JPH1020106A - 回折光学素子、投影光学系、照明光学系、光学機器、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents
回折光学素子、投影光学系、照明光学系、光学機器、露光装置及びデバイスの製造方法Info
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- JPH1020106A JPH1020106A JP17907796A JP17907796A JPH1020106A JP H1020106 A JPH1020106 A JP H1020106A JP 17907796 A JP17907796 A JP 17907796A JP 17907796 A JP17907796 A JP 17907796A JP H1020106 A JPH1020106 A JP H1020106A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 効果的に反射防止が行える回折光学素子を提
供すること。 【解決手段】 フレネルレンズを構成する各レンズを階
段により近似したバイナリ型の回折光学素子において、
基板１の階段全体を覆う表面が平坦な薄膜２を有し、階
段の各段に関して反射防止条件が満足されて階段からの
反射光の強度が減少するように階段一段の高さと薄膜の
屈折率とを定める。
供すること。 【解決手段】 フレネルレンズを構成する各レンズを階
段により近似したバイナリ型の回折光学素子において、
基板１の階段全体を覆う表面が平坦な薄膜２を有し、階
段の各段に関して反射防止条件が満足されて階段からの
反射光の強度が減少するように階段一段の高さと薄膜の
屈折率とを定める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回折光学素子に関
し、特にバイナリ型の回折光学素子とバイナリ型の回折
光学素子を有する光学系と該光学系を有する光学装置と
に関する。
し、特にバイナリ型の回折光学素子とバイナリ型の回折
光学素子を有する光学系と該光学系を有する光学装置と
に関する。
【０００２】
【従来の技術】回折光学素子を高精度に製造するため
に、最近バイナリ素子が注目を集めている。バイナリ素
子は、図１１（ａ）のようなブレーズド状の断面形状を
有する回折光学素子を図１１（ｂ）のように階段状の形
状で近似することによって作製するものである。ここで
図１２中１００，１０１が透明な基板であり、その表面
に微細な形状を有する回折格子が形成されている。回折
素子の形状を階段状に近似することによって、作製にＬ
ＳＩの製造等に用いられる半導体プロセスを適用するこ
とができるため、微細なピッチでも容易に高精度な加工
が可能になる。
に、最近バイナリ素子が注目を集めている。バイナリ素
子は、図１１（ａ）のようなブレーズド状の断面形状を
有する回折光学素子を図１１（ｂ）のように階段状の形
状で近似することによって作製するものである。ここで
図１２中１００，１０１が透明な基板であり、その表面
に微細な形状を有する回折格子が形成されている。回折
素子の形状を階段状に近似することによって、作製にＬ
ＳＩの製造等に用いられる半導体プロセスを適用するこ
とができるため、微細なピッチでも容易に高精度な加工
が可能になる。
【０００３】図１２に、半導体プロセスを用いて４段構
造の階段で有する回折光学素子（バイナリ素子）を製造
するプロセスを示す。図１２中、１１０は回折格子が刻
まれる透明基板、１１１は基板１１０上に塗布されたレ
ジスト、１１２は格子パターン形成用のマスクである。
図１１（ａ）の過程では、露光光１１３によってマスク
１１２を介してレジスト１１１を露光し、それにマスク
パターンの潜像を形成する。図１２（ｂ）の過程では、
現像によって露光部（潜像部）のレジストを取り除く
（ここではポジ型レジストを仮定している）。図１２
（ｃ）の過程では、反応性イオンエッチングによって基
板１１０を垂直に所定の深さまで掘り下げる。その後残
留レジストを除去して、図１２（ｄ）に示すような２段
の階段形状が作られる。次に図１２（ｅ）の過程で、基
板表面にレジスト１１４をあらためて塗布した後、マス
ク１１２上のパターンの半分のピッチを有する格子パタ
ーンが形成されたマスク１１５を用いて露光を行なう。
図１３（ｆ）、（ｇ）では、前回の露光と同様１２露光
部のレジストの除去、エッチングを行ない、残留レジス
トを取り除いて、最終的に図１２（ｈ）の４段構造の階
段を得る。更に段数を増やす場合には、マスク１１５上
のパターンの半分の周期を有するパターンから成るマス
クを用いて同様の工程を繰り返せば良い。上で説明した
方法では作製することの可能な階段の段数が２n （ｎ：
自然数）に限られてしまうが、使用するマスクの数とパ
ターン線幅を自由に選択することによって、任意の段数
から成る階段を得ることが可能になる。
造の階段で有する回折光学素子（バイナリ素子）を製造
するプロセスを示す。図１２中、１１０は回折格子が刻
まれる透明基板、１１１は基板１１０上に塗布されたレ
ジスト、１１２は格子パターン形成用のマスクである。
図１１（ａ）の過程では、露光光１１３によってマスク
１１２を介してレジスト１１１を露光し、それにマスク
パターンの潜像を形成する。図１２（ｂ）の過程では、
現像によって露光部（潜像部）のレジストを取り除く
（ここではポジ型レジストを仮定している）。図１２
（ｃ）の過程では、反応性イオンエッチングによって基
板１１０を垂直に所定の深さまで掘り下げる。その後残
