함에 수소가 배치되는 경우에는, [O]의 변동이 작고, [H]의 증가가 커지기 때문에, 수소의 함유량이 증대되면, [H]/[O]는 증가하고, [O]/[H]는 감소하는 경향이 있다. 한편, 산소 결함에 수산기가 배치되는 경우에는, [O]와 [H]가 모두 증가하기 때문에, [H]/[O] 및 [O]/[H]의 변동이 작다. 이것이, 조건 K, L, N에 나타나 있다고 생각된다.Rather than hydrogen (H) being bonded to aluminum (Al) through oxygen (O) like hydroxyl (OH), hydrogen (H) is bonded directly to aluminum (Al), resulting in low absorption and/or high refractive index. I think it is advantageous for anger. Samples 01 to 18 were formed using hydrogen gas (H 2 gas), so hydrogen (H) is easily bonded to aluminum (Al), and sample 19 was formed using H 2 O gas, so hydroxyl groups (OH ) is easily bonded to aluminum (Al). It is thought that oxygen (O) that must be supplied by oxygen gas (O 2 ) generates defects, and hydrogen or hydroxyl groups are placed in the defects and bonded to aluminum (Al). Here, based on FIG. 3, consider increasing the hydrogen content. When hydrogen is placed in an oxygen defect, the fluctuation of [O] is small and the increase in [H] is large, so when the hydrogen content increases, [H]/[O] increases, and [O]/[ H] tends to decrease. On the other hand, when a hydroxyl group is placed in an oxygen defect, both [O] and [H] increase, so the fluctuations in [H]/[O] and [O]/[H] are small. This is thought to be shown in conditions K, L, and N.

Figure pat00003
Figure pat00003

표 3을 근거로 하여, [Al], [O], [H], [F], [Ar]에 대해서, 산화알루미늄막(105)의 광학 특성의 향상을 위해서 충족시키는 것이 바람직한 조건 O 내지 W를 설명한다.Based on Table 3, conditions O to W that are desirable to be satisfied for [Al], [O], [H], [F], and [Ar] in order to improve the optical properties of the aluminum oxide film 105. Explain.

조건 O1… [O]+[F]≤60.0at%Condition O1… [O]+[F]≤60.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 O1을 충족시킨다. 조건 O1은, [F]>0의 경우에, [O]+[F]가 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 O의 함유량 60.0at% 이하인 것을 의미한다.At least samples 01 to 18 satisfy condition O1. Condition O1 means that when [F] > 0, [O] + [F] is the O content of 60.0 at% or less in the stoichiometric composition Al 2 O 3 of aluminum oxide.

조건 O2… [O]+[F]≤56.0at%Condition O2… [O]+[F]≤56.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 O2를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition O2.

조건 O3… [O]+[F]≥45.0at%Condition O3… [O]+[F]≥45.0at%

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 O3을 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition O3.

조건 P1… [H]+[F]≥10.0at%Condition P1… [H]+[F]≥10.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 P1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition P1.

조건 P2… [H]+[F]≥20.0at%Condition P2… [H]+[F]≥20.0at%

적어도 샘플 02 내지 18이 조건 P2를 충족시킨다.At least samples 02 to 18 satisfy condition P2.

조건 P3… [H]+[F]≤40.0at%Condition P3… [H]+[F]≤40.0at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 P3을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition P3.

조건 P4… [H]+[F]≤30.0at%Condition P4… [H]+[F]≤30.0at%

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 P4를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 meet condition P4.

조건 Q1… [Al]+[F]≤42.4at%Condition Q1… [Al]+[F]≤42.4at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 Q1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition Q1.

조건 Q2… [Al]+[F]≤40.0at%Condition Q2… [Al]+[F]≤40.0at%

적어도 샘플 10 내지 18이 조건 Q2를 충족시킨다. 조건 Q2는, [F]>0의 경우에, [Al]+[F]가 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 Al의 함유량 40.0at% 이하인 것을 의미한다.At least samples 10 to 18 satisfy condition Q2. Condition Q2 means that when [F] > 0, [Al] + [F] is the Al content of 40.0 at% or less in the stoichiometric composition Al 2 O 3 of aluminum oxide.

조건 Q3… [Al]+[F]≤32.9at%Condition Q3… [Al]+[F]≤32.9at%

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 Q3을 충족시킨다.At least samples 13 to 18 satisfy condition Q3.

조건 Q4… [Al]+[F]≥25.5at%Condition Q4… [Al]+[F]≥25.5at%

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 Q4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition Q4.

조건 R1… [F]/[H]≤1.00Condition R1… [F]/[H]≤1.00

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 R1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition R1.

조건 R2… [F]/[H]≤0.50Condition R2… [F]/[H]≤0.50

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 R2를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition R2.

조건 R3… [F]/[H]≥0.01Condition R3… [F]/[H]≥0.01

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 R3을 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition R3.

조건 R4… [F]/[H]≥0.03Condition R4… [F]/[H]≥0.03

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 R4를 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition R4.

조건 S1…([O]+[F])/[Al]≥1.60Condition S1… ([O]+[F])/[Al]≥1.60

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 S1을 충족시킨다. 조건 S1은, ([O]+[F])/[Al]이 산화알루미늄의 화학 양론적 조성 Al2O3에 있어서의 O의 함유량 60.0at%와 Al의 함유량 40.0at%의 비(1.50)보다도 유의미하게 큰 것을 의미한다.At least samples 01 to 18 satisfy condition S1. Condition S1 is ([O]+[F])/[Al], which is the stoichiometric composition of aluminum oxide, the ratio of the O content of 60.0 at% and the Al content of 40.0 at% in Al 2 O 3 (1.50) It means something significantly bigger than that.

