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JP2003050311A - 紫外線用の減衰フィルタ - Google Patents

紫外線用の減衰フィルタ

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Publication number
JP2003050311A
JP2003050311A JP2002143012A JP2002143012A JP2003050311A JP 2003050311 A JP2003050311 A JP 2003050311A JP 2002143012 A JP2002143012 A JP 2002143012A JP 2002143012 A JP2002143012 A JP 2002143012A JP 2003050311 A JP2003050311 A JP 2003050311A
Authority
JP
Japan
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coating
filter
dielectric material
attenuating
thickness
Prior art date
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Application number
JP2002143012A
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JP2003050311A5 (ja
Inventor
Bernhard Weigl
ヴァイクル ベルンハルト
Hans-Jochen Paul
パウル ハンス・ヨーヒェン
Eric Eva
エファ エリック
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.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of JP2003050311A publication Critical patent/JP2003050311A/ja
Publication of JP2003050311A5 publication Critical patent/JP2003050311A5/ja
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】連続使用されるレーザ照射に耐えることができ
る、２００ｎｍ未満の波長の紫外線用の減衰フィルタを
実現。 【解決手段】特に２００ｎｍ未満の波長の短波長の透過
紫外線の強度の所定の減衰を、スペクトル透過率の予め
定めることができる空間的分布によって制御して行い、
基層が結晶フッ化カルシウムなどで作製されており、所
定の波長範囲にわたって吸光する誘電材料で作製された
フィルタ被膜を基層の少なくとも一方の表面に塗布した
減衰フィルタが開示されている。約１９３ｎｍの作動波
長の場合、フィルタ被膜は主に五酸化タンタルで構成さ
れている。この形式のフィルタは、高い歩留まりで低コ
ストで作製することができ、レーザ照射に耐える能力が
高いことが注目され、簡単な構造の反射防止被膜を用い
て効果的に反射防止コーティングすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、請求項１で定義されて、所定の
波長範囲にわたる透過紫外線の強度の所定の減衰を、ス
ペクトル透過率の予め定めることができる空間的分布に
よって制御される減衰係数で行う一般形式の減衰フィル
タに関する。
【０００２】この形式の減衰フィルタは一般的に、関係
する波長範囲全体にわたる紫外線に対して十分に高い透
過率を有する材料で作製された平行平面基層と共に、こ
の基層の表面に塗布されて、スペクトル透過率の所望の
空間的分布を与える少なくとも１つのフィルタ被膜を有
する。この形式の減衰フィルタは、たとえば、さまざま
な形式の石英ガラスなどの一定のサンプルのレーザ光照
射に耐える能力を定量的に評価するために、レーザ光を
