(57)【要約】【課題】反射防止コーティングを含む光学要素を提供する。【解決手段】光学要素２００は、シリコン基板２０２と、シリコン基板２０２の表面の第１の部分上に配置された反射層２０６と、を含む。シリコン基板２０２の表面の第２の部分上に反射防止層２０８を配置することで、反射防止層２０８における相殺的な干渉によって反射防止層２０８に入射する放射の反射を実質的に減少させるようになっている。【選択図】図２Ａ
2010102337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、
前記シリコン基板の表面の第１の部分上に配置された反射層と、
前記シリコン基板の前記表面の第２の部分上に配置された反射防止層であって、前記反射防止層から反射された光と前記下にあるシリコン基板から反射された光とが相殺的に干渉して前記反射防止層に入射する所定波長の放射の反射を実質的に排除するように構成及び配置されている、前記反射防止層と、
を含む、光学要素。
【請求項２】
前記反射防止層が前記シリコン基板の屈折率の平方根にほぼ同等な屈折率を有する、請求項１に記載の光学要素。
【請求項３】
前記反射防止層が、約１９３ｎｍの波長の放射の相殺的な干渉を発生するように決定された組成及び厚さの１つ以上を有する、請求項１に記載の光学要素。
【請求項４】
前記反射防止層がハフニウムの酸化物を含む、請求項１に記載の光学要素。
【請求項５】
前記反射防止層が酸化ハフニウム（ＨｆＯx）を含み、
前記反射防止層の厚さが約１０ｎｍである、
請求項４に記載の光学要素。
【請求項６】
前記反射防止層が約１９３ｎｍの波長の入射放射の約０．２％未満を反射する、請求項１に記載の光学要素。
【請求項７】
前記反射防止層が、酸化タンタル、酸化チタニウム、酸化ニオブ及び窒化シリコンの１つ以上を含む、請求項１に記載の光学要素。
【請求項８】
前記反射層が約１９３ｎｍの波長の放射に対して実質的に反射性である、請求項１に記載の光学要素。
【請求項９】
前記反射層の層が、アルミニウム、アルミニウムの酸化物、シリコンの酸化物及びフッ化金属化合物の１つ以上を含む、請求項１に記載の光学要素。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかによる光学要素を含むリソグラフィ装置。
【請求項１１】
光学要素を製造するための方法であって、
シリコン基板の表面上に反射防止層を配置するステップであって、前記反射防止層が、前記反射防止層から反射された光と前記下にあるシリコン基板から反射された光とが相殺的に干渉して前記反射防止層に入射する所定波長の放射の反射を実質的に排除するように構成及び配置されている、前記ステップと、
前記反射防止層の表面の部分上に反射層を配置するステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記配置するステップが、所定波長の入射放射の反射を実質的に排除する相殺的な干渉を生じるように前記反射防止層の組成及び前記反射防止層の厚さを決定することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記決定するステップが、前記反射防止層の屈折率が前記シリコン基板の屈折率の平方根にほぼ同等であるように前記反射防止層の前記組成及び前記厚さを決定することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記反射防止層を配置するステップが、前記シリコン基板の前記表面上に酸化ハフニウムの層を配置することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記酸化物層を配置するステップが、前記シリコン基板の前記表面上に約１０ｎｍの厚さで酸化ハフニウムの層を配置することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、一般にリソグラフィに関し、さらに具体的には光学要素のための反射防止コーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィは、集積回路（ＩＣ）ならびに他のデバイス及び／又は構造を製造する際の重要なプロセスとして広く認識されている。リソグラフィ装置は、リソグラフィ中に用いられる機械であり、基板のターゲット部分上など、基板上に所望のパターンを適用する。リソグラフィ装置によってＩＣを製造する間、パターニングデバイス（あるいはマスク又はレチクルと呼ばれる）が、ＩＣ内の個々の層上に形成される回路パターンを発生する。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又はいくつかのダイの部分を含む）上に転写することができる。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（例えばレジスト）の層上に結像することで行われる。一般に、単一の基板は複数のターゲット部分を含み、これらが連続的にパターニングされる。多くの場合、ＩＣの異なる層を製造するには、異なるレチクルを用いて異なる層上に異なるパターンを結像する必要がある。従って、リソグラフィプロセス中にレチクルを変更しなければならない。
