JP2000131503A - Optical member - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線領域(20
0nm以下)で使用可能な光学薄膜が形成された光学部
材に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultraviolet (20)
(0 nm or less).
【0002】[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度を上げる1つの方法とし
て、光源波長の短波長化が挙げられる。2. Description of the Related Art In recent years, in order to increase the degree of integration of semiconductor devices, there is an increasing demand for a high-resolution reduction projection exposure apparatus (stepper) for semiconductor manufacturing. One method of increasing the resolution of photolithography using this stepper is to shorten the wavelength of the light source.
【0003】最近では、水銀ランプより短波長域の光を
発振でき、かつ高出力な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。ここで、光源であるエキシ
マレーザーには、KrFエキシマレーザー(λ=248
nm)やArFエキシマレーザー(λ=193nm)な
どがある。レーザーを光源としたステッパーの光学系に
おいて、レンズなどの光学素子の表面反射による光量損
失やフレア・ゴーストなどを低減するために、反射防止
膜や光路折り曲げのためのミラー(反射増加膜)を形成
する必要がある。Recently, a stepper using a high-power laser as a light source capable of oscillating light in a shorter wavelength range than a mercury lamp has started to be put into practical use. Here, a KrF excimer laser (λ = 248) is used as an excimer laser as a light source.
nm) and an ArF excimer laser (λ = 193 nm). In the optical system of a stepper using a laser as a light source, an antireflection film and a mirror (reflection increasing film) for bending the optical path are formed in order to reduce the amount of light loss and flare and ghost due to surface reflection of optical elements such as lenses. There is a need to.
【0004】ここで、波長200nm以下の光に対して
吸収の大きい膜物質や、耐レーザー性の低い膜物質によ
って光学薄膜(反射防止膜やミラー)を構成した場合、
吸収による光量損失,吸収発熱による基板面変化や膜破
壊などを起こしやすくなる。このため、レンズなどの光
学素子に形成する光学薄膜に使用する膜物質としては、
低吸収・高耐レーザー性を有しているものが望ましい。Here, when an optical thin film (anti-reflection film or mirror) is made of a film material having a large absorption for light having a wavelength of 200 nm or less or a film material having a low laser resistance,
Light loss due to absorption, substrate surface change due to absorption heat generation, and film destruction are likely to occur. Therefore, as a film material used for an optical thin film formed on an optical element such as a lens,
Those having low absorption and high laser resistance are desirable.
【0005】200nm以下の波長にて使用できる膜物
質は、主にフッ化マグネシウム(MgF2)のような弗素
化合物や、一部の酸化物(酸化アルミニウム(Al
2O3)二酸化珪素(SiO2))であるが、光学薄膜を
設計する観点からは、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光学特性が良好となる。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。[0005] Film materials that can be used at a wavelength of 200 nm or less mainly include fluorine compounds such as magnesium fluoride (MgF 2 ) and some oxides (such as aluminum oxide (Al).
2 O 3 ) silicon dioxide (SiO 2 )), but from the viewpoint of designing an optical thin film, the larger the difference in refractive index between the high refractive index material and the low refractive index material, the better the optical characteristics. In particular, it has been found that the use of lanthanum fluoride (LaF 3 ) for a high refraction material and the use of aluminum fluoride (AlF 3 ), cryolite (Na 3 AlF 6 ), etc. for a low refraction material are effective.
【0006】また、この光学薄膜を形成する際、簡便な
方法として物理的成膜方法であって真空雰囲気中で成膜
する真空蒸着法などが用いられてきた。In forming the optical thin film, as a simple method, a physical film forming method such as a vacuum evaporation method for forming a film in a vacuum atmosphere has been used.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の真空蒸
着法により形成された光学薄膜は、そのほとんどが柱状
構造を有し、密度が低いものであった。これは、多層膜
の表面に付着した水分等を内部に拡散する原因になって
おり、たとえ多層膜の最表面に使用環境に対して有利な
薄膜材料を用いても内部での浸食が進行し、薄膜の失透
等が発生する。However, most of the optical thin films formed by the conventional vacuum evaporation method have a columnar structure and a low density. This causes the moisture and the like adhering to the surface of the multilayer film to diffuse inside.Even if a thin film material that is advantageous for the use environment is used on the outermost surface of the multilayer film, erosion inside progresses. In addition, devitrification of the thin film occurs.