用いた長期耐久性試験中に一定の照射レベルを維持する
などの目的で用いられる。減衰フィルタはまた、サンプ
ル照射用に照射レベルを所定レベルまで制御低下させる
ため、熱量吸収測定を行うため、または照射レベルの低
下または制御を行う他の方法を実施するために用いるこ
ともできる。
【０００３】空間的に変化する透過率の所定分布を正確
に維持することが特に重要である１つの用例は、半導体
デバイスまたは他の超小形電子デバイスのマイクロリソ
グラフィ作製である。周知のように、そのような用例で
は、とりわけ投影レンズの像平面全体で均一強度の照明
からの逸脱を最小限に抑える必要があり、±２％の低さ
の指定逸脱が一般的であるウェハステッパまたはウェハ
スキャナを使用する必要がある。しかし、ある一定の照
明系かつある一定の投影レンズの場合、その指定逸脱が
直接的に得られないことがしばしばある。均一強度照明
からの許容レベルを超える逸脱をなくすために、照射強
度の変動を補償する適当な形状の空間的透過率プロフィ
ールと、好ましくは低反射率とを有する追加の減衰フィ
ルタが、関係する照明系の物体平面（レチクル平面）の
直前で光学列に挿入される。
【０００４】上記用例の場合、使用するフィルタの光学
特性を不変状態に維持する必要があり、フィルタはその
有効寿命全体にわたって目立った劣化を示してはならな
い。関係する波長が短くなり、関係する照射強度が増加
するのに伴って、この必要条件を遵守することがますま
す困難になるであろう。たとえば、照射強度の変動を補
償するための後者の透過フィルタの場合、波長４３６ｎ
ｍ、３６５ｎｍおよび２４８ｎｍで使用するように構成
されたマイクロリソグラフィ投影照明系のフィルタ被膜
の吸光材料としてプラチナが用いられる。しかし、プラ
チナは、たとえば１９３ｎｍおよびそれより短い波長で
許容できないほど著しい劣化を示す。２４８ｎｍおよび
それより短い波長で行われた上記長期耐久性試験の場
合、迅速決定ビームプロフィール測定と組み合わせて、
光の減衰に用いられるものと同様な吸光アルミニウムフ
ィルムなどを有する固体ニュートラルデンシティフィル
タが用いられる。しかし、アルミニウムフィルムは、２
〜３分以内に酸化するので、長期使用に適さない。
【０００５】関係するレーザ波長が正確にそれらの「カ
ットオン」波長にあるような寸法を有する誘電フィルム
積層からなる周知の多層ダイクロイックフィルタが、長
期照射耐性試験に用いられる。それらの基層をレーザビ
ーム軸に対して傾斜させることによってそれに対する入
射角を変化させて、多層誘電フィルム積層を通過する放
射光の有効光路長を長くし、それによってそれらのスペ
クトル透過率を制御状態で変更することができる。しか
し、その方法の１つの欠点は、そのようなフィルタのス
ペクトル透過率が、それらの「カットオン」波長付近で
スペクトル透過率が急傾斜であるため、多層積層の特性
の極くわずかな変動にも非常に敏感であることである。
たとえば、温度変化、誘電フィルムによる水分吸収また
は汚染物質の蓄積などによる「カットオン」波長のドリ
フトなど、多層積層の局所的離調が、一定の照射時間後
に発生して、ビームプロフィールがそれらに焼き込ま
れ、空間的に均質の減衰フィルタとしてそれ以上使用す
るのに適さなくなる。ろ過効果が傾斜によって調整され
る形式の多層誘電フィルタは、投影照明系のレチクル平
面付近に設置される透過フィルタとして使用するのには
適していない。
【０００６】本発明が取り組む問題は、連続使用される
レーザ照射に耐えることができる、２００ｎｍ未満の波
長の紫外線用の減衰フィルタを製造することである。特
に、その減衰フィルタは、簡単であると共に低コストで
製造され、必要ならば反射防止コーティングを行うこと
ができなければならない。
【０００７】この問題を解決するために、本発明は、請
求項１に記載された特徴を有する減衰フィルタを提供し
ている。好適な他の実施形態が、関連の従属請求項に記
載されている。したがって、請求項のすべてに見られる
表現は、本説明の内容の一部をなす。
【０００８】本明細書の冒頭に述べた形式である本発明
の意味での減衰フィルタは、そのフィルタ被膜が、関係
する所定の波長範囲全体にわたって吸光する誘電材料製