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置及びそれに含まれるパターニングデバイスは、多くの場合、放射ビームを反射し方向を変えるための１つ以上のミラーを含む。例えば、かかる装置は、個別ミラーのアレイを含むＭＥＭＳ（micro-electromechanical system）を含むことが多い。かかるシステム内のミラーは、シリコン基板の表面の部分上に、高反射コーティング（例えばアルミニウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン、及び様々な金属フッ化物の層）を堆積して、特定の方法で入射する放射を反射させることによって形成される。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]  しかしながら、コーティングされていないシリコンは、深紫外（ＤＵＶ）波長において入射する放射の６０％までを反射することができる（これに比べ、溶融シリカ基板又はフッ化カルシウム（ＣａＦ2）基板では同等の波長範囲にわたって反射は５％未満である）。従って、高反射コーティングによって意図的にコーティングされていない基板の部分から反射された光は、強度において、高反射コーティングでコーティングされた部分から反射された光と同等であり得る。このため、コーティングのないシリコン基板は反射光を散乱させることがあり、これが高反射コーティングでコーティングされた部分によって反射される放射と干渉する場合がある。
【０００５】
[0005]  従って、シリコン基板の表面のこれらの露出部分に反射防止コーティングを適用して、入射する放射の望ましくない反射及び散乱を実質的に軽減するか排除することが多い。しかしながら、溶融シリカ又はフッ化カルシウム基板を組込んだリソグラフィ装置において用いられる既存のミラーシステムとは異なり、効率的な単一層の反射防止コーティングは一般に、シリコン基板を組込んだＭＥＭＳのような光デバイスには不可能である。上述の欠点を克服するための方法及びシステムが必要とされている。
【０００６】
[0006]  前述のことに鑑み、基板に入射する放射（例えば１９３ｎｍのＤＵＶ放射）の反射を実質的に軽減又は排除するシリコン基板のための単一層の反射防止コーティングが求められている。この必要を満たすために、本発明の実施形態は、シリコン基板のための単一層の反射防止コーティングを対象とする。
【０００７】
[0007]  一実施形態において、光学要素は、シリコン基板と、シリコン基板の表面の第１の部分上に配置された反射層と、を含む。シリコン基板の表面の第２の部分上に反射防止層を配置し、反射防止層における相殺的な干渉によって反射防止層に入射する放射の反射を実質的に減少させる。
【０００８】
[0008]  更に別の実施形態では、照明システムからの放射ビームをパターニングするように構成されたパターニングデバイスを支持するように構成された支持構造と、光学要素を支持するように構成された光学要素支持に向けてパターニングしたビームを投影するように構成された投影システムと、を含むリソグラフィ装置を提供する。光学要素は、シリコン基板と、シリコン基板の表面の第１の部分上に配置された反射層と、を含む。シリコン基板の表面の第２の部分上に反射防止層を配置し、この反射防止層が、相殺的な干渉によって、反射防止層に入射する放射の反射を実質的に減少させる。
【０００９】
更に別の実施形態では、光学要素を製造するための方法は、シリコン基板の表面の第１部分上に反射防止層を配置し、シリコン基板の表面の第２部分上に反射防止層を配置する。第２の配置ステップは、反射防止層に入射する放射の反射を実質的に減少させる相殺的な干渉を発生させるように酸化物層の組成及び酸化物層の厚さを決定することを含む。一実施携帯では、入射放射の波長は１９３ｎｍである。
【００１０】
[0009]  本発明の更に別のフィーチャ及び利点、ならびに本発明の様々な実施形態の構造及び動作について、添付図面を参照して以下で詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載する具体的な実施形態に限定されないことに留意すべきである。かかる実施形態は、例示のためだけに本明細書に提示する。本明細書に包含される教示に基づいて、他の実施形態も当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
[0010]  本明細書に組込まれて本明細書の一部を成す添付図面は、本発明を例示し、記述と共に、本発明の原理を説明し、当業者による本発明の生成及び使用を可能とするのに役立つ。
【００１２】
【図１Ａ】[0011]  反射性のリソグラフィ装置を示す。
【図１Ｂ】[0011]  透過性のリソグラフィ装置を示す。
【図２Ａ】[0012]  本発明の一実施形態による、単一層の反射防止コーティングを有する例示的な光学要素のフィーチャを概略的に示す。
【図２Ｂ】[0013]  本発明の更に別の実施形態による、単一層の反射防止コーティングを有する例示的な光学要素のフィーチャを概略的に示す。
【図３Ａ】[0014]  図２の例示的な光学要素の反射性フィーチャを示す。
【図３Ｂ】[0014]  図２の例示的な光学要素の反射性フィーチャを示す。
【図４】[0015]  ある波長範囲の入射光について、特定の組成及び厚さの反射防止コーティングの反射百分率を示すグラフである。
【図５】[0016]  本発明の一実施形態による、単一層の反射防止コーティングを有する光学要素を生成するための例示的な方法を示す。
【００１３】