留レジストを除去して、図１２（ｄ）に示すような２段
の階段形状が作られる。次に図１２（ｅ）の過程で、基
板表面にレジスト１１４をあらためて塗布した後、マス
ク１１２上のパターンの半分のピッチを有する格子パタ
ーンが形成されたマスク１１５を用いて露光を行なう。
図１３（ｆ）、（ｇ）では、前回の露光と同様１２露光
部のレジストの除去、エッチングを行ない、残留レジス
トを取り除いて、最終的に図１２（ｈ）の４段構造の階
段を得る。更に段数を増やす場合には、マスク１１５上
のパターンの半分の周期を有するパターンから成るマス
クを用いて同様の工程を繰り返せば良い。上で説明した
方法では作製することの可能な階段の段数が２n （ｎ：
自然数）に限られてしまうが、使用するマスクの数とパ
ターン線幅を自由に選択することによって、任意の段数
から成る階段を得ることが可能になる。
【０００４】以上、基板をエッチングによって削ること
によって所望の階段形状を得る方法について説明した
が、平坦な基板上の所定箇所に段階一段分に相当する厚
さの膜を選択的にデポジッション（堆積）させる工程を
繰り返すことによって同様の形状を形成する技術も知ら
れている。
によって所望の階段形状を得る方法について説明した
が、平坦な基板上の所定箇所に段階一段分に相当する厚
さの膜を選択的にデポジッション（堆積）させる工程を
繰り返すことによって同様の形状を形成する技術も知ら
れている。
【０００５】形状を階段状に近似することによって回折
効率は若干低下するが、８段の近似で約９５％、１６段
近似で約９９％の回折効率が得られ、実用上は問題な
い。
効率は若干低下するが、８段の近似で約９５％、１６段
近似で約９９％の回折効率が得られ、実用上は問題な
い。
【０００６】図１３は階段形状の詳細を説明するため
に、回折光学素子の一部を拡大して描いたものである。
ここで基板１２０の屈折率をｎs 、光が入射する側の媒
質１２１の屈折率をｎi とする。点線１２２が素子の理
想的な形状であり、実線１２３が、点線１２２を階段で
近似した素子の形状を表す。素子の各ピッチの境界（図
中の線Ｂ）において入射する光束に２πの不連続な位相
変化を与えるため、理想形状１２２に対する高さＤは
に、回折光学素子の一部を拡大して描いたものである。
ここで基板１２０の屈折率をｎs 、光が入射する側の媒
質１２１の屈折率をｎi とする。点線１２２が素子の理
想的な形状であり、実線１２３が、点線１２２を階段で
近似した素子の形状を表す。素子の各ピッチの境界（図
中の線Ｂ）において入射する光束に２πの不連続な位相
変化を与えるため、理想形状１２２に対する高さＤは
【０００７】
【外１】 となることが必要である。（λは入射光の波長）また、
階段１段の高さをｈとし、段の数をＬ（図１３では便宜
上６段で描いている）とすると、階段形状１２３に対す
る高さＥはＥ＝（Ｌ−１）ｈとなる。図中αはＤとＥの
差であり、
階段１段の高さをｈとし、段の数をＬ（図１３では便宜
上６段で描いている）とすると、階段形状１２３に対す
る高さＥはＥ＝（Ｌ−１）ｈとなる。図中αはＤとＥの
差であり、
【０００８】
【外２】 の関係が成り立つ。通常はα＝ｈとなるようにして、
【０００９】
【外３】 の条件を課して階段の各段の高さを決定するが、これは
必ずしも必要なことではない。このような決め方をする
と、段数Ｌを決定した時点で自動的に階段１段の高さｈ
の値が決まってしまい、ｈを調整して素子の特性を操作
することができなくなってしまうので、むしろ、０＜α
＜ｈの範囲でαの値に自由度を残しておき、ｈの値を自
由に決められる方が都合が良いことが多い。そこで上記
（１）式をα＝ｋ・ｈ（０＜ｋ＜１）としてあらためて
書き換えると、
必ずしも必要なことではない。このような決め方をする
と、段数Ｌを決定した時点で自動的に階段１段の高さｈ
の値が決まってしまい、ｈを調整して素子の特性を操作
することができなくなってしまうので、むしろ、０＜α
＜ｈの範囲でαの値に自由度を残しておき、ｈの値を自
由に決められる方が都合が良いことが多い。そこで上記
（１）式をα＝ｋ・ｈ（０＜ｋ＜１）としてあらためて
書き換えると、
【００１０】
【外４】 が、素子の階段１段の高さｈと段数Ｌに関する条件とな
る。ここでｋは０＜ｋ＜１の範囲で任意の値をとる。
る。ここでｋは０＜ｋ＜１の範囲で任意の値をとる。
【００１１】ところで、通常光学素子の表面には反射光
を抑えるための反射防止膜が設けられる。屈折型レンズ
の場合には、表面形状が滑らかであるため、反射防止膜
の形成は容易に行なえる。一方、バイナリ素子に関して
も、表面に反射防止膜を形成したとする報告が、例え
ば、「Ｅ．Ｐａｗｌｏｗｓｋｉ ａｎｄ Ｂ．Ｋｕｈｌ
ｏｗ，“Ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−ｃｏａｔｅｄ
ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍ
ｅｎｔｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｉｎ−ｆ
ｉｌｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，“Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．３
３（１１），３５３７−３５４６（１９９４）」に記載
されている。そこで開示されている方法は、イオンビー
ムスパッタリング技術を用いて、図１４に示すように、
階段形状を有する基板１３０の上方から反射防止膜用の
