TW202417888A - 光學元件及設備 - Google Patents

Abstract

[課題] 提供一種技術，在使對於紫外光的光學特性提升方面有利。 [解決手段] 一種光學元件，具備基體及設於前述基體之上的光學構造體，前述光學構造體，至少具有：第1介電體層；第2介電體層；以及第3介電體層，其位於前述第1介電體層與前述第2介電體層之間，具有比前述第1介電體層及前述第2介電體層低的折射率；前述第1介電體層及前述第2介電體層，為含氧化鋁及氫的膜，使前述膜中的氧的含量為[O]at%、前述膜中的鋁的含量為[Al]at%、前述膜中的氫的含量為[H]at%時，滿足[Al]+[O]≧50.0at%及[O]/([Al]+[H])≦1.40。

Description

光學元件、光學設備及膜

本發明，有關具有氧化鋁膜的光學元件。

由於氧化鋁膜使紫外光透射，因此正在檢討利用於紫外光用的光學元件。在專利文獻1，揭露了含有氟、羥基的氧化鋁膜。 [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平9-316631號公報

[發明所欲解決之課題]

在專利文獻1的技術，對於紫外光的光學特性，存在改善的餘地。因此，本發明，目的在於提供一種技術，有利於提高對於紫外光的光學特性。 [用於解決課題之手段]

供於解決上述課題用的手段的第1觀點，為一種光學元件，具備基體及設於前述基體之上的光學構造體， 前述光學構造體，至少具有：第1介電體層；第2介電體層；以及第3介電體層，其位於前述第1介電體層與前述第2介電體層之間，具有比前述第1介電體層及前述第2介電體層低的折射率； 前述第1介電體層及前述第2介電體層，為含氧化鋁及氫的膜， 使前述膜中的氧的含量為[O]at%、前述膜中的鋁的含量為[Al]at%、前述膜中的氫的含量為[H]at%時，滿足[Al]+[O]≧50.0at%及[O]/([Al]+[H])≦1.40。

供於解決上述課題用的手段的第2觀點，為一種光學元件，具備基體及設於前述基體之上的光學構造體， 前述光學構造體，至少具有包含氧化鋁、氫及氟的膜，使前述膜中的氧的含量為[O]at%、前述膜中的鋁的含量為[Al]at%、前述膜中的氫的含量為[H]at%、前述膜中的氟的含量為[F]at%時，滿足[Al]+[O]≧50.0at%及[F]/[H]≦1.0。 本發明的進一步的特徵，將由以下之實施方式(在參照圖式之下)而趨於清楚。

以下，參照圖式，對實施本發明用的方式進行說明。另外，在以下的說明和圖式，對跨複數個圖式共同的構成標注共同的符號。 因此，相互參照複數個圖式對共同的構成進行說明，對標注了共同的符號的構成，酌情省略說明。

圖1，為本實施方式的光學元件的示意圖。光學元件100，具備基體101和設置在基體101之上的光學構造體102。基體101，為樹脂、玻璃、陶瓷、金屬等。光學構造體102，具有氧化鋁膜105。光學構造體102，雖可為單層構造，惟在圖1之例，具有複層構造。複層構造的光學構造體102，具有：介電體層103a；介電體層103b；以及介電體層104a，其位於介電體層103a與介電體層103b之間，具有比介電體層103a和介電體層103b低的折射率。複層構造的光學構造體102，亦可具有折射率比介電體層103a和介電體層103b低的介電體層104b，介電體層103b位於介電體層104a與介電體層104b之間。將相對高折射率的介電體層103a、103b統稱為高折射率層103，將相對低折射率的介電體層104a、104b統稱為低折射率層104。光學構造體102，可為高折射率層103和低折射率層104交替積層而成者。在此，第1種類的層和第2種類的層交替地積層指一狀態，該狀態，為至少1個第2種類的層位於2個第1種類的層之間，且至少1個第1種類的層位於2個第2種類的層之間者。因而，為了交替地積層第1種類的層和第2種類的層，至少需要4層。

在圖1的(a)中，在交替層疊積層了的高折射率層103和低折射率層104中，作為高折射率層103示出最下層的電介質介電體層103a和最上層的電介質介電體層103x，作為高折射率層104示出最下層的電介質介電體層104a和最上層的電介質介電體層104x。介電體層103a、介電體層104a下還可以有介電體層，介電體層103x、介電體層104x之上還可以有介電體層。在此，為高折射率層103的介電體層103a、介電體層103b、介電體層103x，例如由圖1(b)的概念圖所示的氧化鋁膜105所成。在氧化鋁膜105，鋁(Al)與氧(O)結合。氧化鋁膜105，為以氧化鋁為主成分的膜。另外，氧化鋁膜105可含有氫(H)，此氫(H)可與鋁(Al)結合。其中，亦可存在與氧(O)結合的氫(H)。圖1(b)，示出一模型，該模型，為對於作為氧化鋁的化學計量組成的Al ₂O ₃，可與1個鋁(Al)結合的2個氧(O)中的1個缺損，氫(H)代替缺損的氧(O)而與鋁(Al)結合者。氧化鋁膜105方面，可包括如此之模型，惟亦可包括與此模型不同的模型。另外，氧化鋁膜105可含有氟(F)，該氟(F)可與鋁(Al)結合。此外，本實施方式的氧化鋁膜105可含有氬(Ar)。

使氧化鋁膜105中的鋁的含量為[Al]at%，使氧化鋁膜105中的氧的含量為[O]at%。再者，使氧化鋁膜105中的氫的含量為[H]at%，使氧化鋁膜105中的氟的含量為[F]at%。此外，使氧化鋁膜105中的氬的含量為[Ar]at%。在此，「at%」，指「原子百分比(atomic percentage)」，為特定原子數相對於對象中組成的總原子數的比例。

氧化鋁膜105含有氧和鋁，因此滿足[Al]＞0和[O]＞0，滿足[H]≧0、[F]≧0以及[Ar]≧0。例如，在氧化鋁膜105不含氟的情況下，氟的含量[F]=0at%。 在氧化鋁膜105不含氬的情況下，氬的含量[Ar]=0at%。如上所述，在以氧化鋁為主成分的氧化鋁膜105中，[Al]+[O]≧50.0at%。氧化鋁膜105指以氧化鋁為主成分的膜，表示氧化鋁膜105中的含鋁量[Al]與含氧量[O]之和，為50.0at%以上。

在氧化鋁膜105，非鋁、氧、氫、氟以及氬的元素的含量，可以不足0.1at%。氧的含量[O]、鋁的含量[Al]、氫的含量[H]、氟的含量[F]及氬的含量[Ar]之和，可以為99.0at%以上，亦可為99.9at%以上。即，可為[Al]+[O]+[H]+[F]+[Ar]≧99.0at%，亦可為[Al]+[O]+[H]+ [F]+[Ar]≧99.9at%。

介電體層103a、介電體層103b以及介電體層103x，不需要具有完全相同的組成、膜厚，只要具有作為在以下說明的氧化鋁膜105的特徵，則介電體層103a、介電體層103b以及介電體層103x的組成、膜厚亦可相互不同。

用於低折射率層104的材料，可列舉含有氟化鋁(AlF ₃)、氟化鎂(MgF ₂)、氧化矽(SiO ₂)作為主成分的材料或混合物。另外，材料並不限定於此，亦可為含有氟化鈉(NaF)、氟化鋰(LiF)、氟化鈣(CaF ₂)、氟化釔(YF ₃)作為主成分的材料或混合物。另外，作為主成分而含有，指不需要含有副成分，低折射率層104，亦可僅由在此作為低折射率層104的主成分而舉出的材料而構成。 當然，低折射率層104，除了在此作為低折射率層104的主成分而舉出的材料以外，還可以含有氫、碳、氮、氧、氟、氬等副成分。