[0017]  本発明のフィーチャ及び利点は、図面と関連付けて以下に記載する詳細な説明から、いっそう明らかとなろう。図面全体を通して、同様の符号は対応する要素を識別する。図面において、同様の参照番号は通常、同一の、機能的に同様の、及び／又は構造的に同様の要素を示す。ある要素が最初に現れる図面は、対応する参照番号において最も左の数字によって示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ｉ．概要
[0018]  本発明は、シリコン基板のための単一層の反射防止コーティングを対象とする。本特許文書は、本発明のフィーチャを組込んだ１つ以上の実施形態を記載する。これらの実施形態は、単に本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は開示する実施形態に限定されない。本発明は特許請求の範囲によって規定される。
【００１５】
[0019]  記載する実施形態、及び、本明細書における「一実施形態」、「実施形態」、「例示的な実施形態」などの言及は、記載する実施形態が、ある特定のフィーチャ、構造、又は特徴を含むことができるが、全ての実施形態が必ずしもその特定のフィーチャ、構造、又は特徴を含むとは限らない場合があることを示す。さらに、かかる語句は必ずしも同一の実施形態を指していない。さらに、ある特定のフィーチャ、構造、又は特徴がある実施形態に関連付けて記載された場合、明示的に記載されているにせよ記載されていないにせよ、かかるフィーチャ、構造、又は特徴を他の実施形態と関連付けて実施することが当業者の知識の範囲内であることは、理解されよう。
【００１６】
[0020]  かかる実施形態をさらに詳細に記載する前に、本発明の実施形態を実行可能である例示的な実施形態を提示することが有益である。
【００１７】
ＩＩ．例示的な反射性及び透過性のリソグラフィ・システム
[0021]  図１Ａ及び図１Ｂは、リソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’をそれぞれ概略的に示す。リソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’は、各々、放射ビームＢ（例えばＤＵＶ又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク、レチクル、又は動的パターニングデバイス）ＭＡを支持するように構成され、パターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストでコーティングされたウェーハ）Ｗを保持するように構成され、基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、を含む。また、リソグラフィ装置１００及び１００’は、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを、基板Ｗのターゲット部分（例えば１つ以上のダイを含む）Ｃ上に投影するように構成された投影システムＰＳも有する。リソグラフィ装置１００において、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは反射性であり、リソグラフィ装置１００’において、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは透過性である。
【００１８】
[0022]  照明システムＩＬは、放射Ｂの方向付け、整形、又は制御を行うために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、又は他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらのいずれかの組合せなど、様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【００１９】
[0023]  支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの方位、リソグラフィ装置１００及び１００’の設計、ならびに、例えばパターニングデバイスＭＡが真空環境において保持されるか否かなどの他の条件に依存した方法で、パターニングデバイスＭＡを保持する。支持構造ＭＴは、機械、真空、静電、又は他のクランピング技法を用いてパターニングデバイスＭＡを保持することができる。支持構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定又は移動性とすることができるフレーム又はテーブルとすることができる。支持構造ＭＴは、例えば投影システムＰＳに対してパターニングデバイスが所望の位置にあることを確実とすることができる。
【００２０】
[0024]  「パターニングデバイス」ＭＡという言葉は、基板Ｗのターゲット部分Ｃにパターンを生成するなどのため、放射ビームＢの断面にパターンを与えるために使用可能ないずれかのデバイスを指すものと広く解釈するべきである。放射ビームＢに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分Ｃに生成されるデバイス内の特定の機能層に対応することができる。
【００２１】