物質１３１を基板１３０に対して垂直に堆積させて、薄
膜１３２を形成するものである。
を抑えるための反射防止膜が設けられる。屈折型レンズ
の場合には、表面形状が滑らかであるため、反射防止膜
の形成は容易に行なえる。一方、バイナリ素子に関して
も、表面に反射防止膜を形成したとする報告が、例え
ば、「Ｅ．Ｐａｗｌｏｗｓｋｉ ａｎｄ Ｂ．Ｋｕｈｌ
ｏｗ，“Ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−ｃｏａｔｅｄ
ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍ
ｅｎｔｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｉｎ−ｆ
ｉｌｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，“Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．３
３（１１），３５３７−３５４６（１９９４）」に記載
されている。そこで開示されている方法は、イオンビー
ムスパッタリング技術を用いて、図１４に示すように、
階段形状を有する基板１３０の上方から反射防止膜用の
物質１３１を基板１３０に対して垂直に堆積させて、薄
膜１３２を形成するものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】図１６は微細な階段上
にスパッタリング技術により反射防止膜を形成した時の
様子を示している。従来の技術では、階段が微細なため
に、階段上の反射防止膜の厚さが不均一となり、反射防
止の効果が低減してしまう。
にスパッタリング技術により反射防止膜を形成した時の
様子を示している。従来の技術では、階段が微細なため
に、階段上の反射防止膜の厚さが不均一となり、反射防
止の効果が低減してしまう。
【００１３】また、反射型の回折光学素子上に増反射膜
を形成する時には同様の理由から増反射の効果が低減し
てしまう。
を形成する時には同様の理由から増反射の効果が低減し
てしまう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
効果的に反射防止を行える回折光学素子と効果的に増反
射が行える回折光学素子とを提供することにある。
効果的に反射防止を行える回折光学素子と効果的に増反
射が行える回折光学素子とを提供することにある。
【００１５】本発明の第２の目的は、上記回折光学素子
を有する投影光学系や照明光学系や光学機器や露光装置
デバイス製造方法を提供することにある。
を有する投影光学系や照明光学系や光学機器や露光装置
デバイス製造方法を提供することにある。
【００１６】本発明の回折光学素子の第１形態は、階段
状の要素を複数個の並べた回折光学素子において、前記
階段状要素全体を覆う表面が平坦な薄膜を有し、該薄膜
の作用により前記階段状要素からの反射光の強度を減少
させることを特徴とする。
状の要素を複数個の並べた回折光学素子において、前記
階段状要素全体を覆う表面が平坦な薄膜を有し、該薄膜
の作用により前記階段状要素からの反射光の強度を減少
させることを特徴とする。
【００１７】本発明の回折光学素子の第２の形態は、フ
レネルレンズを構成する各レンズを階段により近似した
バイナリ型の回折光学素子において、前記階段全体を覆
う表面が平坦な薄膜を有し、該薄膜の作用により前記階
段からの反射光の強度を減少させることを特徴とする。
レネルレンズを構成する各レンズを階段により近似した
バイナリ型の回折光学素子において、前記階段全体を覆
う表面が平坦な薄膜を有し、該薄膜の作用により前記階
段からの反射光の強度を減少させることを特徴とする。
【００１８】本発明の回折光学素子の第３の形態は、階
段状の要素を複数個の並べた回折光学素子において、前
記階段状要素全体を覆う表面が平坦な膜を有し、該膜の
作用により前記階段状要素からの反射光の強度を増加さ
せることを特徴とする。
段状の要素を複数個の並べた回折光学素子において、前
記階段状要素全体を覆う表面が平坦な膜を有し、該膜の
作用により前記階段状要素からの反射光の強度を増加さ
せることを特徴とする。
【００１９】本発明の回折光学素子の第４の形態は、フ
レネルレンズを構成する各レンズを階段により近似した
バイナリ型の回折光学素子において、前記階段全体を覆
う表面が平坦な膜を有し、該膜の作用により前記階段か
らの反射光の強度を増加させることを特徴とする。
レネルレンズを構成する各レンズを階段により近似した
バイナリ型の回折光学素子において、前記階段全体を覆
う表面が平坦な膜を有し、該膜の作用により前記階段か
らの反射光の強度を増加させることを特徴とする。
【００２０】
〔実施例１〕本発明の実施例１について図面を用いなが
ら説明を行う。図１は階段を複数個並べた回折光学素子
（バイナリ素子）の表面に、反射防止膜を適用した状態
を示す。図２中、１が複数個の階段が形成された透明基
板（屈折率：ｎs ）であり、ガラスまたはプラスチック
より成る。２は反射防止膜の材料（屈折率：ｎ）であ
る。ここで光３は、上方から入射する。光入射側の媒質
は空気（屈折率：１）である。本実施例の特徴は、バイ
ナリ素子の表面全体に反射防止用の部材を充填して階段
全体を表面が平坦な薄膜で覆い、階段の各段において反
射防止の条件が満たされるように階段の一段の高さと反
射防止膜材料２の屈折率ｎs 等を最適化している点であ
る。
ら説明を行う。図１は階段を複数個並べた回折光学素子
（バイナリ素子）の表面に、反射防止膜を適用した状態