조건 S2…([O]+[F])/[Al]≥1.75Condition S2… ([O]+[F])/[Al]≥1.75

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 S2를 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition S2.

조건 S3…([O]+[F])/[Al]≥1.88Condition S3… ([O]+[F])/[Al]≥1.88

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 S3을 충족시킨다.At least samples 13 to 18 meet condition S3.

조건 S4…([O]+[F])/[Al]≤2.20Condition S4… ([O]+[F])/[Al]≤2.20

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 S4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition S4.

조건 S5…([O]+[F])/[Al]≤2.04Condition S5… ([O]+[F])/[Al]≤2.04

적어도 샘플 14 내지 18이 조건 S5를 충족시킨다.At least samples 14 to 18 meet condition S5.

조건 T1…([H]+[F])/[Al]≥0.25Condition T1… ([H]+[F])/[Al]≥0.25

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 T1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition T1.

조건 T2…([H]+[F])/[Al]≥1.00Condition T2… ([H]+[F])/[Al]≥1.00

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 T2를 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition T2.

조건 T3…([H]+[F])/[Al]≤1.50Condition T3… ([H]+[F])/[Al]≤1.50

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 T3을 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition T3.

조건 T4… [H]/([Al]+[F])≤1.18Condition T4… [H]/([Al]+[F])≤1.18

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 T4를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 satisfy condition T4.

조건 U1… [H]/([Al]+[F])≥0.25Condition U1… [H]/([Al]+[F])≥0.25

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 U1을 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition U1.

조건 U2… [H]/([Al]+[F])≥0.50Condition U2… [H]/([Al]+[F])≥0.50

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 U1을 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition U1.

조건 U3… [H]/([Al]+[F])≥0.75Condition U3… [H]/([Al]+[F])≥0.75

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 U3을 충족시킨다.At least samples 13 to 18 satisfy condition U3.

조건 U4… [H]/([Al]+[F])≤1.25Condition U4… [H]/([Al]+[F])≤1.25

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 U4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition U4.

조건 U5… [H]/([Al]+[F])≤1.10Condition U5… [H]/([Al]+[F])≤1.10

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 U5를 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition U5.

조건 V1…([H]+[F])/[O]≥0.18Condition V1… ([H]+[F])/[O]≥0.18

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 V1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition V1.

조건 V2…([H]+[F])/[O]≥0.50Condition V2… ([H]+[F])/[O]≥0.50

적어도 샘플 07 내지 18이 조건 V2를 충족시킨다.At least samples 07 to 18 satisfy condition V2.

조건 V3…([H]+[F])/[O]≤1.05Condition V3… ([H]+[F])/[O]≤1.05

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 V3을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition V3.

조건 V4…([H]+[F])/[O]≤0.66Condition V4… ([H]+[F])/[O]≤0.66

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 V4를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 meet condition V4.

조건 W1… [H]/([O]+[F])≥0.10Condition W1… [H]/([O]+[F])≥0.10

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 W1을 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition W1.

조건 W2… [H]/([O]+[F])≥0.39Condition W2… [H]/([O]+[F])≥0.39

적어도 샘플 09 내지 18이 조건 W2를 충족시킨다.At least samples 09 to 18 satisfy condition W2.

조건 W3… [H]/([O]+[F])≥0.48Condition W3… [H]/([O]+[F])≥0.48

적어도 샘플 10 내지 12, 14 내지 18이 조건 W3을 충족시킨다.At least samples 10 to 12 and 14 to 18 satisfy condition W3.

조건 W4… [H]/([O]+[F])≤0.66Condition W4… [H]/([O]+[F])≤0.66

적어도 샘플 01 내지 18이 조건 W4를 충족시킨다.At least samples 01 to 18 satisfy condition W4.

조건 W5… [H]/([O]+[F])≤0.58Condition W5… [H]/([O]+[F])≤0.58

적어도 샘플 13 내지 18이 조건 W5를 충족시킨다.At least samples 13 to 18 meet condition W5.