[0025]  パターニングデバイスＭＡは、透過性（図１Ｂのリソグラフィ装置１００’におけるように）又は反射性（図１Ａのリソグラフィ装置１００におけるように）とすることができる。パターニングデバイスＭＡの例には、レチクル、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィにおいては周知であり、二進、レベンソン型（alternating）位相シフト、及びハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小さいミラーのマトリクス配列を用い、その各々が入来放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜させることができる。傾斜させたミラーが、ミラー・マトリクスに反射される放射ビームＢのパターンを与える。
【００２２】
[0026]  「投影システム」ＰＳという言葉は、用いる露光放射に適切な、又は液浸液の使用もしくは真空の使用などの他のファクタに適切な、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気、及び静電光学システム、又はそれらのいずれかの組合せを含むいずれかのタイプの投影システムを包含することができる。ＥＵＶ又は電子ビーム放射では、真空環境を使用可能である。なぜなら、他の気体があまりにも多くの放射又は電子を吸収する場合があるからである。従って、真空壁及び真空ポンプを用いて、ビーム経路全体に真空環境を提供することができる。
【００２３】
[0027]  リソグラフィ装置１００及び／又はリソグラフィ装置１００’は、２つの（二段）又はもっと多くの基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）ＷＴを有するタイプとすることができる。かかる「多段」機械においては、追加の基板テーブルＷＴを同時に用いることができ、又は、１つ以上のテーブル上で準備ステップを実行する一方で１つ以上の他の基板テーブルＷＴを露光に用いることも可能である。
【００２４】
[0028]  図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば放射源ＳＯがエキシマレーザである場合、放射源ＳＯ及びリソグラフィ装置１００、１００’は別個のエンティティとすることができる。かかる場合、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００、１００’の部分を形成すると考えられず、例えば適切な方向付けミラー及び／又はビームエクスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤ（図１Ｂ）を利用して、放射ビームＢは放射源ＳＯからイルミネータＩＬまで進む。他の場合、例えば放射源ＳＯが水銀ランプである場合には、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００、１００’の一体化した部分とすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、ビームデリバリシステムＢＤと共に、必要な場合には放射システムと称する場合がある。
【００２５】
[0029]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するためのアジャスタＡＤ（図１Ｂ）を含むことができる。一般に、イルミネータの瞳平面において、強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（一般には、それぞれσ−アウタ及びσ−インナと呼ぶ）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの様々な他の構成要素（図１Ｂ）を含むことも可能である。イルミネータＩＬを用いて、放射ビームＢを調節し、その断面において所望の均一性及び強度分布を有することができる。
【００２６】
[0030]  図１Ａを参照すると、放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に入射し、パターニングデバイスＭＡによってパターニングされる。リソグラフィ装置１００において、放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射される。パターニングデバイス（例えばマスク）から反射された後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、このシステムＰＳが放射ビームＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、又は容量センサ）を利用して、例えば放射ビームＢの経路内に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び別の位置センサＩＦ１を用いて、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板位置あわせマークＰ１、Ｐ２を用いてアライメントすることができる。  
【００２７】
