JP4455022B2 - 反射防止膜および対物レンズ - Google Patents

Description

本発明は、広い光線入射角度範囲に対して反射防止能を有する反射防止膜と、この反射防止膜を形成したレンズから構成される対物レンズに関するものである。

光学機器に用いられるレンズの解像度を高くするには、観察に用いる光の波長を短くすることが考えられるが、これ以外にも、よりＮＡの大きい光を利用することが有用である。

そこで、従来、観察に用いられる光の波長を深紫外線（ＤＵＶ）とすることで解像度を２倍以上にしたＤＵＶ顕微鏡が実用化され、このＤＵＶ顕微鏡使用される対物レンズとして、特許文献１に開示されるような屈折率の異なる媒質の単レンズ（蛍石および石英）を用いて色収差を補正し、且つこれらの単レンズの間を接着しないことで、ＤＵＶにより接着剤が劣化して透過率の低下を招くのを防止するようにした無接合の対物レンズが提案されている。

一方、よりＮＡの大きい光は、レンズ面に対して大きい角度で入射する場合が多く、この場合に用いられるレンズは、その表面に広い光線入射角度に対して反射防止能を持つ反射防止膜が施されている。このような反射防止膜として、例えば、特許文献２に開示されるように、１５０〜３００ｎｍの波長域の設計中心波長λ０に対して光を透過する基板上に、この基板の屈折率より高い屈折率物質からなる高屈折率層と、基板の屈折率より低い屈折率物質からなる低屈折率層を積層したものがある。
特開平１１−１６７０６７号公報 特開２００２−１８９１０１号公報

ところが、特許文献２に開示される反射防止膜は、広い光線入射角度に対して反射防止能を有するものの、各層を形成する膜厚が薄いために製造にばらつきが生じ易く、反射防止膜の反射防止特性のばらつきが大きくなる。特に、基板側から数えて２層目は、物理膜厚で１２ｎｍ以下と極めて薄いために膜厚の制御が困難であり、反射防止特性のばらつきの原因となることがあった。

このため、このような反射防止膜を特許文献１に開示される無接合の対物レンズに適用すると、単レンズの枚数が多くなるに従い、各単レンズに施された反射防止膜の反射防止特性のばらつきが、対物レンズ全体の性能を不安定にするという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、安定した反射防止特性を得られる反射防止膜および該反射防止膜を施した対物レンズを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、透明な基板上に形成される６層構造の反射防止膜であって、前記基板と反対側の空気側から１層目、３層目、５層目のそれぞれの薄膜に、設計主波長における屈折率が１．３８〜１．５５である低屈折率材料、２層目、４層目、６層目のそれぞれの薄膜に、設計主波長における屈折率が１．７〜２．０である中間屈折率材料が用いられ、且つ各層薄膜の光学的膜厚ｎｄｉ、（ｉ＝１，２，３，４，５，６：空気側から）が、設計主波長λに対して、空気側から１層目の薄膜が０．２４λ≦ｎｄ１≦０．２６λ、２層目の薄膜が０．２７λ≦ｎｄ２≦０．２９λ、３層目の薄膜が０．３１λ≦ｎｄ３≦０．４４λ、４層目の薄膜が０．４４λ≦ｎｄ４≦０．４６λ、５層目の薄膜が０．３１λ≦ｎｄ５≦０．６１λ、６層目の薄膜が０．４４λ≦ｎｄ６≦０．５４λであることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記透明な基板は、石英もしくは螢石であることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記低屈折率材料は、ＭｇＦ２、前記中間屈折率材料は、Ａｌ２Ｏ３の混合物または化合物であることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記設計主波長は、２４８〜２７０ｎｍの範囲にあることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、３００ｎｍ以下の紫外域波長の光により観察を行なう光学機器に用いられる対物レンズであって、前記対物レンズは、複数の単レンズから構成され、これら単レンズ表面に反射防止膜を形成したことを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載の発明において、媒質の異なる正レンズと負レンズからなる複数の単レンズで構成され、全体として負のパワーを有する第１のレンズ群と、前記第１のレンズ群より物体側に配置され、媒質の異なる正レンズと負レンズからなる複数の単レンズで構成された第２のレンズ群と、を具備し、前記第１および第２のレンズ群は、前記正レンズと負レンズとの間に空気間隔が設けられ、且つ開口数が０．７以上であることを特徴としている。