도 8에는, 수소 함유량 [H]와 불소 함유량 [F]의 관계를 나타낸다. 도 8에는, 수소 함유량 [H]을 횡축에, 불소 함유량 [F]을 종축에 두고, 평가 결과와의 관련을 나타내고 있다. 도 8로부터, 수소 함유량 [H]와 불소 함유량 [F]와 평가에는 상관이 있는 것을 알 수 있다. 발명자들은, 산화알루미늄막 내에 불소를 함유시키면, 산화알루미늄 분자 내에서 알루미늄과 불소로 새로운 결합이 발생하여, 기준 파장(흡수단 파장)의 단파장화가 실현되었다고 추정하고 있다. 불소의 함유량 [F]가 비교적 작아도 저흡수화의 효과는 충분히 얻어지지만, 불소의 함유량 [F]를 더욱 크게 해도, 저흡수화의 효과는 그만큼 높아지지 않거나, 오히려 저하된다. 또한, 불소의 함유량 [F]의 증대는 저굴절률화를 초래할 수 있다. 한편, 수소의 함유량 [H]는 클수록, 저흡수화 및 고굴절률화에 유리한 것은 도 3에 나타낸 바와 같다. 그리고, 조건 R인 [F]/[H]가 작은 쪽이, 평가가 양호해지는 경향이 있다. 이것은, 상술한 바와 같이, 불화알루미늄의 생성이 관여하고 있다고 추측된다. 평가 Y인 것이 조건 R1을 충족시키지 않는 것에 비해, 조건 R1을 충족시키는 것은 평가 III, IV, V로 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 평가 III인 것이 조건 R2를 충족시키지 않는 것에 비해, 조건 R2을 충족시키는 것은 평가 IV, V로 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 평가 III, IV인 것이 조건 P4를 충족시키지 않는 것에 비해, 조건 P4을 충족시키는 것이 평가 V로 되어 있다.Figure 8 shows the relationship between hydrogen content [H] and fluorine content [F]. In Figure 8, the relationship with the evaluation results is shown with the hydrogen content [H] on the horizontal axis and the fluorine content [F] on the vertical axis. From Figure 8, it can be seen that there is a correlation between the hydrogen content [H] and the fluorine content [F] and the evaluation. The inventors estimate that when fluorine is contained in the aluminum oxide film, a new bond occurs between aluminum and fluorine within the aluminum oxide molecule, and shortening the reference wavelength (absorption end wavelength) has been realized. Even if the fluorine content [F] is relatively small, the low water absorption effect can be sufficiently obtained. However, even if the fluorine content [F] is larger, the low water absorption effect does not increase as much, or rather decreases. Additionally, an increase in the fluorine content [F] may result in low refractive index. On the other hand, as shown in FIG. 3, the larger the hydrogen content [H], the more advantageous it is for low absorption and high refractive index. And, the smaller the condition R, [F]/[H], the better the evaluation tends to be. As mentioned above, it is assumed that the production of aluminum fluoride is involved. It can be seen that evaluation Y does not satisfy condition R1, while evaluation III, IV, and V satisfy condition R1. In addition, it can be seen that evaluation III does not satisfy condition R2, while evaluation IV and V satisfies condition R2. In addition, while evaluations III and IV do not satisfy condition P4, those that satisfy condition P4 are evaluated as V.

또한, 여기에서는 소쇠 계수 1.0E-3을 경계로 하여 평가 IV와 평가 V를 판단하고 있다.In addition, here, evaluation IV and evaluation V are judged with an extinction coefficient of 1.0E-3 as the boundary.

수소 함유량 [H]가 많은 경우, 소쇠 계수가 1.0E-3보다도 작아지는 것은, 불소 함유량 [F]가 적은 경우이다. 나아가, 수소 함유량 [H]가 적은 경우, 어느 정도 불소 함유량 [F]가 많아도 소쇠 계수가 1.0E-3보다도 작아져 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 소쇠 계수가 1.0E-3보다도 작아지는 수소 함유량 [H]와 불소 함유량 [F]의 관계성은, 수소 함유량 [H]와 불소 함유량 [F]의 합이 30.0at%≤인 경우이며, 이 때 양호한 산화알루미늄막(105)을 얻을 수 있다.When the hydrogen content [H] is large, the extinction coefficient becomes smaller than 1.0E-3 when the fluorine content [F] is small. Furthermore, when the hydrogen content [H] is small, the extinction coefficient is smaller than 1.0E-3 even if the fluorine content [F] is high to some extent. As shown in Figure 8, the relationship between the hydrogen content [H] and the fluorine content [F] for which the extinction coefficient is smaller than 1.0E-3 is such that the sum of the hydrogen content [H] and the fluorine content [F] is 30.0at%≤ In this case, a good aluminum oxide film 105 can be obtained.

산화알루미늄막의 표면을 관찰함으로써, 샘플 13 내지 18보다도 샘플 07 내지 12에서 소쇠 계수가 큰 원인 중 하나는, 돌기부의 존재인 것을 알았다. 이 돌기부는, 불화알루미늄이 덩어리로 되어 존재하고 있다고 추정된다. 불소 가스의 공급량이 많아지면, 불화알루미늄 분자가 형성되고, 도 6에서 관찰된 돌기부가 발생하였다고 생각된다. 또한 수소는, 불화알루미늄의 형성을 촉진시키는 효과가 있다고 생각된다. 본 실시 형태의 산화알루미늄막은, 반응성 가스를 공급하여 스퍼터링을 행하는 반응성 스퍼터링법으로 성막하고 있다. 성막 중에 수소 가스와 불소 가스를 공급하고 있지만, 수소 가스의 공급량이 많으면, 기체 상에서의 불화알루미늄의 형성을 촉진시켜 버린다. 한편, 수소 가스의 공급량이 적으면, 기체 상에서의 불화알루미늄의 형성은 억제할 수 있다고 생각된다. 수소 가스의 도입량이 적으면, 어느 정도 불소 가스의 공급량이 많아도 돌기부의 형성은 억제되어 소쇠 계수가 작은 산화알루미늄막이 실현된다. 한편, 수소 가스의 공급량이 많아지면, 불소 가스의 양이 적어도, 불화알루미늄의 형성이 촉진되어 돌기부가 형성되기 때문에, 소쇠 계수는 커진다고 생각된다. 불소와 수소의 비로 표시되는, 다른 조건 T, U, W에서도 마찬가지로, 샘플 00 내지 18과 샘플 19 사이에는 현저한 차이가 보인다.By observing the surface of the aluminum oxide film, it was found that one of the reasons for the extinction coefficient being higher in Samples 07 to 12 than in Samples 13 to 18 was the presence of protrusions. It is presumed that this protrusion exists as a lump of aluminum fluoride. It is believed that when the supply amount of fluorine gas increases, aluminum fluoride molecules are formed and the protrusions observed in FIG. 6 are generated. Additionally, hydrogen is thought to have the effect of promoting the formation of aluminum fluoride. The aluminum oxide film of this embodiment is formed by a reactive sputtering method in which sputtering is performed by supplying a reactive gas. Hydrogen gas and fluorine gas are supplied during film formation, but if the amount of hydrogen gas supplied is large, the formation of aluminum fluoride in the gas phase is promoted. On the other hand, it is thought that if the supply amount of hydrogen gas is small, the formation of aluminum fluoride in the gas phase can be suppressed. If the amount of hydrogen gas introduced is small, the formation of protrusions is suppressed even if the amount of fluorine gas supplied is somewhat large, and an aluminum oxide film with a small extinction coefficient is realized. On the other hand, as the supply amount of hydrogen gas increases, the extinction coefficient is thought to increase because the formation of aluminum fluoride is promoted and protrusions are formed even if the amount of fluorine gas is small. Similarly, for the other conditions T, U, and W, expressed as the ratio of fluorine to hydrogen, a significant difference is visible between samples 00 to 18 and sample 19.