[0031]  図１Ｂを参照すると、放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持された、マスクパターンＭＰを有するパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）上に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。マスクＭＡを横断した後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、このシステムＰＳがビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。投影システムＰＳは、瞳ＰＰＵ及び開口デバイスＰＤを含む。ＰＤは、例えばプログラマブルＬＣＤアレイとすることができる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、又は容量センサ）を利用して、例えば放射ビームＢの経路内に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び別の位置センサ（これは図１Ｂに明示的に図示していない）を用いて、例えばマスクライブラリからの機械的検索後又はスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。
【００２８】
[0032]  一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗い位置決め）及びショートストロークモジュール（微細な位置決め）を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現することができる。（スキャナに対して）ステッパの場合は、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定することができる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いてアライメントすることができる。基板アライメントマークは、図示するように、専用のターゲット部分を占めるが、それらはターゲット位置間の空間に配置することも可能である（スクライブラインアライメントマークとして既知である）。同様に、マスクＭＡ上に２つ以上のダイを設ける状況では、ダイ間にマスクアライメントマークを配置することができる。
【００２９】
[0033]  図示のリソグラフィ装置１００及び１００’は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。
２．スキャンモードにおいては、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。
３．別のモードでは、支持構造ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００３０】
[0034]  上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００３１】
[0035]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００３２】
ＩＩＩ．シリコン基板のための例示的な単一層の反射防止コーティング
[0036]  効率的な単一層の反射防止コーティングをいずれかの材料上に形成するために、コーティング材料の屈折率は、基板材料の平方根にほぼ同等でなければならない。フッ化金属、二酸化シリコン、酸化アルミニウムなどの従来の反射防止化合物は、例えば１９３ｎｍのようなＤＵＶ放射範囲内のある波長範囲にわたってこの光学的な制約を満足しない。このため、シリコン基板のための従来の反射防止コーティングは、一般に、フッ化金属、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、及び酸窒化シリコンなどの従来のコーティング材料の２つ以上の個別層を組込む。本明細書に提示する実施形態は、反射防止層上に入射する放射を実質的に排除するために必要な厚さ及び組成の単一層の反射防止コーティングを提供する。
【００３３】
[0037]  図２Ａは、本発明の一実施形態に従った例示的な光学要素２００を示す。光学要素２００は、シリコン基板２０２、反射コーティング２０６、及び反射防止コーティング２０８を含む。反射コーティング２０６及び反射防止コーティング２０８は、シリコン基板２０２の表面２０２ａ上に堆積されている。一実施形態において、光学要素２００はＭＥＭＳデバイスであり、反射コーティング２０６が形成するミラー表面は、これに入射する全ての光を実質的に反射する。反射コーティング２０６は、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン、又はフッ化金属などの反射性材料を堆積することによって形成することができる。反射表面２０６を形成するために用いる材料の種類は、設計要求に基づいて任意とすることができることは、当業者には認められよう。
【００３４】
[0038]  本発明の一実施形態によれば、シリコン基板２０２の表面２０２ａから反射／散乱した光が反射コーティング２０６から反射した光と干渉することを防ぐため、特定の組成及び厚さを有する単一層の反射防止コーティング２０８を、反射コーティング２０６で覆われていないシリコン基板２０２の表面２０２ａの部分上に適用する。多くの場合、反射防止コーティングは、反射コーティング２０６が覆っていない表面２０２ａの全ての部分に適用される。他の場合、反射防止コーティングは、反射コーティング２０６が覆っていない表面２０２ａの全ての部分には適用されない。本発明の一実施形態によれば、反射防止コーティング２０８上に入射する光の反射を実質的に最小限に抑えるため、反射防止コーティング２０８の屈折率は、下にあるシリコン基板２０２の屈折率の平方根にほぼ等しくなければならない。このため、シリコン基板の屈折率がｎならば、反射防止コーティングの屈折率は√ｎにほぼ等しくなければならない。この屈折率においては、反射防止コーティング２０８から反射された光は下にある表面２０２ａから反射された光と相殺的に干渉し、これによって反射防止コーティング２０８上に入射する光の反射を実質的に排除する。反射を最小限に抑えるための反射防止コーティング２０８の組成及び厚さは、部分的に、入射する放射の波長に基づいている。
