JP2006295129A - 耐久性を向上させたエキシマレーザ用素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２５０ｎｍ未満で作動する高出力レーザリソグラフィシステムで使用される素子に関し、特に、素子の耐久性を向上させるように選択された材料から成るコーティングを備えた素子と、長寿命の素子を作成する方法を提供する。特に、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたはフッ素系二酸化ケイ素がコーティングされた、格子およびミラーに関する。
【解決手段】 高エネルギーのイオンプラズマによる衝撃を与えながら被着させることによってコーティングの耐久性の向上を図った。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長２５０ｎｍ未満のエキシマレーザリソグラフィシステムの作動に使用される素子に関し、特に、そのようなシステムで使用される、例えば格子およびミラーなどの被コーティングコンポーネントに関する。

精密な回折格子は、ほぼ１８８２年より製造されているが、これはジョンズ・ホプキンズ大学（Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）のＨ．Ａ．ローランド（Ｒｏｗｌａｎｄ）の貢献による。精密刻線機械を使用して、非常に微細な平行線をガラス基板またはシリカ基板に刻む。この方法は何十年かのあいだに十分に理解浸透している。反射用途に回折格子を使用することは有利であるが、シリカをはじめとする低反射性基板材料の場合、効率的な格子にするには、高反射性の膜を刻線の上に真空蒸着する必要がある。刻線を施した基板に真空蒸着するのに好ましい金属はアルミニウムである。あるいは、アルミニウムをガラスまたはシリカ基板上に真空蒸着させることも可能である。その後、アルミニウム膜に刻線を直接刻むことができる。しかし、被着されたばかりのアルミニウム膜は間もなく表面に酸化物層を形成する。酸化物層は紫外線（特に波長２００ｎｍ未満の場合）をわずかに吸収する。そのため、紫外線に当たった場合にアルミニウムの酸化を防止するための手段として、保護用の薄いオーバーコート層（一般にＭｇＦ_２薄層）をアルミニウム膜の上に速やかに被着させてきた。アルミニウム被着および保護用オーバーコート被着部における、最適な層厚、被着技術およびプロセスパラメータは当業者に公知である（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３参照）。付加的な誘電体膜を被着させてアルミニウムの反射を向上させる技術も周知であり、一般的に使用されている（非特許文献１および非特許文献４参照）。

２４８ｎｍ、１９３ｎｍおよび１５７ｎｍで作動するＫｒＦ、Ａｒ、およびＦ_２レーザなどの高出力エキシマレーザは、それぞれマイクロリソグラフィ用途で選ばれる光源である。しかし、そのようなレーザの出力は理論的には単波長であるが、実際にはレーザの出力の単色性が不十分で、レーザ出力をスペクトル的に小さくする、すなわち「狭窄化」する必要がある。各種コンポーネントのうち、レーザから出されるスペクトルを狭窄化するための重要な素子は回折格子である。格子は、狭範囲の波長だけをレーザ共振性空胴に反射して戻すことによって狭窄化を達成する。この狭波長範囲における光エネルギーはレーザ共振性空胴内で共振して、この空洞の他端にある、特定波長帯の光を反射する反射鏡から出力される。一般に、マスター格子が最初に作成され、それからマスターの複製が行われて追加の格子が形成される。その後、各複製格子を別の複製を形成するためのマスター格子として使用することもできる。マスター格子であっても、マスターの複製であっても、回折格子は高反射性でなくてはならない。高反射性は、アルミニウム基板および／または格子基板への高品質アルミニウム膜被着によって一般に達成される。

薄膜被着部を用いた高反射性化方法を含む格子製造の現状は、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載されている。上記特許に記載されている格子および格子製造方法は有用であることが今日まで実証されてきたが、工業界においてはエキシマレーザによって提供される平均出力が増加してきている。例えば、パルス長が１０ナノ秒（ｎｓ）の範囲内でピークエネルギー密度（フルエンス）が＞５０ｍＪ／ｃｍ^２であり、パルス繰返数が１０倍増加して２ＫＨｚおよび４ＫＨｚとなり、２５０ｎｍ未満の波長で動作する高出力レーザを使用することが一般的となりつつある。そのような高出力レーザを用いた結果、ミラーおよび回折格子などのレーザ用素子の寿命（パルス計数で測定して）が悪くなってきた。その結果、レーザリソグラフィシステムの動作時間が短くなっていた。