【0008】特に、後述するような水に対する溶解度の
大きな光学薄膜材料を用いた場合はその影響が顕著であ
り、水分の表面吸着及び内部拡散等による結晶の溶解析
出が発生し、このような状況で紫外線を照射すると、表
面及び表面付近の層での反応が促進され結晶粒径の大き
な酸化物等が生じてしまう。水に対して大きな溶解度を
有する光学薄膜材料としては、弗化アルミニウム(Al
F3)、クリオライト(Na3AlF6)等が挙げられ、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。In particular, when an optical thin film material having a high solubility in water as described later is used, the effect is remarkable, and dissolution and precipitation of crystals occur due to surface adsorption and internal diffusion of water. Irradiation with UV rays promotes the reaction on the surface and in the layer near the surface, and produces oxides and the like having a large crystal grain size. As an optical thin film material having high solubility in water, aluminum fluoride (Al
F 3 ), cryolite (Na 3 AlF 6 ), etc., and the above aluminum fluoride has a solubility (25 g) of about 0.5 g in 100 g of water.
° C).
【0009】このような薄膜材料を用いた場合は、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、100g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。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6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n=1.69)と、光学的膜厚
0.25λで、水に対して難溶な弗化マグネシウム(低
屈折率層n=1.42)とからなる中心波長193.4
nmの多層膜ミラー(第1の例)の分光特性図を示す。
また、図7に、光学的膜厚0.25λの弗化ランタン
(高屈折率層n=1.69)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n
=1.39)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6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、水に対して大きな溶解度を
有する材料を用いた時の方が分光反射率が高い場合があ
る。When such a thin film material is used, it is possible to reduce the amount of water in the environment to be used by using dry nitrogen or the like, but it is not easy to completely achieve an environment with zero moisture. Accordingly, the optical thin film material preferably has a solubility of less than about 0.01 g in 100 g of water. However, even with such a high solubility in water (solubility in water: 0.01 g or more), it must be used to satisfy the optical characteristics due to the relationship of the refractive index. There is also. An example is shown below.
FIG. 6 shows lanthanum fluoride (high refractive index layer n = 1.69) that is insoluble in water at an optical thickness of 0.25λ, and hardly soluble in water at an optical thickness of 0.25λ. Center wavelength 193.4 composed of natural magnesium fluoride (low refractive index layer n = 1.42)
FIG. 4 shows a spectral characteristic diagram of a multilayer mirror (first example) of nm.
FIG. 7 shows lanthanum fluoride (high refractive index layer n = 1.69) having an optical film thickness of 0.25λ and an optical film thickness of 0.25λ.
And water-soluble aluminum fluoride (the low refractive index layer n
= 1.39), showing a spectral characteristic diagram of a multilayer mirror (second example) having a center wavelength of 193.4 nm. From FIG.
At 193.4 nm, the reflectivity is 98%, and FIG.
As can be seen from the fact that the reflectance at 993.4 nm is 99% or more, the spectral reflectance may be higher when a material having high solubility in water is used.