【００３５】
[0039]  本発明の一実施形態によれば、酸化ハフニウムの反射防止コーティング２０８の１０ｎｍの単一層を、シリコン基板２０２の表面２０２ａ上に堆積して、１９３ｎｍの波長を有する光の反射を最小限に抑える。所望の厚さ及び組成の酸化ハフニウムの単一層は、例えばイオンアシスト電子ビーム（ion assisted electron beam）（Ｅビーム）堆積を用いて堆積することができる。イオンアシスト電子ビーム堆積は、堆積チャンバ内で電子ビームを用いてハフニウムを蒸発させながら、堆積チャンバ内に制御された量の酸素を投入するステップを含む。酸化ハフニウムの組成を制御するために、堆積チャンバ内に投入される酸素のレベルと共にイオンの補助を用いる。酸素含有量を制御することによって、酸化ハフニウムの屈折率を√ｎに調整することが可能となる。ここで、ｎはシリコン基板２０２の屈折率である。反射コーティング２０６は、スパッタリング、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、又は物理気相蒸着（ＰＶＤ）などの技法を用いて、シリコン基板２０２上に堆積することができる。反射防止コーティング２０８の組成及び厚さは、シリコン基板２０２の屈折率の平方根であるという反射防止コーティング２０８の屈折率の光学的な制約を満足させる単一の層コーティングを発生するように構成されている。一実施形態において、反射防止コーティング２０８の厚さ及び組成は、反射防止コーティング２０８から反射された光と下にある基板２０２から反射された光との間の相殺的な干渉を引き起こして、この相殺的な干渉の結果として反射防止コーティング２０８上に入射する光の反射が実質的に無視できるほどであるように構成されている。代替的な実施形態では、適切な厚さの、他のハフニウムの酸化物、タンタル酸化物、ニオブ、チタンの酸化物、及びシリコン窒化物を用いて、反射防止コーティング２０８を形成することができる。
【００３６】
[0040]  図２Ｂは、本発明の一実施形態に従った例示的な光学要素２２０を示す。光学要素２２０は、シリコン基板２０２、反射コーティング２０６、及び反射防止コーティング２０８を含む。本実施形態において、反射防止コーティング２０８は基板２０２の全表面２０２ａ上に堆積されている。反射コーティング２０６は、反射防止コーティング２０８の上に堆積されている。表面２０２ａの全体に反射防止コーティング２０８を堆積することは、光学要素２０２を製造するのに必要なプロセスステップの数を減らすという利点がある。なぜなら、反射防止コーティングを、図２Ａにおけるように表面２０２ａ上の選択的な部分上に堆積する必要がないからである。反射防止コーティング２０８は通常、極めて薄く、反射コーティング２０６の性能の妨げとならない。
【００３７】
[0041]  例えば上述のようなイオンアシスト電子ビーム（Ｅビーム）堆積を用いて、所望の厚さ及び組成の単一層の酸化ハフニウムを堆積することができる。一実施形態においては、酸化ハフニウムの反射防止コーティング２０８の１０ｎｍの単一層を、シリコン基板２０２の表面２０２ａ全体の上に堆積して、１９３ｎｍの波長を有する光の反射を最小限に抑える。反射コーティング２０６は、スパッタリング、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、又は物理気相蒸着（ＰＶＤ）などの技法を用いて、反射防止コーティング２０８上に堆積することができる。
【００３８】
[0042]  図３Ａは、本発明の一実施形態に従った反射コーティング２０６の反射特性を示す。基板表面２０２ａ上に堆積された反射コーティング２０６によって、入射光３２０ａは、ビーム３２２として実質的に全てが反射され、ほぼ無視できる量の光が反射コーティング２０６を通って基板２０２ａに達する。反射防止コーティング２０６を用いて、表面２０２ａから反射された光が反射コーティング２０６から反射された光と干渉することを防ぐ。
【００３９】
[0043]  図３Ｂは、本発明の一実施形態に従った反射防止コーティング２０８の反射特性を概略的に示す。反射防止コーティング２０８の表面２０８ａに入射する光ビーム３２５は、ビーム３２６として反射する。また、ビーム３２５は、部分的に反射防止コーティング２０８を通過して、ビーム３２４として表面２０２ａから反射する。本発明の一実施形態によれば、反射防止コーティング２０８の組成及び厚さによって、ビーム３２６及びビーム３２４の山及び谷が相殺的に干渉し、これによって入射光３２５の反射は無視できる程度となる。ビーム３２６は、山３２６ａ、谷３２６ｂ、及び山３２６ｃを含む。ビーム３２４は、谷３２４ａ、山３２４ｂ、及び谷３２４ｃを含む。図３Ｂに示すように、ビーム３２６及びビーム３２４の山及び谷は逆の位相を有し、このため相殺的な干渉が生じる。山３２６ａ及び谷３２４ａは相殺的に干渉する。同様に、山３２４ｂ及び谷３２６ｂ、ならびに山３２６ｃ及び谷３２４ｃは相殺的に干渉し、これによって入射光３２５の反射は実質的になくなる。一実施形態においては、入射光３２５の波長が１９３ｎｍであり、下にある基板２０２がシリコンである場合、酸化ハフニウムの反射防止コーティング２０８の１０ナノメートル（ｎｍ）の層によって生じる反射は０．２パーセント未満である。