この結果、本発明によれば、設計主波長における屈折率が、例えば１．４〜１．５２である基板（レンズ）材質に対して、設計主波長近辺における反射防止効果を得ることができる。特に、設計主波長においては、レンズ表面への光線の入射角度が垂直から５０°程度までは１％以下の反射率に抑えることが可能であり、広い光線入射角度に対して反射防止能を必要とするような場合において高い透過率を実現できる。また、各層の膜厚は、設計主波長が２４８ｎｍの場合でも、物理膜厚で３２ｎｍ以上を確保できるので、従来技術に比べて膜厚を安定させやすく、結果として反射防止特性を安定させ易くできる。

また、本発明によれば、特に、対物レンズの解像度を向上させる必要性からなされたものであり、この意味でより短い波長、特に深紫外域において透明な基材である石英や蛍石に適用した場合に高い反射防止効果を得ることができ、その効果は極めて大きい。

さらに、本発明によれば、低屈折率材料として深紫外域における屈折率が１．３５〜１．５の材料を用い、特に、低屈折率材料の中でも、生産性に優れ、膜の吸収の少ない材料として、ＭｇＦ２，ＳｉＯ２，ＮａＦ，ＬｉＦ及びこれらの混合物または化合物の群から選ばれた１つ以上の成分を用いることで、さらに高い効果を得ることができる。このうちでも耐環境性が高く入手性の良いＭｇＦ２及びＳｉＯ２は生産に用いやすく、効果が高い。また、最表層の低屈折率層にＭｇＦ２を用いると、その低い屈折率から、高い反射防止特性を得ることができる。同様に、中間屈折率材料として深紫外域における屈折率が１．６〜１．９の材料を用い、特に、低屈折率材料の中でも、生産性に優れ、膜の吸収の少ない材料として、Ａｌ２Ｏ３，ＣａＦ３，ＮｄＦ３，ＹＦ３，Ｌａ２Ｏ３及びこれらの混合物または化合物の群から選ばれた１つ以上の成分を用いることで、さらに高い効果を得ることができる。つまり、これら生産性の優れた材料を用いることで、反射防止特性をさらに安定させることができる。

これらの反射防止膜は、対物レンズの解像度を向上させる必要性から発明されたものであるから、より短い波長による観察を行う場合、例えば３００ｎｍ以下の紫外域波長の光を用いる光学機器で用いられる対物レンズを構成する構成する光学部品（レンズ）表面に施された場合の効果が大きい。

さらに、本発明によれば、複数の単レンズで構成された全体として負のパワーを有する第１レンズ群と、第１レンズ群よりも物体側に配置された第２レンズ群とを有し、これら２つのレンズ群はいずれも媒質の異なる正レンズと負レンズとの間に空気間隔を設け、なおかつ開口数が０．７以上である対物レンズについては、上述した反射防止膜を形成したことによる効果はさらに大きい。

本発明は、広い光線入射角度範囲において設計主波長における反射率を低減できるとともに、生産において反射防止特性を安定させ易い反射防止膜を得ることができる。

また、例えば、３００ｎｍ以下の紫外域波長の光により観察を行なう光学機器に用いられる対物レンズであって、各単レンズの間を接着しないものについても上述の反射防止膜を適用することにより、紫外域波長の光による接着剤の劣化による透過率の低下を無くし、且つ紫外線領域において高い透過率をもち、高いＮＡ、すなわち高い解像度をもつ対物レンズを実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

（参考例１）
図１は、参考例１が適用される反射防止膜の概略構成を示している。図において、１は基板で、この基板１には、基板材料として設計主波長（λ＝２４８ｎｍ）における屈折率が１．４〜１．５２である透明な石英が用いられている。基板１上には、基板１と反対側の空気側から、反射防止膜として１〜６層目までの薄膜２ａ〜２ｆが多層に形成され、６層構造になっている。この場合、これら薄膜２ａ〜２ｆの成膜方法には、周知の真空蒸着法が用いられる。

なお、図面では、基板１上に直接６層構造の薄膜２ａ〜２ｆが形成された例を示しているが、基板１上に他の薄膜が多層形成されている場合は、これら他の薄膜層の最外側（空気側）に薄膜２ａ〜２ｆを形成するようになる。