【0010】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8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200nm以下の紫外線領域において良好な光学特
性を長期間維持することが可能な光学薄膜が形成された
光学部材を提供することを目的とする。However, this lanthanum fluoride (high refractive index layer)
If a mirror made of aluminum and aluminum fluoride (low refractive index layer) is continuously used in a humid environment, it is expected that the mirror will have a reflectance characteristic as shown in FIG. 8, for example. Use in an optical system leads to a decrease in exposure efficiency. Therefore, the present invention has been made in view of such a conventional problem, has moisture resistance,
It is another object of the present invention to provide an optical member on which an optical thin film capable of maintaining good optical characteristics in the ultraviolet region of 200 nm or less for a long period of time is formed.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は第一に「基板
と、前記基板上に形成された高屈折率層と低屈折率層と
からなる紫外線領域用光学薄膜と、を有する光学部材で
あって、前記高屈折率層又は前記低屈折率層の屈折率差
が0.27以上であり、いずれかの材料が水に対して大
きな溶解度を有する特性であるとともに、少なくとも最
表層の材料は水に対する溶解度が小さく、密度が高密度
に改質されていることを特徴とする光学部材(請求項
1)」を提供する。また、本発明は第二に「高屈折率層
の材料が弗化ネオジム(NdF3)、弗化ランタン(LaF
3)、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、前
記低屈折率層の材料が弗化アルミニウム(AlF3)、クリ
オライト(Na3AlF6)、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(N
a5Al3F14)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
載の光学部材(請求項2)」を提供する。Means for Solving the Problems The present invention is directed to an optical member having a substrate and an optical thin film for ultraviolet region comprising a high refractive index layer and a low refractive index layer formed on the substrate. The high refractive index layer or the low refractive index layer has a refractive index difference of 0.27 or more, and any one of the materials has a property of having high solubility in water, and at least the material of the outermost layer is An optical member (Claim 1) having low solubility in water and high density is provided. Also, the present invention relates to a method for producing a high refractive index layer, which is composed of neodymium fluoride (NdF3), lanthanum fluoride (LaF
3), gadolinium fluoride (GdF3), dysprosium fluoride (DyF3), aluminum oxide (Al2O3), lead fluoride (PbF
2), one or more components selected from the group of hafnium oxide (HfO2) and mixtures or compounds thereof, wherein the material of the low refractive index layer is aluminum fluoride (AlF3), cryolite (Na3AlF6), Magnesium fluoride (MgF2), sodium fluoride (NaF), lithium fluoride (LiF), calcium fluoride (CaF), barium fluoride (BaF2), strontium fluoride (SrF3), silicon oxide (SiO2), thiolite ( N
a5Al3F14) and one or more components selected from the group consisting of a mixture or a compound thereof.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の光学
部材を図面を参照しながら説明する。実施形態の光学部
材は、基板1と、該基板1上に形成された非改質多層膜
2と、該非改質多層膜2上に形成された改質層3とから
なる構成である。非改質多層膜2は高屈折率層と低屈折
率層とからなり、いずれかの材料は水に対して大きな溶
解度を有する(以下、単に潮解性のある材料という)。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The optical member of the embodiment has a configuration including a substrate 1, a non-modified multilayer film 2 formed on the substrate 1, and a modified layer 3 formed on the non-modified multilayer film 2. The non-modified multilayer film 2 includes a high refractive index layer and a low refractive index layer, and one of the materials has high solubility in water (hereinafter, simply referred to as a deliquescent material).
【0013】改質層3は高密度に改質された高屈折率層
又は低屈折率層であり、この材料は水に対して小さな溶
解度を有する(以下、単に潮解性のない材料という)。
高屈折率層と低屈折率層との屈折率差は0.27以上で
あることが好ましい。0.27以上の屈折率差がなけれ
ば、光学特性の観点から、あえて潮解性のある材料を使
用する意義がないからである。The modified layer 3 is a high-refractive-index layer or a low-refractive-index layer modified at a high density, and has a low solubility in water (hereinafter simply referred to as a non-deliquescent material).
The difference in refractive index between the high refractive index layer and the low refractive index layer is preferably 0.27 or more. If there is no refractive index difference of 0.27 or more, it is meaningless to use a deliquescent material from the viewpoint of optical characteristics.
