(57)【要約】【課題】紫外線フォトリソグラフィにおいて使用できる広い角度範囲にわたって比較的フラットなアポダイゼーション関数をもつビームスプリッタを提供する。【解決手段】ビームスプリッタには第１のフッ化物プリズムと第２のフッ化物プリズムが設けられている。これら第１のフッ化物プリズムと第２のフッ化物プリズムとの間にコーティング界面が設けられており、その際、ビームスプリッタの全体的なＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数は４０゜〜５０°の入射範囲において±２．７４％以内でしか変化しないように構成されている。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームスプリッタにおいて、
第１のフッ化物プリズムと、第２のフッ化物プリズムと、該第１のフッ化物プリズムと該第２のフッ化物プリズムとの間に設けられたコーティング界面を有しており、
コーティング界面は第１のフッ化物材料と第２のフッ化物材料が交互に配置された層を有し、第１のフッ化物材料は第２のフッ化物材料よりも大きい屈折率を有し、
ビームスプリッタのＴ（ｐ）関数の変動よりもビームスプリッタのアポダイゼーション関数の変動が小さくなるように、ビームスプリッタのＲ（ｓ）関数がビームスプリッタのＴ（ｐ）関数の変動を補償することを特徴とするビームスプリッタ。
【請求項２】
前記コーティング界面はＭｇＦ２とＬａＦ３が交互に配置された層を有する、請求項１記載のビームスプリッタ。
【請求項３】
前記コーティング界面はＮｄＦ３とＡｌＦ３が交互に配置された層を有する、請求項１記載のビームスプリッタ。
【請求項４】
前記の第１および第２のプリズムにはＣａＦ２が含まれる、請求項１記載のビームスプリッタ。
【請求項５】
前記ビームスプリッタの全体的なＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数は３５°〜５５°の入射範囲においてアポダイゼーション関数の最大値と最小値の平均値を基準として±２．７４％以内で変化する、請求項１記載のビームスプリッタ。
【請求項６】
前記ビームスプリッタは１５７．６ｎｍ付近で動作する、請求項１記載のビームスプリッタ。
【請求項７】
前記ビームスプリッタは１９３ｎｍ付近で動作する、請求項１記載のビームスプリッタ。
【請求項８】
ビームスプリッタにおいて、
第１のプリズムと、第２のプリズムと、該第１のプリズムと該第２のプリズムとの間に設けられたコーティング界面を有しており、
前記の第１および第２のプリズムには石英ガラスが含まれ、
コーティング界面は第１のフッ化物材料と第２のフッ化物材料が交互に配置された層を有し、第１のフッ化物材料は第２のフッ化物材料よりも大きい屈折率を有し、
ビームスプリッタのＴ（ｐ）関数の変動よりもビームスプリッタのアポダイゼーション関数の変動が小さくなるように、ビームスプリッタのＲ（ｓ）関数がビームスプリッタのＴ（ｐ）関数の変動を補償することを特徴とするビームスプリッタ。
【請求項９】
前記コーティング界面はＭｇＦ２とＬａＦ３が交互に配置された層を有する、請求項８記載のビームスプリッタ。
【請求項１０】
前記コーティング界面はＮｄＦ３とＡｌＦ３が交互に配置された層を有する、請求項８記載のビームスプリッタ。
【請求項１１】
前記ビームスプリッタの全体的なＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数は３５°〜５５°の入射範囲においてアポダイゼーション関数の最大値と最小値の平均値を基準として±２．７４％以内で変化する、請求項８記載のビームスプリッタ。
【請求項１２】
前記ビームスプリッタは１５７．６ｎｍ付近で動作する、請求項８記載のビームスプリッタ。
【請求項１３】
前記ビームスプリッタは１９３ｎｍ付近で動作する、請求項８記載のビームスプリッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学系に関し、詳細にはマイクロリソグラフィにおいて用いられるビームスプリッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ（マイクロリソグラフィとも称する）は半導体製造技術である。フォトリソグラフィは、半導体デバイス設計において微細パターンを生成するために紫外線光または可視光を使用する。フォトリソグラフィ技術を利用してダイオードやトランジスタならびに集積回路などのような多くのタイプの半導体デバイスを製造することができる。