これら薄膜２ａ〜２ｆは、表１中（Ａ）に示すような膜材料および膜厚に設定されている。

各層を形成する薄膜２ａ〜２ｆの膜材料は、基板１と反対側の空気側より６層目の薄膜２ｆ、４層目の薄膜２ｄおよび２層目の薄膜２ｂに、設計主波長（２４８ｎｍ）における屈折率が約１．７の中間屈折率材料のＡｌ２Ｏ３が用いられ、また、空気側より５層目の薄膜２ｅ、３層目の薄膜２ｃおよび弟１層目（最表層）の薄膜２ａに、設計主波長（２４８ｎｍ）における屈折率が約１．４２の低屈折率材料のＭｇＦ２が用いられている。また、これら薄膜２ａ〜２ｆの光学的膜厚（×λ）および物理的膜厚（ｎｍ）は、表１中（Ａ）に示す通りである。

そして、このような構成（表１のＡ）によって試作された反射防止膜について分光反射率（垂直入射）を求めたところ、図２に示す分光反射率特性が得られ、また、光の入射角度を変化させることにより、設計主波長（２４８ｎｍ）の光の反射率が、どのように変わるかを求めたところ、図３に示す反射率の角度特性（偏光はランダム）が得られた。

従って、このようなにすれば、基板１上（基板１上に他の薄膜層が形成されている場合は、これら他の薄膜層の最外側（空気側））に上述した６層の薄膜２ａ〜２ｆが、上述した順番、膜厚で形成されるようになる。そして、参考例１の反射防止膜によれば、図２に示す分光反射率特性から明らかなように、設計主波長（２４８ｎｍ）付近での反射率が小さくなって反射防止が可能となり、また、図３に示す反射率の角度特性に示すように、光の入射角が０°から５０°までの範囲では、設計主波長（２４８ｎｍ）付近の反射率を１％以下にまで低減することができる。

また、薄膜２ａ〜２ｆに使用される材料は、設計主波長（２４８ｎｍ）付近の光の吸収が小さいことから、これら薄膜２ａ〜２ｆを、設計主波長（２４８ｎｍ）において透明な基板１上に形成することにより、設計波長（２４８ｎｍ）付近で、光の入射角度が０°から５０°程度までの広い範囲において、高い透過率を得ることができる。

さらに、薄膜２ａ〜２ｆの膜厚は、最も薄い層（２層目の薄膜２ｂ）で、物理膜厚が３６ｎｍ程度と比較的厚目にできるので、安定した膜厚制御が期待でき、反射防止特性を安定させ易くできる。これにより、従来のものと同等以上の反射防止特性を維持しながら、さにな生産において反射防止特性を安定させ易い反射防止膜を得ることができる。

（第１の実施の形態）
次に、本発明の第１の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態が適用される反射防止膜の概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。

このように構成される反射防止膜のそれぞれの薄膜２ａ〜２ｆは、表１中（Ｂ）に示すような膜材料および膜厚に設定されている。

この場合、各層を形成する薄膜２ａ〜２ｆの膜材料は、基板１と反対側の空気側より６層目の薄膜２ｆ、４層目の薄膜２ｄおよび２層目の薄膜２ｂに、中間屈折率材料のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料を用いている。具体的には、設計主波長（２４８ｎｍ）における屈折率が約１．７７のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料であるメルク社製のＳｕｂｓｔａｎｃｅＭ２が用いられている。また、空気側より５層目の薄膜２ｅ、３層目の薄膜２ｃおよび１層目（最表層）の薄膜２ａに、第１の実施の形態と同様、設計主波長（２４８ｎｍ）における屈折率が約１．４２の低屈折率材料のＭｇＦ２が用いられている。また、これら薄膜２ａ〜２ｆの光学的膜厚（×λ）および物理的膜厚（ｎｍ）は、表１中（Ａ）に示す通りである。

このような構成（表１のＢ）によって試作された反射防止膜についても、分光反射率（垂直入射）を求めたところ、図４に示す分光反射率特性が得られ、また、光の入射角度を変化させることにより、設計主波長（２４８ｎｍ）の光の反射率が、どのように変わるかを求めたところ、図５に示す反射率の角度特性（偏光はランダム）が得られた。

従って、このようにしても図４に示す分光反射率特性から明らかなように、設計主波長２４８ｎｍ付近での反射率がほぼ零になって反射防止が可能となり、また、図５に示す反射率の角度特性に示すように、光の入射角が０°から５０°までの範囲では、設計主波長（２４８ｎｍ）付近の反射率を１％以下にまで低減することができる。

これにより、参考例１と同様な効果を期待することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態が適用される反射防止膜の概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。

