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JP2000028809A - 紫外域レーザー用ミラー - Google Patents

紫外域レーザー用ミラー

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Publication number
JP2000028809A
JP2000028809A JP10195677A JP19567798A JP2000028809A JP 2000028809 A JP2000028809 A JP 2000028809A JP 10195677 A JP10195677 A JP 10195677A JP 19567798 A JP19567798 A JP 19567798A JP 2000028809 A JP2000028809 A JP 2000028809A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refractive index
fluoride
index layer
layer
low refractive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10195677A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Kokubu
崇生 國分
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP10195677A priority Critical patent/JP2000028809A/ja
Publication of JP2000028809A publication Critical patent/JP2000028809A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】少なくとも、基板上に低屈折率層、高屈折
率層の交互層からなる第1誘電体多層膜層、保護誘電体
多層膜層を順次積層してなる紫外域レーザー用ミラーで
あって、前記第1誘電体多層膜層の構成が基板側からH
1/[L1/H1xであり、前記保護誘電体多層膜層の構
成が基板側からL2/[H2/L2y又はH 2/[L2/H
2yであり、λを設計中心波長として、各層の光学的膜
厚がH1(第1高屈折率層)=0.25λ〜0.35λ、H2(第
2高屈折率層)=0.25λ〜1.0λ、L1(第1低屈折率
層)=0.25λ〜0.35λ、L2(第2低屈折率層)=0.25
λ〜1.0λ x≧3、y=1〜3であり、第1高屈折率層と第1低屈折率
層の屈折率差が0.27以上であって、いずれかの材料
が、水に対して大きな溶解度を有することを特徴とする
紫外域用ミラー。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外域レーザー用
ミラーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の集積度を増すため
に、半導体製造用縮小投影露光装置(ステッパー)の高
解像力化の要求が高まっている。このステッパーによる
フォトリソグラフィーの解像力を挙げる一つの方法とし
て、光源波長の短波長化が挙げられる。最近では、水銀
ランプより短波長の光を発振でき、かつ高出力なエキシ
マレーザーを光源としたステッパーの実用化が始まって
いる。このステッパーの光学系は、レンズやミラーなど
の各種光学素子を組み合わせて構成されている。
【0003】光源の短波長化が進むにつれ、光学薄膜に
使用できる材料も限定され、高屈折物質、低屈折物質と
もに弗素化合物を使用する機会が多くなってきている。
広帯域、高反射率の高精度ミラーを得るためには高屈折
率物質と低屈折物質両者の屈折率差が大きいほど都合が
良い。特に高屈折物質では弗化ランタン(LaF3)、低屈
折物質では弗化アルミニウム(AlF3)、クリオライト
(Na3AlF6)等の使用が有効であることがわかってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、弗素化合物の
中には水に対して高い溶解度を持つものがある。例えば
上記弗化アルミニウムは100gの水に対して約0.5gの溶解
度(25℃)を持っている。 この様に水に対して大きな
溶解度を持つと室内の湿度によって膜が溶けてしまい、
ミラーとしての性能を失ってしまうことがある。また、
例えば使用する環境を乾燥窒素などを用いて水分を少な
くすることは可能であるが、完全に水分0の環境を達成
するのは容易ではない。従って、光学薄膜材料は、10
0gの水に対して約0.01gより小さい溶解度である
ことが好ましい。
【0005】しかし、このように水に対して大きな溶解
度(水に対する溶解度:0.01g以上)を有するもの
であっても、屈折率の関係から、光学的特性を満足させ
るために使用せざるを得ない事もある。以下にその例を
示す。図5に、光学的膜厚0.25λで、水に対して不
溶な弗化ランタン(高屈折率層)と、光学的膜厚0.2
5λで、水に対して難溶な弗化マグネシウム(低屈折率
層)とからなる中心波長193.4nmの多層膜ミラー
(第1の例)の分光特性図を示す。また、図6に、光学
的膜厚0.25λの弗化ランタン(高屈折率層)と、光
学的膜厚0.25λで、水に対して可溶な弗化アルミニ
ウム(低屈折率層)とからなる中心波長193.4nm
の多層膜ミラー(第2の例)の分光特性図を示す。図5
より、193.4nmにおいて、反射率が98%であ
り、図6より、193.4nmにおいて、反射率が99
%以上であることから分かるように、水に可溶な材料を
用いた時の方が分光反射率が高い場合がある。
【0006】しかし、この弗化ランタン(高屈折率層)
と弗化アルミニウム(低屈折率層)からなるミラーを湿
気を含んだ環境下で使用し続けると、例えば図7に示す
様な反射率特性になることが予想され、このようなミラ
ーがステッパーの光学系中に用いられることは露光効率
の低下につながる。そこで、本発明は、従来のこのよう
な問題点に鑑みてなされたものであり、耐湿性を有し、
かつ150nm〜300nmの紫外線領域において良好
な反射特性を長期間維持することが可能な紫外域レーザ
ー用ミラーを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、第一に「少な
くとも、基板上に低屈折率層、高屈折率層の交互層から
なる第1誘電体多層膜層、保護誘電体多層膜層を順次積
層してなる紫外域レーザー用ミラーであって、前記第1
誘電体多層膜層の構成が基板側からH1/[L1/H1x
であり、前記保護誘電体多層膜層の構成が基板側からL
2/[H2/L2y又はH2/[L2/H2yであり、λを
設計中心波長として、各層の光学的膜厚が H1(第1高屈折率層)=0.25λ〜0.35λ H2(第2高屈折率層)=0.25λ〜1.0λ L1(第1低屈折率層)=0.25λ〜0.35λ L2(第2低屈折率層)=0.25λ〜1.0λ x≧3 y=1〜3であり、第1高屈折率層と第1低屈折率層の屈
折率差が0.27以上であって、いずれかの材料が、水
に対して大きな溶解度を有することを特徴とする紫外域
用ミラー(請求項1)」を提供する。
【0008】また、本発明は第二に「前記第1又は第2
高屈折率層の材料が弗化ネオジム(NdF3)、弗化ランタ
ン(LaF3)、弗化ガドリニウム(GdF3)、弗化ディスプ
ロシウム(DyF3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、弗化
鉛(PbF2)、酸化ハフニウム(HfO2)及び、これらの混
合物または化合物の群より選ばれた1つ以上の成分であ
り、前記第1低屈折率層の材料が弗化アルミニウム(Al
F3)、クリオライト(Na3AlF6)、前記第2低屈折層の
材料が弗化マグネシウム(MgF2)、弗化ナトリウム(Na
F)、弗化リチウム(LiF)、弗化カルシウム(CaF)、
弗化バリウム(BaF2)、弗化ストロンチウム(SrF3)、
酸化シリコン(SiO2)、チオライト(Na5Al3F14)及び
これらの混合物又は化合物の群より選ばれた1つ以上の
成分であることを特徴とする請求項1記載の紫外域レー
ザー用ミラー(請求項2)」を提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図1は、本発明にかかる第1
実施形態の紫外域レーザー用ミラーの概略断面図であ
る。第1実施形態の紫外域レーザー用ミラーは、精密に
研磨された合成石英ガラス基板1上に、第1誘電体多層
膜層4aとして光学的膜厚0.25λの弗化ネオジム(第1
高屈折率層、n=1.74)2、光 学的膜厚0.25λの
クリオライト(第1低屈折率層、n=1.39:100gの
水に対して約0.06gの溶解度)3及び光学的膜厚0.25λ
の弗化ネオジム(第1高屈折率層、n=1.74)2か
らなる20対の交互層が順次形成され、さらにその上
に、保護誘電体多層膜層4bとして、光学的膜厚0.25λ
の弗化ランタン(第2高屈折率層、n=1.69)5、
光学的膜厚0.25λの弗化マグネシウム(第2低屈折率
層、n=1.44)6、光学的膜厚0.25λの弗化ランタ
ン(第2高屈折率層、n=1.69)5が順次形成され
た構成である。
【0010】なお、各層の膜は、抵抗加熱蒸着法、イオ
ンビーム法、スパッタリング法などの公知の技術により
基板上に形成される。また、図2は第一の実施形態の紫
外域レーザー用ミラーの分光反射特性図である。19
3.4nmにおいて、反射率が99%以上であり、図6
と比較してもその特性に遜色が無いことがわかる。
【0011】図3は、本発明にかかる第2実施形態の紫
外域レーザー用ミラーの概略断面図である。第2実施形
態の紫外域レーザー用ミラーは、精密に研磨された合成
石英ガラス基板1上に、第1誘電体多層膜層4aとし
て、光学的膜厚0.25λの弗化ランタン(第1高屈折率
層、n=1.69)5、光学的膜厚0.25λの弗化アルミ
ニウム(第1低屈折率層:n=1.39、100gの水に対
して約0.5gの溶解度(25℃))7及び光学的膜厚0.25
λの弗化ランタン(第1高屈折率層、n=1.69)5
からなる20対の交互層が順次形成され、さらにその上
に保護誘電体多層膜層4bとして、光学的膜厚0.5λの
弗化ランタン(第2高屈折率層、n=1.69)5、光
学的膜厚0.5λの弗化マグネシウム(第2低屈折率層、
n=1.44)6、光学的膜厚0.5λの弗化ランタン
(第2高屈折率層、n=1.69)5が順次形成された
構成である。
【0012】なお、各層の膜は、抵抗加熱蒸着法、イオ
ンビーム法、スパッタリング法などの公知の技術により
基板上に形成される。また、図4は第二の実施形態の紫
外域レーザー用ミラーの分光反射特性図である。19
3.4nmにおいて、反射率が99%以上であり、図6
と比較してもその特性に遜色が無いことがわかる。本発
明にかかる紫外域レーザー用ミラーの第1又は第2高屈
折率層の材料としては、弗化ネオジム(NdF3)、弗化ラ
ンタン(LaF3)、弗化ガドリニウム(GdF3)、弗化ディ
スプロシウム(DyF3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、
弗化鉛(PbF 2)、酸化ハフニウム(HfO2)及び、これら
の混合物または化合物の群より選ばれた1つ以上の成分
であり、第1低屈折率層の材料としては、弗化アルミニ
ウム(AlF3)、クリオライト(Na3AlF6)、第2低屈折
率層の材料としては、弗化マグネシウム(MgF2)、弗化
ナトリウム(NaF)、弗化リチウム(LiF)、弗化カルシ
ウム(CaF)、弗化バリウム(BaF2)、弗化ストロンチ
ウム(SrF3)、酸化シリコン(SiO2)、チオライト(Na
5Al3F14)及びこれらの混合物又は化合物の群より選ば
れた1つ以上の成分が使用される。
【0013】基板としては石英ガラス等の各種ガラス、
蛍石、弗化マグネシウム等の光学結晶材料のレーザー光
を透過する材料も使用可能であるとともに、熱膨張率、
熱伝導度の観点からセラミックス、シリコン、炭化珪
素、タングステンが使用される。
【0014】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる紫外
域レーザー用ミラーは、湿度に対して耐性を示し、かつ
高反射率、広帯域という特性を有している。従って、本
発明にかかる紫外域レーザー用ミラーをステッパーの光
学系に搭載した場合、湿度に対する膜の溶解という問題
が生じず、露光効率を低下させるという問題も生じな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる第1実施形態の紫外域レーザー
用ミラーの概略断面図である。
【図2】本発明にかかる第1実施形態の紫外域レーザー
用ミラーの0゜入射における分光特性図である。
【図3】本発明にかかる第2実施形態の紫外域レーザー
用ミラーの概略断面図である。
【図4】本発明にかかる第2実施形態の紫外域レーザー
用ミラーの0゜入射における分光特性図である。
【図5】従来の第1の例の紫外域レーザー用ミラーの0
゜入射における分光特性図である。
【図6】従来の第2の例の紫外域レーザー用ミラーの0
゜入射における分光特性図である。
【図7】従来の第2の例の紫外域レーザー用ミラーを湿
気を含んだ雰囲気における使用後の0゜入射における分
光特性図である。
【符号の説明】
1・・・基板 2・・・弗化ネオジム(第1高屈折率層) 3・・・クリオライト(第1低屈折率層) 4a・・・第1誘電体多層膜層 4b・・・保護誘電体多層膜層 5・・・弗化ランタン(第1、2高屈折率層) 6・・・弗化マグネシウム(第2低屈折率層) 7・・・弗化アルミニウム(第1低屈折率層)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも、基板上に低屈折率層、高屈折
    率層の交互層からなる第1誘電体多層膜層、保護誘電体
    多層膜層を順次積層してなる紫外域レーザー用ミラーで
    あって、前記第1誘電体多層膜層の構成が基板側からH
    1/[L1/H1xであり、前記保護誘電体多層膜層の構
    成が基板側からL2/[H2/L2y又はH2/[L2/H
    2yであり、λを設計中心波長として、各層の光学的膜
    厚が H1(第1高屈折率層)=0.25λ〜0.35λ H2(第2高屈折率層)=0.25λ〜1.0λ L1(第1低屈折率層)=0.25λ〜0.35λ L2(第2低屈折率層)=0.25λ〜1.0λ x≧3、y=1〜3であり、 第1高屈折率層と第1低屈折率層の屈折率差が0.27
    以上であって、いずれかの材料が、水に対して大きな溶
    解度を有することを特徴とする紫外域用ミラー。
  2. 【請求項2】前記第1又は第2高屈折率層の材料が弗化
    ネオジム(NdF3)、弗化ランタン(LaF3)、弗化ガドリ
    ニウム(GdF3)、弗化ディスプロシウム(DyF3)、酸化
    アルミニウム(Al2O3)、弗化鉛(PbF2)、酸化ハフニ
    ウム(HfO2)及び、これらの混合物または化合物の群よ
    り選ばれた1つ以上の成分であり、前記第1低屈折率層
    の材料が弗化アルミニウム(AlF3)、クリオライト(Na
    3AlF6)、前記第2低屈折層の材料が弗化マグネシウム
    (MgF2)、弗化ナトリウム(NaF)、弗化リチウム(Li
    F)、弗化カルシウム(CaF)、弗化バリウム(BaF2)、
    弗化ストロンチウム(SrF3)、酸化シリコン(SiO2)、
    チオライト(Na5Al3F14)及びこれらの混合物又は化合
    物の群より選ばれた1つ以上の成分であることを特徴と
    する請求項1記載の紫外域レーザー用ミラー。
JP10195677A 1998-07-10 1998-07-10 紫外域レーザー用ミラー Pending JP2000028809A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005345492A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Canon Inc 光学素子及びミラー並びに反射防止膜
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