格子は、おそらくエキシマレーザシステムのコンポーネントの中で最も弱いコンポーネントである。格子の障害はリソグラフィツールの停止を生じ、格子を含むモジュール全体を交換しなくてはならなくなる。リソグラフィツールは３００万ドル〜１０００万ドルの範囲の費用を要し、非常に高価であり、そのようなツールの所有者は、１日２４時間、１週７日間の稼動を期待する。不測の事態および／または度々の保守のための停止は、その製造に大きな損害を与え、混乱を生じさせる。格子を含んでいる交換モジュールは高価ではあるが、ツールの障害によって生じる生産低下の損害と比較すれば小さい。その結果、マイクロリソグラフィ業界および該業界で使用されるエキシマレーザの製造者にとって、回折格子およびミラーなどのレーザコンポーネントの耐久性向上は不可欠である。格子の障害は一般に、アルミニウムコーティングの反射性の低さによって引き起こされ、さらにこれは、アルミニウムコーティング上の酸化物形成に起因する。現在公知の格子が高出力エキシマレーザシステムで使用される場合に起こり得るシステム障害およびこのような障害に付随する高コストの観点から、そのような高出力エキシマレーザで使用できる長寿命の改良型格子が必要とされている。
米国特許第５９９９３１８号明細書 米国特許第６５１１７０３号明細書 米国特許第６５２９３２１号明細書 （Ｇ．ハス（Ｈａｓｓ）著「Ｓｉｌｉｃｏｎ ｍｏｎｏｘｉｄｅ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｆｒｏｎｔ−ｓｕｒｆａｃｅ ｍｉｒｒｏｒｓ」Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ、１９４９年、Ｖｏｌ．３９，ｐ．１７９ Ｒ．マッデン（Ｍａｄｄｅｎ）著「Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ」Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９６３年、Ｖｏｌ．１ Ｇ．ハス他共著「Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ ａｎｄ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ａｇ ｍｉｒｒｏｒｓ ｃｏａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｉｎ ｌａｙｅｒｓ ｏｆ Ａｌ２Ｏ３ ｐｌｕｓ ｒｅａｃｔｉｖｅｌｙ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ」Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，１９７５年、Ｖｏｌ．１４、ｐｐ．２６３９−４４ Ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅ Ｐｈｙｓｉｑｕｅ ｅｔ ｌｅ Ｒａｄｉｕｍ、Ｖｏｌ．１１、１９５０年、ｐ．３９４参照

本発明は、改良型の長寿命格子を提供することによって上記問題に対する解決策を提供する。

一実施形態において、本発明は、当業者に公知のプロセスにしたがって約１０^−６ｍｂａｒまたはそれより高い超高真空中で高純度アルミニウム膜または層を素子の表面に被着させた、例えば回折格子およびミラーなどのリソグラフィ用の素子に関する。その後、誘電材料の非常に稠密な、膜もしくは層、または複数の膜もしくは複数の層の組合せをアルミニウム層の表面に被着させる。このような誘電材料の例として、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、フッ素系二酸化ケイ素（本明細書では、Ｆ−ＳｉＯ_２とする）および当業者に公知の同様誘電材料などが掲げられる。

別の実施形態では、本発明は、誘電材料を電子銃ソースで被着させながら、同時に、不活性ガスまたは酸素を混合した不活性ガス混合物を含む高エネルギーイオンプラズマで誘電材料を衝撃する、高度なプラズマプロセスを用いて被着される極めて稠密な膜に関する。