【0014】以下、本発明の実施形態の光学部材の製造
方法を説明する。図2は、本発明にかかる実施形態の光
学部材の製造方法で使用するイオンビームアシスト法用
の真空蒸着装置の模式図である。図2に示す真空蒸着装
置の真空チャンバー21内には、蒸着材料23を入れる
蒸着源(抵抗加熱ボート)22、基板1を保持し、自転
及び公転可能な基板ホルダー26と、ガス導入管28が
設けられたイオン源29と、排気口27とが備えられて
いる。Hereinafter, a method for manufacturing an optical member according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic view of a vacuum deposition apparatus for an ion beam assist method used in the method for manufacturing an optical member according to the embodiment of the present invention. In a vacuum chamber 21 of the vacuum evaporation apparatus shown in FIG. 2, an evaporation source (resistance heating boat) 22 for holding an evaporation material 23, a substrate holder 26 holding the substrate 1 and capable of rotating and revolving, and a gas introduction pipe 28 are provided. An ion source 29 provided and an exhaust port 27 are provided.
【0015】このイオン銃から照射されるイオンとし
て、主にArイオンが用いられるが、特にこれ限定する
ことはなく、その他にもXeやF2なども利用される。
膜損失を極力小さくするために、イオンビームの照射エ
ネルギーとしては、約1μA/cm2〜7μA/cm2が
好ましい。まず、石英ガラス基板1を用意し、超音波洗
浄を行った後、真空チャンバー21内に設けられた基板
ホルダー26にセットし、5×10ー6〜5×10-7torr
まで真空排気し、基板1を約200〜400℃まで加熱
する。As the ions irradiated from the ion gun, Ar ions are mainly used, but there is no particular limitation, and Xe, F 2 or the like is also used.
To minimize the film loss, as the irradiation energy of the ion beam, about 1μA / cm 2 ~7μA / cm 2 is preferred. First, a quartz glass substrate 1, after ultrasonic cleaning was set in a substrate holder 26 provided in the vacuum chamber 21, 5 × 10 over 6 ~5 × 10 -7 torr
Then, the substrate 1 is heated to about 200 to 400 ° C.
【0016】蒸着源22に置かれた蒸着材料23を加熱
蒸発させ、基板1に向けて飛散させ、基板1上に非改質
多層膜2を形成した。次に、蒸着源22に置かれた潮解
性のない蒸着材料23を加熱蒸発させ、基板1に向けて
飛散させると共に、フッ化キセノン(XeF2、Xe
F4)をガスを導入したイオン源29から引き出された
イオンビームを基板1に向けて照射し、基板1上に改質
層3を形成する。An unmodified multilayer film 2 was formed on the substrate 1 by heating and evaporating the evaporation material 23 placed on the evaporation source 22 and scattering it toward the substrate 1. Next, the evaporation material 23 having no deliquescence placed on the evaporation source 22 is heated and evaporated to be scattered toward the substrate 1 and xenon fluoride (XeF 2 , Xe
The substrate 1 is irradiated with an ion beam extracted from the ion source 29 into which the gas F 4 ) has been introduced, thereby forming the modified layer 3 on the substrate 1.
【0017】ここで、フッ化キセノンとしては、XeF
2、XeF4、XeF6が挙げられるが、このうちXeF6
は極めて反応性が高いため、例えば、石英ガラスさえも
以下のように反応してしまうため、使用することができ
ない。 SiO2+2XeF6=2XeOF4+SiF4 従って、XeF2、XeF4を単独、又は混合して用いる
ことが好ましい。Here, xenon fluoride is XeF
2 , XeF 4 and XeF 6 , of which XeF 6
Is extremely reactive, and for example, even quartz glass cannot be used because it reacts as follows. SiO 2 + 2XeF 6 = 2XeOF 4 + SiF 4 Therefore, it is preferable to use XeF 2 and XeF 4 alone or as a mixture.
