JPH10273773A - 光学薄膜 - Google Patents
光学薄膜Info
- Publication number
- JPH10273773A JPH10273773A JP9078352A JP7835297A JPH10273773A JP H10273773 A JPH10273773 A JP H10273773A JP 9078352 A JP9078352 A JP 9078352A JP 7835297 A JP7835297 A JP 7835297A JP H10273773 A JPH10273773 A JP H10273773A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- hafnium oxide
- optical thin
- thin film
- oxide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 減衰係数が小さく、膜構造が緻密な酸化ハフ
ニウム膜を有する光学薄膜を提供する。 【解決手段】少なくとも、イオンビームスパッタ法によ
り形成された酸化ハフニウム膜であって、２３０〜３０
０ｎｍの波長範囲において、減衰係数が０．００５より
小さい酸化ハフニウム膜を有する光学薄膜。
ニウム膜を有する光学薄膜を提供する。 【解決手段】少なくとも、イオンビームスパッタ法によ
り形成された酸化ハフニウム膜であって、２３０〜３０
０ｎｍの波長範囲において、減衰係数が０．００５より
小さい酸化ハフニウム膜を有する光学薄膜。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学基板に形成さ
れる光学薄膜に関する。
れる光学薄膜に関する。
【０００２】
【従来技術】現在、ほとんどすべての光学部材には反射
防止膜、反射増加膜等の光学薄膜が形成されている。そ
の光学薄膜は、スペックによっては、積層数が数十層に
もおよぶ多層膜になる場合もある。
防止膜、反射増加膜等の光学薄膜が形成されている。そ
の光学薄膜は、スペックによっては、積層数が数十層に
もおよぶ多層膜になる場合もある。
【０００３】真空蒸着法により成膜した光学薄膜は、積
層数が増加するにしたがって、散乱が増加する、膜に亀
裂が入る、或いは水分が膜に浸透し、分光特性が変化す
る等の問題が生じる。そこで、最近の生産形態の多様化
に伴って、真空蒸着法による成膜方法以外の他の成膜方
法、イオンプロセス等の新技術を利用した成膜技術が検
討されている。
層数が増加するにしたがって、散乱が増加する、膜に亀
裂が入る、或いは水分が膜に浸透し、分光特性が変化す
る等の問題が生じる。そこで、最近の生産形態の多様化
に伴って、真空蒸着法による成膜方法以外の他の成膜方
法、イオンプロセス等の新技術を利用した成膜技術が検
討されている。
【０００４】イオンプロセス等の新技術を利用した成膜
技術として、イオンプレーティング法、イオンアシスト
法、イオンビームスパッタ法、ＣＶＤ法等が挙げられ
る。イオンプロセス等を利用した成膜技術の技術的メリ
ットとして、 （１）膜特性の向上が図れる（膜硬度、膜密着性向上） （２）基板温度は上げなくても屈折率の高い膜が得られ
る等が挙げられる。
技術として、イオンプレーティング法、イオンアシスト
法、イオンビームスパッタ法、ＣＶＤ法等が挙げられ
る。イオンプロセス等を利用した成膜技術の技術的メリ
ットとして、 （１）膜特性の向上が図れる（膜硬度、膜密着性向上） （２）基板温度は上げなくても屈折率の高い膜が得られ
る等が挙げられる。
【０００５】また、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一つの方法と
して、光源波長の短波長化が挙げられる。光学薄膜材料
は波長が短くなるにしたがって、吸収量が増大する傾向
があり、短波長で吸収が少ない光学薄膜材料は、種類が
限られている。
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一つの方法と
して、光源波長の短波長化が挙げられる。光学薄膜材料
は波長が短くなるにしたがって、吸収量が増大する傾向
があり、短波長で吸収が少ない光学薄膜材料は、種類が
限られている。
【０００６】そのなかでも酸化ハフニウムはＫｒＦ波長
（２４８．４ｎｍ）程度まで使用できる光学薄膜材料と
して注目されている。しかし、酸化ハフニウムは、真空
蒸着法により成膜した場合は、柱状構造をとり微小な隙
間を有するので、水分吸着等の経時変化が起こり、分光
特性が変化するという問題がある。
（２４８．４ｎｍ）程度まで使用できる光学薄膜材料と
して注目されている。しかし、酸化ハフニウムは、真空
蒸着法により成膜した場合は、柱状構造をとり微小な隙
間を有するので、水分吸着等の経時変化が起こり、分光
特性が変化するという問題がある。
【０００７】そこで、上記イオンプロセスを利用した成
膜技術を用いて膜構造の緻密化、表面粗さの向上が図ら
れる。
膜技術を用いて膜構造の緻密化、表面粗さの向上が図ら
れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、イオン
プロセス等を利用した成膜技術により成膜した光学薄膜
は、真空蒸着法により成膜した光学薄膜に比べて吸収損
失が大きいという問題がある。例えば、酸化ハフニウム
膜の２４８．４ｎｍにおける減衰係数は、ＥＢ真空蒸着
法により成膜した場合、０．００１以下であり、イオン
ビームスパッタ法により成膜した場合、０．００５以上
である。
プロセス等を利用した成膜技術により成膜した光学薄膜
は、真空蒸着法により成膜した光学薄膜に比べて吸収損
失が大きいという問題がある。例えば、酸化ハフニウム
膜の２４８．４ｎｍにおける減衰係数は、ＥＢ真空蒸着
法により成膜した場合、０．００１以下であり、イオン
ビームスパッタ法により成膜した場合、０．００５以上
である。
【０００９】そこで、本発明はこれらの問題点に鑑み、
減衰係数が小さく、膜構造が緻密な酸化ハフニウム膜を
有する光学薄膜を提供することを目的とする。
減衰係数が小さく、膜構造が緻密な酸化ハフニウム膜を
有する光学薄膜を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決する手段】イオンビームスパッタ法を用い
て、石英ガラス基板上に酸化ハフニウム膜を成膜した。
この時の吸収損失の原因を分析調査したところ、不純物
は少なく膜中に酸素が十分含まれていたことより、金属
と酸素の結合状態に関する欠陥が原因ではないかと推測
された。
て、石英ガラス基板上に酸化ハフニウム膜を成膜した。
この時の吸収損失の原因を分析調査したところ、不純物
は少なく膜中に酸素が十分含まれていたことより、金属
と酸素の結合状態に関する欠陥が原因ではないかと推測
された。
【００１１】そこで、成膜された酸化ハフニウム膜を大
気中、４００℃で３時間ベーキングしたことで大幅に損
失が減少した。その時の効果を図１に示す。実線は成膜
直後の透過率、破線はベーキング後の透過率を示す。以
上を踏まえて、本発明者は、成膜条件を鋭意検討の結
果、本発明を行うに至った。
気中、４００℃で３時間ベーキングしたことで大幅に損
失が減少した。その時の効果を図１に示す。実線は成膜
直後の透過率、破線はベーキング後の透過率を示す。以
上を踏まえて、本発明者は、成膜条件を鋭意検討の結
果、本発明を行うに至った。
【００１２】本発明は、第一に「少なくとも、イオンビ
ームスパッタ法により形成された酸化ハフニウム膜であ
って、２３０〜３００ｎｍの波長範囲において、減衰係
数が０．００５より小さい酸化ハフニウム膜を有する光
学薄膜（請求項１）」を提供する。
ームスパッタ法により形成された酸化ハフニウム膜であ
って、２３０〜３００ｎｍの波長範囲において、減衰係
数が０．００５より小さい酸化ハフニウム膜を有する光
学薄膜（請求項１）」を提供する。
【００１３】
【発明の実施形態】本発明にかかる酸化ハフニウム膜の
実施形態は、イオンビームスパッタ法により成膜され
る。基板を装置チャンバー内にセット後、排気を行い真
空化を行うが、通常のイオンビームスパッタ法で要求さ
れる到達真空度（１×１０-7〜３×１０-7torr）に比べ
て、真空の程度が悪い１×１０ー6〜５×１０-7torr程度
に設定した。
実施形態は、イオンビームスパッタ法により成膜され
る。基板を装置チャンバー内にセット後、排気を行い真
空化を行うが、通常のイオンビームスパッタ法で要求さ
れる到達真空度（１×１０-7〜３×１０-7torr）に比べ
て、真空の程度が悪い１×１０ー6〜５×１０-7torr程度
に設定した。
【００１４】次に、基板を遮蔽して、アルゴンガスのイ
オンビームで酸素を導入せずにプレスパッタを行い、装
置の環境を整えた。基板の遮蔽を取り外して、本スパッ
タを行い成膜した。排気が不十分で、真空度が悪い状態
では、微少量の水分が存在するので、この水分が成膜時
に作用して吸収損失の小さな（減衰係数の小さな）膜が
成膜できる。
オンビームで酸素を導入せずにプレスパッタを行い、装
置の環境を整えた。基板の遮蔽を取り外して、本スパッ
タを行い成膜した。排気が不十分で、真空度が悪い状態
では、微少量の水分が存在するので、この水分が成膜時
に作用して吸収損失の小さな（減衰係数の小さな）膜が
成膜できる。
【００１５】
［実施例１］基板上に光学的膜厚λ／２の酸化ハフニウ
ム膜をイオンビームスパッタ法を用いて成膜した。イオ
ンソースにアルゴンガスを使用し、ターゲットは純度９
９．９％以上の酸化ハフニウムターゲットを使用した。
ム膜をイオンビームスパッタ法を用いて成膜した。イオ