半導体製造において、エッチングなどフォトリソグラフィ技術を実行するために露光システムまたは露光ツールが使用される。露光システムには光源、レチクル、縮小光学系、ウェハアライメントステージを含めることができる。半導体パターンのイメージはレチクル（マスクとも称する）上にプリントまたは製造される。光源によってレチクルが照射され、個々のレチクルパターンのイメージが生成される。レチクルパターンの高品質のイメージをウェハに与えるために縮小光学系が用いられる。これについてはNonogaki等によるMicrolithography Fundamentals in Semiconductor Devices and Fabrication Technology, Marcel Dekker, Inc., New York, NY (1998) を参照されたい。これを本願発明の参考文献とする。
【０００３】
集積回路はどんどん複雑になっている。レイアウト中に存在するコンポーネントの個数ならびに集積密度が高まっている。また、最小フィーチャサイズを常に小さくしたいという要求が高い。最小フィーチャサイズ（線幅とも称する）とは、許容範囲内で製造可能な半導体フィーチャの最小寸法である。このようなことから、フォトリソグラフィシステムおよびフォトリソグラフィ技術によっていっそう高い解像度を提供することがますます重要になってきている。
【０００４】
解像度を改善する１つの試みは、製造時に使用される光の波長を短くすることである。縮小光学系の開口数（ＮＡ）を高めることによっても解像度が改善される。実際、市販の露光システムは光の波長を短くしかつＮＡを増大させることで発展してきた。
【０００５】
反射屈折型縮小光学系に設けられているミラーは、レチクルを通ってウェハに到達した後、結像光を反射する。システムの光路中にビームスプリッタキューブが使用される。ただし慣用のビームスプリッタキューブは入射光の約５０％を透過し、入射光の約５０％を反射する。したがって光路の個々のコンフィギュレーションによっては、ビームスプリッタのところでかなりの光損失が生じてしまう可能性がある。
【０００６】
しかしながら紫外線フォトリソグラフィにおいて重要であるのは、ほとんどあるいはまったく損失のない縮小光学系を介した高度な光透過性を維持することである。この場合、露光時間および半導体製造時間全体は、ウェハへ出射される光の強度または大きさに左右される。ビームスプリッタにおける光の損失を低減するために、偏光ビームスプリッタと１／４波長板が使用される。一般に、偏光ビームスプリッタは最大の光学的スループットが得られるよう設計されるが、その際、アポダイゼーションに対し特別に配慮されることなくそれらのビームスプリッタが投影光学系の瞳の上に置かれる。開口数の小さい光学系の場合（すなわちビームスプリッタコーティングにおける比較的小さい動作角レンジに対応する開口数の場合）、このことはたいした問題ではない。なぜならばコーティングの本来の帯域幅は要求を満たすのに一般に十分大きいからである。しかし開口数が高くなるとコーティングデザインがいっそう複雑になり、その結果、動作角度範囲にわたってパフォーマンスの不所望な変動が増大してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって紫外線フォトリソグラフィにおいて使用できる広い角度範囲にわたって比較的フラットなアポダイゼーション関数をもつビームスプリッタが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、比較的フラットなアポダイゼーション関数をもつビームスプリッタを提供する技術が実現される。
【０００９】
本発明の１つの実施形態によれば、Ｐ透過率とＳ透過率の積が比較的フラットであるビームスプリッタが提供される。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、紫外線と遠紫外線のフォトリソグラフィの用途に利用可能な上述の特性をもつビームスプリッタが提供される。
【００１１】
本発明の１つの観点によれば、第１のフッ化物プリズムと第２のフッ化物プリズムをもつビームスプリッタが提供される。第１のフッ化物プリズムと第２のフッ化物プリズムとの間にコーティング界面が設けられており、この場合、ビームスプリッタのＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数全体は、４０〜５０度の入射角度範囲内で±２．７４％よりも大きくは変動しない。