불소와, 알루미늄 및 산소의 적어도 한쪽의 비로 표시되는, 다른 조건 S, T, V에서도 마찬가지로, 샘플 00 내지 18과 샘플 19 사이에는 현저한 차이가 보인다.Similarly, in other conditions S, T, and V, which are expressed in the ratio of at least one of fluorine, aluminum, and oxygen, a significant difference is seen between Samples 00 to 18 and Sample 19.

평가 I 내지 V 중 어느 광학 특성이 얻어지도록 상술한 조건 A 내지 W 중 1개 이상의 조건을 충족시키는 산화알루미늄막(105)을 사용하여, 광학 소자(100)를 제조할 수 있다.The optical element 100 can be manufactured using the aluminum oxide film 105 that satisfies one or more of the above-described conditions A to W so that any of the optical properties of evaluations I to V can be obtained.

광학 소자(100)는 각종 광학 기기 EQP에 적용 가능하다. 광학 소자(100)를 구비한 광학 기기 EQP의 예로서는, 카메라 렌즈나 망원경, 프로젝터, 노광 장치, 계측기 등이다. 특히, 프로젝터나 노광 장치, 계측기와 같이 광원을 구비한 광학 기기에 적합하다. 광학 소자(100)가 광원으로부터의 광을 투과 및/또는 반사하도록, 광학 소자(100)의 적층막(20)을 광원의 파장에 맞게 설계할 수 있기 때문이다. 광원으로부터의 광은, 적외광, 가시광, 자외광의 어느 것이어도 되지만, 본 실시 형태의 광학 소자는 자외광의 흡수가 작기 때문에, 광원이 자외광인 경우에 적합하다.The optical element 100 can be applied to various optical devices EQP. Examples of optical equipment EQPs equipped with the optical element 100 include camera lenses, telescopes, projectors, exposure devices, and measuring instruments. In particular, it is suitable for optical devices equipped with a light source, such as projectors, exposure devices, and measuring instruments. This is because the laminated film 20 of the optical element 100 can be designed to match the wavelength of the light source so that the optical element 100 transmits and/or reflects light from the light source. The light from the light source may be any of infrared light, visible light, and ultraviolet light, but since the optical element of this embodiment has low absorption of ultraviolet light, it is suitable when the light source is ultraviolet light.

도 9에는, 광학 기기 EQP의 일례로서의 노광 장치의 모식도를 나타내고 있다. 노광 장치인 광학 기기 EQP는, 광원(1)과, 조명 광학계를 구성하는 미러(2, 3)를 구비한다. 또한, 광학 기기 EQP는, 레티클(4)을 탑재하는 레티클 스테이지(5)와, 레티클(4)의 패턴을 투영하는 투영 광학계(6)와, 기판(7)을 탑재하는 기판 스테이지(8)를 구비한다. 광원(1)으로부터의 노광광(9)은 조명 광학계의 미러(2, 3)에서 반사되어 레티클(4)에 유도되고, 레티클(4)의 패턴을 수반한 노광광(9)은 투영 광학계(6)에서 집광되어, 기판(7)에 투영된다. 광원(1) 및 광학 소자(100)에 의해 레티클(4)에 형성된 패턴을 기판(7)에 투영한다. 기판(7)에는 포토레지스트가 도포되어 있으며, 노광광(9)에 의해 포토레지스트가 노광된다.Figure 9 shows a schematic diagram of an exposure device as an example of an optical device EQP. The optical device EQP, which is an exposure device, includes a light source 1 and mirrors 2 and 3 that constitute an illumination optical system. In addition, the optical device EQP includes a reticle stage 5 on which the reticle 4 is mounted, a projection optical system 6 on which the pattern of the reticle 4 is projected, and a substrate stage 8 on which the substrate 7 is mounted. Equipped with The exposure light 9 from the light source 1 is reflected by the mirrors 2 and 3 of the illumination optical system and is guided to the reticle 4, and the exposure light 9 accompanying the pattern of the reticle 4 is transmitted to the projection optical system ( Light is collected at 6) and projected onto the substrate 7. The pattern formed on the reticle 4 by the light source 1 and the optical element 100 is projected onto the substrate 7. Photoresist is applied to the substrate 7, and the photoresist is exposed by exposure light 9.