さらに別の実施形態において、本発明は、極めて稠密な誘電材料膜でコーティングされたエキシマレーザ素子に関する。

さらに別の実施形態において、本発明は耐久性を向上させたレーザリソグラフィ用の素子を作成する方法であって、ほかにもいろいろあるが特に一例として、アルミニウム層を基板表面に被着させる工程と１つまたは複数の誘電材料層をアルミニウム層にコーティングする工程とを備え、誘電材料の被着は、１種類または複数種類の誘電材料を電子銃ソースから被着させつつ、同時に、不活性ガスまたは酸素を混合した不活性ガスの混合物を含む高エネルギーイオンプラズマで、被着される材料を衝撃することによって実施される方法に関する。

刻線された回折格子を作る技術は公知であるが、そのような刻線格子（例えば、マスター格子）を作る費用は非常に高額である。その結果、例えば、特許文献１に記載されているようにマスター格子を複製する技術が開発された。効率を上げる試行を通し、誘電性を向上させる提案が、特許文献３および特許文献２でなされた。これらの特許には、アルミニウム膜を１０^−６Ｔｏｒｒ未満の真空中でアルミニウム膜を被着させる場合に、反射性を高めるための単層または層の組合せとして、ＭｇＦ_２、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３をオーバーコーティングすることにより、下にあるアルミニウム膜（層）を酸化から保護することが記載されている。上記特許の記載によれば、被膜内への酸素の混入を回避するにはそのような真空が必要とされている。酸素は結果的にアルミニウムを酸化する。また、そのような被着部を「稠密」にすることも幾らか記載されている。これらの特許は本発明以前の最新技術である。これらの技術は過去においては功を奏していたであろうが、波長１９３ｎｍ以下、１ＫＨｚ以上で作動する、現在出回っている強力なエキシマレーザを上記特許に記載されている素子と一緒に用いると芳しくない。

本願明細書の発明者らの研究によれば、上記特許文献１、特許文献２および特許文献３にしたがって被着させた保護用オーバーコーティングは、事実上、超多孔質である。（保護用コーティングの被着は、マイヤー（Ｍａｉｅｒ）らの米国特許第５４６６３６５号明細書およびマイヤー（Ｍａｉｅｒ）らの米国特許第６８３３９４９号明細書にも記載されている。これら特許では、Ｆ−ＳｉＯ_２のコーティングが、（好ましくはフッ化カルシウムから作られた）光学リソグラフィ用の素子上に被着される。）膜厚は基板を約３００℃に加熱することによって改善できるだろうが、シリカ基板、エポキシまたは他の接着材料、およびアルミニウムの複製層の差膨張率のために、３００℃への加熱というのは事実上不可能である。また、接着材料のガス放出特性は真空を汚染する作用がある。本願明細書の発明者らが実施した研究において、実のところ酸化物の形成によってアルミニウム膜の反射性が低下することが分かった。しかし、特許文献１、特許文献３および特許文献２によれば、酸化の元である酸素が被着部に閉じ込められることはないものの、残留酸素および／または水蒸気が多孔性のオーバーコーティング層に侵入する。これらの侵入のことは上記特許では認識されていなかった。本願明細書の発明者らは、十分にパージされた乾燥窒素環境においてでさえ、数ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ−ｐｅｒ−ｍｉｌｌｉｏｎ−百万分率）の酸素および／または水蒸気が多孔性のオーバーコーティングを通ってアルミニウム膜まで達することを見出した。また、繰返し率１ＫＨｚ以上の場合にパルスエネルギー約５ｍＪ／ｃｍ^２以上で作動する現代のエキシマレーザ（例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦおよびＦ_２エキシマレーザ）に存在する高い電界強度によって酸化物の形成が開始および促進される。これらの環境下では、パルス計数にしたがって格子の効率が下がり始める。すなわち、パルス計数が高くなるのに伴って劣化が進む。本願明細書の発明者らは、本発明にしたがって被着させる保護用オーバーコーティングを素子の表面に被着させると、そのようなコーティングに関わる本発明のプロセスによって格子効率の劣化を最小限にして寿命（パルス計数）を延ばせることを見出した。