を示す。図２中、１が複数個の階段が形成された透明基
板（屈折率：ｎs ）であり、ガラスまたはプラスチック
より成る。２は反射防止膜の材料（屈折率：ｎ）であ
る。ここで光３は、上方から入射する。光入射側の媒質
は空気（屈折率：１）である。本実施例の特徴は、バイ
ナリ素子の表面全体に反射防止用の部材を充填して階段
全体を表面が平坦な薄膜で覆い、階段の各段において反
射防止の条件が満たされるように階段の一段の高さと反
射防止膜材料２の屈折率ｎs 等を最適化している点であ
る。
【００２１】本反射防止膜の動作原理の説明を行うため
にまず反射防止を実現させるために必要な条件をまとめ
ておく。最も基本的な単層の反射防止膜について図２の
ように屈折率ｎs を有する透明基板１０と空気の界面に
おける反射防止条件を考える。透明基板１０上に、屈折
率ｎ、厚さｄの透明な単層膜１１が形成されている際の
波長λの光に対する反射防止条件は、
にまず反射防止を実現させるために必要な条件をまとめ
ておく。最も基本的な単層の反射防止膜について図２の
ように屈折率ｎs を有する透明基板１０と空気の界面に
おける反射防止条件を考える。透明基板１０上に、屈折
率ｎ、厚さｄの透明な単層膜１１が形成されている際の
波長λの光に対する反射防止条件は、
【００２２】
【外５】 となる。ここで（３）式は位相条件と、（４）式は振幅
条件と呼ばれる。（３）式においてはｍを変化させるこ
とにより膜厚ｄが
条件と呼ばれる。（３）式においてはｍを変化させるこ
とにより膜厚ｄが
【００２３】
【外６】 と複数の値で反射防止の条件が満たされることが分か
る。一方（４）式の条件からは基板の屈折率として通常
の硝子の値（例えばｎs ＝１．５２）を仮定するとｎ＝
１．２３となるが、しかしながら、このような物質で実
用になるものは存在しないため、通常は、より屈折率の
大きなＭｇＦ2 （ｎ＝１．３８）を用いることになり、
そのため多少の残留反射率は避けられない。
る。一方（４）式の条件からは基板の屈折率として通常
の硝子の値（例えばｎs ＝１．５２）を仮定するとｎ＝
１．２３となるが、しかしながら、このような物質で実
用になるものは存在しないため、通常は、より屈折率の
大きなＭｇＦ2 （ｎ＝１．３８）を用いることになり、
そのため多少の残留反射率は避けられない。
【００２４】本実施例では、（３）式と（４）式で示し
た反射防止膜の膜厚の条件をバイナリ素子の階段一段の
高さの条件に合わせることにより、階段の各段で反射防
止の条件を満たすことができる厚さの反射防止膜を設け
る。そのための条件を決める方法を図３を用いて説明す
る。ここでは階段一段あたりの高さをｈとし、ｈに対す
る最適化を行う。反射防止の条件から階段の最上部の位
置における反射防止膜の膜厚ｋ1 はλ／（４ｎ）とな
り、一段下がった位置での膜厚ｋ2 は３λ／（４ｎ）、
更に一段下がった位置での膜厚さｋ3 は５λ／（４ｎ）
というように隣り合う段でλ／（２ｎ）の膜厚差があれ
ばよいことが分かる。そしてこの値が基板の階段一差の
値ｈと等しくなれば、全ての階段部分で反射防止の条件
が達成されることになる。この条件をｎi ＝ｎとして上
記の（２）式に代入すると
た反射防止膜の膜厚の条件をバイナリ素子の階段一段の
高さの条件に合わせることにより、階段の各段で反射防
止の条件を満たすことができる厚さの反射防止膜を設け
る。そのための条件を決める方法を図３を用いて説明す
る。ここでは階段一段あたりの高さをｈとし、ｈに対す
る最適化を行う。反射防止の条件から階段の最上部の位
置における反射防止膜の膜厚ｋ1 はλ／（４ｎ）とな
り、一段下がった位置での膜厚ｋ2 は３λ／（４ｎ）、
更に一段下がった位置での膜厚さｋ3 は５λ／（４ｎ）
というように隣り合う段でλ／（２ｎ）の膜厚差があれ
ばよいことが分かる。そしてこの値が基板の階段一差の
値ｈと等しくなれば、全ての階段部分で反射防止の条件
が達成されることになる。この条件をｎi ＝ｎとして上
記の（２）式に代入すると
【００２５】
【外７】 となる。実際の値として、ｎs ＝１．５２，ｎ＝１．３
８を代入してみるとＬ＝２０となり、２０段のバイナリ
構造で、反射防止効果が実現される。
８を代入してみるとＬ＝２０となり、２０段のバイナリ
構造で、反射防止効果が実現される。
【００２６】次に、図１に示した反射防止膜を作製する
方法について図４を用いて説明を行う。図４（ａ）は透
明基板１上に反射防止膜２を設ける前の状態である。図
４（ｂ）は反射防止膜用の物質をイオンビームスパッタ
リング等の技術によって透明基板１上にデポジション
（堆積）した後の状態を示す。図４（ｂ）の状態では、
反射防止膜２は基板１の階段の凹凸に影響されてその表
面が平坦になっていない。従って、この状態から反射防
止膜２の表面を研磨することにより図４（ｃ）に示すよ
うに階段の最も高い位置における膜厚がｄ＝λ／（４
ｎ）になるようにし、最終的に図１に示したような反射
防止膜とする。
方法について図４を用いて説明を行う。図４（ａ）は透
明基板１上に反射防止膜２を設ける前の状態である。図
４（ｂ）は反射防止膜用の物質をイオンビームスパッタ
リング等の技術によって透明基板１上にデポジション
（堆積）した後の状態を示す。図４（ｂ）の状態では、
反射防止膜２は基板１の階段の凹凸に影響されてその表
面が平坦になっていない。従って、この状態から反射防
止膜２の表面を研磨することにより図４（ｃ）に示すよ
うに階段の最も高い位置における膜厚がｄ＝λ／（４
ｎ）になるようにし、最終的に図１に示したような反射
防止膜とする。
【００２７】〔実施例２〕実施例１では単層の膜により