光學構造體102，如圖1所示，為從基體101側依序交替積層有高折射率層103和低折射率層104，最表層為低折射率層104的構成。其中，亦可根據光學元件的用途而變更構成。例如，可為從基體101側依序交替積層有低折射率層104和高折射率層103的構成，可為最表層為低折射率層104的構成，亦可為最表層為高折射率層103的構成。亦可進一步設置保護層，以保護層作為最外層。亦可在基體101與光學構造體102之間設置密接層。在設置密接層的情況下，氧化矽、氧化鋁、氟化鋁、氟化鎂、含有此等作為主成分的材料或混合物，從與基體101的密接性的觀點而言，為合適。另外，不需要光學構造體102具有交替積層了低折射率層104和高折射率層103而成的交替積層構造。亦非需要具有包含高折射率層103和低折射率層104的複層構造，亦可具有僅1層高折射率層103的單層構造。可以進一步有層在介電體層103a與基體101之間，該層不限於介電體層，亦可為由單體金屬、合金等所成的金屬層。在反射型的光學元件中，亦可使用介電體層103a與基體101之間的金屬層作為反射層。

光學構造體102的複數個高折射率層103(氧化鋁膜105)不需要使全部為相同。亦可作成為使複數個氧化鋁膜105的組成在後述的範圍內不同的膜。亦能以複數個高折射率層103之中使一部分為氟化鑭(LaF ₃)、使剩餘部分為氧化鋁膜105的方式，使用使一部分不同的材料。光學構造體102的低折射率層104方面，亦不一定需要使全部為相同。例如，亦能以複數個低折射率層104之中一部分為氟化鋁、剩餘部分為氟化鎂的方式使用不同的材料。

典型地，氧化鋁膜105優選用作高折射率層103，惟亦可使用氧化鋁膜105作為低折射率層104，對高折射率層103使用折射率比氧化鋁膜105高的膜。

基體101，可由如對設計波長(例如193nm)的光吸收小的氟化鈣晶體或石英玻璃的光學玻璃而構成。在反射型的光學元件，基體101不需要使紫外光透射。另外，基體101，可根據光學元件的用途、種類(例如，透鏡、反射鏡、膜、棱鏡等)而使用平面形狀、具有曲面的形狀等各種形狀者。於透鏡、反射鏡，基體101中的氧化鋁膜105側的表面為凹面或凸面。

光學構造體102，可具有反射構造。此時，高折射率層103和低折射率層104，為了在設計波長(例如193nm)或設計波長範圍內使反射特性最大化，可使各層的物理膜厚被最佳化。在僅在光學構造體102具有反射構造的情況下，為了獲得高反射率，高折射率層103和低折射率層104亦可由合計30層以上構成。另外，亦可在基體101與光學構造體102之間形成鋁等反射層。在此情況下，若形成反射層，則具有可使光學構造體102的層數少於30層的優點。最表層，為了得到高反射率，優選為高折射率層103。當然，最表層不一定需要為高折射率層103，亦可為低折射率層104。例如，在為低折射率層104比高折射率層103可抑制大氣中的水分的影響的材料的情況下，亦可使最表層為低折射率層104。可根據所要求的性能，自由選擇最表層。如此般，光學構造體102的層數、材料，考慮反射率、大氣中的水分的影響，進一步考量雷射的影響而決定。另外，亦考慮如反射鏡、半反射鏡等使用用途而決定。

光學構造體102，可具有防反射構造。於防反射構造，高折射率層103和低折射率層104，為了在設計波長或設計波長範圍內使反射特性最小化，可使各層的物理膜厚被最佳化。此時，具有防反射構造的光學構造體102，與不具有光學構造體102的情況相比，能以在基體101的反射率變小的方式，使光學構造體102被最佳化。在光學構造體102由1層構成的情況下，可使用具有比基體101的折射率小的折射率的材料。例如在光學構造體102由單層氧化鋁膜105構成的情況下，若使氧化鋁膜105的折射率為NH，使基體101的折射率為NS，則存在NH＜NS的關係。 在光學構造體102的防反射構造由複層形成的情況下，基體101的折射率，不限定於NH＜NS的關係。另外，在防反射構造由複層形成的情況下，為了抑制反射，使最表層為低折射率層104為優選。

具備光學元件100的光學設備，具備保持光學元件100的保持部件。此保持部件，亦可保持包括光學元件100的複數個光學元件。保持部件，亦可為鏡筒。

具備光學元件100的光學設備，亦可具備生成紫外光的光源。在由該光源生成的紫外光照射到氧化鋁膜105時，氧化鋁膜105，對於紫外光可為低吸收及/或高折射率。在此紫外光的波長不足200nm的情況下，更為合適。

圖2，為用於氧化鋁膜105的成膜的成膜裝置200的一例的示意圖。本例的成膜裝置200，為使用了濺鍍法的成膜裝置200。成膜裝置200具有作為氣密容器的真空室201和供用對真空室201內進行排氣用的排氣系統202。另外，為了可將成膜所需的氣體導入至真空室201內，具備氬氣導入埠204、氧氣導入埠205、氫氣導入埠206、氟系氣體導入埠207。從氟系氣體導入埠207導入的氣體，為含有氟(F ₂)、四氟化碳(CF ₄)、三氟化氮(NF ₃)、氟化氫(HF)、四氟化矽(SiF ₄)、氫氟烯烴的氣體中的至少一種。再者，附帶於真空室201，設有濺鍍靶211、背板212、磁鐵機構208、基體保持機構209。使基體保持機構209保持光學元件的基體101，從電源203施加電力，從而可透過反應性濺鍍法實施成膜。此時，基體保持機構209，使用驅動機構(未圖示)預先調整濺鍍靶211與基體101的成膜面的相對位置關係，以使基體101面內的膜厚分布固定。

針對氧化鋁膜105的成膜方法進行說明。

為了形成氧化鋁膜105(高折射率層103)，按照下述的順序透過反應性濺鍍法進行成膜。例如，將由加工成既定的光學元件的形狀的石英玻璃所成的基體101，以及將例如9吋的金屬鋁(純度99.9wt%以上)作為濺鍍靶211，設置在真空室201內。此時，基體101與濺鍍靶211之間的距離，例如設為200mm。然後，使用排氣系統202，對真空室201內進行排氣，直至壓力成為5×10 ^-5Pa左右的真空度。之後，從氬氣導入埠204導入氬氣，從氧氣導入埠205導入氧氣，從氫氣導入埠206導入氫氣，從氟系氣體導入埠207作為氟系氣體導入氟氣。一邊從個別的埠供應氣體一邊進行電漿放電。即，從電源203對濺鍍靶211施加10W/cm ²的電力而生成電漿放電，在基體101上以100nm左右的厚度形成含有氫和氟的氧化鋁膜。另外，各層的厚度不一定限於100nm左右，根據由該光學元件處理的光的波長、構成光學構造體的層數而酌情設定。光學元件中的氧化鋁膜105的物理膜厚，例如為8nm～1000nm。亦可將厚度100nm的氧化鋁層，在其間不夾著其他層而積層10層而成為1000nm的氧化鋁膜105。