本発明が下敷きとしたのは、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載されている複製格子である。マスター格子および複製格子は、例えば、シリコン、アルミニウム、シリカ（ガラス）、ガラスセラミックおよびセラミック材料の基板など、適切な基板であれば、どのような基板上に作ることも可能である。複製格子はきわめて繊細で、物理的に触れてはならない。また、複製された表面は複製プロセスからの残留剥離剤によって汚染される可能性がある。そのような汚染を防止するとともに、汚染物質の存在によって起こり得る結果的なコーティング剥離を回避するために、基板を真空チャンバに入れる直前に紫外線、オゾン、プラズマなどによるクリーニング工程を実施してもよい。また、コーティング材料を被着させる直前に真空チャンバ内で低電圧イオン−プラズマクリーニング工程を実施してもよい。当業者周知のこれらのクリーニング工程は望ましいものであるが、複製プロセスおよびそれ以降の処理で汚染されることのないコーティングチャンバに複製格子を供給するのであれば、複製回折格子の長寿命コーティングを達成するにあたってクリーニング工程は不要であることを本願明細書の発明者らは見出した。

本発明による実施例において、図１および２に示されているように、ブレーズ面とチャンバのベースプレートとがほぼ平行となり、関心の表面に対してほぼ垂直入射で膜被着が実施されるように複製格子を真空チャンバ内にセットした。被着チャンバの形態を示す図１において、コーティング前駆体材料２６が入っているるつぼ２２およびコーティングされるべき表面３０を、プラズマイオンソース２０と一緒に真空チャンバ（壁は不図示）内に置いた。（幅広の右矢印に対し、格子および矢印３２によって示されているブレーズ方向を示す表面３０の分解図３０’が記載されている。）るつぼ２２からの蒸着物質２４が表面３０に被着するとともに、表面３０および被着材料は、プラズマソース２０が発生する高エネルギーイオンで連続的に衝撃される。図２は、基板とアルミニウム層６０とを接着する、必須でない接着層５０上に配置されている基板ブレーズ面３０”の拡大図である。アルミニウム層６０の表面には誘電体バリア層７０が示されている。被着されるべき膜がアルミニウムであって、および、接着が、例えばアルミニウムをガラスに接着するものである場合、クロム、ニッケル、またはニッケルクロム合金が最初にガラス（シリカ）に被着される。被着がアルミニウム−ガラスではなく、アルミニウム−アルミニウムである複製格子の場合は、このような接着層は不要である。金属の接着層の使用法についてはＪ．Ｄ．マッソ（Ｍａｓｓｏ）の米国特許第４２２３９７４号明細書に記載されている。

本発明よれば、基板の加熱は必要ない。また、複製格子が真空チャンバに取り付けられると、少なくとも９×１０^−６ｍｂａｒまたはもっと良いレベルの真空がかけられる。この真空レベルに達した時点で、本発明にしたがう被着プロセスを開始できる。この時点で低電圧イオンプラズマクリーニング工程を随意に用いることもできるが、プラズマクリーニングを行わなくても満足な結果が得られた。電子銃ソースまたは抵抗ソースを用いて、高圧力下（９×１０^−６ｍｂａｒまたはもっと良いレベル）および１５ｎｍ／秒より高い高被着速度で、高純度（９９．９９９％以上）のアルミニウム膜を被着させる。電子銃による被着は、速度約２５ｎｍ／秒であることが好ましい。溶融アルミニウムは化学的攻撃性があるので、チャンバ内の残留大気による汚染を最小限とするために、本願明細書に記載されているような優れた真空状態および高い被着速度が必要である。被着される膜の厚さは、これらの波長（２００ｎｍ未満）に適した反射率に合わせて選択する。被着アルミニウム膜は一般に厚さ７０〜９５ｎｍの範囲内であり、好ましくは厚さ約８５ｎｍである。