反射防止膜を形成した。そのため多少の残留反射率が避
けられない。そこで第２の実施例では、反射光をほぼ完
全に消滅させることが可能な２層構造の反射防止膜を適
用した例について説明を行う。
反射防止膜を形成した。そのため多少の残留反射率が避
けられない。そこで第２の実施例では、反射光をほぼ完
全に消滅させることが可能な２層構造の反射防止膜を適
用した例について説明を行う。
【００２８】まず２層の反射防止膜の構成例を示す。図
５に示すように、屈折率ｎs を有する透明基板５０と空
気の界面における反射防止条件を考える。ここで第１層
目の透明膜５１の厚さをｄ1 、その屈折率をｎ1 、第２
層目の透明膜５２の厚さをｄ2 、その屈折率をｎ2 と
し、１＜ｎ1 ＜ｎ2 ＞ｎs の条件を与えると、位相に対
する条件
５に示すように、屈折率ｎs を有する透明基板５０と空
気の界面における反射防止条件を考える。ここで第１層
目の透明膜５１の厚さをｄ1 、その屈折率をｎ1 、第２
層目の透明膜５２の厚さをｄ2 、その屈折率をｎ2 と
し、１＜ｎ1 ＜ｎ2 ＞ｎs の条件を与えると、位相に対
する条件
【００２９】
【外８】 と、振幅に対する条件
【００３０】
【外９】 が決まる。（５）式と（６）式の条件は膜厚の制御によ
り満たすことができ、（７）式の条件は現実的な物質と
して、例えば第１層目にＭｇＦ2 （ｎ＝１．３８）を、
第２層目にＡｌ2 Ｏ3 （ｎ＝１．６２）を用いることに
すればほぼ満たされる。
り満たすことができ、（７）式の条件は現実的な物質と
して、例えば第１層目にＭｇＦ2 （ｎ＝１．３８）を、
第２層目にＡｌ2 Ｏ3 （ｎ＝１．６２）を用いることに
すればほぼ満たされる。
【００３１】次に上記の２層膜を本発明に適用するため
の条件について図６を用いて説明を行う。図６中、６０
は多数階段より成るバイナリ素子が形成された基板であ
り、反射防止膜は膜６１及び膜６２により構成される。
ここで、膜６１の屈折率をｎ1 、厚さをｒとすると、そ
れらの間の関係は（５）式で規定される。一方、膜６２
に対して反射防止の条件である（６）式が成り立つ必要
があることから、膜６２の屈折率をｎ2 とすると、階段
の最上部の位置における反射防止膜の膜厚ｓ1はλ／
（４ｎ2 ）、一段下がった位置での膜厚ｓ2 は３λ／
（４ｎ2 ）、更に一段下がった位置での膜厚ｓ3 は５λ
／（４ｎ2 ）というように、隣り合う段でλ／（２ｎ
2 ）の膜厚差があればよいことが分かる。尚、λは入射
の波長である。そしてこの値が基板の階段段差の値ｈと
等しくなれば各段で反射防止の条件が達成される。これ
を式で書くと、Ｌとｋの記号は実施例１で用いたものと
同様の意味であるとして、
の条件について図６を用いて説明を行う。図６中、６０
は多数階段より成るバイナリ素子が形成された基板であ
り、反射防止膜は膜６１及び膜６２により構成される。
ここで、膜６１の屈折率をｎ1 、厚さをｒとすると、そ
れらの間の関係は（５）式で規定される。一方、膜６２
に対して反射防止の条件である（６）式が成り立つ必要
があることから、膜６２の屈折率をｎ2 とすると、階段
の最上部の位置における反射防止膜の膜厚ｓ1はλ／
（４ｎ2 ）、一段下がった位置での膜厚ｓ2 は３λ／
（４ｎ2 ）、更に一段下がった位置での膜厚ｓ3 は５λ
／（４ｎ2 ）というように、隣り合う段でλ／（２ｎ
2 ）の膜厚差があればよいことが分かる。尚、λは入射
の波長である。そしてこの値が基板の階段段差の値ｈと
等しくなれば各段で反射防止の条件が達成される。これ
を式で書くと、Ｌとｋの記号は実施例１で用いたものと
同様の意味であるとして、
【００３２】
【外１０】 となる。実際の値としてｎs ＝１．５２、Ｎ2 ＝１．６
２を代入してみるとＬ＝３３となり、３３段のバイナリ
構造で反射防止効果が実現されることが分かる。第２層
目の膜６２を図４を用いて説明した方法で作製し、その
上に通常の方法で第１層目の膜６１を成膜することによ
り、本実施例の反射防止膜を作製することができる。
２を代入してみるとＬ＝３３となり、３３段のバイナリ
構造で反射防止効果が実現されることが分かる。第２層
目の膜６２を図４を用いて説明した方法で作製し、その
上に通常の方法で第１層目の膜６１を成膜することによ
り、本実施例の反射防止膜を作製することができる。
【００３３】ここまでの説明は、単層及び２層構造によ
る反射防止膜について説明を行った。反射防止膜の機能
として、入射光の波長が変動した場合或いは入射角度が
変動した場合にも優れた反射防止効果を持たせるために
は、更に多くの層数が必要になることが知られている。
そのような多層の反射防止膜に対しても、基板に接した
最も下の表面が平坦な層（膜）の屈折率を考慮してバイ
ナリ素子の階段の高さを決定することにより本発明をそ
のまま適用することができる。
る反射防止膜について説明を行った。反射防止膜の機能
として、入射光の波長が変動した場合或いは入射角度が
変動した場合にも優れた反射防止効果を持たせるために
は、更に多くの層数が必要になることが知られている。
そのような多層の反射防止膜に対しても、基板に接した
最も下の表面が平坦な層（膜）の屈折率を考慮してバイ
ナリ素子の階段の高さを決定することにより本発明をそ
のまま適用することができる。
【００３４】以上の実施例では、バイナリ素子の表面に
垂直に入射する光の反射率が最小になる条件として階段
一段の高さ及び段数の最適化を行った。が、垂直以外の
ある角度を持って斜入射する光の反射率が最小となるよ
うに、階段一段の高さ及び段数の最適化を行うことが可
能である。