氧化鋁膜105，可為晶質，亦可為非晶質，惟優選為非晶質。非晶質的氧化鋁膜，與結晶性的氧化鋁膜相比，在減小氧化鋁膜的表面粗糙度方面有利。非晶質(或無定形)，指在對測定對象的膜以0.5度左右的小入射角照射X射線或電子束而觀測了繞射圖案時，未檢測到清晰的繞射峰，換言之，指觀測到光暈圖案(halo pattern)。因此，在此所說的非晶質，不一定排除含有微結晶狀態的材料的狀態。

膜的結晶性，可透過成膜壓力、基體101和濺鍍靶211的配置、氣體的供應流量而控制。由成膜裝置200成膜的氧化鋁膜105，期望以成為非晶質的方式預先設定成膜條件。

關於低折射率層104的形成，可使用周知的成膜方法，因此省略說明。在圖2所示的成膜裝置200，為濺鍍靶211為1個的構成，惟在形成多層膜的情況下，亦可在真空室201內配置2以上的濺鍍靶211，分別作成為不同的材料。此時，在濺鍍靶表面附近配置遮蔽器，抑制在其他材料的成膜中異種材料附著於表面即可。

氧化鋁膜105中的含氫量[H]at%的評價，可透過對氧化鋁膜105照射例如MeV級的高能離子束，利用氫前向散射分析法(HFS：Hydron Forwardscattering Spectrometry)的方法而進行。

氧化鋁膜10中的氫以外的元素的評價，可透過照射MeV級的高能離子束，利用盧瑟福背散射光譜法(RBS：Ruthefred Backscattering Spectrometry)的方法而進行。

使用此等結果，可求出氧化鋁膜105中的鋁的含量[Al]at%、氧的含量[O]at%、氫的含量[H]at%、氟的含量[F]at%、氬的含量[Ar]at%。

反射率和透射率，可使用分光光度計在波長為180nm～250nm的範圍內，針對光線入射角為10度的情況進行測定。根據測定結果，可透過以下的數式算出光吸收率。

A=1-T-R 其中，A表示光吸收率，該光吸收率示出吸收相對於入射光強度的比例，T表示透射率，該透射率示出透射相對於入射光強度的比例，R表示反射率，該反射率示出反射相對於入射光強度的比例。另外，光吸收率A，與消光係數k具有以下的關係。

A=1-exp(-4πkx/λ) 在此，x為薄膜內的距離，λ為光的波長。可透過上式算出消光係數k，進行氧化鋁膜105的光吸收的評價。

折射率，可對所測定的反射率使用Scientific Computing International公司製造的光學薄膜分析設計軟體Film Wizard TM進行解析從而算出。在此，算出對於λ=193nm的光的消光係數、對於193nm的光的折射率。

氧化鋁膜105的表面粗糙度，可使用原子力顯微鏡(AFM：Atomic Force Microscope)在1μm×1μm的範圍內進行測定，以nm的單位算出RMS(均方根粗糙度)。

對改變成膜條件而製作了氧化鋁膜105的樣品00～18之例進行說明。

在樣品00～06，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了氧化鋁膜。從氬氣導入埠204以150sccm的流量導入氬氣，從氧氣導入埠205以50sccm的流量導入氧氣，從氫氣導入埠206導入氫氣而進行了成膜。從氫氣導入埠206導入的氫的流量，在0～100sccm的範圍內進行變更而製作了氧化鋁膜。

在樣品00中，使用圖2的成膜裝置200，製作了含有氫的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以0sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。

在樣品06中，使用圖2的成膜裝置200，製作了含有氫的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以50sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。

在樣品07中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以20sccm的流量、氟氣以4.0sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為20.0at%，含氟量[F]為11.0at%，含氧量[O]為42.5at%，含鋁量[Al]為26.2at%，含氬量[Ar]為0.3at%。另外，193nm波長下的消光係數為6.3E-3。

在樣品08中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以50sccm的流量、氟氣以4.5sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為17.9at%，含氟量[F]為14.9at%，含氧量[O]為39.9at%，含鋁量[Al]為26.7at%，含氬量[Ar]為0.6at%。另外，193nm波長下的消光係數為2.0E-3。

在樣品09中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以50sccm的流量、氟氣以5.0sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為21.5at%，含氟量[F]為15.9at%，含氧量[O]為35.7at%，含鋁量[Al]為26.5at%，含氬量[Ar]為0.4at%。另外，193nm波長下的消光係數為1.8E-3。

在樣品10中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以70sccm的流量、氟氣以3.5sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為26.9at%，含氟量[F]為8.2at%，含氧量[O]為39.1at%，含鋁量[Al]為25.7at%，含氬量[Ar]為0.1at%。另外，193nm波長下的消光係數為2.7E-3。

在樣品11中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以50sccm的流量、氟氣以4.0sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為24.2at%，含氟量[F]為11.0at%，含氧量[O]為39.3at%，含鋁量[Al]為25.1at%，含氬量[Ar]為0.4at%。另外，193nm波長下的消光係數為2.3E-3。

在樣品12中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以100sccm的流量、氟氣以1.0sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為29.2at%，含氟量[F]為1.5at%，含氧量[O]為43.6at%，含鋁量[Al]為25.5at%，含氬量[Ar]為0.2at%。另外，193nm波長下的消光係數為1.9E-3。

在樣品13中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以30sccm的流量、氟氣以2.5sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為21.0at%，含氟量[F]為8.0at%，含氧量[O]為45.7at%，含鋁量[Al]為24.9at%，含氬量[Ar]為0.4at%。另外，193nm波長下的消光係數為7.0E-4。

在樣品14中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以70sccm的流量、氟氣以0.5sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為27.3at%，含氟量[F]為0.8at%，含氧量[O]為46.5at%，含鋁量[Al]為25.1at%，含氬量[Ar]為0.3at%。另外，193nm波長下的消光係數為6.8E-4。

在樣品15中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以50sccm的流量、氟氣以1.0sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為24.8at%，含氟量[F]為1.7at%，含氧量[O]為47.9at%，含鋁量[Al]為25.4at%，含氬量[Ar]為0.2at%。另外，193nm波長下的消光係數為4.7E-4。

在樣品16中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以50sccm的流量、氟氣以0.5sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為24.4at%，含氟量[F]為0.7at%，含氧量[O]為49.8at%，含鋁量[Al]為24.8at%，含氬量[Ar]為0.3at%。

在樣品17中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以50sccm的流量、氟氣以2.0sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為24.0at%，含氟量[F]為4.5at%，含氧量[O]為46.0at%，含鋁量[Al]為25.2at%，含氬量[Ar]為0.3at%。另外，193nm波長下的消光係數為3.3E-4。

在樣品18中，使用圖2的成膜裝置200，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。氬氣以150sccm的流量、氧氣以50sccm的流量、氫氣以50sccm的流量、氟氣以3.0sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為24.0at%，含氟量[F]為5.5at%，含氧量[O]為44.8at%，含鋁量[Al]為25.1at%，含氬量[Ar]為0.6at%。另外，193nm波長下的消光係數為1.3E-4。

在樣品19中，使用與圖2的成膜裝置200類似的使用了濺鍍法的成膜裝置，在石英玻璃基體上製作了含有氫和氟的氧化鋁膜。 在此使用的成膜裝置，與成膜裝置200導入的氣體種類不同。氬氣以20sccm的流量、氧氣以150sccm的流量、H ₂O氣體以4sccm的流量、CF ₄氣體以2sccm的流量從個別的埠導入而進行了成膜。所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]為2.3at%，含氟量[F]為4.3at%，含氧量[O]為56.9at%，含鋁量[Al]為36.2at%，含氬量[Ar]為0.3at%。另外，193nm波長下的消光係數為3.1E-3。