【００１２】
以下の説明において本発明のその他の特徴や利点について述べる。それらは部分的には以下の説明から明らかになるであろうし、あるいは本発明の実施にあたり学ぶことのできるものである。本発明の目標ならびにその他の利点はたとえば、ここで述べる説明および特許請求の範囲ならびに添付の図面に示された構造によって実現されることになる。
【００１３】
これらのことやさらにその他の利点を本発明の目的に従って達成するために、添付の図面が用いられる。添付の図面には以下の説明とともに本発明が示されており、これは本発明の原理を説明するのに役立ち、当業者であればこれによって本発明を実施して利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、添付の図面を参照しながら本発明について説明する。図中、同じ素子または機能的に類似の素子には同じ参照符号が付されている。さらに参照符号中、一番左側の数字はその参照符号が最初に現れた図面を示している。
【００１５】
ここでは本発明を特定の用途に関する実施形態に基づき説明するけれども、本発明はこれに限定されるものではない。当業者であればここで説明したことからさらに付加的な変形実施形態や用途ならびに本発明の範囲内の実施形態、さらには本発明がきわめて有用となる付加的な分野を見出すことができる。
【００１６】
用語
本発明に関連して用いられる用語「ビームスプリッタ」または「キューブ」は幅広い意味をもっており、限定されるものではないけれども、キューブ形状全般、立方体形状または面取りされたキューブ形状あるいはそれらに近い形状をもつビームスプリッタのことを指す。
【００１７】
用語「共役遠端」とは、縮小光学系における物体またはレチクルの端部における平面のことである。
【００１８】
用語「共役近端」とは、縮小光学系のイメージまたはウェハの端部における平面のことである。
【００１９】
用語「ウェハ」とは、半導体製造におけるベース材料のことであり、これは一連のフォトマスクステップ、エッチングステップおよび／または実装ステップを経たものである。
【００２０】
用語「波長板」とは、複屈折性をもつ材料から成るリターデイションプレートまたは移相器のことである。
【００２１】
図１Ａおよび図１Ｂには、慣用の反射屈折型の慣用の縮小光学系において使用される慣用の偏光ビームスプリッタキューブ１００が例示されている。偏光ビームスプリッタキューブ１００は、２つのプリズム１１０，１５０とコーティング界面１２０を有している。プリズム１２０，１５０は石英ガラスないしは融解ガラスから成り、これは２４８ｎｍと１９３ｎｍの波長において透過性である。コーティング界面１２０は多層積層体である。多層積層体は交互に配置された薄膜層である。この交互配置薄膜層は、比較的高い屈折率と比較的低い屈折率（ｎ１とｎ２）をもつ複数のフィルムによって構成されている。この交互配置薄膜層およびそれらの個々の屈折率は、MacNeille条件（Brewster条件とも称する）が満たされるように選定される。１つの例を挙げると、高屈折率材料は酸化アルミニウムであり、低屈折率材料はフッ化アルミニウムである。スタック製造中に保護層を加えることができる。交互配置層のうちの１つを界面１５２のところでプリズム１５０に取り付けるために、あるいは界面１１２のところでプリズム１１０に保護層を取り付けるために、セメントまたはグルーが含まれている。図２Ａに示されているように（U.S. Pat. No. 2,403,731に記載されているように）MacNeille条件とは、多層積層体に入射される光がそれぞれ異なる偏光状態で２つのビーム２６０，２８０に分割されるときの条件である。たとえば出射ビーム２６０はＳ偏光されたビームであり、出射ビーム２８０はＰ偏光されたビームである（あるいは互いに９０度偏光されたビームである）。図２Ｂには、光の損失を最小にするために反射屈折型縮小光学系において偏光ビームスプリッタを使用する利点が示されている。入射光２００（通常はＳ偏光とＰ偏光をもつ）は１／４波長板２１０を通過する。１／４波長板２１０は入射光２００をすべてＳ偏光状態の直線偏光ビームに変換する。ビームスプリッタキューブ１００はＳ偏光のすべてをまたは一部分を１／４波長板２２０およびミラー２２５へ反射する。１／４波長板２２０は二重に通過させれば半波長板のように動作する。１／４波長板２２０はＳ偏光された光を円偏光された光に変換し、ミラー２２５から反射した後、Ｐ偏光された光に変換する。Ｐ偏光された光はビームスプリッタキューブ１００を透過し、Ｐ偏光ビーム２９０としてウェハへ向かって出射される。このようにして偏光ビームスプリッタ１００と１／４波長板２１０，２２０とによって、ミラー２２５を含む反射屈折型縮小光学系における光損失が回避される。なお、代案として、ミラー２２５と１／４波長板２２０をキューブ１００の界面Ａではなく界面Ｂのところに配置することもでき、これによってもコンパクトな光路長を介した同様の完全な光透過性またはほぼ完全な光透過性が達成される。
【００２２】
以下で説明する本発明を、反射屈折型フォトリソグラフィシステムに使用することができる。ビームスプリッタが所定の角度範囲にわたって使用され、光がこのビームスプリッタを２回、直交偏光のかたちで通過するようないかなる偏光ビームスプリッタシステムにおいても使用できる。
【００２３】
図１Ａ〜図２Ｂを参照しながらこれまで説明した典型的な偏光ビームスプリッタは光学的スループットが最大になるよう設計されているけれども、アポダイゼーションに対して特別に配慮されることなくそれらが投影光学系の瞳の上におかれる。開口数の小さいシステム（すなわちビームスプリッタコーティングにおける動作角の範囲が比較的小さいシステム）では、このことはさしたる問題とはならない。そのようなシステムの場合にはコーティングの本来の帯域幅が要求を満たすために十分に大きい。開口数が大きくなるとコーティング設計がいっそう複雑になり、その結果、動作角範囲にわたって望ましくないパフォーマンスの変動が増加してしまう。
【００２４】
本発明のビームスプリッタの場合には光はビームスプリッタを２回通過し、１回目はＳ偏光になり２回目は再びＰ偏光になる。２つのパフォーマンス曲線（角度の関数としてのＳおよびＰ）が互いにかけ合わせられて、コーティングが系の瞳に引き起こすアポダイゼーション全体が決定される。低い瞳アポダイゼーションをもつコーティングを設計するためのこれまでの努力は、Ｓパフォーマンス曲線とＰパフォーマンス曲線を個々にフラットにすることに焦点を当ててきた。ビームスプリッタコーティングの設計の場合、Ｓ偏光のパフォーマンスを変える方が簡単であり、Ｐ偏光のパフォーマンスを変える方が難しい。システム内でビームスプリッタを２回通過させれば、Ｓ偏光パフォーマンスが逆の「痕跡」をもつコーティングによってＰ偏光パフォーマンスの変動を補償することができる。２つの関数Ｒ（ｓ）とＴ（ｐ）をいっしょにかけ合わせれば、それによって比較的フラットなアポダイゼーション関数Ｒ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）が生成される。
【００２５】
比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数を実現するため、本発明によれば紫外線（ＵＶ）偏光ビームスプリッタが提供される。ＵＶ偏光ビームスプリッタは２００ｎｍ以下の波長の光に対し透過性であり、たとえば１９３ｎｍまたは１５７ｎｍの波長の光に対し透過性である。ＵＶ偏光ビームスプリッタは、反射率と透過率の広い角度にわたって高品質の入射光で結像させることができる。さらにＵＶ偏光ビームスプリッタは、ウェハ平面における開口数が０．６よりも大きくたとえば０．７５である縮小光学系における発散光に適応できる。種々の実施形態においてＵＶ偏光ビームスプリッタにキューブ形状、立方体形状、面取りされたキューブ形状あるいはそれらに近い形状をもたせることができる。
【００２６】
１つの実施形態によれば、ＵＶ偏光ビームスプリッタキューブは１対のプリズムとコーティングインタフェースを有している。プリズムは少なくとも１つのフッ化物材料から成り、たとえばフッ化カルシウム（ＣａＦ２）またはフッ化バリウム（ＢａＦ２）から成る。コーティング界面は薄膜フッ化物材料から成る複数の層を有している。１つの実施形態によればコーティング界面は、薄膜フッ化物材料が交互に配置された層から成る多層積層体である。薄膜フッ化物材料が交互に配置された層は、第１のフッ化物材料と第２のフッ化物材料から成る。これら第１のフッ化物材料と第２のフッ化物材料は、それぞれ第１の屈折率と第２の屈折率を有する。この場合、第１の屈折率は第２の屈折率よりも高い。本発明の１つの特徴によれば、第１および第２の屈折率によって比較的高い屈折率と比較的低い屈折率をもつフッ化物材料から成る積層体が形成され、これによればコーティング界面により、２つの偏光された状態に依存してＵＶ光が分離される（このＵＶ光には２００ｎｍよりも短い波長の光たとえば１９３ｎｍまたは１５７ｎｍが含まれる）。