垂直に入射する光の反射率が最小になる条件として階段
一段の高さ及び段数の最適化を行った。が、垂直以外の
ある角度を持って斜入射する光の反射率が最小となるよ
うに、階段一段の高さ及び段数の最適化を行うことが可
能である。
【００３５】回折光学素子として、透過光の位相を周期
的にπだけ不連続に変化させるフレネルゾーンプレート
が知られているが、この構成は、２段の階段構造を有す
るバイナリ素子そのものであり、本発明の反射防止技術
がそのまま適用できる。
的にπだけ不連続に変化させるフレネルゾーンプレート
が知られているが、この構成は、２段の階段構造を有す
るバイナリ素子そのものであり、本発明の反射防止技術
がそのまま適用できる。
【００３６】以上の説明は、透過型のバイナリ型光学素
子の反射防止技術に関して行ったが、反射型のバイナリ
型素子に対して本発明を適用して増反射膜を形成するこ
とが可能である。
子の反射防止技術に関して行ったが、反射型のバイナリ
型素子に対して本発明を適用して増反射膜を形成するこ
とが可能である。
【００３７】以上説明した回折光学素子のうち反射防止
膜を形成するものは、透明基板の一方の面に階段構造を
形成して他方の面に平面または球面を形成する形態や、
透明基板の一方の面に階段構造を形成して他方の面に非
球面を形成する形態や、透明基板の両面に階段構造を形
成する形態等が採れる。
膜を形成するものは、透明基板の一方の面に階段構造を
形成して他方の面に平面または球面を形成する形態や、
透明基板の一方の面に階段構造を形成して他方の面に非
球面を形成する形態や、透明基板の両面に階段構造を形
成する形態等が採れる。
【００３８】図７は上記回折光学素子のいずれかを有す
る投影光学系を示す図である。図７において、８１は球
面または非球面を有する通常のレンズ、８２は本発明の
回折光学素子である。回折光学素子８２は通常のレンズ
８１と協力して系の各種収差（色収差ザイデルの５収
差）を補正する。尚、通常のレンズ８１の表面には反射
防止膜が形成されている。
る投影光学系を示す図である。図７において、８１は球
面または非球面を有する通常のレンズ、８２は本発明の
回折光学素子である。回折光学素子８２は通常のレンズ
８１と協力して系の各種収差（色収差ザイデルの５収
差）を補正する。尚、通常のレンズ８１の表面には反射
防止膜が形成されている。
【００３９】このような投影光学系は、各種カメラや、
一眼レフカメラに取り付ける交換レンズや、複写機等の
事務機や、液晶パネル製造用の投影露光装置や、ＩＣ，
ＬＳＩ等の半導体チップ製造用の投影露光装置に用いら
れる。
一眼レフカメラに取り付ける交換レンズや、複写機等の
事務機や、液晶パネル製造用の投影露光装置や、ＩＣ，
ＬＳＩ等の半導体チップ製造用の投影露光装置に用いら
れる。
【００４０】図８は上記投影露光装置を示す外略図であ
る。図８において、９１は露光光を供給する照明光学
系、９２は照明光学系により照明されるマスク、９３は
マスク９２に描かれたデバイスパターンの像を投影する
投影光学系、９３はレジストが塗布されたガラス基板や
シリコン基板を示す。投影光学系９３は本発明の回折光
学素子を有し、照明光学系９１も本発明の回折光学素子
を有する。そして、照明光学系９１や投影光学系を構成
するレンズはその表面に反射防止膜が形成してある。
る。図８において、９１は露光光を供給する照明光学
系、９２は照明光学系により照明されるマスク、９３は
マスク９２に描かれたデバイスパターンの像を投影する
投影光学系、９３はレジストが塗布されたガラス基板や
シリコン基板を示す。投影光学系９３は本発明の回折光
学素子を有し、照明光学系９１も本発明の回折光学素子
を有する。そして、照明光学系９１や投影光学系を構成
するレンズはその表面に反射防止膜が形成してある。
【００４１】
【発明の効果】以上、本発明によれば、効果的に反射防
止が行える。また、本発明によれば、効果的に増反射が
できる。
止が行える。また、本発明によれば、効果的に増反射が
できる。
【図１】本発明の一実施例であるバイナリ型回折光学素
子の断面図である。
子の断面図である。
【図２】単層反射防止膜の機能を説明するための説明図
である。
である。
【図３】第１実施例のバイナリ型光学素子の断面図であ
る。
る。
【図４】反射防止膜の製造方法を説明するための説明図
である。
である。
【図５】二層反射防止膜の機能を説明するための説明図
である。
である。
【図６】第２実施例のバイナリ型回折光学素子の断面図
である。
である。
【図７】投影光学系を示す図である。
【図８】投影露光装置を示す図である。
【図９】半導体デバイスの製造フローを示す図である。
【図１０】図９のウエハプロセスを示す図である。
【図１１】従来の回折素子とバイナリ型回折素子の断面
を比較した図である。
を比較した図である。
【図１２】バイナリ型回折素子の製造方法を説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図１３】バイナリ素子の階段の高さの決め方を説明す
るためめの説明図である。
るためめの説明図である。
【図１４】従来の反射防止膜の製造方法を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図１５】従来の反射防止膜の状態を説明するための説
明図である。
明図である。
１ 階段が形成された基板 ２ 階段全体を覆う反射防止用薄膜 ３ 入射光
Claims (20)
- 【請求項１】 階段状の要素を複数個の並べた回折光学
素子において、前記階段状要素全体を覆う表面が平坦な