ンソースにアルゴンガスを使用し、ターゲットは純度９
９．９％以上の酸化ハフニウムターゲットを使用した。
【００１６】先ず、基板を装置チャンバー内にセット
後、約５時間排気を行い、真空度を１×１０ー6torr に
した。次に、基板を遮蔽して、アルゴンガスのイオンビ
ーム１ｋｖ、７０ｍＡの条件で酸素を導入せずに約１５
分間プレスパッタを行い、装置の環境を整えた。基板の
遮蔽を取り外して、プレスパッタと同様の条件で本スパ
ッタを行い成膜した。
後、約５時間排気を行い、真空度を１×１０ー6torr に
した。次に、基板を遮蔽して、アルゴンガスのイオンビ
ーム１ｋｖ、７０ｍＡの条件で酸素を導入せずに約１５
分間プレスパッタを行い、装置の環境を整えた。基板の
遮蔽を取り外して、プレスパッタと同様の条件で本スパ
ッタを行い成膜した。
【００１７】分光特性を測定した結果、λ＝２４８．４
ｎｍにおける吸収損失は０．４％であった。酸化ハフニ
ウム膜の屈折率を２．２８として、これを換算すると、
減衰係数は、０．００１４である。さらに、大気中、４
００℃で３時間ベーキングした。吸収損失は約０．２３
％であった。これを換算すると、減衰係数は０．０００
８である。
ｎｍにおける吸収損失は０．４％であった。酸化ハフニ
ウム膜の屈折率を２．２８として、これを換算すると、
減衰係数は、０．００１４である。さらに、大気中、４
００℃で３時間ベーキングした。吸収損失は約０．２３
％であった。これを換算すると、減衰係数は０．０００
８である。
【００１８】［比較例１］排気を約１２時間行い、真空
度を５×１０-7torr未満にする以外は、実施例１と同様
な条件でイオンビームスパッタ法を用いて、基板上に光
学的膜厚λ／２（λ＝２４８．４ｎｍ）の酸化ハフニウ
ム膜を成膜した。分光特性を測定した結果、λ＝２４
８．４ｎｍにおける吸収損失は１．４％以上であった。
これを換算すると、減衰係数は、０．００５以上であ
る。
度を５×１０-7torr未満にする以外は、実施例１と同様
な条件でイオンビームスパッタ法を用いて、基板上に光
学的膜厚λ／２（λ＝２４８．４ｎｍ）の酸化ハフニウ
ム膜を成膜した。分光特性を測定した結果、λ＝２４
８．４ｎｍにおける吸収損失は１．４％以上であった。
これを換算すると、減衰係数は、０．００５以上であ
る。
【００１９】［実施例２］基板上に光学的膜厚がλ／４
の酸化ハフニウムと酸化シリコンとからなる積層数が２
１層の多層膜（酸化ハフニウムをＨ、酸化シリコンをＬ
とすると、［ＨＬ］10Ｌをイオンビームスパッタ法を用
いて成膜した。イオンソースにアルゴンガスを使用し、
ターゲットにそれぞれ純度９９．９％以上の酸化物ター
ゲットを使用した。
の酸化ハフニウムと酸化シリコンとからなる積層数が２
１層の多層膜（酸化ハフニウムをＨ、酸化シリコンをＬ
とすると、［ＨＬ］10Ｌをイオンビームスパッタ法を用
いて成膜した。イオンソースにアルゴンガスを使用し、
ターゲットにそれぞれ純度９９．９％以上の酸化物ター
ゲットを使用した。
【００２０】先ず、基板を装置チャンバー内にセット
後、約５時間排気を行い、真空度を８×１０-7torrにし
た。次に、基板を遮蔽して、アルゴンガスのイオンビー
ム１ｋｖ、７０ｍＡの条件で酸素を導入せずに約１５分
間、酸化ハフニウムターゲットのプレスパッタを行い、
装置の環境を整えた。基板の遮蔽を取り外して、プレス
パッタと同様の条件で本スパッタを行い、酸化ハフニウ
ム膜を成膜した。
後、約５時間排気を行い、真空度を８×１０-7torrにし
た。次に、基板を遮蔽して、アルゴンガスのイオンビー
ム１ｋｖ、７０ｍＡの条件で酸素を導入せずに約１５分
間、酸化ハフニウムターゲットのプレスパッタを行い、
装置の環境を整えた。基板の遮蔽を取り外して、プレス
パッタと同様の条件で本スパッタを行い、酸化ハフニウ
ム膜を成膜した。
【００２１】基板を遮蔽して、アルゴンガスのイオンビ
ーム１ｋｖ、７０ｍＡの条件で、酸素を導入して約１５
分間、酸化シリコンターゲットのプレスパッタを行い、
装置の環境を整えた。基板の遮蔽を取り外して、プレス
パッタと同様の条件で本スパッタを行い、酸化シリコン
膜を成膜した。本スパッタについて、上記工程を酸化ハ
フニウム膜について１０回、酸化シリコン膜について１
１回繰り返して、２１層の交互層を成膜した。
ーム１ｋｖ、７０ｍＡの条件で、酸素を導入して約１５
分間、酸化シリコンターゲットのプレスパッタを行い、
装置の環境を整えた。基板の遮蔽を取り外して、プレス
パッタと同様の条件で本スパッタを行い、酸化シリコン
膜を成膜した。本スパッタについて、上記工程を酸化ハ
フニウム膜について１０回、酸化シリコン膜について１
１回繰り返して、２１層の交互層を成膜した。
【００２２】分光特性を測定した結果、λ＝２４８．４
ｎｍにおける反射率は９９．４％、吸収損失は０．５％