【００４０】
[0044]  図４は、波長範囲が１８５ｎｍから２１０ｎｍである入射光について、厚さが１０ナノメートルの酸化ハフニウムの反射防止コーティングからの反射百分率を示す。図４に見られるように、反射防止コーティングからの反射百分率は、１０ｎｍの厚さの酸化ハフニウムの特定の組成では、約１９３ｎｍで最低である。特定の波長における反射百分率は、反射防止コーティング及び下にある基板を形成するために用いる材料の組成及び厚さに基づいており、実施の要件に基づいて変更可能であることは、当業者には認められよう。
【００４１】
[0045]  図５は、本発明の一実施形態に従った、入射光の反射を実質的に排除する反射防止コーティングを生成するために実行されるステップを示す例示的なフローチャート５００を示す。フローチャート５００は、図２から図３に示した例示的な実施形態を引き続き参照して説明する。しかしながら、フローチャート５００はこれらの実施形態に限定されない。フローチャート５００に示したいくつかのステップは、必ずしも図示した順序で実行されるわけではない。
【００４２】
[0046]  ステップ５０２において、シリコン基板の部分上に高反射金属層を堆積する。例えば、基板２０２の表面２０２ａ上に、アルミニウム、酸化アルミニウム、又は酸化シリコンの高反射コーティングを堆積する。
【００４３】
[0047]  ステップ５０４において、反射防止材料の表面及び下にある基板から反射された特定の波長の放射の相殺的な干渉を引き起こす反射防止材料の組成及び厚さを決定する。例えば、反射防止コーティング２０８の組成及び厚さは、表面２０８ａから反射されたビーム３２５が基板２０２の表面２０２ａから反射されたビーム３２４と相殺的に干渉するように決定する。一実施形態では、１９３ｎｍの入射光の相殺的な干渉を引き起こす厚さ１０ｎｍの酸化ハフニウムの組成を用いる。
【００４４】
[0048]  ステップ５０６において、ステップ５０２で記載した金属層によって覆われていないシリコン基板の部分上に、決定した組成及び厚さの反射防止層を堆積する。例えば、反射コーティング２０６によって覆われていないシリコン基板２０２の部分２０２ａ上に、決定した厚さ（１０ｎｍ）及び組成（酸化ハフニウム）の反射防止層２０８を堆積する。決定した厚さ及び組成の酸化ハフニウムの反射防止コーティングを形成するように、堆積チャンバ内でハフニウムを蒸発させ、堆積チャンバ内に制御された量の酸素を投入することによって、酸化ハフニウムを堆積することができる。酸化ハフニウムの組成を制御するためにイオンの補助を用いる場合がある。スパッタリング、ＣＶＤ、又はＰＶＤなどの技法を用いることで、表面上に高反射金属層を堆積することができる。反射層は、アルミニウム、アルミニウムの酸化物、シリコンの酸化物、及びフッ化金属化合物の１つ以上を含むことができる。反射層は、例えば１９３ｎｍのような所定の入射放射に対して実質的に反射性である。
【００４５】
ＩＶ．結論
[0049]  課題を解決するための手段及び要約の項でなく、詳細な説明の項は、特許請求の範囲を解釈するための使用が意図されていることは認められよう。課題を解決するための手段及び要約の項は、本発明者（ら）によって想定されるような本発明の１つ以上の例示的な実施形態を明示するが、全ての例示的な実施形態を明示するわけではなく、従って、本発明及び特許請求の範囲を限定することは何ら意図していない。
【００４６】
[0050]  本発明について、その明記した機能及び関係の実施を示す機能構築ブロックを利用して上述した。説明の便宜のため、本明細書において、これらの機能構築ブロックの境界を任意に画定した。明記した機能及び関係が適切に実行される限り、代替的な境界を画定することも可能である。
【００４７】
[0051]  前述した具体的な実施形態の説明によって、本発明の全体的な性質が充分に明らかになろう。この全体的な性質は、当技術分野の知識を適用することによって、必要以上の実験を行うことなく、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、他の者によって、かかる具体的な実施形態を様々な用途のために容易に変更及び／又は適合することができる。従って、本明細書に提示した教示及び指導に基づいて、かかる適合及び変形は、開示した実施形態の均等物の意味及び範囲内にあることが意図される。本明細書における用語及び専門語は記述のためのものであって限定ではなく、本明細書の用語及び述語は、その教示及び指導に鑑みて当業者によって解釈されることは理解されよう。
【００４８】
[0052]  本発明の広さ及び範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれにも限定されることはなく、特許請求の範囲及びそれらの均等物に従ってのみ規定されるものとする。
【図１Ａ】
2010102337.tif 000003
【図１Ｂ】
2010102337.tif 000004
【図５】
2010102337.tif 000005
【図２Ａ】
2010102337.tif 000006
【図２Ｂ】
2010102337.tif 000007
【図３Ａ】
2010102337.tif 000008
【図３Ｂ】
2010102337.tif 000009
【図４】
2010102337.tif 000010
【外国語明細書】
2010102337000001.pdf