膜を有し、該膜の作用により前記階段状要素からの反射
光の強度を減少させることを特徴とする回折光学素子。 - 【請求項２】 フレネルレンズを構成する各レンズを階
段により近似したバイナリ型の回折光学素子において、
前記階段全体を覆う表面が平坦な膜を有し、該膜の作用
により前記階段からの反射光の強度を減少させることを
特徴とする回折光学素子。 - 【請求項３】 前記階段の各段に関して反射防止条件が
満足されるように前記階段の段数と一段の高さと前記膜
の屈折率とが定められることを特徴とする請求項１また
は２の回折光学素子。 - 【請求項４】 前記膜の上に少なくとも一つの膜の層を
形成し、複数層の膜の作用により前記反射光の強度を減
少させることを特徴とする請求項１または２の回折光学
素子。 - 【請求項５】 透明基板の一方の面に前記階段を形成
し、前記透明基板の他方の面に非球面を形成したことを
特徴とする請求項１−４のいずれかの回折光学素子。 - 【請求項６】 透明基板の両面に前記階段構造を形成し
たことを特徴とする請求項１−４のいずれかの回折光学
素子。 - 【請求項７】 透明基板の一方の面に前記階段構造を形
成し、前記透明基板の他方の面に平面または球面を形成
したことを特徴とする請求項１−４のいずれかの回折光
学素子。 - 【請求項８】 前記透明基板がガラスより成ることを特
徴とする請求項１−７のいずれかの回折光学素子。 - 【請求項９】 前記透明基板がプラスチックより成るこ
とを特徴とする請求項１−７のいずれかの回折光学素
子。 - 【請求項１０】 階段状の要素を複数個の並べた回折光
学素子において、前記階段状要素全体を覆う表面が平坦
な膜を有し、該膜の作用により前記階段状要素からの反
射光の強度を増加させることを特徴とする回折光学素
子。 - 【請求項１１】 フレネルレンズを構成する各レンズを
階段により近似したバイナリ型の回折光学素子におい
て、前記階段全体を覆う表面が平坦な膜を有し、該膜の
作用により前記階段からの反射光の強度を増加させるこ
とを特徴とする回折光学素子。 - 【請求項１２】 前記階段の各階に関して増反射条件が
満足されるように前記階段一段の高さ前記膜の屈折率と
が定められること特徴とする請求項１０または１１の回
折光学素子。 - 【請求項１３】 前記薄膜の上に少なくとも一つの膜の
層を形成し、複数層の膜の作用により前記反射光の強度
を増加させることを特徴とする請求項１０または１１の
回折光学素子。 - 【請求項１４】 請求項１−１３のいずれかの回折光学
素子を有することを特徴とする投影光学系。 - 【請求項１５】 請求項１４の投影光学系を有すること
を特徴とする光学機器。 - 【請求項１６】 請求項１４の投影光学系を有すること
を特徴とする露光装置。 - 【請求項１７】 請求項１−１３のいずれかの回折光学
素子を有することを特徴とする照明光学系。 - 【請求項１８】 請求項１７の照明光学系を有すること
を特徴とする光学機器。 - 【請求項１９】 請求項１７の照明光学系を有すること
を特徴とする露光装置。 - 【請求項２０】 請求項１６または１９のいずれかの露
光装置により基板上にデバイスパターンを転写する段階
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17907796A JPH1020106A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 回折光学素子、投影光学系、照明光学系、光学機器、露光装置及びデバイスの製造方法 |
| US08/889,859 US5995285A (en) | 1996-07-09 | 1997-07-08 | Multilevel optical diffraction device with antireflection film and exposure apparatus |
| US09/359,044 US6327086B1 (en) | 1996-07-09 | 1999-07-23 | Optical diffraction device and exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17907796A JPH1020106A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 回折光学素子、投影光学系、照明光学系、光学機器、露光装置及びデバイスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1020106A true JPH1020106A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=16059690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17907796A Withdrawn JPH1020106A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 回折光学素子、投影光学系、照明光学系、光学機器、露光装置及びデバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1020106A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100466668B1 (ko) * | 2001-04-18 | 2005-01-15 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 광학부재 및 이것을 사용한 광학장치 |