本発明によれば、被着膜（上記実施例ではアルミニウム）は、誘電体膜を被着させることによって酸化から保護される。電子銃ソースにより、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３） および特にフッ素系酸化ケイ素（Ｆ−ＳｉＯ_２）の誘電体膜をかさ密度に非常に近い密度で被着させることができる。この被着は、被着中の膜を高エネルギーイオンプラズマで同時に衝撃しながら実施される。イオンプラズマは市販のイオンソースで生成され、酸素と混合した不活性ガスで構成されている。不活性ガスはＡｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｋｒ、またはそれらの混合物とすることができるが、好ましい不活性ガスはＡｒである。高エネルギーイオンの運動量変換により稠密な被着が達成されるともに、高エネルギーの酸素イオンにより被着の完全な化学量論性が促進される。保護のために単一の膜を使用することも可能であるし、保護および反射性向上のために複数の膜を組み合わせて使用することも可能である。層の厚さおよび構成は反射性が最大となるように選択し、参考文献に説明されているよう薄膜理論から直接進める。

本発明にしたがう稠密な被着部は、現代の高エネルギー、高パルス繰返し数のエキシマレーザシステム内で作動する複製格子の耐久性向上の鍵である。本発明にしたがう膜は、残留酸素および／またはパ―ジガスに存在している水蒸気が保護用オーバーコーティングに侵入するのを妨げる。

誘電体膜は純粋な（９９．９％以上）出発原料から作られる。フッ化シリカの場合、フッ素のドーパント値は０．５重量％〜４．５重量％である。基板における被着速度は０．０５ｎｍ／秒〜０．６ｎｍ／秒であり、好ましい被着速度は０．１５±０．５ｎｍ／秒である。被着中のチャンバの圧力は７×１０^−５ｍｂａｒ〜４×１０^−４ｍｂａｒの範囲にわたるが、一般に約２．５×１０^−４ｍｂａｒである。このような圧力は、不活性ガスプラス酸素によるものであり、酸素をイオンソースに流入させる必要がある。衝撃イオンは８０ｅＶ〜１５０ｅＶの間、一般に約１１０ｅＶ、のイオンエネルギーで被着膜に到着する。これは、約５ｅＶの表面エネルギーに打ち勝って分子を被着させ、コンパクトで稠密な膜を生成するに十二分なイオンエネルギーである。また、到着イオンに対する到着分子の比は、膜の密度および膜の化学量論性にとって重要である。正確な詳細は、被着される材料、チャンバの形態、被着速度、気体流、およびイオンソースに合わせて選択される他のパラメータにしたがって注意深く算出されるべきである。これらの詳細は、本願明細書内の教示事項を使用すれば、当業者がその能力の範囲内で理解できるであろう。被着される誘電体膜の厚さは、関心の波長にいくぶんか応じて、５０〜１５０ｎｍの範囲内にあり、好ましくは４０〜８０ｎｍの範囲内にあり、相変化はアルミニウム−オーバーコーティングの境界面における反射率に応じて決まる。

本発明の方法の実施例として、当業界で公知の方法で格子を作製して複製する。複製格子を図１に示される真空チャンバ内に配置する。チャンバを９×１０^−６ｍｂａｒかまたはもっと良い圧力まで排気する。基板を加熱する必要は無い。アルミニウムを被着させるために電子銃または抵抗ソースを使用し、その後、アルミニウム膜を複製格子に被着速度１０〜４０ｎｍ／秒、好ましくは被着速度１５〜３０ｎｍ／秒、最も好ましくは被着速度２５ｎｍ／秒±２ｎｍ／秒で、７０〜９５ｎｍの範囲の厚さに被覆する。アルミニウムの被着の場合、電子銃が好ましいソースである。アルミニウム蒸着後、好ましくは同一チャンバ内で真空状態を切らさずに、誘電体層（１層または複数層）を被着させる。図１に図示され本願明細書に記載されているような被着チャンバ内の圧力は、プラズマソースおよび動作用に供給される気体を昇温させたことの当然の結果として、７×１０^−５ｍｂａｒ〜４×１０^−４ｍｂａｒに上昇する。被着は２．５×１０^−４ｍｂａｒ±１．０×１０^−４ｍｂａｒの圧力で実施されることが好ましい。好ましい誘電体膜被着方法は、０．０５ｎｍ／秒〜０．６ｎｍ／秒、好ましくは０．１５±０．５ｎｍ／秒、の被着速度での電子銃による溶融による。稠密な被着を達成するためには、すなわち、酸素や湿気をアルミニウム膜まで侵入させない膜を得るためには、誘電体膜の被着中のプラズマ衝撃が必要であり、これが本発明の核心である。