の少なくとも１つの層からなり、そのろ過効果の大部分
が、フィルタ被膜内での光の吸収によることを特徴とす
るであろう。そのような吸光誘電材料は、誘電材料層の
透過率に必要な迅速変化が、それの厚さの変化によって
確実に得られるようにする十分な大きさの有効断面を所
定の作動波長で有するように選択すべきである。他方、
反射損失による透過率の低下は少ないか、無視できる程
度であり、このことは特に、迷光の回避および／または
高い全透過率を有するフィルタの使用を必要とする用例
の場合に非常に好都合であろう。
【０００９】所望の透過率特性を達成するために必要な
処理中にフィルム厚さまたはフィルム厚さのばらつきに
ついてある程度の制御を行うことができるようにするた
めに、誘電材料の吸光係数ｋが０．５を超えることが好
都合であり、吸光係数ｋ＞１．０が好ましいことがわか
った。
【００１０】レーザ照射に対して所望の高い耐久能力を
有する観点から、本発明の好適な実施形態では、フィル
タ被膜の作製に用いられた誘電材料が、金属酸化物を含
有するか、主に金属酸化物からなる。約１９３ｎｍのレ
ーザ波長の場合、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）をベース
にしたフィルタ被膜が特に好都合であることがわかっ
た。必要ならば、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）を被膜材
料として用いてもよい。もっと短いレーザ波長、たとえ
ば、約１５７ｎｍの波長の場合、酸化アルミニウム（Ａ
ｌ2Ｏ3）も適するであろう。幾つかの誘電材料の混合物
を用いることもできる。
【００１１】光学フィルタ、特に干渉フィルタの作製に
酸化タンタルまたは五酸化タンタルを用いることも周知
である。しかし、酸化タンタルは、単独でも、他の材料
と混合しても、今までは主に可視スペクトル領域用の反
射防止被膜の作製に使用されてきた（たとえば、ドイツ
特許第ＤＥ６９０ ２１ ４２０ Ｃ２号または第ＤＥ３
０ ０９ ５３３ Ｃ２号を参照）。酸化タンタルは、可
視範囲で高い透過率を有すると共に赤外線で高い反射率
を有する被膜の作製にも頻繁に使用されている（たとえ
ば、ドイツ特許第ＤＥ３８ ２５ ６７１号および第ＤＥ
６９２ ０８７１２号を参照）。しかし、そのような用
例では、酸化タンタルの吸光は無視される程度である。
【００１２】フィルタ被膜用に五酸化タンタルなどの高
吸光性誘電材料を用いることによって、ほぼ１００％の
透過率（フィルタ被膜のない基層のコーティング厚さま
たは断面が小さい場合）から約１０ｎｍ、５ｎｍまたは
それより小さい最大フィルム厚さを使用して問題のスペ
クトル範囲全体にわたって入射強度の約１％または数％
までにわたる入斜光の高減衰まで、スペクトル透過率の
全範囲を網羅することができる。
【００１３】薄い、たとえば、約１ｎｍ〜２ｎｍのフィ
ルタ被膜は、簡単な構造の反射防止被膜を用いて効果的
な反射防止コーティングを行うことができるという別の
利点を有する。特に、関係する吸光被膜の局所厚さ傾斜
が一般的に非常に小さいため、被覆表面への局所入射角
に対する影響が無視できる程度であるので、均一な反射
防止被膜、すなわち、塗布したフィルタの被覆表面全体
にわたってほぼ一定の低い反射率を有する反射防止被膜
が、ほぼ均一厚さの反射防止被膜を用いて実現できるで
あろう。したがって、入射角は、関係する基層に対す
る、一般的に２０°未満の入射角とほぼ同じである。し
たがって、関係するそれぞれのフィルタ被膜を作製する
材料の吸光係数ｋが比較的小さくても、被覆表面および
基層に対する入射角がほぼ同一であろう。したがって、
有効反射防止被膜は、広帯域でも、広範囲の入射角全体
で有効である必要もない。したがって、好適な薄いフィ
ルタ被膜は、比較的簡単な構造の反射防止被膜を使用し
て効果的に反射防止コーティングされる。
【００１４】誘電反射防止被膜は好ましくは、単一層
か、高屈折率の誘電材料および低屈折率の誘電材料の交
互層からなる単一積層のいずれかを有する。
【００１５】本発明の幾つかの実施形態では、減衰フィ
ルタの基層の、フィルタ被膜を塗布した表面と反対の表