기판(7)은 반도체 웨이퍼여도 되고, FPD(플랫 패널 디스플레이)용의 유리 기판이어도 된다. 노광 장치의 노광광은 전형적으로는 자외광이다. 노광광의 파장은, g선 광원이면 436nm이며, i선 광원이면 약 365nm이다. 노광광의 파장은, KrF 엑시머 레이저 광원이면 약 248nm이며, ArF 엑시머 레이저 광원이면 약 193nm이며, F2 엑시머 레이저 광원이면 약 157nm이며, EUV(극단 자외선) 광원이면 10 내지 20nm이다. 도 5를 사용하여 설명한 바와 같이, 본 실시 형태는 200nm 미만의 파장 영역에 있어서, 현저하게 흡수를 저감시킬 수 있기 때문에, 200nm 미만의 파장 영역의 광을 포함하는 광원을 사용하는 경우에 적합하다. 여기에서는, 조명 광학계의 미러(2, 3)에 광학 소자(100)를 채용한 예를 나타냈지만, 투영 광학계의 렌즈에 광학 소자(100)를 채용해도 된다. 또한, 투영 광학계를 미러로 구성하고, 이 미러에 광학 소자(100)를 채용해도 된다. 투영 광학계는 축소 투영형이어도 되고, 등배 투영형이어도 되고, 확대 투영형이어도 된다. 여기에서는 투과형의 레티클(4)을 예시했지만, 반사형의 레티클(4)을 사용해도 된다. 투영 광학계는 렌즈를 사용한 굴절형이어도 되고, 미러를 사용한 반사형이어도 된다. EUV 광원을 구비한 노광 장치가 구비하는 반사형의 축소 투영 광학계의 미러에, 광학 소자(100)를 사용해도 된다.The substrate 7 may be a semiconductor wafer or a glass substrate for FPD (flat panel display). The exposure light of the exposure apparatus is typically ultraviolet light. The wavelength of the exposure light is 436 nm for a g-line light source, and approximately 365 nm for an i-line light source. The wavelength of the exposure light is about 248 nm for a KrF excimer laser light source, about 193 nm for an ArF excimer laser light source, about 157 nm for an F2 excimer laser light source, and 10 to 20 nm for an EUV (extreme ultraviolet) light source. As explained using FIG. 5, this embodiment can significantly reduce absorption in a wavelength range of less than 200 nm, and is therefore suitable for using a light source containing light in a wavelength range of less than 200 nm. Here, an example in which the optical element 100 is used as the mirrors 2 and 3 of the illumination optical system is shown, but the optical element 100 may also be used as the lens of the projection optical system. Additionally, the projection optical system may be comprised of a mirror, and the optical element 100 may be employed as this mirror. The projection optical system may be a reduced projection type, an equal projection type, or an enlarged projection type. Although the transmissive reticle 4 is illustrated here, a reflective reticle 4 may also be used. The projection optical system may be a refractive type using a lens or a reflective type using a mirror. The optical element 100 may be used as a mirror of a reflective reduction projection optical system included in an exposure apparatus equipped with an EUV light source.

근년, 노광 장치에 있어서는, 감광 기판 상에 도달하는 광의 강도를 높여서 단시간에 기판을 노광하여, 노광 장치의 생산 능력을 향상시키는 것이 검토되고 있다. 그 때문에, 노광 장치의 광원은 고출력화되는 경향이 있다. 고출력의 ArF 엑시머 레이저의 광에 대하여, 복수의 산화알루미늄막의 광학 특성을 향상시키면, 노광 장치의 생산 능력은 대폭 향상된다.In recent years, exposure equipment has been studied to increase the intensity of light reaching a photosensitive substrate to expose the substrate in a short period of time, thereby improving the production capacity of the exposure equipment. Therefore, the light source of the exposure apparatus tends to have a high output. By improving the optical properties of a plurality of aluminum oxide films in response to the light of a high-output ArF excimer laser, the production capacity of the exposure apparatus is greatly improved.

[실시예][Example]

실시예 1, 2에서는, 반사형 광학 소자의 표면에 반사 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 구조체를 제작한 구체예를 설명한다. 석영 유리의 기체(101) 상에, 고굴절률층(103)과 저굴절률층(104)이 교호로 합계로 40층 적층할 수 있으며, 광학 구조체(102)를 구성하고 있다.In Examples 1 and 2, a specific example of manufacturing an optical structure characterized by having a reflective structure on the surface of a reflective optical element will be described. On the quartz glass base 101, a total of 40 layers of high refractive index layers 103 and low refractive index layers 104 can be stacked alternately, forming the optical structure 102.

실시예 1에서는, 고굴절률층(103)으로서 표 1의 샘플 16을 사용하고, 실시예 2에서는, 고굴절률층(103)으로서 샘플 11을 사용하였다. 저굴절률층(104)으로서는, 불화알루미늄을 사용하였다. 각각의 굴절률을 감안하고, 광학 소자(100)의 사용 목적을 감안하여, 파장 193nm에서 반사 특성을 최대화하기 위해서, 각 층의 물리막 두께를 최적화하여 광학 구조체의 구성을 결정하였다. 표 4에 실시예 1의 광학 소자의 층 구성을 나타내고, 표 5에 실시예 2의 광학 소자의 층 구성을 나타낸다.In Example 1, sample 16 in Table 1 was used as the high refractive index layer 103, and in example 2, sample 11 was used as the high refractive index layer 103. As the low refractive index layer 104, aluminum fluoride was used. Considering each refractive index and the purpose of use of the optical element 100, the configuration of the optical structure was determined by optimizing the physical film thickness of each layer in order to maximize reflection characteristics at a wavelength of 193 nm. Table 4 shows the layer structure of the optical element of Example 1, and Table 5 shows the layer structure of the optical element of Example 2.

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

도 10의 (a)에, 실시예 1, 2의 반사형 광학 소자의 반사 특성을 나타낸다. 반사형 광학 소자의 반사율에 대해서는, 파장이 180nm 내지 250nm의 범위에 대해서, 광선 입사각 45도의 경우에 대하여 측정하였다. 실시예 1에서는, 193nm에 있어서의 반사율은 98% 이상으로 양호한 결과였다. 실시예 2에서는, 193nm에 있어서의 반사율은 96.4%였다. 실시예 1은, 실시예 2보다도 높은 반사율을 실현할 수 있었다.Figure 10(a) shows the reflection characteristics of the reflective optical elements of Examples 1 and 2. The reflectance of the reflective optical element was measured in the wavelength range of 180 nm to 250 nm and at a light incident angle of 45 degrees. In Example 1, the reflectance at 193 nm was 98% or more, which was a good result. In Example 2, the reflectance at 193 nm was 96.4%. Example 1 was able to realize a higher reflectance than Example 2.