このように構成される反射防止膜のそれぞれの薄膜２ａ〜２ｆは、表１中（Ｃ）に示すような膜材料および膜厚に設定されている。

この場合、各層を形成する薄膜２ａ〜２ｆの膜材料は、基板１と反対側の空気側より６層目の薄膜２ｆ、４層目の薄膜２ｄおよび２層目の薄膜２ｂに、中間屈折率材料のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料を用いている。具体的には、設計主波長（２４８ｎｍ）における屈折率が約１．９５のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料であるメルク社製のＳｕｂｓｔａｎｃｅＭ３が用いられている。また、空気側より５層目の薄膜２ｅ、３層目の薄膜２ｃおよび１層目（最表層）の薄膜２ａに、参考例１と同様、設計主波長（２４８ｎｍ）における屈折率が約１．４２の低屈折率材料のＭｇＦ２が用いられている。また、これら薄膜２ａ〜２ｆの光学的膜厚（×λ）および物理的膜厚（ｎｍ）は、表１中（Ａ）に示す通りである。

このような構成（表１のＣ）によって試作された反射防止膜についても、分光反射率（垂直入射）を求めたところ、図６に示す分光反射率特性が得られ、また、光の入射角度を変化させることにより、設計主波長（２４８ｎｍ）の光の反射率が、どのように変わるかを求めたところ、図７に示す反射率の角度特性（偏光はランダム）が得られた。

従って、このようにしても図６に示す分光反射率特性から明らかなように、設計主波長２４８ｎｍ付近での反射率が小さくなって反射防止が可能となり、また、図７に示す反射率の角度特性に示すように、光の入射角が０°から５０°までの範囲では、設計主波長（２４８ｎｍ）付近の反射率を１％以下にまで低減することができる。

これにより、参考例１と同様な効果を期待することができる。

なお、これら第１及び第２の実施の形態では、低屈折率材料としてＭｇＦ２，中間屈折率材料としてＡ１２０３あるいはＬａ２０３とＡ１２０３の混合材料を使用しているが、これらに代えて、これら材料と同様の屈折率を持つもの、例えば、低屈折率材料としてＭｇＦ２，Ｓｉ０２，ＮａＦ，ＬｉＦ及びこれらの混合物または化合物の群から選ばれた１つ以上の成分、中間屈折率材料としてＡ１２０３，ＬａＦ３，ＮｄＦ３，ＹＦ３，Ｌａ２０３及びこれらの混合物または化合物の群から選ばれた１つ以上の成分を使用すれば、同様の実施が可能である。

また、これら第１及び第２の実施の形態では、表１に示した膜厚に基づいて試作をおこなったが、シュミレーションによれば、表１で示した膜厚に前後１０％程度の差異があっても、その範囲においては上述したと同様またはこれに近い効果をもつ反射防止膜を得ることができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。

第３の実施の形態が適用される反射防止膜の概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。

この場合、反射防止膜は、基板１の基板材料として設計主波長（２７０ｎｍ）において透明な石英が用いられている。基板１上には、基板１と反対側の空気側から、反射防止膜として１〜６層目までの薄膜２ａ〜２ｆが形成され、６層構造になっている。

これら薄膜２ａ〜２ｆは、表２中（Ａ）に示すような膜材料および膜厚に設定されている。

各層を形成する薄膜２ａ〜２ｆの膜材料は、基板１と反対側の空気側より６層目の薄膜２ｆ、４層目の薄膜２ｄおよび２層目の薄膜２ｂに、中間屈折率材料のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料を用いている。具体的には、設計主波長（２７０ｎｍ）における屈折率が約１．７５のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料であるメルク社製のＳｕｂｓｔａｎｃｅＭ２が用いられている。また、また、空気側より５層目の薄膜２ｅ、３層目の薄膜２ｃおよび１層目（最表層）の薄膜２ａに、参考例１と同様、設計主波長（２４８ｎｍ）における屈折率が約１．４１の低屈折率材料のＭｇＦ２が用いられている。また、これら薄膜２ａ〜２ｆの光学的膜厚（×λ）および物理的膜厚（ｎｍ）は、表２中（Ａ）に示す通りである。

このような構成（表１のＡ）によって試作された反射防止膜についても、分光反射率（垂直入射）を求めたところ、図８に示す分光反射率特性が得られ、また、光の入射角度を変化させることにより、設計主波長（２７０ｎｍ）の光の反射率が、どのように変わるかを求めたところ、図９に示す反射率の角度特性（偏光はランダム）が得られた。