對各樣品進行了結晶性的評價的結果，不論消光係數的大小如何，均為非晶質。

在各樣品，確認了氧化鋁膜中含有氬，此原因在於，使用導入氬而進行成膜的濺鍍法而製作了氧化鋁膜。

於表1匯總示出各樣品的資料。在表1，還示出了相對於193nm的波長的折射率。另外，在表1，對光學特性進行綜合評價，分類為評價I～V。評價I，為消光係數大於樣品19，折射率高於樣品19者。評價II，為消光係數小於樣品19，折射率高於樣品00者。評價III，為消光係數小於樣品19，折射率低於樣品19者。評價IV、V，為消光係數小於樣品19，折射率高於樣品19者。評價V，為消光係數小於1.0E-03者。另外，該當於評價V的樣品13～18雖折射率為樣品00以上，此點亦可非評價V的基準。對於亦用作為評價基準的樣品00、19，分別設為評價X、Y。

根據表1，說明對於[Al]、[O]、[H]、[F]、[Ar]優選滿足的條件A～E。

條件A1…[Al]≦39.0at% 條件A1，表示[Al]顯著低於氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的Al的含量40.0at%。至少樣品01～19滿足條件A2。

條件A2…[Al]≦35.0at% 至少樣品01～18滿足條件A2。

條件A3…[Al]≦30.0at% 至少樣品02～18滿足條件A3。

條件A4…[Al]≦25.4at% 至少樣品13～18滿足條件A4。樣品15該當於[Al]=25.4at%。

條件A5…[Al]≧20.0at% 條件A5，表示[Al]為氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的Al的含量40.0at%的一半以上。至少樣品01～18滿足條件A5。

條件A6…[Al]≧24.8at% 至少樣品01～18滿足條件A6。樣品16該當於[Al]=24.8at%。

條件B1…[O]≦59.0at% 條件B1，表示[O]顯著低於氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的O的含量60.0at%。含氫量[H]為0at%的氧化鋁膜，理想上化學計量組成應為Al ₂O ₃，含氧量[O]應為60.0at%，惟在表1，樣品00的[O]小於60.0at%。此推測因是在氧化鋁膜中產生了氧缺陷。其他樣品01～19亦同樣，至少樣品01～18滿足條件A5。

條件B2…[O]≦55.5at% 至少樣品01～18滿足條件B2。

條件B3…[O]≦53.5at% 至少樣品02～18滿足條件B3。

條件B4…[O]≦49.8at% 至少樣品13～18滿足條件B3。樣品16該當於[O]=49.8at%。

條件B5…[O]≧30.0at% 條件B5，表示[O]為氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的O的含量60.0at%的一半以上。至少樣品01～18滿足條件B5。

條件B6…[O]≧44.8at% 至少樣品13～18滿足條件B6。樣品18該當於[O]=44.8at%。

條件C1…[H]≧1.0at% 至少樣品01～18滿足條件C1。即使考慮不可避免的氫的混入，仍難以認為樣品00滿足條件C0。

條件C2…[H]≧5.0at%

[H]=5.0at%為樣品00中的[H]與樣品01中的[H]的中間值。至少樣品01～18滿足條件C2。

條件C3…[H]≧10.0at% 至少樣品01～18滿足條件C3。

條件C4…[H]≧20.0at% 至少樣品02～18滿足條件C4。

條件C5…[H]≦40.0at% 至少樣品01～18滿足條件C5。

條件C6…[H]≦30.0at% 至少樣品01～18滿足條件C6。

條件D1…[F]≧0.1at% 至少樣品07～18滿足條件D1。即使考慮不可避免的氟的混入，仍難以認為樣品00～06滿足條件D1。

條件D2…[F]≧0.5at% 至少樣品07～19滿足條件D2。

條件D3…[F]≦20.0at% 至少樣品01～18滿足條件D3。

條件D4…[F]≦10.0at% 至少樣品01～18滿足條件D4。

條件D5…[F]≦8.0at% 至少樣品01～18滿足條件D5。

條件E1…[Ar]≧0.1at% 至少樣品01～18滿足條件E1。

條件E2…[Ar]≦1.0at% 至少樣品01～18滿足條件E1。

測定所製作的氧化鋁膜中的含氫量[H]，將所得到的氧化鋁膜中的含氫量[H]與193nm波長下的消光係數k的關係示於圖3(a)。 結果為，若氧化鋁膜中的含氫量[H]增加，則消光係數變小，即對193nm波長的光的吸收變小。另外，結果為，若氧化鋁膜中的含氫量[H]增加，則折射率變高。

含氫量[H]為10.0at%以上，消光係數為2E-2以下，確認了消光係數變小的效果。確認了在大於20.0at%的含氫量[H]時消光係數急劇減小，小於1E-2。直至為氧化鋁膜中的最大的含氫量[H]的29.2at%為止，實現了較小的消光係數。

根據表1的結果，對於樣品07～18，將表示氧化鋁膜中的含氧量[O]與消光係數的關係的圖表示於圖3(b)。當氧化鋁膜105的含氧量[O]多時，消光係數變小。因此，關於氧化鋁膜中的含氧量[O]，亦與氧化鋁膜105的光學特性存在相關。根據圖3(b)，在含氧量[O]大於44.8at%的情況下，可得到消光係數極小的氧化鋁膜。

另外，根據表1，可確認了當含氫量[H]增加時，含氧量[O]減少，在含氧量[O]為55.2at%時，消光係數變小的效果，在不足51.9at%的區域，消光係數顯著變小。

在樣品13～18中，製作了氫和氟的含量不同的氧化鋁膜，惟全部在193nm波長下的消光係數小，可得到良好的氧化鋁膜。

將作為樣品16而製作的氧化鋁膜的消光係數的光譜示於圖4。在為ArF波長的193nm，消光係數小至4.7E-4，得到了低吸收的氧化鋁膜。另外，即使照射ArF準分子雷射，吸收的產生亦受到了抑制。

將由樣品06、樣品15～18製作的氧化鋁膜的消光係數譜圖示於圖5的(a)。可知，在不足200nm的波段，消光係數的降低變得顯著。由圖5(a)可知，與不含氟的樣品06相比，含氟的樣品15～18的消光係數更小。在此，將消光係數為4E-4的波長作為基準波長。可將基準波長視為吸收端波長。根據圖5(a)，樣品06(含氟量[F]0at%)的基準波長為194nm。同樣地，樣品16([F]=0.7at%)的基準波長為193nm，樣品15([F]=1.7at%)的基準波長為193nm，樣品17([F]=4.5at%)為191nm，樣品18([F]=5.5at%)的基準波長為190nm。如此般，另外可知，樣品15～18與樣品06相比，基準波長向短波長側偏移。

為了更容易理解基準波長向短波長側偏移，將含氟量[F]與基準波長的關係示於圖5(b)。由圖5(b)可知，若含氟多於0at%，則基準波長向短波長側偏移。此推定為，因為含有氟，使得氧化鋁所具有的材料固有的能隙擴大。基準波長，被依存於材料固有的能隙的大小而決定。若氧化鋁膜中含有氟，則鋁與氟應會產生新的結合，能隙擴大。不含氧的氟化鋁(AlF ₃)的能隙為11eV，大於氧化鋁的能隙7eV。因此，使氧化鋁膜中含有氟而使鋁與氟產生新的結合，應會使得可實現與氟化鋁同樣的結合，因此能隙擴大。氧化鋁膜中含有氟時可得到此效果，能以0.1at%以上的含氟量[F]而得到效果。更優選的含氟量[F]，為吸收端比193nm短波長化的0.7at%以上。

另外，由表1可知，樣品13～18比樣品07～12折射率高，適合作為多層膜成膜時的高折射率材料。在使用氧化鋁作為高折射率材料的情況下，折射率高者較優選。從折射率的觀點而言，含氟量[F]優選為8.0at%以下。

再者，發明人，為了明確化含氫量[H]和含氟量[F]對氧化鋁膜造成的影響，著眼於氧化鋁膜的表面的粗糙度，利用AFM測定了粗糙度。關於樣品13～18和樣品07～12，在表1中示出氧化鋁膜中所含的含氫量[H]、含氟量[F]、消光係數、粗糙度。

由表1可知，消光係數與粗糙度存在關係性。消光係數大時，粗糙度亦大。此表示在氧化鋁膜的表面發生了光的散射。 消光係數根據光吸收率A算出，光吸收率A根據A=1-T-R之式而算出。若氧化鋁膜的表面的粗糙度大，則在氧化鋁膜的表面發生散射，因此透射率T變小。因此，雖實際上並非光被吸收到膜中，惟在表觀上，光吸收率A變大，消光係數變大。

為了確定粗糙度變大的原因，用AFM觀察了樣品11的表面。將觀察結果示於圖6。在樣品11的氧化鋁的表面，確認了存在高度為10nm以上的突起部。另外，在圖6，突起部的頂端雖為平坦，惟此原因在於，當超過為測定範圍的10nm時，成為平坦而被觀察到。實際上，突起部的高度為10nm以上。對樣品07～12亦進行了同樣的觀察的結果，全部容易觀察到如此之突起部。另外，對樣品13～18進行了觀察時，如此之突起部的存在確認困難。

在含氫量[H]少的情況或多的情況雙方，既存在消光係數小的情況，亦存在消光係數大的情況。含氟量[F]方面亦同。

在表1，僅著眼於各種含量[Al]、[O]、[H]、[F]、[Ar]，在掌握含量與消光係數或折射率之間明確的關係性方面為不充分。因此，將[Al]、[O]、[H]、[F]中的2者之和或比，或將[Al]、[O]、[H]、[F]中的2者之和與其他1者之比，作為指標，進行了檢討。將其結果示於表2、表3。各樣品中的各種評價，參照表1。

根據表2，說明對於[Al]、[O]、[H]、[F]、[Ar]為了提高氧化鋁膜105的光學特性而優選滿足的條件F～M。

條件F1…[Al]+[O]≧50.0at% 條件F1，表示氧化鋁膜105的主成分為氧化鋁。至少樣品01～18滿足條件F1。

條件F2…[Al]+[O]≧69.9at% 至少樣品01～06、13～18滿足條件F2。

條件F3…[Al]+[O]≦99.0at% 至少樣品01～18滿足條件F3。

條件F4…[Al]+[O]≦90.0at% 至少樣品01～18滿足條件F4。

條件F5…[Al]+[O]≦74.6at% 至少樣品07～18滿足條件F5。

條件G1…[Al]+[H]≧40.0at% 至少樣品01～18滿足條件G1。條件G1表示，在[H]＞0的情況下，[Al]+[H]為氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的Al的含量40.0at%以上。

條件G2…[Al]+[H]≧42.0at% 至少樣品01～18滿足條件G2。

條件G3…[Al]+[H]≧45.9at% 至少樣品04～06、13～18滿足條件G3。

條件G4…[Al]+[H]≦60.0at% 至少樣品01～18滿足條件G4。

條件G5…[Al]+[H]≦52.4at% 至少樣品13～18滿足條件G5。

條件H1…[O]+[H]≦75.0at% 至少樣品01～18滿足條件H1。

條件H2…[O]+[H]≧60.0at% 至少樣品01～06、10～18滿足條件H2。條件H2表示，在[H]＞0的情況下，[O]+[H]為氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的O的含量60.0at%以上。

條件H3…[O]+[H]≧63.0at% 至少樣品01～06、10～18滿足條件H3。

條件H4…[O]+[H]≧66.7at% 至少樣品13～18滿足條件H4。

條件I1…[O]/[Al]≧1.30 至少樣品01～18滿足條件I1。

條件I2…[O]/[Al]≧1.60 至少樣品01～07、12～18滿足條件I2。條件I2表示，[O]/[Al]顯著大於氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的O的含量60.0at%與Al的含量40.0at%的比(1.50)。

條件I3…[O]/[Al]≧1.75 至少樣品04～06、13～18滿足條件I3。

條件I4…[O]/[Al]≦2.10 至少樣品01～18滿足條件I4。

條件J1…[H]/[Al]≧0.25 至少樣品01～18滿足條件J1。

條件J2…[H]/[Al]≧0.50 至少樣品02～18滿足條件J2。

條件J3…[H]/[Al]≧0.75 至少樣品03～18滿足條件J3。

條件J4…[H]/[Al]≦1.25 至少樣品01～18滿足條件J4。

條件J5…[H]/[Al]≦1.10 至少樣品13～18滿足條件J5。

條件K1…[H]/[O]≧0.10 至少樣品01～18滿足條件K1。

條件K2…[H]/[O]≧0.25 至少樣品02～18滿足條件K2。

條件K3…[H]/[O]≧0.46 至少樣品10～18滿足條件K3。

條件K4…[H]/[O]≦0.75 至少樣品01～18滿足條件K4。

條件K5…[H]/[O]≦0.59 至少樣品13～18滿足條件K5。

條件L1…[O]/([Al]+[H])≦1.40 至少樣品01～18滿足條件L1。條件L1表示，[O]/([Al]+[H])顯著小於氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的O的含量60.0at%與Al的含量40.0at%的比(1.50)。

條件L2…[O]/([Al]+[H])≦1.10 至少樣品02～18滿足條件L2。

條件L3…[O]/([Al]+[H])≦1.01 至少樣品07～18滿足條件L3。

條件L4…[O]/([Al]+[H])≧0.70 至少樣品01～18滿足條件L4。

條件L5…[O]/([Al]+[H])≧0.89 至少樣品13～18滿足條件L5。

條件M1…([O]+[H])/[Al]≧1.60 至少樣品01～18滿足條件M1。條件M1表示，([O]+ [H])/[Al]顯著大於氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的O的含量60.0at%與Al的含量40.0at%的比(1.50)。

條件M2…([O]+[H])/[Al]≧1.90 至少樣品01～18滿足條件M2。

條件M3…([O]+[H])/[Al]≧2.68 至少樣品13～18滿足條件M3。

條件M4…([O]+[H])/[Al]≦3.00 至少樣品01～18滿足條件M4。

條件N1…[H]/([Al]+[O])≧0.10 至少樣品01～18滿足條件N1。

條件N2…[H]/([Al]+[O])≦0.40 至少樣品13～18滿足條件N2。

本發明人，推測了氫填埋氧化鋁膜中產生的晶格缺陷(氧缺陷)的模型。沒有缺陷的氧化鋁膜應為化學計量組成的Al ₂O ₃，Al ₂O ₃膜中的鋁與氧的原子數之比為2：3，即為[O]/[Al]=1.50。在表2，條件I、L、M雖與此有關聯，惟對[H]直接有關聯的條件L、M進行檢討。