실시예 3, 4에서는, 반사형 광학 소자의 표면에 반사 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 구조체를 제작한 구체예를 설명한다. 석영 유리의 기체(101) 상에, 고굴절률층(103)과 저굴절률층(104)이 교호로 합계로 7층 적층할 수 있으며, 광학 구조체(102)를 구성하고 있다. 실시예 1에서는, 고굴절률층(103)으로서 표 1의 샘플 16을 사용하고, 실시예 2에서는, 고굴절률층(103)으로서 샘플 11을 사용하였다. 저굴절률층(104)으로서는, 불화알루미늄을 사용하였다. 각각의 굴절률을 감안하고, 광학 소자(100)의 사용 목적을 감안하여, 파장 193nm에서 투과 특성을 최대화하기 위해서, 각 층의 물리막 두께를 최적화하여 광학 구조체의 구성을 결정하였다. 표 6에 실시예 3의 광학 소자의 층 구성을 나타내고, 표 7에 실시예 4의 광학 소자의 층 구성을 나타낸다. 투과형 광학 소자의 반사율에 대해서는, 파장이 180nm 내지 250nm의 범위에 대해서, 광선 입사각 45도의 경우에 대하여 측정하였다. 실시예 3에서는, 193nm에 있어서의 투과율은 99% 이상으로 양호한 결과였다. 실시예 2에서는, 193nm에 있어서의 투과율은 98.8%였다.In Examples 3 and 4, a specific example of manufacturing an optical structure characterized by having a reflective structure on the surface of a reflective optical element will be described. On the quartz glass base 101, a total of 7 layers of high refractive index layers 103 and low refractive index layers 104 can be stacked alternately, forming the optical structure 102. In Example 1, sample 16 in Table 1 was used as the high refractive index layer 103, and in example 2, sample 11 was used as the high refractive index layer 103. As the low refractive index layer 104, aluminum fluoride was used. Considering each refractive index and the purpose of use of the optical element 100, the configuration of the optical structure was determined by optimizing the physical film thickness of each layer to maximize transmission characteristics at a wavelength of 193 nm. Table 6 shows the layer structure of the optical element of Example 3, and Table 7 shows the layer structure of the optical element of Example 4. The reflectance of the transmissive optical element was measured in the wavelength range of 180 nm to 250 nm and at a light incident angle of 45 degrees. In Example 3, the transmittance at 193 nm was 99% or more, which was a good result. In Example 2, the transmittance at 193 nm was 98.8%.

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

도 10의 (b)에, 실시예 3, 4의 투과형 광학 소자의 투과 특성을 나타낸다. 투과형 광학 소자의 투과율에 대해서는, 광선 입사각 10도의 경우에 대하여 측정하였다. 실시예 3에서는, 193nm에 있어서의 투과율은 99% 이상으로 양호한 결과였다. 실시예 4에서는, 193nm에 있어서의 투과율은 98.8%였다. 실시예 3은, 실시예 2보다도 높은 투과율을 실현할 수 있었다.Figure 10(b) shows the transmission characteristics of the transmission type optical elements of Examples 3 and 4. The transmittance of the transmissive optical element was measured at a light incident angle of 10 degrees. In Example 3, the transmittance at 193 nm was 99% or more, which was a good result. In Example 4, the transmittance at 193 nm was 98.8%. Example 3 was able to realize a higher transmittance than Example 2.

이상, 설명한 실시 형태는 기술 사상을 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어 복수의 실시 형태를 조합할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 실시 형태의 일부의 사항의 삭제 혹은 치환을 행할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 실시 형태에 새로운 사항의 추가를 행할 수 있다.The embodiments described above can be changed appropriately without departing from the technical idea. For example, multiple embodiments can be combined. Additionally, some details of at least one embodiment can be deleted or replaced. Additionally, new matters can be added to at least one embodiment.

또한, 본 명세서의 개시 내용은 본 명세서에 명시적으로 기재한 것뿐만 아니라, 본 명세서 및 본 명세서에 첨부한 도면으로부터 파악 가능한 모든 사항을 포함한다. 또한 본 명세서의 개시 내용은, 본 명세서에 기재한 개별의 개념의 여집합을 포함하고 있다. 즉, 본 명세서에 예를 들어 「A는 B인」 취지의 기재가 있으면, 가령 「A는 B가 아닌」 경우의 기재를 생략하였다고 해도, 본 명세서는 「A는 B가 아닌」 경우를 개시하였다고 할 수 있다. 왜냐하면, 「A는 B인」 취지를 기재하고 있는 경우에는, 「A는 B가 아닌」 경우를 고려하고 있는 것이 전제이기 때문이다.In addition, the disclosure of this specification includes not only what is explicitly described in this specification, but also all matters that can be understood from this specification and the drawings attached to this specification. Additionally, the disclosure content of this specification includes the complement of individual concepts described in this specification. In other words, if there is a description in this specification to the effect that, for example, “A is B,” for example, even if the description in the case of “A is not B” is omitted, this specification is said to have disclosed the case that “A is not B.” can do. This is because, in the case where it is written to the effect that “A is B,” the premise is that the case where “A is not B” is being considered.

본 개시에 의하면, 자외광에 대한 광학 특성을 향상시킴에 있어서 유리한 기술을 제공할 수 있다.According to the present disclosure, it is possible to provide an advantageous technology in improving optical properties with respect to ultraviolet light.