【0018】なお、潮解性のない材料からなる改質層3
は最表層に少なくとも一層あれば水分の侵入を防止する
こと(保護膜としての役割を果たすこと)ができ、潮解
性のある材料が溶解するのを防止することができる。改
質層3は、潮解性のない高屈折率層及び低屈折率層から
なる多層膜であってもよく、この場合はより十分な保護
膜としての役割を果たすことができる。The modified layer 3 made of a material having no deliquescence
If at least one layer is present on the outermost layer, it can prevent intrusion of moisture (play a role as a protective film), and can prevent the deliquescent material from dissolving. The modified layer 3 may be a multilayer film composed of a high-refractive-index layer and a low-refractive-index layer having no deliquescence, and in this case, can serve as a more sufficient protective film.
【0019】成膜過程における全圧力は、1×10ー6T
orr〜3×10-5Torrの範囲が好ましい。以上説
明したように、実施形態の製造方法によって成膜された
フッ化物薄膜による光学薄膜系では、使用環境による失
透等の外観的変化をなくすことが可能となる。The total pressure during the film formation process is 1 × 10 −6 T
The range is preferably from orr to 3 × 10 −5 Torr. As described above, in the optical thin film system using the fluoride thin film formed by the manufacturing method of the embodiment, it is possible to eliminate an external change such as devitrification due to a use environment.
【0020】改質層を用いられる低屈折率層の材料とし
ては、弗化マグネシウム(MgF2)、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)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。改質層に用いられる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(LaF
3)、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つ以上の成分である。Materials for the low refractive index layer using the modified layer include magnesium fluoride (MgF2) and lithium fluoride (Li).
F), calcium fluoride (CaF), barium fluoride (BaF2),
At least one component selected from the group consisting of strontium fluoride (SrF3), silicon oxide (SiO2), and mixtures or compounds thereof. Materials for the high refractive index layer used for the modified layer include neodymium fluoride (NdF3), lanthanum fluoride (LaF
3), gadolinium fluoride (GdF3), dysprosium fluoride (DyF3), aluminum oxide (Al2O3), lead fluoride (PbF
2) one or more components selected from the group consisting of hafnium oxide (HfO2) and mixtures or compounds thereof.
【0021】非改質層に用いられる低屈折率層の材料と
しては、材料が弗化アルミニウム(AlF3)、クリオライ
ト(Na3AlF6)、チオライト(Na5Al3F14)、弗化ナトリ
ウム(NaF)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。非改質層に用いられる高
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(Al2O
3)、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
成分である。As the material of the low refractive index layer used for the non-modified layer, the material is aluminum fluoride (AlF3), cryolite (Na3AlF6), thiolite (Na5Al3F14), sodium fluoride (NaF), or a mixture thereof. One or more components selected from the group of compounds. Materials for the high refractive index layer used for the unmodified layer include neodymium fluoride (NdF3), lanthanum fluoride (LaF3), gadolinium fluoride (GdF3), dysprosium fluoride (DyF3), and aluminum oxide (Al2O3).
3), one or more components selected from the group consisting of lead fluoride (PbF2), hafnium oxide (HfO2), and mixtures or compounds thereof.
【0022】基板としては、光学部材が光学レンズの場
合は、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
用可能であり、光学部材がミラーの場合は、上記材料の
他に熱膨張率、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。As the substrate, when the optical member is an optical lens, various types of glass such as quartz glass, optical crystal materials such as fluorite, magnesium fluoride and the like, which transmit laser light, can be used. In the case of a mirror, ceramics, silicon, silicon carbide, and tungsten are used from the viewpoint of the coefficient of thermal expansion and thermal conductivity in addition to the above materials.
【0023】[0023]
【実施例】次に、本発明の実施例について図3を用いて
説明する。図3は、実施例1の0°用ハーフミラーの概
略断面図である。このハーフミラーは、石英ガラス基板
19と、中心波長をλ=193nmとして該基板10上
に形成された光学的膜厚λ/4のフッ化ランタン(La
F3、n=1.69)からなる高屈折率層11、および
光学的膜厚λ/4フッ化アルミニウム(AlF3、n=
1.39)からなる低屈折率層12の7層の交互層とか
ら構成されたハーフミラーであって、最表面層のフッ化
ランタン(LaF3)からなる高屈折率層は、高密度に
改質させた層である。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the half mirror for 0 ° according to the first embodiment. This half mirror includes a quartz glass substrate 19 and lanthanum fluoride (La) having an optical film thickness of λ / 4 formed on the substrate 10 with a center wavelength of λ = 193 nm.
F 3 , n = 1.69), a high refractive index layer 11 and an optical film thickness λ / 4 aluminum fluoride (AlF 3 , n =
1.39) is a half-mirror composed of seven alternating layers of the low-refractive-index layer 12 made of 1.39), and the high-refractive-index layer made of lanthanum fluoride (LaF 3 ) as the outermost layer has a high density. This is a modified layer.
【0024】次に、ハーフミラーの作製手順を図2を用
いて説明する。まず、石英ガラス基板10を用意し、超
音波洗浄を行ったのち、真空チャンバー21内に設けら
れた基板ホルダにセットし、基板10を約300℃まで
加熱した。このとき、真空チャンバー21内は、1×1
0ー6Torrまで真空排気した。Next, the procedure for manufacturing the half mirror will be described with reference to FIG. First, a quartz glass substrate 10 was prepared, subjected to ultrasonic cleaning, set in a substrate holder provided in a vacuum chamber 21, and heated to about 300 ° C. At this time, the inside of the vacuum chamber 21 is 1 × 1
It was evacuated to 0 over 6 Torr.
【0025】蒸着源(抵抗加熱ボート)22に載せたフ
ッ化ランタン(LaF3)からなる蒸着材料23を蒸発
させ、基板10に向けて飛散させ、光学的膜厚λ/4の
フッ化ランタン(LaF3)からなる高屈折率層11を形
成した。また、同様にして、光学的膜厚λ/4のフッ化
アルミニウム(AlF3)膜からなる低屈折率層12を
形成した。A vapor deposition material 23 made of lanthanum fluoride (LaF 3 ) placed on a vapor deposition source (resistance heating boat) 22 is evaporated and scattered toward the substrate 10 to form an optical film of lanthanum fluoride (λ / 4). A high refractive index layer 11 made of LaF 3 ) was formed. Similarly, a low refractive index layer 12 made of an aluminum fluoride (AlF 3 ) film having an optical thickness of λ / 4 was formed.
【0026】これらの工程を3回繰り返し、基板側から
数えて第6層までを形成した後、最表面層に相当する第
7層目のフッ化ランタン(LaF3)からなる高屈折率
層を光学的膜厚約λ/4を形成する際、イオン銃29か
ら引き出されたエネルギー4μA/cm2のイオンビー
ムを基板10に向けて照射しながら形成した。実施例1
で製作したハーフミラーの入射角θ=0°における分光
特性図を図4に示す。These steps are repeated three times to form up to the sixth layer counting from the substrate side, and then a seventh layer of high refractive index layer made of lanthanum fluoride (LaF 3 ) corresponding to the outermost surface layer is formed. When forming the optical film thickness of about λ / 4, the film was formed while irradiating the substrate 10 with an ion beam having an energy of 4 μA / cm 2 extracted from the ion gun 29. Example 1
FIG. 4 shows a spectral characteristic diagram at the incident angle θ = 0 ° of the half mirror manufactured as described above.
【0027】実施例1で製作したハーフミラーと比較す
るために、最表面層のフッ化ランタン(LaF3)から
なる高屈折率層を形成する際にイオンビームアシスト法
を使用しないで成膜した、層構成が同様なハーフミラー
を形成した(比較例1)。比較例1で製作したハーフミ
ラーの入射角θ=0゜における分光特性は図4と同じで
ある。In order to compare with the half mirror manufactured in Example 1, a high refractive index layer made of lanthanum fluoride (LaF 3 ) as the outermost surface layer was formed without using the ion beam assist method. A half mirror having the same layer configuration was formed (Comparative Example 1). The spectral characteristics of the half mirror manufactured in Comparative Example 1 at the incident angle θ = 0 ° are the same as those in FIG.
【0028】実施例1及び比較例1で製作したハーフミ
ラーを以下に示すサイクル試験を行い、試験前後におけ
るかかるハーフミラーの外観変化及び透過率変化を調べ
た。まず、上記ハーフミラーを恒温恒湿器に設置し、恒
温恒湿器内を(1)室温から2時間かけて温度80℃、
湿度60%以下の雰囲気に設定した後、5時間その状態
を保ち、(2)続いてその状態から2時間かけて温度5
0℃、湿度90%以上の雰囲気にを設定した後、5時間
その状態を保ち、(3)最後に、その状態から時間かけ
てー20℃も雰囲気に設定し後、5時間そのまま状態を
保ち、(4)その後は、自然に恒温高湿器内が室温にな
るのを待った。The half mirrors manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to the following cycle test, and changes in the appearance and transmittance of the half mirror before and after the test were examined. First, the above-mentioned half mirror is installed in a thermo-hygrostat, and the temperature and humidity in the thermo-hygrostat are (1) from room temperature to 80 ° C. over 2 hours.
After setting the atmosphere at a humidity of 60% or less, the state is maintained for 5 hours.
After setting the atmosphere at 0 ° C and humidity of 90% or more, keep the state for 5 hours. (3) Finally, set the atmosphere at -20 ° C over a period of time from the state, and keep the state for 5 hours. (4) Thereafter, the inside of the thermo-humidifier was naturally allowed to reach room temperature.
【0029】その結果、実施例1で製作したハーフミラ
ーは、試験前後で外観に何等変化がなかったが、比較例
1で製作したハーフミラーは、試験後が外観が白く曇っ
て失透していた。また、実施例1及び比較例1で製作し
たハーフミラーのサイクル試験後の分光透過率特性を図
5に示す。31は、実施例1で製作したハーフミラーの
サイクル試験後の分光透過率特性であり、32は、比較
例1で製作したハーフミラーのサイクル試験後の光透過
率特性である。As a result, the half mirror manufactured in Example 1 had no change in appearance before and after the test, but the half mirror manufactured in Comparative Example 1 had a white cloudy appearance and devitrified after the test. Was. FIG. 5 shows the spectral transmittance characteristics of the half mirrors manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 after the cycle test. 31 is the spectral transmittance characteristic of the half mirror manufactured in Example 1 after the cycle test, and 32 is the light transmittance characteristic of the half mirror manufactured in Comparative Example 1 after the cycle test.
【0030】図4、5を比較すると、実施例1で製作し
たハーフミラーはサイクル試験前後で分光特性の変化は
殆どなく、比較例1で製作したハーフミラーはサイクル
試験前後で大きく変化し、分光特性が悪くなっているこ
とがわかる。4 and 5, comparing the half mirror manufactured in Example 1 with almost no change in the spectral characteristics before and after the cycle test, the half mirror manufactured in Comparative Example 1 changes greatly before and after the cycle test. It can be seen that the characteristics have deteriorated.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる光学
部材は、使用環境に制約されることなく、200nm以
下の紫外線領域において良好な光学特性を長期間維持す
ることが可能である。As described above, the optical member according to the present invention can maintain good optical characteristics in the ultraviolet region of 200 nm or less for a long time without being restricted by the use environment.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明にかかる紫外領域で使用可能な光学薄膜
が形成された光学部材の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an optical member on which an optical thin film usable in an ultraviolet region according to the present invention is formed.
【図2】本発明にかかる光学部材の製造方法で使用する
イオンビームアシスト法用の真空蒸着装置の模式図であ
る。FIG. 2 is a schematic view of a vacuum deposition apparatus for an ion beam assist method used in the method for manufacturing an optical member according to the present invention.