図１に示されているように、集束させた電子流による衝撃によってるつぼ２２内の材料を加熱することにより、るつぼ２２から誘電材料２６を蒸発させる。このような蒸発方法は技術的に十分に理解されている。誘電材料の被着と同時に、アルミニウム蒸着表面上に蒸着される材料を、プラズマイオンソースによって生成される高エネルギーイオンプラズマで衝撃する。高エネルギーイオンのエネルギーは８０〜１５０ｅＶの範囲内であり、好ましくは約１１０ｅＶである。イオンは、不活性ガスと酸素の混合物であり、好ましい不活性ガスはアルゴンである。チャンバに供給される気体は立方センチメートル毎分（ＳＣＣＭ）で測定される。不活性ガスの供給は、５〜１５ＳＣＣＭの範囲内であり、好ましくは９±３ＳＣＣＭである。一方、酸素供給量は２〜１４ＳＣＣＭの範囲内であり、好ましくは５±３ＳＣＣＭである。

イオンプラズマによるアルミニウム膜の酸化を防止するために、誘電材料を被着させるが、その際、まず、衝撃イオン源としてアルゴンなどの不活性ガスを使用して第１の層の被着を実施する。アルミニウム表面上に厚さ４〜８ｎｍの誘電材料が被着したら、酸素をプラズマソースに送り込み、誘電材料が所望の厚さに成膜するまで、アルゴンイオン（または他の不活性ガスのイオン）と酸素イオンの組合せを使用して誘電材料の衝撃を継続させる。したがって、その結果として得られるリソグラフィ用素子（例えば格子またはミラーなど）は、ミラーの基板または表面に格子がエッチングされている基板と、基板を覆うアルミニウム層と、厚み全体の最初の４〜８ｎｍの被着中に不活性ガスイオンだけで衝撃されていた第１の誘電材料層とを含んでいる。その厚み全体の被着中に不活性ガスイオンと酸素イオンの組合せで衝撃される、その後に続く層が追加される場合もある。被着された高反応性のアルミニウムの表面上に酸化アルミニウムの層を形成させないために、第１の層の所望の厚さが達成されるまでは酸素を入れない。上述のように、被着中の誘電体層の衝撃することは層の稠密化に役立ち、その結果として得られる被着材料は理論かさ密度に近づく。不活性ガスと酸素との組合せで衝撃を用いることにより、被着された誘電材料構造における酸素気孔の形成を防止する。

このように、本発明にしたがえば、１つまたは複数の誘電材料層をアルミニウム層の表面に被着させる際、１つの誘電体層を積層させるかまたは複数誘電体層の最初の層を積層させるときに、この１つの誘電体層または最初の誘電体層を第１の部分および第２の部分として積層させ、第１の部分はアルミニウム膜の表面に積層させ、第２の部分は第１の部分に積層させ、第１の部分の被着中、高エネルギーの不活性ガスイオンによる衝撃を第１の部分に受けさせ、第２の部分の被着中、高エネルギーの不活性ガスイオンと高エネルギーの酸素イオンの組合せによる衝撃を第２の部分に受けさせる。誘電体層の第１の部分の厚さは４〜８ｎｍの範囲内であり、第２の部分の厚さは１２〜１４６ｎｍの範囲内であり、誘電体層の総厚は２０〜１５０ｎｍの範囲内である。１つより多くの誘電体層を積層させる場合、第２およびそれ以降（すなわち、第３、第４、．．．）の層は、その被着中ずっと高エネルギーの不活性ガスイオンと高エネルギーの酸素イオンの組合せによって衝撃することによって得られる単一の部分として積層させることも可能である。