面に反射防止被膜を塗布することを予想しており、その
反射防止被膜は単層または多層被膜のいずれでもよい。
その結果として減衰フィルタの入射面および出口面の両
方における反射損失がほぼなくなることによって、反射
損失の可能な最大限の（合計の）減少が得られ、本明細
書の冒頭に述べた投影レンズの像平面の照明レベルを制
御するための減衰フィルタの場合、高い照明レベルによ
って高いウェハスループットが、さらにそれに伴ってコ
スト効率が高い半導体デバイス作製が達成されるので、
このことが特に重要であろう。
【００１６】上記および他の特徴は、請求項と説明およ
び図面の両方からわかり、関係する個々の特徴は、発明
の実施形態としてや他の部分において単独でも、一部組
み合わせても使用でき、ここで特許の保護を請求する好
都合で特許性がある実施形態を個別に示す。
【００１７】図１の上側の図は、本発明に従った減衰フ
ィルタ（１）の実施形態の概略的縦断面図である。減衰
フィルタは、透過率の予め定めることができる空間的分
布に適合した紫外線（２）の所定の減衰を行い、１９３
ｎｍの作動波長で使用するように設計されている。減衰
フィルタは、上記作動波長ではほとんど吸光性を持たな
い物質、たとえば結晶フッ化カルシウムまたは石英など
で作製された薄い平行平面板の形の基層（３）を有す
る。この基層の平面的な入射面（４）上に、入射面全体
で局所厚さが連続的に変化する傾斜フィルタ被膜の形の
吸光フィルタ被膜（５）が蒸着されており、この被膜の
厚さはゼロまで減少することがあり、したがって、本例
の場合、被膜で被覆されていない領域（６）が生じる。
フィルタ被膜の厚さまたはそれの透過率の空間的分布
は、図面に概略的に示されているものと異なってもよ
く、たとえば、同心状に分布することもできる。
【００１８】最大厚さが２ｎｍ未満であるフィルタ被膜
は非常に薄いため、それの前面（７）は、厚さ傾斜部分
付近でも、入射紫外線（２）に対してわずかしか傾斜し
ないであろう。フィルタ被膜（５）に入射する光の最大
入射角、すなわち、その前面（７）に対する局所垂線
（９）と紫外線（２）のビーム軸（１０）とがなす角度
（８）は一般的に、その基層の入射面（４）に対する紫
外線の入射角にほぼ等しい、すなわち、通常は１０°〜
２０°未満である。
【００１９】フィルタ被膜（５）は実質的に、紫外線に
対して耐性を有する吸光誘電材料の層からなり、本例で
は、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）で作製され、これは、
好適な形式の被膜の場合には上記作動波長付近の波長で
非常に高い長期安定性を有することがわかっており、物
理的蒸着（ＰＶＤ）を用いて容易に付着することがで
き、本明細書で考慮している用途に対して非常に好まし
い光学特性を有する。屈折率が１．５５である基層材料
のフッ化カルシウムに較べて屈折率が１．９５と比較的
高いのに加えて、この特定の金属酸化物はまた、その作
動波長において吸光係数ｋが１．１６と高い、すなわ
ち、用いた紫外線（２）に対して高い吸光断面を有し、
これは、フィルタ被膜（５）の厚さを適当に変化させる
ことによって、入射紫外線（２）に対してフィルタ被膜
がまったくない領域（６）における最大透過率から部分
的または完全な遮蔽までの所望の透過率を得ることがで
きることを意味する。しかし、本明細書で考慮している
用例の場合、２〜３％の相対透過率（全透過率に対する
フィルタ被膜の局所透過率の比）の比較的小さい局所変
動を要するだけである。たとえば、被膜厚さを約１．５
ｎｍから０まで減少させるだけで、それの相対透過率を
約０．８７から１．００まで増加させることができるで
あろう。
【００２０】本発明による減衰フィルタの独特の利点
は、フィルタ被膜（５）に特に容易かつ均一に反射防止
コーティングすることができる、すなわち、薄いために
反射率が表面全体にわたって均一である反射防止被膜で
被覆することができることである。迷光および反射損失
を回避するために、反射防止コーティング減衰フィルタ
が一般的に必要であり、これらを回避することは、本明
細書の冒頭に述べた補償フィルタの場合、マイクロリソ
グラフィ投影照明系の像平面の均一照明からの逸脱を最