본 발명은 예시적인 실시 형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시 형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 변형과 동등한 구조 및 기능을 모두 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.Although the invention has been described with reference to exemplary embodiments, it should be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The scope of the following claims should be interpreted in the broadest manner to encompass all such modifications and equivalent structures and functions.

본원은 2022년 6월 3일자로 출원된 일본 특허 출원 제2022-091133호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.This application claims priority from Japanese Patent Application No. 2022-091133, filed on June 3, 2022, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Claims (31)

기체 및 상기 기체 상에 마련된 광학 구조체를 구비하는 광학 소자이며,
상기 광학 구조체는, 제1 유전체층과, 제2 유전체층과, 상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층 사이에 위치하고, 상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층보다도 낮은 굴절률을 갖는 제3 유전체층을 적어도 갖고,
상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층이, 산화알루미늄 및 수소를 포함하는 막이며,
상기 막에 있어서의 산소의 함유량을 [O]at%, 상기 막에 있어서의 알루미늄의 함유량을 [Al]at%, 상기 막에 있어서의 수소의 함유량을 [H]at%라 하여
[Al]+[O]≥50.0at%

[O]/([Al]+[H])≤1.40
을 충족시키는, 광학 소자.
An optical element comprising a base and an optical structure provided on the base,
The optical structure has at least a first dielectric layer, a second dielectric layer, and a third dielectric layer located between the first dielectric layer and the second dielectric layer and having a lower refractive index than the first dielectric layer and the second dielectric layer,
The first dielectric layer and the second dielectric layer are films containing aluminum oxide and hydrogen,
Let the oxygen content in the film be [O]at%, the aluminum content in the film be [Al]at%, and the hydrogen content in the film be [H]at%.
[Al]+[O]≥50.0at%
and
[O]/([Al]+[H])≤1.40
An optical element that satisfies the above.
제1항에 있어서,
([O]+[H])/[Al]≥1.90
을 충족시키는, 광학 소자.
According to paragraph 1,
([O]+[H])/[Al]≥1.90
An optical element that satisfies the above.
제1항에 있어서,
[H]/[O]≥0.10
을 충족시키는, 광학 소자.
According to paragraph 1,
[H]/[O]≥0.10
An optical element that satisfies the above.
제1항에 있어서,
[H]/([Al]+[O])≥0.10
을 충족시키는, 광학 소자.
According to paragraph 1,
[H]/([Al]+[O])≥0.10
An optical element that satisfies the above.
제1항에 있어서,
상기 막에 있어서의 불소의 함유량을 [F]at%라 하여,
([O]+[F])/[Al]≥1.60
을 충족시키는, 광학 소자.
According to paragraph 1,
Let the fluorine content in the above film be [F]at%,
([O]+[F])/[Al]≥1.60
An optical element that satisfies the above.
제1항에 있어서,
[H]/[Al]≥0.25
를 충족시키는, 광학 소자.
According to paragraph 1,
[H]/[Al]≥0.25
An optical element that satisfies the requirements.
제1항에 있어서,
[O]/[Al]≥1.75
[H]/[Al]≥0.75
[H]/[O]≥0.46
[O]/([Al]+[H])≤1.10
([O]+[H])/[Al]≥2.68
중 적어도 어느 것을 충족시키는, 광학 소자.
According to paragraph 1,
[O]/[Al]≥1.75
[H]/[Al]≥0.75
[H]/[O]≥0.46
[O]/([Al]+[H])≤1.10
([O]+[H])/[Al]≥2.68
An optical element that satisfies at least one of the following.
제1항에 있어서,
[H]≥10.0at%
[Al]≤35.0at%
[O]≤55.5at%
[Al]+[O]≤90.0at%
[Al]+[H]≥40.0at%
[O]+[H]≥60.0at%
중 적어도 어느 것을 충족시키는, 광학 소자.
According to paragraph 1,
[H]≥10.0at%
[Al]≤35.0at%
[O]≤55.5at%
[Al]+[O]≤90.0at%
[Al]+[H]≥40.0at%
[O]+[H]≥60.0at%
An optical element that satisfies at least one of the following.
제1항에 있어서,
[H]≥20.0at%

[H]≤30.0at%
를 충족시키는, 광학 소자.
According to paragraph 1,
[H]≥20.0at%
and
[H]≤30.0at%
An optical element that satisfies the requirements.
제1항에 있어서,
[H]/[O]≤0.75
[H]/[Al]≤1.25
[O]/([Al]+[H])≥0.70
([O]+[H])/[Al]≤3.00
[H]/([Al]+[O])≤0.40
중 적어도 어느 것을 충족시키는, 광학 소자.
According to paragraph 1,
[H]/[O]≤0.75
[H]/[Al]≤1.25
[O]/([Al]+[H])≥0.70
([O]+[H])/[Al]≤3.00
[H]/([Al]+[O])≤0.40
An optical element that satisfies at least one of the following.
기체 및 상기 기체 상에 마련된 광학 구조체를 구비하는 광학 소자이며,
상기 광학 구조체는, 산화알루미늄, 수소 및 불소를 포함하는 막을 적어도 갖고,
상기 막에 있어서의 산소의 함유량을 [O]at%, 상기 막에 있어서의 알루미늄의 함유량을 [Al]at%, 상기 막에 있어서의 수소의 함유량을 [H]at%, 상기 막에 있어서의 불소의 함유량을 [F]at%라 하여,
[Al]+[O]≥50.0at%

[F]/[H]≤1.0
을 충족시키는, 광학 소자.
An optical element comprising a base and an optical structure provided on the base,
The optical structure has at least a film containing aluminum oxide, hydrogen, and fluorine,
The oxygen content in the film is [O]at%, the aluminum content in the film is [Al]at%, the hydrogen content in the film is [H]at%, and the aluminum content in the film is [H]at%. Let the fluorine content be [F]at%,
[Al]+[O]≥50.0at%
and
[F]/[H]≤1.0
Optical elements that meet the requirements.
제11항에 있어서,
[H]/([Al]+[F])≥0.25
를 충족시키는, 광학 소자.
According to clause 11,
[H]/([Al]+[F])≥0.25
An optical element that satisfies the requirements.
제11항에 있어서,
[H]/([O]+[F])≥0.10
을 충족시키는, 광학 소자.
According to clause 11,
[H]/([O]+[F])≥0.10
An optical element that satisfies the above.
제11항에 있어서,
([H]+[F])/[Al]≥0.25
를 충족시키는, 광학 소자.
According to clause 11,
([H]+[F])/[Al]≥0.25
An optical element that satisfies the requirements.
제11항에 있어서,
([H]+[F])/[Al]≥1.00

([H]+[F])/[Al]≤1.50
을 충족시키는, 광학 소자.
According to clause 11,
([H]+[F])/[Al]≥1.00
and
([H]+[F])/[Al]≤1.50
Optical elements that meet the requirements.
제11항에 있어서,
[F]/[H]≤0.50
을 충족시키는, 광학 소자.
According to clause 11,
[F]/[H]≤0.50
An optical element that satisfies the above.
제11항에 있어서,
([H]+[F])/[O]≥0.50
을 충족시키는, 광학 소자.
According to clause 11,
([H]+[F])/[O]≥0.50
An optical element that satisfies the above.
제11항에 있어서,
[H]+[F]≥20.0at%

[H]+[F]≤30.0at%
를 충족시키는, 광학 소자.
According to clause 11,
[H]+[F]≥20.0at%
and
[H]+[F]≤30.0at%
An optical element that satisfies the requirements.
제11항에 있어서,
[O]+[F]≤60.0at%
[Al]+[F]≤40.0at%
중 적어도 어느 것을 충족시키는, 광학 소자.
According to clause 11,
[O]+[F]≤60.0at%
[Al]+[F]≤40.0at%
An optical element that satisfies at least one of the following.
제11항에 있어서,
([O]+[F])/[Al]≥1.75
를 충족시키는, 광학 소자.
According to clause 11,
([O]+[F])/[Al]≥1.75
An optical element that satisfies the requirements.
제11항에 있어서,
상기 광학 구조체는, 제1 유전체층과, 제2 유전체층과, 상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층 사이에 위치하고, 상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층보다도 낮은 굴절률을 갖는 제3 유전체층을 적어도 갖고,
상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층이, 상기 막인, 광학 소자.
According to clause 11,
The optical structure has at least a first dielectric layer, a second dielectric layer, and a third dielectric layer located between the first dielectric layer and the second dielectric layer and having a lower refractive index than the first dielectric layer and the second dielectric layer,
An optical element wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer are the films.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 구조체가 반사 방지 구조를 갖는, 광학 소자.
According to any one of claims 1 to 21,
An optical element, wherein the optical structure has an anti-reflection structure.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 구조체가 반사 구조를 갖는, 광학 소자.
According to any one of claims 1 to 21,
An optical element, wherein the optical structure has a reflective structure.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체에 있어서의 상기 막의 측의 표면이 오목면 또는 볼록면인, 광학 소자.
According to any one of claims 1 to 21,
An optical element, wherein the surface on the film side of the substrate is a concave surface or a convex surface.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 소자는 렌즈, 미러 또는 프리즘인, 광학 소자.
According to any one of claims 1 to 21,
An optical element, wherein the optical element is a lens, mirror or prism.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체의 주성분이 산화실리콘 또는 불화칼슘인, 광학 소자.
According to any one of claims 1 to 21,
An optical element wherein the main component of the gas is silicon oxide or calcium fluoride.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 광학 소자와,
상기 광학 소자를 보유 지지하는 보유 지지 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는, 기기.
The optical element according to any one of claims 1 to 21,
An apparatus characterized by comprising a holding part that holds the optical element.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 광학 소자와,
상기 막에 조사하는 자외광을 생성하는 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는, 기기.
The optical element according to any one of claims 1 to 21,
A device comprising a light source that generates ultraviolet light to irradiate the film.
제28항에 있어서,
상기 자외광의 파장이 200nm 미만인, 기기.
According to clause 28,
A device wherein the wavelength of the ultraviolet light is less than 200 nm.
제29항에 있어서,
레티클을 탑재하는 레티클 스테이지와,
기판을 탑재하는 기판 스테이지를 구비하고,
상기 광원에서 생성된 자외광이 상기 레티클과 상기 광학 소자를 통해 상기 기판에 조사되는, 기기.
According to clause 29,
A reticle stage equipped with a reticle,
Provided with a substrate stage for mounting a substrate,
A device in which ultraviolet light generated by the light source is irradiated to the substrate through the reticle and the optical element.
제29항에 있어서,
상기 막은 아르곤을 포함하고, 상기 막에 있어서의 산소의 함유량과, 상기 막에 있어서의 알루미늄의 함유량과, 상기 막에 있어서의 수소의 함유량과, 상기 막에 있어서의 불소의 함유량과, 상기 막에 있어서의 아르곤의 함유량의 합이, 99.0at% 이상인, 기기.
According to clause 29,
The film contains argon, the oxygen content in the film, the aluminum content in the film, the hydrogen content in the film, the fluorine content in the film, and the film. A device in which the sum of argon content is 99.0 at% or more.
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