圖7(a)，表示條件L，即表示[O]/([Al]+[H])與消光係數的關係，於圖7(b)表示條件L，即表示[O]/([Al]+[H])與折射率的關係。可由圖7(a)理解，得到比評價Y(樣品19)低的消光係數的樣品，滿足條件L1、L2。另外，可由圖7(b)理解，得到比評價Y(樣品19)高的折射率的樣品，滿足條件L1。

接著，著眼於為氧化鋁膜中的含氫量[H]與含氧量[O]之和及含鋁量[Al]之比([O]+[H])/[Al]，即著眼於條件M。在評價I～V的樣品01～19，比由為化學計量組成的Al ₂O ₃得到的([O]+[H])/[Al]=1.50([H]=0)大為滿足條件M1，進而滿足([O]+[H])/[Al]≧1.90如此之條件M2。

消光係數、折射率依存於條件L、M的原因，推測為由於不僅氫填埋氧化鋁膜中產生的晶格缺陷，且氫被捕獲於晶格間。由此，氧化鋁膜中產生的吸收應會得到抑制，消光係數應會變小。在條件M1下，可確認了消光係數小於樣品00的效果。另外，可知若滿足條件M3，則消光係數變得相當小。此推測為，在晶格間捕獲的氫變多，使得顯著地顯現該效果。

在由氫與鋁和氧中的至少一者的比表示的其他條件J、K、N亦同樣地，在樣品00～18與樣品19之間觀察到顯著的差異。

與如羥基(OH)般氫(H)經由氧(O)而與鋁(Al)結合相比，氫(H)直接與鋁(Al)結合，應更有利於低吸收化及/或高折射率化。樣品01～18，由於使用氫氣(H ₂氣體)成膜，因此氫(H)容易與鋁(Al)結合，樣品19由於使用H ₂O氣體進行成膜，因此羥基(OH)容易與鋁(Al)結合。應為應由氧氣(O ₂)供應的氧(O)產生缺陷，在該缺陷中配置氫或羥基，與鋁(Al)結合。在此，基於圖3，考慮使氫的含量增加。在氧缺陷中配置氫的情況下，[O]的變動小，[H]的增加變大，因此若氫的含量增大，則存在[H]/[O]增加而[O]/[H]減少的傾向。另一方面，在氧缺陷中配置羥基的情況下，[O]和[H]皆增加，因此[H]/[O]和[O]/[H]的變動小。應為此被表現於條件K、L、N。

根據表3，說明對於[Al]、[O]、[H]、[F]、[Ar]為了提高氧化鋁膜105的光學特性而優選滿足的條件O～W。

條件O1…[O]+[F]≦60.0at% 至少樣品01～18滿足條件01。條件01表示，在[F]＞0的情況下，[O]+[F]為氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的O的含量60.0at%以下。

條件O2…[O]+[F]≦56.0at% 至少樣品01～18滿足條件02。

條件O3…[O]+[F]≧45.0at% 至少樣品07～18滿足條件O3。

條件P1…[H]+[F]≧10.0at% 至少樣品01～18滿足條件P1。

條件P2…[H]+[F]≧20.0at% 至少樣品02～18滿足條件P2。

條件P3…[H]+[F]≦40.0at% 至少樣品01～18滿足條件P3。

條件P4…[H]+[F]≦30.0at% 至少樣品13～18滿足條件P4。

條件Q1…[Al]+[F]≦42.4at% 至少樣品01～18滿足條件Q1。

條件Q2…[Al]+[F]≦40.0at% 至少樣品10～18滿足條件Q2。條件Q2表示，在[F]＞0的情況下，[Al]+[F]為氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的Al的含量40.0at%以下。

條件Q3…[Al]+[F]≦32.9at% 至少樣品13～18滿足條件Q3。

條件Q4…[Al]+[F]≧25.5at% 至少樣品01～18滿足條件Q4。

條件R1…[F]/[H]≦1.00 至少樣品01～18滿足條件R1。

條件R2…[F]/[H]≦0.50 至少樣品01～18滿足條件R2。

條件R3…[F]/[H]≧0.01 至少樣品07～18滿足條件R3。

條件R4…[F]/[H]≧0.03 至少樣品07～18滿足條件R4。

條件S1…([O]+[F])/[Al]≧1.60 至少樣品01～18滿足條件S1。條件S1表示，([O]+ [F])/[Al]顯著大於氧化鋁的化學計量組成Al ₂O ₃中的O的含量60.0at%與Al的含量40.0at%的比(1.50)。

條件S2…([O]+[F])/[Al]≧1.75 至少樣品07～18滿足條件S2。

條件S3…([O]+[F])/[Al]≧1.88 至少樣品13～18滿足條件S3。

條件S4…([O]+[F])/[Al]≦2.20 至少樣品01～18滿足條件S4。

條件S5…([O]+[F])/[Al]≦2.04 至少樣品14～18滿足條件S5。

條件T1…([H]+[F])/[Al]≧0.25 至少樣品01～18滿足條件T1。

條件T2…([H]+[F])/[Al]≧1.00 至少樣品07～18滿足條件T2。

條件T3…([H]+[F])/[Al]≦1.50 至少樣品07～18滿足條件T3。

條件T4…[H]/([Al]+[F])≦1.18 至少樣品13～18滿足條件T4。

條件U1…[H]/([Al]+[F])≧0.25 至少樣品07～18滿足條件U1。

條件U2…[H]/([Al]+[F])≧0.50 至少樣品07～18滿足條件U1。

條件U3…[H]/([Al]+[F])≧0.75 至少樣品13～18滿足條件U3。

條件U4…[H]/([Al]+[F])≦1.25 至少樣品01～18滿足條件U4。

條件U5…[H]/([Al]+[F])≦1.10 至少樣品07～18滿足條件U5。

條件V1…([H]+[F])/[O]≧0.18 至少樣品01～18滿足條件V1。

條件V2…([H]+[F])/[O]≧0.50 至少樣品07～18滿足條件V2。

條件V3…([H]+[F])/[O]≦1.05 至少樣品01～18滿足條件V3。

條件V4…([H]+[F])/[O]≦0.66 至少樣品13～18滿足條件V4。

條件W1…[H]/([O]+[F])≧0.10 至少樣品01～18滿足條件W1。

條件W2…[H]/([O]+[F])≧0.39 至少樣品09～18滿足條件W2。

條件W3…[H]/([O]+[F])≧0.48 至少樣品10～12、14～18滿足條件W3。

條件W4…[H]/([O]+[F])≦0.66 至少樣品01～18滿足條件W4。

條件W5…[H]/([O]+[F])≦0.58 至少樣品13～18滿足條件W5。

於圖8，示出含氫量[H]與含氟量[F]的關係。於圖8，取含氫量[H]為橫軸，取含氟量[F]為縱軸，示出與評價結果的關聯。由圖8可知，含氫量[H]與含氟量[F]與評價存在相關。發明人，推定若使氧化鋁膜中含有氟，則在氧化鋁分子內鋁與氟產生新的結合，實現了基準波長(吸收端波長)的短波長化。即使氟的含量[F]相對小，亦可充分得到低吸收化的效果，惟即使進一步增大氟的含量[F]，低吸收化的效果亦不會相應地提高，反而降低。另外，氟的含量[F]的增大，會導致低折射率化。另一方面，氫的含量[H]越大，越有利於低吸收化和高折射率化，此如示於圖3。而且，為條件R的[F]/[H]小的一方，較有評價變好的傾向。此如上所述，推測為與氟化鋁的生成有相關。可知相對於為評價Y的情況不滿足條件R1，滿足條件R1的情況為評價III、IV、V。再者，相對於為評價III的情況不滿足條件R2，滿足條件R2的情況為評價IV、V。另外，相對於評價III、IV的情況不滿足條件P4，滿足條件P4的情況為評價V。