小限に抑えるために必要であり、そこでは、いずれも照
明プロセスを低速化すると思われる迷光および全体的反
射損失を回避するために、予め定めることができる透過
率プロフィールを低反射率と組み合わせて有するフィル
タが必要である。
【００２１】フィルタ被膜（５）の前面（７）を反射防
止コーティングするために、やはり真空蒸着によって塗
布された二層式誘電反射防止被膜（１５）が用いられて
いる。反射防止被膜（１５）は、フィルタ被膜（５）に
塗布された高屈折率の誘電材料からなる単層（１６）
と、高屈折率の誘電材料からなる層（１６）の上に塗布
された、高屈折率の材料に較べて低い屈折率の誘電材料
からなる単層（１７）とで構成されている。本明細書に
記載した実施形態では、高屈折率の誘電材料は、屈折率
が１．６９である酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）であ
り、低屈折率の誘電材料は、屈折率が１．４のフッ化マ
グネシウム（ＭｇＦ2）である。反射防止被膜（１５）
の層（１６、１７）は、フィルタ被膜（５）の前面
（７）全体にわたって、Ａｌ2Ｏ3の場合は約６０ｎｍ、
ＭｇＦ2の場合は約３２ｎｍのほぼ均一の厚さを有し、
したがって、ほぼ平坦な基層に特に簡単に塗布される。
そのような反射防止被膜は、反射防止特性に加えて、非
常に薄い下側のフィルタ被膜（５）を周囲の悪条件の作
用から保護する保護膜としても機能することができる。
反射防止被膜（１５）が２層（１６、１７）だけで構成
された多層被膜として比較的簡単に構成され、結果的に
許容入射角範囲が狭いにもかかわらず、フィルタ被膜
（５）が非常に薄く、結果的にその前面（７）に生じる
厚さ傾斜が小さいため、関係する入射角（８）がフィル
タ被膜（５）の前面（７）全体にわたって小さいままで
あるので、減衰フィルタの入射面全体にわたって反射損
失の均一な大幅減少および透過率の改善を行うことがで
きる。
【００２２】それぞれの厚さをフィルタ被膜（５）上の
すべての点で独立的に最適化した、すなわち、フィルタ
被膜のすべての局所厚さに合わせて独立的に最適化した
３層以上を有する多層反射防止被膜を設けることも可能
であろう。しかし、最も一般的な場合では、これによっ
て、多層反射防止被膜の個別層が局所的に変化する厚さ
を有し、その個別層の各々も一般的に異なった空間的厚
さ分布を有する、すなわち、吸光フィルタ被膜の局所厚
さ変化の計算に加えて、関係する個別層の総数に等しい
多数の局所厚さ変化も計算してから、個別層の各々をフ
ィルタ被膜に付着させなければならないことを意味する
であろう。そのような複雑な反射防止被膜を作製するこ
とは非常に困難である。しかし、均一厚さの層で構成さ
れた上記二層式反射防止被膜は、比較的容易に作製され
る。
【００２３】フィルタ被膜の前面（７）に塗布した時、
上記反射防止被膜は、図１に示されているように、反射
率Ｒを有する前面からの反射を効果的に減少させるだけ
である。基層（３）とフィルタ被膜（５）との間に適当
な単層または多層被膜を塗布しても、図１に示されてい
るように、反射率Ｒ’を有するフィルタ被膜および基層
間の接合面からの反射を十分に減少させることができる
であろう。
【００２４】減衰フィルタの透過率をその表面全体にわ
たって均一にさらに改善するために、図１に示された実
施形態以外の場合では省略することもできる二層式反射
防止被膜（２１）が、基層（３）の裏面（２０）上に蒸
着されている。この反射防止被膜（２１）は、上記反射
防止被膜（１５）とほぼ同一構造を有し、基層に塗布さ
れた酸化アルミニウムの内層（２２）と、フッ化マグネ
シウムの外層（２３）とで構成されている。反射防止被
膜（２１）は、３層以上を有してもよい。
【００２５】以下に、同心状空間的透過率分布を有する
減衰フィルタの実施形態に基づいて、フィルタ被膜の作
製に非常に適したさまざまな誘電材料の比較と、反射防
止被膜付きフィルタ被膜および反射防止被膜なしのフィ
ルタ被膜の比較の両方を示す。以下に述べる透過率Ｔ、
反射率Ｒおよび層厚さｄの値はすべて、１９３ｎｍの作
動波長の場合について計算したものであり、垂直入射、
すなわち、入射角が０°であると仮定し、吸光被膜を設