従って、このような第３の実施の形態によっても、図８に示す分光反射率特性から明らかなように、設計主波長２７０ｎｍ付近での反射率が急激に小さくなって反射防止が可能となり、また、図９に示す反射率の角度特性に示すように、光の入射角が０°から５０°までの範囲では、設計主波長（２７０ｎｍ）付近の反射率を１％以下にまで低減することができる。

また、薄膜２ａ〜２ｆに使用される材料は、設計主波長（２７０ｎｍ）付近の光の吸収が小さいことから、これら薄膜２ａ〜２ｆを、設計主波長（２７０ｎｍ）において透明な基板１上に形成することにより、設計波長（２７０ｎｍ）付近で、光の入射角度が０°から５０°程度までの広い範囲において、高い透過率を得ることができる。

さらに、薄膜２ａ〜２ｆの膜厚は、最も薄い層（２層目の薄膜２ｂ）で、物理膜厚が４２ｎｍ程度と比較的厚目にできるので、安定した膜厚制御が期待でき、反射防止特性を安定させ易くできる。これにより、従来のものと同等以上の反射防止特性を維持しながら、さにな生産において反射防止特性を安定させ易い反射防止膜を得ることができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。

第４の実施の形態が適用される反射防止膜の概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。

この場合、反射防止膜は、基板１の基板材料として設計主波長（２７０ｎｍ）において透明な蛍石が用いられている。基板１上には、基板１と反対側の空気側から、反射防止膜として１〜６層目までの薄膜２ａ〜２ｆが形成され、６層構造になっている。これらの薄膜２ａ〜２ｆは、表２中（Ｂ）に示すような膜材料および膜厚に設定されている。

各層を形成する薄膜２ａ〜２ｆの膜材料は、基板１と反対側の空気側より６層目の薄膜２ｆ、４層目の薄膜２ｄおよび２層目の薄膜２ｂに、中間屈折率材料のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料を用いている。具体的には、設計主波長（２７０ｎｍ）における屈折率が約１．７５のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料であるメルク社製のＳｕｂｓｔａｎｃｅＭ２が用いられている。また、また、空気側より５層目の薄膜２ｅ、３層目の薄膜２ｃおよび１層目（最表層）の薄膜２ａに、参考例１と同様、設計主波長（２４８ｎｍ）における屈折率が約１．４１の低屈折率材料のＭｇＦ２が用いられている。また、これら薄膜２ａ〜２ｆの光学的膜厚（×λ）および物理的膜厚（ｎｍ）は、表２中（Ｂ）に示す通りである。

このような構成（表１のＢ）によって試作された反射防止膜についても、分光反射率（垂直入射）を求めたところ、図１０に示す分光反射率特性が得られ、また、光の入射角度を変化させることにより、設計主波長（２７０ｎｍ）の光の反射率が、どのように変わるかを求めたところ、図１１に示す反射率の角度特性（偏光はランダム）が得られた。

従って、このようにしても図１０に示す分光反射率特性から明らかなように、設計主波長２７０ｎｍ付近での反射率が大幅に低下して反射防止が可能となり、また、図１１に示す反射率の角度特性に示すように、光の入射角が０°から５０°までの範囲では、設計主波長（２７０ｎｍ）付近の反射率を１％以下にまで低減することができる。

これにより、第３の実施の形態と同様な効果を期待することができる。

（参考例２）
次に、参考例２を説明する。

参考例２が適用される反射防止膜の概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。

この場合、反射防止膜は、基板１の基板材料として設計主波長（２７０ｎｍ）において透明な石英が用いられている。基板１上には、基板１と反対側の空気側から、反射防止膜として１〜６層目までの薄膜２ａ〜２ｆが形成され、６層構造になっている。これらの薄膜２ａ〜２ｆは、表２中（Ｃ）に示すような膜材料および膜厚に設定されている。

各層を形成する薄膜２ａ〜２ｆの膜材料は、基板１と反対側の空気側より６層目の薄膜２ｆ、４層目の薄膜２ｄおよび２層目の薄膜２ｂに、中間屈折率材料のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料を用いている。具体的には、設計主波長（２４８ｎｍ）における屈折率が約１．７５のＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の混合材料であるメルク社製のＳｕｂｓｔａｎｃｅＭ２が用いられている。また、空気側より５層目の薄膜２ｅ、３層目の薄膜２ｃに設計主波長（２７０ｎｍ）における屈折率が約１．５３の低屈折率材料のＳｉ０２が用いられ、さらに、１層目（最表層）の薄膜２ａに、設計主波長（２７０ｎｍ）における屈折率が約１．４１の低屈折率材料のＭｇＦ２が用いられている。また、これら薄膜２ａ〜２ｆの光学的膜厚（×λ）および物理的膜厚（ｎｍ）は、表２中（Ｃ）に示す通りである。