以上記載の通り、誘電体コーティング材料は当業界で公知の誘電材料であればどれにすることもできるが、好ましい材料はＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＦ−ＳｉＯ_２である。誘電材料がＦ−ＳｉＯ_２であるとき、材料のフッ素含有量は０．０５〜５重量％の範囲内、好ましくは０．０５〜２重量％の範囲内とする。被着されるコーティング材料の厚さは、２０〜１２０ｎｍの範囲内、一般には３０〜８０ｎｍの範囲内とする。このデザインにおける層厚および層順は、特定の用途および波長に合うように設計者によって選択される。層は、４分の１波長という光学的厚さの倍数とすることもでき、ここで光学的厚さとは、層の光学的屈折率にその物理的厚さを乗じたものと定義されるが、これは必須ではない。アルミニウム隣接層は、アルミニウム膜からの反射時の相変化を考慮して一般に厚さ調整される。これらの設計方法については参考文献に説明されており、膜設計者には周知のことである。

基板はリソグラフィ用の素子、特に反射性の素子または特定の波長帯の光を反射する素子、を作成するのに適した基板であれば、どのような基板とすることも可能である。そのような基板の材料の例として、シリコン、アルミニウム、シリカ（ガラス）、ガラス−セラミックおよびセラミック材料などが掲げられる。セラミック材料は１．５ｘ１０^−６℃／ｃｍより小さい低熱膨張率を備えることが好ましい。

限られた数の実施形態に関して本発明を説明したが、本開示の恩恵を浴する当業者であれば、本明細書に開示された本発明の範囲を逸脱しない別の実施形態が案出され得ることが分かるであろう。したがって、本発明の範囲は添付される特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。

本発明にしたがって使用される被着の幾何学形態を示す図である。 表面にコーティングを備えたブレーズ面の拡大図である。

符号の説明

２０ プラズマイオンソース
２２ るつぼ
２４ 蒸着物質
２６ 誘電材料
３０” 基板ブレーズ面
５０ 接着層
６０ アルミニウム層
７０ 誘電体バリア層

Claims (12)