けていない基層（３）の第２（裏）面の効果は無視し
た。また、基層は、上記作動波長での屈折率ｎが１．５
５で、吸光係数が極めてゼロに近い石英ガラス製である
と仮定した。
【００２６】図１は、所定の同心状空間的透過率分布を
有し、反射防止被膜を備えていないフィルタ被膜につい
ての相対透過率Ｔrel（実線で示す）および関連の絶対
透過率Ｔabs（点線で示す）を示し、絶対透過率は、相
対透過率と（被膜なし）基層の透過率（０．９５３５）
との積である。ここに示された特定例の場合、最大透過
率差、すなわち、最大透過率と最小透過率との差が約４
０％であって、比較的高い。マイクロリソグラフィチッ
プ作製に用いられる光学系の「ニュートラルデンシティ
フィルタ」は一般的に、はるかに小さい透過率差、たと
えば１５％以下であり、これによって本明細書に挙げた
例に関連して記載したものよりはるかに良好な「簡単
な」反射防止被膜を用いることができる。
【００２７】図３〜図５は、フィルタ被膜が、一方は五
酸化タンタル（添字「Ｔ」）で、他方は酸化ハフニウム
（添字「Ｈ」）で構成された減衰フィルタの光学特性の
比較を示している。五酸化タンタルについては、実屈折
率ｎを１．９５、吸光係数ｋを１．１６と仮定し、関連
の高屈折率材料の酸化ハフニウムについては、実屈折率
ｎを２．３、はるかに低い吸光係数ｋを０．２５と仮定
した。これらの比較から、個別層が均一厚さを有する
「簡単な」反射防止被膜が、強い吸光性を有するフィル
タ被膜（五酸化タンタルフィルタ被膜）の場合に、やは
り１９３ｎｍで用いることができる酸化ハフニウムをフ
ィルタ被膜の作製に用いた場合よりはるかに簡単に作製
されると共に、はるかに有効であることがわかる。
【００２８】図３は、それぞれ五酸化タンタルおよび酸
化ハフニウムで作製されたフィルタ被膜について、図２
に示された空間的透過率分布を生じるために必要な被膜
厚さｄTおよびｄHと、その結果として得られる前面反射
率ＲTおよびＲHとを示している。吸光力が強い五酸化タ
ンタルの場合、薄い被膜でも比較的大きい反射率減少を
十分に得ることができることが明らかであろう。
【００２９】図４は、それぞれに「簡単な」反射防止被
膜、すなわち、均一な全厚を有し、個別層が均一厚さで
ある二層式反射防止被膜を塗布した五酸化タンタル誘電
フィルタ被膜（実線で示す）の場合と酸化ハフニウム誘
電フィルタ被膜（点線で示す）の場合において、図２に
示された空間的透過率分布を生じるために必要な絶対透
過率分布のグラフを示す。いずれの場合でも、反射防止
被膜は、迷光をなくすように最適化されている、すなわ
ち、空間的に均一の低反射率を生じるように設計されて
いる。フィルタ被膜の作製に酸化ハフニウムより五酸化
タンタルを用いた場合、関係する全厚さ範囲にわたって
良好な透過率が達成されることがわかるであろう。特
に、酸化ハフニウムを用いた場合、誘電フィルタ被膜の
厚さがゼロになる場所で最適化反射防止被膜の性能が低
下するため、反射損失が高くなるであろう。
【００３０】図３と同様に、図５は、それぞれ五酸化タ
ンタルフィルタ被膜および酸化ハフニウムフィルタ被膜
について得ることができる被膜厚さと、その結果として
得られる反射率とを示すグラフである。しかし、図３の
場合と異なって、フィルタ被膜の前面に「簡単な」反射
防止被膜、すなわち、均一全厚を有する二層式反射防止
被膜が塗布されている。図３および図５の比較から、第
１に、それぞれ同一の空間的透過率分布を生じるために
必要な五酸化タンタルおよび酸化ハフニウムの厚さｄT
およびｄHが、反射防止被膜なしのフィルタ被膜（図３
を参照）の場合より反射防止被膜付きフィルタ被膜の場
合にはるかに大きいことがわかり、このことは、反射防
止被膜を吸光被膜に塗布することによってそれらの透過
率がきわめて増加し、これを関連の吸光被膜の厚さの増
加によって補償して、所定の正味透過率を回復しなけれ
ばならないことを指摘することによって説明されるであ
ろう。また、反射防止被膜付き五酸化タンタルフィルタ
被膜の厚さが０〜７ｎｍの中程度である場合、それの反
射率（ＲT）は、厚さ範囲全体にわたって２％より相当
に低いレベルに維持され、厚さが約３ｎｍの場合、実質
的にゼロまで減少することもわかるであろう。他方、酸
化ハフニウムフィルタ被膜では、特にその厚さが約１０
ｎｍ以上である場合、やはり約２％の低い反射率を得る
ことができるであろう。被膜厚さが小さい場合、反射防
止被膜付き酸化ハフニウムの反射率（Ｒ H）は、基層の
コーティングしていない側の反射率（Ｒ0）さえも超え
るであろう。いずれの場合も、関連の反射防止被膜は、
ここで関係する酸化タンタルフィルタ被膜の場合、それ
ぞれの厚さが約３０ｎｍおよび約６０ｎｍであり、ここ
で関係する酸化ハフニウムフィルタ被膜の場合、それぞ
れの厚さが約５１ｎｍおよび約３６ｎｍであるフッ化マ
グネシウムおよび酸化アルミニウムの交互層からなる。
【００３１】以上の比較から、１９３ｎｍで使用する場
合、酸化ハフニウムはフィルタ被膜（５）の吸光誘電材
料として使用するのに一般的に適するが、吸光係数ｋが
もっと大きい誘電材料、たとえば、ｋ＝１．１６である
五酸化タンタルを選択したほうが、はるかに薄い被膜を
用いることができ、その結果として得られる薄いフィル
タ被膜が「簡単な」形式の反射防止被膜を用いた非常に
効果的な反射防止被膜になるので、非常に好ましいであ
ろう。
【００３２】以上に本発明を実施形態の例示で説明して
きたが、本発明に従ったさまざまな変更が可能である。
たとえば、フィルタ被膜（５）を光学的に濃い円形など
の被覆領域からなるグリッドの形で構成し、被覆領域の
直径および／または離隔距離を、フィルタの表面上のそ
のような領域すべてについてその領域に望ましい透過率
を生じることができるような寸法にすることによって、
すなわち、フィルタ被膜の連続変化する厚さの好適な調
整よりむしろ、デジタルフィルタを形成することによっ
て、所定の空間的透過率分布を作成することができるで
あろう。基層（３）は、関係する作動波長で十分な透過
性を有する適当な材料で作成することができる。作動波
長が約１９３ｎｍの場合、フッ化カルシウムの代わり
に、フッ化マグネシウムまたは合成石英ガラスも用いる
ことができるであろう。もっと短い波長、たとえば約１
５７ｎｍの波長では、フッ化カルシウムまたはフッ化マ
グネシウムを、また、指示されれば、フッ化バリウムも
基層材料として用いることができるであろう。関係する
作動波長で十分に高い吸光性を有する、すなわち、比較
的薄い被膜を用いながら所定の入射光減衰が得られるよ
うにするために、吸光係数ｋが理想的には１．０より大
きいものであれば、いずれの吸光誘電材料もフィルタ被
膜（５）の作製に用いることができる。たとえば、１５
７ｎｍの作動波長の場合、フィルタ被膜の作製に酸化ア
ルミニウムを用いることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った減衰フィルタの実施形態の一部
の断面を、その減衰フィルタの相対透過率を減衰フィル
タ上の位置の関数として示す関連グラフと共に示す。
【図２】同心状空間的透過率分布を有する本発明に従っ
た減衰フィルタの実施形態の半径方向位置の関数として
相対透過率Ｔrelおよび絶対透過率Ｔabsを示すグラフで
ある。
【図３】図２に示された局所透過率を生じるために必要
な、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）製のフィルタ被膜の局
所厚さｄTと、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）製のフィルタ
被膜の局所厚さｄHとを比較したグラフと共に、反射防
止被膜を備えていない五酸化タンタルおよび酸化ハフニ
ウムフィルタ被膜のそれぞれの関連局所前面反射率ＲT
およびＲHのグラフを示す。
【図４】均一な全厚の反射防止被膜を有する五酸化タン
タルおよび二酸化ハフニウムで作製されたフィルタ被膜
の計算絶対透過率Ｔabsのグラフである。
【図５】図３に示されたものと同様であるが、共に均一
厚さの最適化反射防止被膜を有する五酸化タンタルおよ
び酸化ハフニウムで作製されたフィルタ被膜の局所厚さ
および反射率のグラフである。
【符号の説明】
１ 減衰フィルタ ２ 紫外線 ３ 基層 ４ 入射面 ５ フィルタ被膜 ６ 領域 ７ 前面 ８ 角度 １０ ビーム軸 １５ 反射防止被膜 １６、１７ 層 ２０ 裏面 ２１ 反射防止被膜 ２２ 内層 ２３ 外層
フロントページの続き (72)発明者 ベルンハルト ヴァイクル ドイツ連邦共和国、 89555 シュタイン ハイム、 ローゼンシュタインヴェーク ５ (72)発明者 ハンス・ヨーヒェン パウル ドイツ連邦共和国、 73431 アーレン、 シュペンクラーストラッセ 23 (72)発明者 エリック エファ ドイツ連邦共和国、 73432 アーレン、 ヴァルトストラッセ 43 Ｆターム(参考） 2H048 CA05 CA13 CA22 CA24 2K009 AA02 CC03 DD03 4G059 AA08 AC04 AC30 EA01 EA09 EB03 GA02 GA05 GA12

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の波長範囲にわたる透過紫外線の強
    度の所定の減衰を、スペクトル透過率の予め定めること
    ができる空間的分布によって制御して行う減衰フィルタ
    であって、透明材料製の基層（３）と、該基層の表面
    （４）に塗布された少なくとも１つのフィルタ被膜
    （５）とを有し、該フィルタ被膜は、所定の波長範囲に
    わたって吸光する誘電材料で作製された少なくとも１つ
    の層を有する減衰フィルタ。
  2. 【請求項２】 前記フィルタ被膜（５）を作製する前記
    誘電材料は、吸光係数ｋが０．５より大きく、好ましく
    は１．０より大きい請求項１記載の減衰フィルタ。
  3. 【請求項３】 前記フィルタ被膜（５）の層を作製する
    前記誘電材料は、少なくとも１つの金属酸化物を含有す
    る請求項１または２記載の減衰フィルタ。
  4. 【請求項４】 前記誘電材料は、酸化タンタルを含有
    し、好ましくは主に酸化タンタルからなる先行請求項の
    いずれかに記載の減衰フィルタ。
  5. 【請求項５】 前記フィルタ被膜（５）の厚さは、表面
    全体で変化し、好ましくは表面全体で連続的に変化する
    先行請求項のいずれかに記載の減衰フィルタ。
  6. 【請求項６】 前記フィルタ被膜（５）は、最大厚さが
    １０ｎｍ未満であり、該最大厚さは好ましくは５ｎｍ未
    満、特に約２ｎｍ未満である先行請求項のいずれかに記
    載の減衰フィルタ。
  7. 【請求項７】 前記フィルタ被膜（５）上に誘電反射防
    止被膜（１５）が配置され、好ましくは該反射防止被膜
    （１５）は、表面全体にわたってほぼ均一厚さであり、
    前記反射防止被膜（１５）は好ましくは、それぞれがほ
    ぼ均一厚さである幾つかの層（１６、１７）を有する先
    行請求項のいずれかに記載の減衰フィルタ。
  8. 【請求項８】 前記反射防止被膜（１５）は、高屈折率
    の誘電材料製の層（１６）および低屈折率の誘電材料製
    の層（１７）を交互して作製された多重積層を有してお
    り、前記高屈折率の誘電材料製の前記層（１６）の１つ
    が好ましくは、直接的に前記フィルタ被膜（５）に塗布
    され、かつ／または、低屈折率の前記誘電材料としてフ
    ッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）が用いられ、かつ／また
    は、高屈折率の前記誘電材料として酸化アルミニウム
    （Ａｌ2Ｏ3）が用いられる請求項７記載の減衰フィル
    タ。
  9. 【請求項９】 前記基層の、前記フィルタ被膜（５）を
    塗布した表面と反対の表面（２０）に反射防止被膜（２
    １）が塗布され、かつ／または、前記基層（３）および
    前記フィルタ被膜（５）間に反射防止被膜が配置されて
    いる先行請求項のいずれかに記載の減衰フィルタ。
  10. 【請求項１０】 約２００ｎｍ未満の波長の紫外線スペ
    クトル領域で使用するように設計され、特に、約１９３
    ｎｍの波長で使用するように設計されている先行請求項
    のいずれかに記載の減衰フィルタ。
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