このような構成（表１のＣ）によって試作された反射防止膜についても、分光反射率（垂直入射）を求めたところ、図１２に示す分光反射率特性が得られ、また、光の入射角度を変化させることにより、設計主波長（２７０ｎｍ）の光の反射率が、どのように変わるかを求めたところ、図１３に示す反射率の角度特性（偏光はランダム）が得られた。

従って、このようにしても図１２に示す分光反射率特性から明らかなように、設計主波長２７０ｎｍ付近での反射率が大幅に低下して反射防止が可能となり、また、図１３に示す反射率の角度特性に示すように、光の入射角が０°から５０°までの範囲では、設計主波長（２７０ｎｍ）付近の反射率を１％以下にまで低減することができる。

これにより、第３の実施の形態と同様な効果を期待することができる。

なお、これら第３及び第４の実施の形態では、低屈折率材料としてＭｇＦ２，Ｓｉ０２、中間屈折率材料としてＡ１２０３あるいはＬａ２０３とＡ１２０３の混合材料を使用しているが、これらに代えて、これら材料と同様の屈折率を持つもの、例えば、低屈折率材料としてＭｇＦ２，Ｓｉ０２，ＮａＦ，ＬｉＦ及びこれらの混合物または化合物の群から選ばれた１つ以上の成分、中間屈折率材料としてＡ１２０３，ＬａＦ３，ＮｄＦ３，ＹＦ３，Ｌａ２０３及びこれらの混合物または化合物の群から選ばれた１つ以上の成分を使用すれば、同様の実施が可能である。

また、これら第３及び第４の実施の形態では、表２に示した膜厚に基づいて試作をおこなったが、シュミレーションによれば、表２で示した膜厚に前後１０％程度の差異があってもその範囲においては、上述したと同様またはこれに近い効果をもつ反射防止膜を得ることができる。

（参考例３）
次に、参考例３を説明する。

参考例３が適用される反射防止膜の概略構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。

この場合、反射防止膜は、基板１の基板材料として設計主波長（６８０ｎｍ）において透明な石英が用いられている。基板１上には、基板１と反対側の空気側から、反射防止膜として１〜６層目までの薄膜２ａ〜２ｆが形成され、６層構造になっている。

これら薄膜２ａ〜２ｆは、表３に示すような膜材料および膜厚に設定されている。

各層を形成する薄膜２ａ〜２ｆの膜材料は、基板１と反対側の空気側より６層目の薄膜２ｆ、４層目の薄膜２ｄおよび２層目の薄膜２ｂに、設計主波長（６８０ｎｍ）における屈折率が約１．６１の中間屈折率材料のＡｌ２Ｏ３が用いられ、また、空気側より５層目の薄膜２ｅ、３層目の薄膜２ｃおよび１層目（最表層）の薄膜２ａに、設計主波長（６８０ｎｍ）における屈折率が約１．３８の低屈折率材料のＭｇＦ２が用いられている。また、これら薄膜２ａ〜２ｆの光学的膜厚（×λ）は、表３に示す通りである。

そして、このような構成（表３）によって試作された反射防止膜について分光反射率（垂直入射）を求めたところ、図１４に示す分光反射率特性が得られ、また、光の入射角度を変化させることにより、設計主波長（６８０ｎｍ）の光の反射率が、どのように変わるかを求めたところ、図１５に示す反射率の角度特性（偏光はランダム）が得られた。

従って、このような参考例３の反射防止膜によれば、図１４に示す分光反射率特性から明らかなように、設計主波長６８０ｎｍ付近での反射率が小さくなって反射防止が可能となり、また、図１５に示す反射率の角度特性に示すように、光の入射角が０°から５０°までの範囲では、設計主波長（６８０ｎｍ）付近の反射率を１％以下にまで低減することができる。

また、薄膜２ａ〜２ｆに使用される材料は、設計主波長（６８０ｎｍ）付近の光の吸収が小さいことから、これら薄膜２ａ〜２ｆを、設計主波長（６８０ｎｍ）において透明な基板１上に形成することにより、設計波長（６８０ｎｍ）付近で、光の入射角度が０°から５０°程度までの広い範囲において、高い透過率を得ることができる。

これにより、従来のものと同等以上の反射防止特性を維持しながら、さにな生産において反射防止特性を安定させ易い反射防止膜を得ることができる。

なお、この参考例３では、低屈折率材料としてＭｇＦ２、中間屈折率材料としてＡ１２０３を使用しているが、これらに代えて、これら材料と同様の屈折率を持つもの、例えば、低屈折率材料としてＭｇＦ２，Ｓｉ０２，ＮａＦ，ＬｉＦ及びこれらの混合物または化合物の群から選ばれた１つ以上の成分、中間屈折率材料としてＡ１２０３，ＬａＦ３，ＮｄＦ３，ＹＦ３，Ｌａ２０３及びこれらの混合物または化合物の群から選ばれた１つ以上の成分を使用すれば、同様の実施が可能である。

また、この参考例３では、表３に示した膜厚に基づいて試作をおこなったが、シュミレーションによれば、表３で示した膜厚に前後１０％割程度の差異があってもその範囲においては上述したと同様またはこれに近い効果をもつ反射防止膜を得ることができる。

（第５の実施の形態）
図１６は、本発明の第５の実施の形態に適用される対物レンズの概略構成を示すものである。

この場合、対物レンズは、３００ｎｍ以下の紫外域波長の光により観察を行う光学機器に用いられるもので、具体的には、観察に用いられる波長として深紫外域の２４８±５ｎｍが適用されている。

また、対物レンズは図１６に示すように、第１のレンズ群１Ｇと、第１のレンズ群１Ｇより物体側に配置される第２のレンズ群２Ｇとを備えている。第１のレンズ群１Ｇは、媒質の異なる正レンズと負レンズからなる５枚の単レンズＬ１〜Ｌ５で構成され、全体として負のパワーを有する。第２のレンズ群２Ｇは、媒質の異なる正レンズと負レンズからなる１３枚の単レンズＬ６〜Ｌ１８で構成されている。これら第１および第２のレンズ群１Ｇ、２Ｇは、正レンズと負レンズとの間に、空気間隔が設けられている。

そして、このように構成された対物レンズのＮＡが０．９の場合で、各単レンズＬ１〜Ｌ１８のそれぞれのレンズ面に、第１の実施の形態で詳述した反射防止膜を施したときのレンズの法線に入射（出射）する光線の角度と、そのときの反射率および透過率を求め、これらを各単レンズＬ１〜Ｌ１８のレンズデータ（曲率、肉厚、間隔、硝材名）とともに示したのが表４である。同様にして、対物レンズのＮＡがそれぞれ０．８、０．７、０．５の場合で、各単レンズＬ１〜Ｌ１８のそれぞれのレンズ面に、第１の実施の形態で詳述した反射防止膜を施したときのレンズの法線に入射（出射）する光線の角度と、そのときの反射率および透過率を求め、これらを各単レンズＬ１〜Ｌ１８のレンズデータ（曲率、肉厚、間隔、硝材名）とともに示したのが表５から表７である。

この場合、表４に示す波長２４８ｎｍ、ＮＡ０．９のときの透過率は、７２．８％となった。同様に、表５に示す波長２４８ｎｍ、ＮＡ０．８のときの透過率は、９１．２％、表６に示す波長２４８ｎｍ、ＮＡ０．７のときの透過率は９４．２％、表７に示す波長２４８ｎｍ，ＮＡ０．５のときの透過率は９７．７％となった。

この結果、対物レンズを構成する各単レンズＬ１〜Ｌ１８のそれぞれのレンズ面に第２の実施形態の反射防止膜を施したことにより、図１７の曲線Ａに示すように、ＮＡが０．９、０．８、０．７、０．５など高いＮＡのものの場合も、つまり、高い解像度をもつ対物レンズについても、２４８ｎｍ付近で高い透過率を得ることができる。

従って、このようにすれば、単レンズＬ１〜Ｌ１８の間を接着しないことで、ＤＵＶ光による接着剤の劣化による透過率の低下を無くすことができ、さらには観察に用いられる波長として深紫外域の２４８ｎｍにおいて高い透過率を維持できる、高いＮＡ、すなわち高い解像度をもつ対物レンズを実現することができる。