| KR100793363B1 (ko) | 2006-05-29 | 2008-01-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 레이저 조사장치 및 그를 이용한 유기전계발광소자의제조방법 |
| JP2012129487A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Qinghua Univ | 太陽電池及びその製造方法 |
| JP2018013677A (ja) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子、光照射装置 |
| WO2018016633A1 (ja) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子、光照射装置 |
| JP2018013678A (ja) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子、光照射装置、回折光学素子の製造方法 |
| JP2018036633A (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-08 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子、光照射装置 |
| CN108603955A (zh) * | 2016-02-09 | 2018-09-28 | 凸版印刷株式会社 | 防伪用光学元件以及信息记录介质 |
| JP2022183206A (ja) * | 2017-01-27 | 2022-12-08 | マジック リープ， インコーポレイテッド | メタ表面のための反射防止コーティング |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP17907796A patent/JPH1020106A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100466668B1 (ko) * | 2001-04-18 | 2005-01-15 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 광학부재 및 이것을 사용한 광학장치 |
| KR100793363B1 (ko) | 2006-05-29 | 2008-01-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 레이저 조사장치 및 그를 이용한 유기전계발광소자의제조방법 |
| JP2012129487A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Qinghua Univ | 太陽電池及びその製造方法 |
| CN108603955B (zh) * | 2016-02-09 | 2021-09-14 | 凸版印刷株式会社 | 防伪用光学元件以及信息记录介质 |
| CN108603955A (zh) * | 2016-02-09 | 2018-09-28 | 凸版印刷株式会社 | 防伪用光学元件以及信息记录介质 |
| JP2018022151A (ja) * | 2016-07-22 | 2018-02-08 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子、光照射装置 |
| JP2018013678A (ja) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子、光照射装置、回折光学素子の製造方法 |
| WO2018016633A1 (ja) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子、光照射装置 |
| CN109477915A (zh) * | 2016-07-22 | 2019-03-15 | 大日本印刷株式会社 | 衍射光学元件、光照射装置 |
| US10768347B2 (en) | 2016-07-22 | 2020-09-08 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Diffractive optical element and light irradiation device |
| JP2018013677A (ja) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子、光照射装置 |
| CN109477915B (zh) * | 2016-07-22 | 2022-01-11 | 大日本印刷株式会社 | 衍射光学元件、光照射装置 |
| JP2018036633A (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-08 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子、光照射装置 |
| JP2022183206A (ja) * | 2017-01-27 | 2022-12-08 | マジック リープ， インコーポレイテッド | メタ表面のための反射防止コーティング |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |