JPH11142606A - 反射防止膜及びその製造方法 - Google Patents

反射防止膜及びその製造方法

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JPH11142606A
JPH11142606A JP9312277A JP31227797A JPH11142606A JP H11142606 A JPH11142606 A JP H11142606A JP 9312277 A JP9312277 A JP 9312277A JP 31227797 A JP31227797 A JP 31227797A JP H11142606 A JPH11142606 A JP H11142606A
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康之 鈴木
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竜二 枇榔
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秀宏 金沢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外波長域で耐環境性能に優れ広帯域幅の反
射防止膜を提供する。 【解決手段】 高屈折率膜としてＡｌ2 Ｏ3 を用い、低
屈折率膜としてＡｌＦ3またはＭｇＦ2 を用い、４また
は５または６層構成である反射防止膜。膜の形成には真
空蒸着法またはスパッタリング法またはＣＶＤ法を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の表面に
コーティングされる反射防止膜に関し、特に波長２５０
ｎｍ以下の紫外光に有効な反射防止膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の紫外光用の反射防止膜として
は、フッ化物膜を用いたものが特開昭６１−７７００１
号公報、特開平７−２４４２０５号公報および特開平７
−２４４２１７号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開平７−２４４２０
５号公報、特開平７−２４４２１７号公報には、フッ化
物膜としてフッ化物の高屈折率膜（ＮｄＦ3 、ＬａＦ3
等）が開示されているが、これらが酸化物膜（Ａｌ2 Ｏ
3 膜）に比べると耐環境性（高温度、高湿度環境の特性
安定性能）が劣るという問題があり、そのため、ステッ
パーの屈折型投影光学系のように多数枚のレンズを用い
る光学系の場合、経時変化により１面の反射防止特性が
微小変化しても投影系全体では大きな特性シフトになっ
てしまうという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、紫外波長域で、耐環境性
能（経時的光学特性安定性能）に優れ広帯域幅の反射防
止膜及びその製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、紫外波長
域で利用可能な高屈折率膜材料の中で最も緻密な膜が製
造可能であり、反射防止膜の耐環境性能（光学特性の経
時的安定性）を向上させるためには高屈折率膜としてＡ
ｌ2 Ｏ3 膜を用いることにより特性の安定化が著しく向
上することを見出した。
【０００６】また、Ａｌ2 Ｏ3 と交互積層する低屈折率
膜としては同一Ａｌ金属を含むＡｌＦ3 膜が好ましく界
面のロスが小さいことが明らかとなった。また、ＡｌＦ
3 の代わりとしてＭｇＦ2 でも可能である。
【０００７】膜形成方法は、真空蒸着法でもよい結果が
得られたが、スパッタ法により緻密な膜形成が可能とな
り耐環境性能は向上した。また、ＣＶＤ法によってレン
ズ等の曲面に均一に膜製造することも可能である。
【０００８】反射防止帯域幅を広げ、かつ製造誤差によ
る膜厚誤差を考慮すると、前記目的を達成するための本
発明の反射防止膜の膜構成は、波長１９０ｎｍから２５
０ｎｍの範囲に設計中心波長λ0 をもち、基板側から空
気側へ順に屈折率ｎh の高屈折率層と屈折率ｎl の低屈
折率層の交互多層膜であって、４層構造を有し、基板の
屈折率をｎとした時、屈折率が、 １．３５≦ｎl ≦１．４５ １．６０≦ｎh ≦１．８５ ｎl ≦ｎ≦ｎh を満たし、各層の光学的膜厚（屈折率Ｘ幾何学的膜厚）
を基板側から数えて第１層から第４層まで順にｄ1 、ｄ
2 、ｄ3 、ｄ4 と表すとき、第１層と第３層が高屈折率
層であり、第２層と第４層が低屈折率層であって、 ０．３８λ0 ≦ｄ1 ≦０．４３λ0 ０．３８λ0 ≦ｄ2 ≦０．４３λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ3 ≦０．２５λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ4 ≦０．２５λ0 を満たす膜構成であるか；波長１９０ｎｍから２５０ｎ
ｍの範囲に設計中心波長λ0 をもち、基板側から空気側
へ順に屈折率ｎh の高屈折率層と屈折率ｎl の低屈折率
層の交互多層膜であって、５層構造を有し、基板の屈折
率をｎとした時、屈折率が、 １．３５≦ｎl ≦１．４５ １．６０≦ｎh ≦１．８５ ｎl ≦ｎ≦ｎh を満たし、各層の光学的膜厚（屈折率Ｘ幾何学的膜厚）
を基板側から数えて第１層から第５層まで順にｄ1 、ｄ
2 、ｄ3 、ｄ4 、ｄ5 と表すとき、第１層と第３層と第
５層が低屈折率層であり、第２層と第４層が高屈折率層
であって、 ０．４２λ0 ≦ｄ1 ≦０．４７λ0 ０．３７λ0 ≦ｄ2 ≦０．４２λ0 ０．３７λ0 ≦ｄ3 ≦０．４２λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ4 ≦０．２５λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ5 ≦０．２５λ0 を満たす膜構成であるか；あるいは波長１９０ｎｍから
２５０ｎｍの範囲に設計中心波長λ0 をもち、基板側か
ら空気側へ順に屈折率ｎh の高屈折率層と屈折率ｎl の
低屈折率層の交互多層膜であって、６層構造を有し、基
板の屈折率をｎとした時、屈折率が、 １．３５≦ｎl ≦１．４５ １．６０≦ｎh ≦１．８５ ｎl ≦ｎ≦ｎh を満たし、各層の光学的膜厚（屈折率Ｘ幾何学的膜厚）
を基板側から数えて第１層から第６層まで順にｄ1 、ｄ
2 、ｄ3 、ｄ4 、ｄ5 、ｄ6 と表すとき、第１層と第３
層と第５層が高屈折率層であり、第２層と第４層と第６
層が低屈折率層であって、 ０．４０λ0 ≦ｄ1 ≦０．４５λ0 ０．３７λ0 ≦ｄ2 ≦０．４２λ0 ０．４５λ0 ≦ｄ3 ≦０．５０λ0 ０．０４λ0 ≦ｄ4 ≦０．０９λ0 ０．２８λ0 ≦ｄ5 ≦０．３３λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ6 ≦０．２５λ0 を満たす膜構成だとよい。高屈折率膜は先にも述べたが
Ａｌ2 Ｏ3 であり、低屈折率膜はＡｌＦ3 が良く、Ｍｇ
Ｆ2 でも可能である。
【０００９】本発明により以下の作用が得られる。 （１）高屈折率膜としてＡｌ2 Ｏ3 、低屈折率膜として
ＡｌＦ3 またはＭｇＦ2を用い、上記の膜構成にするこ
とにより、紫外光域での広帯域幅の反射防止膜を提供す
ることができた。 （２）高屈折率膜としてＡｌ2 Ｏ3 を用いることによ
り、耐環境性の優れた紫外波長域の反射防止膜を提供す
ることができた。
【００１０】
【発明の実施の形態及び実施例】以下、本発明の実施の
形態を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれに
限定されるものではなく、適宜本発明の範囲内で変更で
きるものである。
【００１１】実施例１ 高屈折率膜Ａｌ2 Ｏ3 と低屈折率膜ＡｌＦ3 またはＭｇ
Ｆ2 を用い、設計中心波長λ0 ＝１９３ｎｍの紫外光に
対する４層反射防止膜構成を表１に示した。合成石英基
板を用い、表１の膜厚で反射防止膜を製作した。製作し
た反射特性を測定した結果を、図１に示す。反射率０．
２％以下の波長帯域幅が約４０ｎｍと広いことが確認さ
れた。
【００１２】
【表１】
【００１３】実施例２ 設計中心波長λ0 ＝１９３ｎｍの紫外光に対する５層構
成の反射防止膜構成を、表２に示した。蛍石基板を用
い、表２の膜厚で反射防止膜を製作した。製作した反射
防止膜の反射特性を測定した結果を、図２に示す。波長
２００ｎｍ以下の真空紫外波長域でも、反射率０．２％
以下の波長帯域幅が４４ｎｍと広い膜構成が可能である
ことが確認された。
【００１４】
【表２】
【００１５】実施例３ 設計中心波長λ0 ＝１９３ｎｍの紫外光に対する６層構
成の反射防止膜構成を、表３に示した。蛍石基板を用
い、表３の膜厚で反射防止膜を製作し、その反射特性を
測定した。図３に反射率光学特性測定結果を示す。波長
２００ｎｍ以下の真空紫外波長域でも、反射率０．２％
以下の波長帯域幅が４６ｎｍと広い膜構成が可能である
ことが確認された。
【００１６】
【表３】表３
【００１７】実施例４ 高屈折率膜Ａｌ2 Ｏ3 と低屈折率膜ＡｌＦ3 またはＭｇ
Ｆ2 を用い、設計中心波長λ0 ＝２４８ｎｍの紫外光に
対する４層反射防止膜構成を表４に示した。合成石英基
板を用い、表４の膜厚で反射防止膜を製作し、その反射
特性を測定した。図４に反射率光学特性測定結果を示
す。反射率０．５％以下の波長帯域幅が約７０ｎｍと広
いことが確認された。
【００１８】
【表４】
【００１９】実施例５ 設計中心波長λ0 ＝２４８ｎｍの紫外光に対する５層構
成の反射防止膜構成を、表５に示した。合成石英基板を
用い、表５の膜厚で反射防止膜を製作し、その反射特性
を測定した。図５に反射率光学特性測定結果を示す。波
長２００ｎｍから３００ｎｍの紫外波長域でも、反射率
０．５％以下の波長帯域幅が８０ｎｍと広い膜構成が可
能であることが確認された。
【００２０】
【表５】
【００２１】実施例６ 設計中心波長λ0 ＝２４８ｎｍの紫外光に対する６層構
成の反射防止膜構成を、表６に示した。合成石英基板を
用い、表６の膜厚で反射防止膜を製作し、その反射特性
を測定した。図６に反射率光学特性測定結果を示す。波
長２００ｎｍから３００ｎｍの紫外波長域でも、反射率
０．２％以下の波長帯域幅が８０ｎｍと広い膜構成が可
能であることが確認された。
【００２２】
【表６】
【００２３】実施例７ 実施例１から６の反射防止膜は、真空蒸着法およびスパ
ッタリング法で製作した。
【００２４】真空蒸着は、真空度を１０-5ｐａ以下まで
排気後、Ａｌ2 Ｏ3 は酸素ガスを約２０ＳＣＣＭ導入し
電子銃で蒸着し、ＡｌＦ3 とＭｇＦ2 は高真空状態で抵
抗加熱で蒸着した。基板温度は２００℃以上加熱した。
【００２５】スパッタリングは９９．９９９％のアルミ
ニウムターゲットを用い、Ａｌ2 Ｏ 3 を成膜する時は酸
素ガスを主成分とするプロセスガスを用い、ＡｌＦ3 を
成膜する時はＸｅガスおよびＮＦ3 混合ガスを用いた。
ＡｌＦ3 成膜時はＡｒ、Ｈｅ等の他の不活性ガスおよび
不活性ガス希釈のＦ2 ガスやＣＦ4 等のフッ素系ガスで
も可能である。
【００２６】したがって、１種類のターゲットでガスの
みを切り替え反射防止膜製作が可能である。
【００２７】比較実験例 表１−６の反射防止膜（Ａ群）とＡｌ2 Ｏ3 の代わりに
ＬａＦ3 やＮｄＦ3 を用いたフッ化物膜のみを用いた反
射防止膜（Ｂ群）の耐環境性を比較するため、６０℃−
相対湿度９０％の環境下に１０００時間放置し、外観、
密着性の比較を行った。
【００２８】６０℃−相対湿度９０％の環境下に１００
０時間放置した結果は、Ｂ群反射防止膜はすべて、外観
に曇りや剥がれが見られ、テープ試験の密着性にもＡ群
に比べ劣っていることが確認された。
【００２９】
【発明の効果】フッ化物膜のみで構成される紫外用反射
防止膜より耐環境性の優れたＡｌ2 Ｏ 3 膜を用いた紫外
用反射防止膜を提供することができた。また、膜構成を
最適化することにより４、５、６層構造で広帯域幅の紫
外用反射防止膜およびその製造方法を提供することがで
きた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の反射防止膜の反射率特性図である。
【図２】実施例２の反射防止膜の反射率特性図である。
【図３】実施例３の反射防止膜の反射率特性図である。
【図４】実施例４の反射防止膜の反射率特性図である。
【図５】実施例５の反射防止膜の反射率特性図である。
【図６】実施例６の反射防止膜の反射率特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 枇榔 竜二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金沢 秀宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波長１９０ｎｍから２５０ｎｍの範囲に
    設計中心波長λ0 をもち、基板側から空気側へ順に屈折
    率ｎh の高屈折率層と屈折率ｎl の低屈折率層の交互多
    層膜であって、４層構造を有し、基板の屈折率をｎとし
    た時、屈折率が、 １．３５≦ｎl ≦１．４５ １．６０≦ｎh ≦１．８５ ｎl ≦ｎ≦ｎh を満たし、各層の光学的膜厚（屈折率Ｘ幾何学的膜厚）
    を基板側から数えて第１層から第４層まで順にｄ1 、ｄ
    2 、ｄ3 、ｄ4 と表すとき、第１層と第３層が高屈折率
    層であり、第２層と第４層が低屈折率層であって、 ０．３８λ0 ≦ｄ1 ≦０．４３λ0 ０．３８λ0 ≦ｄ2 ≦０．４３λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ3 ≦０．２５λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ4 ≦０．２５λ0 を満たすことを特徴とする反射防止膜。
  2. 【請求項２】 波長１９０ｎｍから２５０ｎｍの範囲に
    設計中心波長λ0 をもち、基板側から空気側へ順に屈折
    率ｎh の高屈折率層と屈折率ｎl の低屈折率層の交互多
    層膜であって、５層構造を有し、基板の屈折率をｎとし
    た時、屈折率が、 １．３５≦ｎl ≦１．４５ １．６０≦ｎh ≦１．８５ ｎl ≦ｎ≦ｎh を満たし、各層の光学的膜厚（屈折率Ｘ幾何学的膜厚）
    を基板側から数えて第１層から第５層まで順にｄ1 、ｄ
    2 、ｄ3 、ｄ4 、ｄ5 と表すとき、第１層と第３層と第
    ５層が低屈折率層であり、第２層と第４層が高屈折率層
    であって、 ０．４２λ0 ≦ｄ1 ≦０．４７λ0 ０．３７λ0 ≦ｄ2 ≦０．４２λ0 ０．３７λ0 ≦ｄ3 ≦０．４２λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ4 ≦０．２５λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ5 ≦０．２５λ0 を満たすことを特徴とする反射防止膜。
  3. 【請求項３】 波長１９０ｎｍから２５０ｎｍの範囲に
    設計中心波長λ0 をもち、基板側から空気側へ順に屈折
    率ｎh の高屈折率層と屈折率ｎl の低屈折率層の交互多
    層膜であって、６層構造を有し、基板の屈折率をｎとし
    た時、屈折率が、 １．３５≦ｎl ≦１．４５ １．６０≦ｎh ≦１．８５ ｎl ≦ｎ≦ｎh を満たし、各層の光学的膜厚（屈折率Ｘ幾何学的膜厚）
    を基板側から数えて第１層から第６層まで順にｄ1 、ｄ
    2 、ｄ3 、ｄ4 、ｄ5 、ｄ6 と表すとき、第１層と第３
    層と第５層が高屈折率層であり、第２層と第４層と第６
    層が低屈折率層であって、 ０．４０λ0 ≦ｄ1 ≦０．４５λ0 ０．３７λ0 ≦ｄ2 ≦０．４２λ0 ０．４５λ0 ≦ｄ3 ≦０．５０λ0 ０．０４λ0 ≦ｄ4 ≦０．０９λ0 ０．２８λ0 ≦ｄ5 ≦０．３３λ0 ０．２０λ0 ≦ｄ6 ≦０．２５λ0 を満たすことを特徴とする反射防止膜。
  4. 【請求項４】 前記高屈折率層がＡｌ2 Ｏ3 を主成分と
    する層であり、前記低屈折率層がＭｇＦ2 またＡｌＦ3
    を主成分とする層である、請求項１ないし３のいずれか
    １項に記載の反射防止膜。
  5. 【請求項５】 前記Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする層と、前
    記ＭｇＦ2 またはＡｌＦ3 を主成分とする層を真空蒸着
    法で成膜することにより請求項４に記載の構成の反射防
    止膜を得ることを特徴とする反射防止膜の製造方法。
  6. 【請求項６】 アルミニウムターゲットを用い、ガス種
    としてＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする層を成膜するときは酸
    素ガスを主成分とするガスを、ＡｌＦ3 を主成分とする
    層を成膜するときはＡｒ、Ｈｅ、Ｘｅ等の不活性ガスと
    ＮＦ3 、ＣＦ 4 、Ｆ2 等のフッ素系ガスとの混合ガスを
    切り替えて用い、スパッタリング法で前記Ａｌ2 Ｏ3 を
    主成分とする層とＡｌＦ3 を主成分とする層を成膜する
    ことにより請求項４に記載の反射防止膜を得ることを特
    徴とする反射防止膜の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする層と、前
    記ＭｇＦ2 またはＡｌＦ3 を主成分とする層をＣＶＤ法
    で成膜することにより請求項４に記載の構成の反射防止
    膜を得ることを特徴とする反射防止膜の製造方法。
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