なお、上述した第５の実施の形態では、対物レンズを構成する各単レンズＬ１〜Ｌ１８のそれぞれのレンズ面に第２の実施形態の反射防止膜を施した例を述べたが、第１および第２の実施形態の反射防止膜を施しても同様な効果を得ることが可能である。また、観察に用いられる波長として２７０ｎｍ付近を用いるような場合は、上述した構成の対物レンズの各単レンズＬ１〜Ｌ１８のそれぞれのレンズ面に第３及び第４の実施の形態で述べた反射防止膜を施すことで、２７０ｎｍにおいて高い透過率を維持できる、高い解像度をもつ対物レンズを実現することができる。

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した第１乃至第４の実施の形態の各層の薄膜２ａ〜２ｆに用いられる中間屈折率材料および低屈折率材料は、それぞれの設計主波長における屈折率について、中間屈折率材料では、１．６〜２．０の範囲、低屈折率材料では、１．３５〜１．５５の範囲であれば、上述したと同様またはこれに近い効果をもつ反射防止膜を得ることができる。

さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。

参考例１の反射防止膜の概略構成を示す図。 参考例１における反射防止膜の分光反射率特性を示す図。 参考例１における反射防止膜の反射率の角度特性を示す図。 本発明の第１の実施の形態における反射防止膜の分光反射率特性を示す図。 第１の実施の形態における反射防止膜の反射率の角度特性を示す図。 本発明の第２の実施の形態における反射防止膜の分光反射率特性を示す図。 第２の実施の形態における反射防止膜の反射率の角度特性を示す図。 本発明の第３の実施の形態における反射防止膜の分光反射率特性を示す図。 第３の実施の形態における反射防止膜の反射率の角度特性を示す図。 本発明の第４の実施の形態における反射防止膜の分光反射率特性を示す図。 第４の実施の形態における反射防止膜の反射率の角度特性を示す図。 参考例２における反射防止膜の分光反射率特性を示す図。 参考例２における反射防止膜の反射率の角度特性を示す図。 参考例３における反射防止膜の分光反射率特性を示す図。 参考例３における反射防止膜の反射率の角度特性を示す図。 本発明の第５の実施の形態に用いられる対物レンズの概略構成を示す図。 第５の実施の形態に用いられる対物レンズの透過率を示す図。

符号の説明

１…基板
２ａ〜２ｆ…薄膜
１Ｇ…第１のレンズ群
２Ｇ…第２のレンズ群
Ｌ１〜Ｌ５…単レンズ
Ｌ６〜Ｌ１８…単レンズ

Claims (6)

1. 透明な基板上に形成される６層構造の反射防止膜であって、
   前記基板と反対側の空気側から１層目、３層目、５層目のそれぞれの薄膜に、設計主波長における屈折率が１．３８〜１．５５である低屈折率材料、２層目、４層目、６層目のそれぞれの薄膜に、設計主波長における屈折率が１．７〜２．０である中間屈折率材料が用いられ、且つ各層薄膜の光学的膜厚ｎｄｉ、（ｉ＝１，２，３，４，５，６：空気側から）が、設計主波長λに対して、空気側から１層目の薄膜が０．２４λ≦ｎｄ１≦０．２６λ、２層目の薄膜が０．２７λ≦ｎｄ２≦０．２９λ、３層目の薄膜が０．３１λ≦ｎｄ３≦０．４４λ、４層目の薄膜が０．４４λ≦ｎｄ４≦０．４６λ、５層目の薄膜が０．３１λ≦ｎｄ５≦０．６１λ、６層目の薄膜が０．４４λ≦ｎｄ６≦０．５４λであることを特徴とする６層構成の反射防止膜。
2. 前記透明な基板は、石英もしくは螢石であることを特徴とする請求項１記載の反射防止膜。
3. 前記低屈折率材料は、ＭｇＦ２、前記中間屈折率材料は、Ａｌ２Ｏ３の混合物または化合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射防止膜。
4. 前記設計主波長は、２４８〜２７０ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の反射防止膜。
5. ３００ｎｍ以下の紫外域波長の光により観察を行なう光学機器に用いられる対物レンズであって、
   前記対物レンズは、複数の単レンズから構成され、これら単レンズ表面に、請求項１乃至４のいずれかに記載の反射防止膜を形成したことを特徴とする対物レンズ。
6. 媒質の異なる正レンズと負レンズからなる複数の単レンズで構成され、全体として負のパワーを有する第１のレンズ群と、
   前記第１のレンズ群より物体側に配置され、媒質の異なる正レンズと負レンズからなる複数の単レンズで構成された第２のレンズ群と、を具備し、
   前記第１および第２のレンズ群は、前記正レンズと負レンズとの間に空気間隔が設けられ、且つ開口数が０．７以上であることを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。

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