1. 基板と、
   前記基板の表面に被着されたアルミニウム膜と、
   前記アルミニウム膜の前記表面に積層させた、１つまたは複数の保護用誘電材料層と
   を備える、高出力エキシマレーザ用の長寿命の素子であって、
   １つの誘電材料層を積層させるかまたは複数の誘電材料層の最初の層を被着させるとき、前記１つの誘電材料層または前記最初の誘電材料層を第１の部分および第２の部分として積層させ、前記第１の部分を前記アルミニウム膜の表面に積層させ、前記第２の部分を前記第１の部分の表面に積層させ、
   前記第１の部分の被着中、高エネルギーの不活性ガスイオンによる衝撃を前記第１の部分に受けさせ、前記第２の部分の被着中、高エネルギーの不活性ガスイオンと高エネルギーの酸素イオンの組合せによる衝撃を前記第２の部分に受けさせた
   ことを特徴とする素子。
2. 前記被着させた誘電材料層の厚さが２０〜１５０ｎｍの範囲内にあり、前記厚さは複数層の場合は各層の厚さであることを特徴とする請求項１に記載の素子。
3. 前記被着させた１つの誘電材料層または前記被着させた複数の誘電材料層の前記最初の誘電材料層の、前記第１の部分の厚さが４〜８ｎｍの範囲内であり、前記第２の部分の厚さが１２〜１４６ｎｍの範囲内であり、前記第１および第２の部分の総厚が２０〜１５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の素子。
4. 前記誘電材料が、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＦ−ＳｉＯ_２から成る群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の素子。
5. 前記素子が、反射性かまたは特定の波長帯の光を反射する格子またはミラーから成る群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の素子。
6. 前記基板がガラスであり、前記素子が接着材料を前記ガラスと前記アルミニウム膜との間にさらに備え、前記接着材料が、ニッケル、クロム、ニッケルクロム合金、ならびにガラスとアルミニウムとを接着するための技術的公知の他の金属および合金から成る群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の素子。
7. リソグラフィレーザシステム用の素子であって、前記素子が、反射性かまたは特定の波長帯の光を反射する格子またはミラーであり、前記素子が、
   ガラス、ガラスセラミックまたはセラミックの基板と、
   前記基板の表面に被着されたアルミニウム膜と、
   前記基板と前記アルミニウム膜との間の接着層であって、ニッケル、クロム、ニッケルクロム合金、ならびに前記基板とアルミニウムとを接着するための技術的公知の他の金属および合金から成る群より選択される材料を含む接着層と、
   前記アルミニウム膜の前記表面に積層させた、１つまたは複数の保護用誘電材料層と
   を備え、
   １つの誘電材料層を積層させるかまたは複数の誘電材料層の最初の層を被着させるとき、前記１つの誘電材料層または前記最初の誘電材料層を第１の部分および第２の部分として積層させ、前記第１の部分を前記アルミニウム膜の表面に積層させ、前記第２の部分を前記第１の部分の表面に積層させ、
   前記第１の部分の被着中、高エネルギーの不活性ガスイオンによる衝撃を前記第１の部分に受けさせ、前記第２の部分の被着中、高エネルギーの不活性ガスイオンと高エネルギーの酸素イオンの組合せによる衝撃を前記第２の部分に受けさせ、
   前記１つの誘電材料層または前記複数の誘電材料層の最初の層が、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＦ−ＳｉＯ_２から成る群より選択される
   ことを特徴とする素子。
8. 各誘電材料層の厚さが２０〜１５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項７に記載の素子。
9. 前記被着させた１つの誘電材料層または前記被着させた複数の誘電材料層の前記最初の誘電材料層の、前記第１の部分の厚さが４〜８ｎｍの範囲内であり、前記第２の部分の厚さが１２〜１４６ｎｍの範囲内であり、前記第１および第２の部分の総厚が２０〜１５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項８に記載の素子。
10. 表面にアルミニウムコーティングを備えた光学素子のアルミニウム表面上に稠密な誘電体膜を被着させる方法であって、
    基板上にアルミニウム層を有する光学素子を、選択された誘電性コーティング材料のソースと、高エネルギー不活性ガスイオンおよび高エネルギー酸素イオンのソースとを備えた真空蒸着チャンバに入れる工程と、
    前記チャンバを圧力９×１０^−６ｍｂａｒ未満まで排気する工程と、
    コーティング中の前記真空蒸着チャンバ内の圧力が７×１０^−５ｍｂａｒ〜４×１０^−４の範囲内となるような態様で前記誘電性コーティング材料および高エネルギーのイオンで衝撃しながら前記誘電性コーティング材料を気化して前記アルミニウム表面上に被着させる工程と、
    前記誘電性コーティング材料を厚さ２０〜１５０ｎｍの範囲内に被着させ、それによって基板上のアルミニウム層を覆う誘電性コーティングを備えた光学素子を形成する工程と
    を有してなる方法であり、
    前記誘電性コーティング材料を衝撃する前記工程が、前記誘電性コーティング材料の最初の４〜８ｎｍの被着中にのみ高エネルギーの不活性ガスイオンで衝撃する工程と、前記誘電性コーティング材料の残りの被着中は不活性ガスイオンと酸素イオンの混合物で衝撃する工程とを含む
    ことを特徴とする方法。
11. 前記アルミニウム膜の前記表面に前記誘電性コーティング材料を被着させる前記工程が、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＦ−ＳｉＯ_２から成る群より選択される材料を被着させる工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 光学素子を提供するとは、基板上にアルミニウム層を有し、前記アルミ層と前記基板との間に接着層を有する光学素子を提供することであり、前記接着層が、ニッケル、クロム、ニッケルクロム合金、ならびに前記基板とアルミニウムとを接着するための技術的公知の他の金属および合金から成る群より選択されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

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