【図3】実施例1の0°入射用ハーフミラーの概略断面
図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of a half mirror for 0 ° incidence according to the first embodiment.
【図4】実施例1の0°入射用ハーフミラーの分光透過
率特性図である。FIG. 4 is a spectral transmittance characteristic diagram of the half mirror for 0 ° incidence according to the first embodiment.
【図5】実施例1及び比較例の0゜入射用ハーフミラー
のサイクル試験後の分光特性図である。FIG. 5 is a spectral characteristic diagram of the 0 ° incidence half mirrors of Example 1 and Comparative Example after a cycle test.
【図6】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。FIG. 6 illustrates a first example of a conventional example of a mirror for an ultraviolet laser in the first example.
FIG. 6 is a spectral characteristic diagram at the time of incidence.
【図7】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。FIG. 7 shows a second example of a conventional mirror for an ultraviolet laser in the second example.
FIG. 6 is a spectral characteristic diagram at the time of incidence.
【図8】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。FIG. 8 is a spectral characteristic diagram at 0 ° incidence after the ultraviolet laser mirror of the second conventional example is used in an atmosphere containing moisture.
1・・・光学基板 2・・・非改質多層膜 3・・・改質層 10・・・石英ガラス基板 11・・・高屈折率層(LaF3) 12・・・低屈折率層(MgF2) 21・・・真空チャンバー 22・・・蒸着源(抵抗加熱容器(ニッケルボート)) 23・・・蒸着材料 26・・・基板ホルダー 27・・・排気口 28・・・ガス導入管 29・・・イオン源1 ... optical substrate 2 ... unmodified multilayer film 3 ... reformed layer 10 ... a quartz glass substrate 11 ... high refractive index layer (LaF 3) 12 ... low-refractive index layer ( MgF 2 ) 21—Vacuum chamber 22—Evaporation source (resistance heating vessel (nickel boat)) 23—Evaporation material 26—Substrate holder 27—Exhaust port 28—Gas introduction pipe 29 ... Ion sources
Claims (2)
なる紫外線領域用光学薄膜と、を有する光学部材であっ
て、 前記高屈折率層又は前記低屈折率層の屈折率差が0.2
7以上であり、いずれかの材料が水に対して大きな溶解
度を有する特性であるとともに、少なくとも最表層の材
料は水に対する溶解度が小さく、密度が高密度に改質さ
れていることを特徴とする光学部材。An optical member comprising: a substrate; and an optical thin film for an ultraviolet region comprising a high refractive index layer and a low refractive index layer formed on the substrate, wherein the high refractive index layer or the low refractive index layer has a low refractive index. The refractive index difference of the refractive index layer is 0.2
7 or more, and any of the materials has the property of having high solubility in water, and at least the material of the outermost layer has low solubility in water and is modified to have a high density. Optical members.
3)、弗化ランタン(LaF3)、弗化ガドリニウム(GdF
3)、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(HfO
2)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、前記低屈折率層の材料が弗化
アルミニウム(AlF3)、クリオライト(Na3AlF6)、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(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記載の光学部材。2. The material of the high refractive index layer is neodymium fluoride (NdF).
3), lanthanum fluoride (LaF3), gadolinium fluoride (GdF
3) Dysprosium fluoride (DyF3), aluminum oxide (Al2O3), lead fluoride (PbF2), hafnium oxide (HfO
2) and at least one component selected from the group consisting of a mixture or a compound thereof, wherein the material of the low refractive index layer is aluminum fluoride (AlF3), cryolite (Na3AlF6), magnesium fluoride (MgF2). , Sodium fluoride (NaF), lithium fluoride (LiF), calcium fluoride (CaF), barium fluoride (BaF2), strontium fluoride (SrF3), silicon oxide (SiO2), thiolite (Na5Al3F14) and mixtures thereof The optical member according to claim 1, wherein the optical member is one or more components selected from the group of compounds.
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- 1998-10-22 JP JP10300836A patent/JP2000131503A/en active Pending
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