另外，在此，以消光係數1.0E-3為分界而判斷評價IV和評價V。 在含氫量[H]多的情況下消光係數小於1.0E-3的情況，為含氟量[F]少的情況。再者，在含氫量[H]少的情況下，即使含氟量[F]在一定程度上多，消光係數亦小於1.0E-3。如圖8所示，消光係數小於1.0E-3的含氫量[H]與含氟量[F]的關係性，為含氫量[H]與含氟量[F]之和為30.0at%≦的情況，此時可得到良好的氧化鋁膜105。

透過觀察氧化鋁膜的表面可知，與樣品13～18相比，樣品07～12的消光係數大的原因之一，為突起部的存在。此突起部，被推定為氟化鋁形成塊而存在。應為若氟氣的供應量變多，則形成氟化鋁分子，產生了圖6中觀察到的突起部。另外，應為氫具有促進氟化鋁的形成的效果。本實施方式的氧化鋁膜，透過供應反應性氣體而進行濺鍍的反應性濺鍍法而成膜。雖然在成膜中供應氫氣和氟氣，惟若氫氣的供應量多，則會促進在基體上形成氟化鋁。另一方面，應為若氫氣的供應量少，則可抑制在基體上形成氟化鋁。如果氫氣的導入量少，則即使在一定程度上氟氣的供應量多，突起部的形成亦被抑制，實現消光係數小的氧化鋁膜。另一方面，若氫氣的供應量變多，則即使氟氣的量較少，亦會促進氟化鋁的形成而形成突起部，因此消光係數應會變大。用氟與氫之比表示的其他條件T、U、W亦同樣地，樣品00～18與樣品19之間可見顯著的差異。

在由氟與鋁和氧中的至少一者的比表示的其他條件S、T、V亦同樣地，在樣品00～18與樣品19之間觀察到顯著的差異。

能以得到評價I～V中的任意的光學特性的方式使用滿足上述條件A～W中的1者以上的條件的氧化鋁膜105而製造光學元件100。

光學元件100，可應用於各種的光學設備EQP。具備了光學元件100的光學設備EQP之例方面，為相機透鏡、望遠鏡、投影儀、曝光裝置、計測器等。尤其，適合於如投影儀、曝光裝置、測量器那樣般具備光源的光學設備。原因在於，光學元件100可與光源的波長匹配地設計光學元件100的積層膜20，以使來自光源的光透射及/或反射。來自光源的光，可以是可為紅外光、可見光、紫外光中的任一種，但惟本實施方式的光學元件由於紫外光的吸收小，因此適合於光源為紫外光的情況。

在圖9，示出作為光學設備EQP的一例的曝光裝置的示意圖。為曝光裝置的光學設備EQP，具備光源1和構成照明光學系統的反射鏡2、3。另外，光學設備EQP，具備搭載倍縮光罩4的倍縮光罩台5、投影倍縮光罩4的圖案的投影光學系統6以及搭載基板7的基板台8。來自光源1的曝光光9，被照明光學系統的反射鏡2、3反射而導向倍縮光罩4，伴隨了倍縮光罩4的圖案的曝光光9，被投影光學系統6聚光，向基板7投影。透過光源1和光學元件100將形成於倍縮光罩4的圖案投影到基板7。在基板7，塗布有光阻，透過曝光光9對光阻進行曝光。 基板7既可為半導體晶圓，亦可為FPD(平板顯示器)用的玻璃基板。曝光裝置的曝光光，典型地為紫外光。關於曝光光的波長，如果是g線光源則為436nm，如果是i線光源則約為365nm。曝光光的波長，如果是KrF準分子雷射光源則約為248nm，如果是ArF準分子雷射光源則約為193nm，如果是F ₂準分子雷射光源則約為157nm，如果是EUV(極紫外線)光源則為10nm～20nm。如使用圖5所說明般，本實施方式在不足200nm的波段中，可顯著地降低吸收，因此適合於使用包含不足200nm的波段的光的光源的情況。在此，雖示出了在照明光學系統的反射鏡2、3方面採用了光學元件100之例，惟亦可在投影光學系統的透鏡方面採用光學元件100。另外，亦可由反射鏡構成投影光學系統，在該反射鏡方面採用光學元件100。投影光學系統既可為縮小投影型，亦可為等倍投影型，亦可為放大投影型。在此，雖例示了透射型的倍縮光罩4，惟亦可使用反射型的倍縮光罩4。投影光學系統，既可為使用了透鏡的折射型，亦可為使用了反射鏡的反射型。亦可對具備了EUV光源的曝光裝置所具備的反射型的縮小投影光學系統的反射鏡，使用光學元件100。

近年來，於曝光裝置，正在檢討提高到達感光基板上的光的強度而在短時間內對基板進行曝光，提高曝光裝置的生產能力。因此，曝光裝置的光源有高輸出化的傾向。對於高輸出的ArF準分子雷射的光，如果提高複數個氧化鋁膜的光學特性，則曝光裝置的生產能力將大幅提升。 [實施例]

在實施例1、2中，對製作了以在反射型光學元件的表面具有反射構造為特徵的光學構造體的具體例進行說明。在石英玻璃的基體101上，交替地積層了高折射率層103和低折射率層104合計40層，構成光學構造體102。 在實施例1，使用表1的樣品16作為高折射率層103，在實施例2，使用樣品11作為高折射率層103。低折射率層104方面，使用了氟化鋁。鑒於各自的折射率，鑒於光學元件100的使用目的，為了在波長193nm下使反射特性最大化，使各層的物理膜厚最佳化而決定了光學構造體的構成。在表4示出實施例1的光學元件的層構成，在表5示出實施例2的光學元件的層構成。

在圖10(a)，示出實施例1、2的反射型光學元件的反射特性。關於反射型光學元件的反射率，在波長為180nm～250nm的範圍內，對光線入射角為45度的情況進行了測定。在實施例1，193nm處的反射率為良好為98%以上的結果。在實施例2，193nm處的反射率為96.4%。實施例1，可實現比實施例2高的反射率。

在實施例3、4中，對製作了以在反射型光學元件的表面具有反射構造為特徵的光學構造體的具體例進行說明。在石英玻璃的基體101上，交替地積層了高折射率層103和低折射率層104合計7層，構成光學構造體102。在實施例1，使用表1的樣品16作為高折射率層103，在實施例2，使用樣品11作為高折射率層103。低折射率層104方面，使用了氟化鋁。鑒於各自的折射率，鑒於光學元件100的使用目的，為了在波長193nm下使透射特性最大化，使各層的物理膜厚最佳化而決定了光學構造體的構成。在表6示出實施例3的光學元件的層構成，在表7示出實施例4的光學元件的層構成。關於透射型光學元件的反射率，在波長為180nm～250nm的範圍內，對光線入射角為45度的情況進行了測定。在實施例3，193nm處的透射率為良好為99%以上的結果。在實施例2，193nm處的透射率為98.8%。

在圖10(b)，示出實施例3、4的透射型光學元件的透射特性。透射型光學元件的透射率方面，對光線入射角10度的情況進行了測定。在實施例3，193nm處的透射率為良好為99%以上的結果。在實施例4，193nm處的透射率為98.8%。實施例3，可實現比實施例2高的透射率。