以下であった。酸化シリコンの減衰係数を文献値より
０．０００１としてこれを換算すると、酸化ハフニウム
の減衰係数は、０．００２である。さらに、大気中、４
００℃で３時間ベーキングした。反射率は９９．８％、
吸収損失は約０．１％以下であった。酸化シリコンの減
衰係数を文献値より０．０００１としてこれを換算する
と、酸化ハフニウムの減衰係数は、０．０００５であ
る。
ｎｍにおける反射率は９９．４％、吸収損失は０．５％
以下であった。酸化シリコンの減衰係数を文献値より
０．０００１としてこれを換算すると、酸化ハフニウム
の減衰係数は、０．００２である。さらに、大気中、４
００℃で３時間ベーキングした。反射率は９９．８％、
吸収損失は約０．１％以下であった。酸化シリコンの減
衰係数を文献値より０．０００１としてこれを換算する
と、酸化ハフニウムの減衰係数は、０．０００５であ
る。
【００２３】多層膜においても本発明にかかる酸化ハフ
ニウムの減衰係数は、０．００５より小さく、大気に接
していない層もベーキングによる損失減少効果があるこ
とがわかった。
ニウムの減衰係数は、０．００５より小さく、大気に接
していない層もベーキングによる損失減少効果があるこ
とがわかった。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明にかかる酸
化ハフニウム膜は減衰係数は０．００５より小さいの
で、本発明にかかる酸化ハフニウム膜を有する光学薄膜
の吸収損失が小さくなり、反射率又は透過率を向上させ
ることができる。
化ハフニウム膜は減衰係数は０．００５より小さいの
で、本発明にかかる酸化ハフニウム膜を有する光学薄膜
の吸収損失が小さくなり、反射率又は透過率を向上させ
ることができる。
【図１】基板上に成膜された酸化ハフニウム膜の透過率
（成膜後、成膜後ベークキング）を示す図である。
（成膜後、成膜後ベークキング）を示す図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 5/28 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｚ
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも、イオンビームスパッタ法によ
り形成された酸化ハフニウム膜であって、２３０〜３０
０ｎｍの波長範囲において、減衰係数が０．００５より
小さい酸化ハフニウム膜を有する光学薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9078352A JPH10273773A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 光学薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9078352A JPH10273773A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 光学薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10273773A true JPH10273773A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13659602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9078352A Pending JPH10273773A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 光学薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10273773A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119144929A (zh) * | 2024-11-11 | 2024-12-17 | 中国科学院赣江创新研究院 | 一种立方相稀土掺杂氧化铪薄膜及其制备方法与用途 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP9078352A patent/JPH10273773A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119144929A (zh) * | 2024-11-11 | 2024-12-17 | 中国科学院赣江创新研究院 | 一种立方相稀土掺杂氧化铪薄膜及其制备方法与用途 |
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