以上，所說明的實施方式，在不脫離技術思想的範圍內，可酌情變更。例如可組合複數個實施方式。此外，可進行至少一個實施方式的一部分的事項的刪除或置換。此外，可於至少一個實施方式進行新的事項的追加。

另外，本說明書的揭露內容，不僅包括本說明書中明示地記載的內容，亦包括可從本說明書和圖式掌握的全部事項。另外，本說明書的揭露內容，包含本說明書所記載的個別概念的補集。即，如果在本說明書中有例如「A為B」之旨的記載，則即使省略了「A非B」的情況下的記載，亦可謂本說明書揭露了「A非B」的情況。原因在於，在記載了「A為B」之旨的情況下，以考慮了「A非B」的情況為前提。

依本揭示時，可提供一種技術，在使對於紫外光的光學特性提升方面有利。

雖在參照實施方式下說明了本發明，惟應理解本發明未限定於所揭露的實施方式。應對於申請專利範圍進行最廣泛的解釋以包含各種變更、等效的結構及功能。

本案，主張日本特願第2022-091133號的優先權，於此援用其全部內容。

1:光源 2:反射鏡 3:反射鏡 4:倍縮光罩 5:倍縮光罩台 6:投影光學系統 7:基板 8:基板台 9:曝光光 10:樣品 20:積層膜 100:光學元件 101:基體 102:光學構造體 103:高折射率層 103a:介電體層 103b:介電體層 103x:介電體層 104:低折射率層 104a:介電體層 104b:介電體層 104x:介電體層 105:氧化鋁膜 200:成膜裝置 201:真空室 202:排氣系統 203:電源 204:氬氣導入埠 205:氧氣導入埠 206:氫氣導入埠 207:氟系氣體導入埠 208:磁鐵機構 209:基體保持機構 211:濺鍍靶 212:背板 EQP:光學設備

[圖1]說明光學元件的示意圖。 [圖2]說明氧化鋁膜的圖。 [圖3]說明氧化鋁膜的圖。 [圖4]說明氧化鋁膜的圖。 [圖5]說明氧化鋁膜的圖。 [圖6]說明氧化鋁膜的圖。 [圖7]說明氧化鋁膜的圖。 [圖8]說明氧化鋁膜的圖。 [圖9]說明機器的圖。 [圖10]說明實施例的結果的圖。

100:光學元件

101:基體

102:光學構造體

103:高折射率層

103a:介電體層

103b:介電體層

103x:介電體層

104:低折射率層

104a:介電體層

104b:介電體層

104x:介電體層

105:氧化鋁膜

Claims (31)

1. 一種光學元件，具備基體及設於前述基體之上的光學構造體， 前述光學構造體，至少具有：第1介電體層；第2介電體層；以及第3介電體層，其位於前述第1介電體層與前述第2介電體層之間，具有比前述第1介電體層及前述第2介電體層低的折射率； 前述第1介電體層及前述第2介電體層，為含氧化鋁及氫的膜， 使前述膜中的氧的含量為[O]at%、前述膜中的鋁的含量為[Al]at%、前述膜中的氫的含量為[H]at%時，滿足[Al]+[O]≧50.0at%及[O]/([Al]+[H])≦1.40。
2. 如請求項1的光學元件，其滿足([O]+[H])/ [Al]≧1.90。
3. 如請求項1的光學元件，其滿足[H]/[O]≧0.10。
4. 如請求項1的光學元件，其滿足[H]/([Al]+ [O])≧0.10。
5. 如請求項1的光學元件，其中，使前述膜中的氟的含量為[F]at%時，滿足([O]+[F])/[Al]≧1.60。
6. 如請求項1的光學元件，其滿足[H]/[Al]≧0.25。
7. 如請求項1的光學元件，其滿足以下的至少任一者： [O]/[Al]≧1.7； [H]/[Al]≧0.7； [H]/[O]≧0.4； [O]/([Al]+[H])≦1.1； ([O]+[H])/[Al]≧2.68。
8. 如請求項1的光學元件，其滿足以下的至少任一者： [H]≧10.0at； [Al]≦35.0a； [O]≦55.5at； [Al]+[O]≦90.0at； [Al]+[H]≧40.0at； [O]+[H]≧60.0at%。
9. 如請求項1的光學元件，其滿足[H]≧20.0at%及[H]≦30.0at%。
10. 如請求項1的光學元件，其滿足以下的至少任一者： [H]/[O]≦0.7； [H]/[Al]≦1.2； [O]/([Al]+[H])≧0.7； ([O]+[H])/[Al]≦3.0； [H]/([Al]+[O])≦0.40。
11. 一種光學元件，具備基體及設於前述基體之上的光學構造體， 前述光學構造體，至少具有包含氧化鋁、氫及氟的膜， 使前述膜中的氧的含量為[O]at%、前述膜中的鋁的含量為[Al]at%、前述膜中的氫的含量為[H]at%、前述膜中的氟的含量為[F]at%時，滿足[Al]+[O]≧50.0at%及[F]/[H]≦1.0。
12. 如請求項11的光學元件，其滿足[H]/ ([Al]+[F])≧0.25。
13. 如請求項11的光學元件，其滿足[H]/ ([O]+[F])≧0.10。
14. 如請求項11的光學元件，其滿足([H]+ [F])/[Al]≧0.25。
15. 如請求項11的光學元件，其滿足([H]+ [F])/[Al]≧1.00及([H]+[F])/[Al]≦1.50。
16. 如請求項11的光學元件，其滿足[F]/[H]≦0.50。
17. 如請求項11的光學元件，其滿足([H]+ [F])/[O]≧0.50。
18. 如請求項11的光學元件，其滿足[H]+ [F]≧20.0at%及[H]+[F]≦30.0at%。
19. 如請求項11的光學元件，其滿足以下的至少任一者： [O]+[F]≦60.0at； [Al]+[F]≦40.0at%。
20. 如請求項11的光學元件，其滿足([O]+ [F])/[Al]≧1.75。
21. 如請求項11的光學元件，其中， 前述光學構造體，至少具有：第1介電體層；第2介電體層；以及第3介電體層，其位於前述第1介電體層與前述第2介電體層之間，具有比前述第1介電體層及前述第2介電體層低的折射率； 前述第1介電體層及前述第2介電體層，為前述膜。
22. 如請求項1至21中任一項的光學元件，其中，前述光學構造體具有防反射構造。
23. 如請求項1至21中任一項的光學元件，其中，前述光學構造體具有反射構造。
24. 如請求項1至21中任一項的光學元件，其中，在前述基體的前述膜之側的表面為凹面或凸面。
25. 如請求項1至21中任一項的光學元件，其中，前述光學元件，為透鏡、反射鏡或棱鏡。
26. 如請求項1至21中任一項的光學元件，其中，前述基體的主成分，為氧化矽或氟化鈣。
27. 一種設備， 具備： 如請求項1至21中任一項的光學元件；以及 保持前述光學元件的保持部件。
28. 一種設備， 具備： 如請求項1至21中任一項的光學元件；以及 生成照射於前述膜的紫外光的光源。
29. 如請求項28的設備，其中，前述紫外光的波長不足200nm。
30. 如請求項29的設備，其具備： 搭載倍縮光罩的倍縮光罩台；以及 搭載基板的基板台； 以前述光源而生成的紫外光經由前述倍縮光罩與前述光學元件而照射於前述基板。
31. 如請求項29的設備，其中，前述膜含有氬，前述膜中的氧的含量、前述膜中的鋁的含量、前述膜中的氫的含量、前述膜中的氟的含量及前述膜中的氬的含量的和，為99.0at%以上。

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