【００２７】
１つの実施例によれば比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数を実現するため、コーティング界面は（Ｈ Ｌ）ｎ Ｈ または（Ｈ Ｌ）ｎ のかたちの多層設計を有している。ここでＨは比較的高い屈折率をもつ第１のフッ化物材料の層を表す。第１のフッ化物材料には以下の材料を含めることができる。ただしこれに限定されるものではない：三フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、三フッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化サマリウム（ＳｍＦ３）、フッ化ユウロピウム（ＥｕＦ３）、フッ化テルビウム（ＴｂＦ３）、フッ化ジスプロシム（ＤｙＦ３）、フッ化ホルミウム（ＨｏＦ３）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）、フッ化ツリウム（ＴｍＦ３）、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、フッ化ルテチウム（ＬｕＦ３）、フッ化ジルコニウム（ＺｒＦ４）、フッ化ハフニウム（ＨｆＦ４）、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、フッ化ネオジム（ＮｄＦ３）、その他のランタニド系列の三フッ化物、金属フッ化物、あるいは高屈折率の紫外線透過材料のいずれか。Ｌは比較的低い屈折率をもつ第２のフッ化物材料の層を表す。第２のフッ化物材料には以下の材料を含めることができる。ただしこれに限定されるものではない：フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、三フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ソジウム（ＮａＦ）、あるいは他の低屈折率の紫外線透過性材料。さらに値ｎは、ベースとなる（Ｈ Ｌ）グループを多層積層体においてｎ回繰り返すことを表し、ここでｎは１またはそれよりも大きい整数である。
【００２８】
さらに別の特徴によれば、プリズムとコーティング界面はオプティカルコンタクトによって接合される。セメントの使用を阻むものではないが、ここではそれは不要である。
【００２９】
さらに多層の設計を、コンピュータによる反復デザインによって形成することができる。また、光の入射角の変化を補償する目的でいかなる点においても層の厚さを調整するため、多層積層体における各層をプリズムの斜面にわたり段階づけることができる。
【００３０】
本発明によれば、偏光状態に基づき入射光ビームを分割する方法が提供される。この方法には、複数のフッ化物材料層をもつコーティング界面を入射光に対し相対的な角度で配向するステップが含まれており、これによればコーティング界面は入射光を第１の偏光状態で透過させ、入射光を第２の偏光状態で反射する。１つの実施例によればこの方法はさらに、交互に配置された薄膜層の厚さならびにそれらの個々の屈折率を選択するステップが設けられており、これによればコーティング界面は２００ｎｍ以下の波長の入射光を第１の偏光状態で透過させ、２００ｎｍ以下の波長の入射光を第２の偏光状態で反射する。
【００３１】
ＵＶ偏光ビームスプリッタ
図３Ａには、本発明の１つの実施形態によるＵＶ偏光ビームスプリッタキューブ３００の斜視図が示されている。ＵＶ偏光ビームスプリッタキューブ３００は一組のプリズム３１０，３５０とコーティング界面３２０を有している。プリズム３１０，３５０がフッ化物材料から成ると有利である。コーティング界面３２０は複数の薄膜フッ化物材料層を有している。
【００３２】
図３Ａに示されている実施例の場合、プリズム３１０は５つの面をもつ直角プリズムであり、これら５つの面は２つの側面と２つの端面と１つの斜面とから成る。２つの側面はそれらの境界で直角（またはほぼ直角）を成しており、直角のコーナー３１４，３１６を共有している。図３Ａには一方の側面Ｂが示されており、他方の側面は示されていない。２つの端面はともに直角三角形である。図３Ａに示されている一方の端面Ａは、コーナー３１４における９０°（または約９０°）の角度と、このコーナー３１４に対向する２つの４５°（または約４５°）の角度とによって、その周囲で直角三角形を成している。他方の端面（図示せず）は、コーナー３１６における９０°（または約９０°）の角度と、このコーナー３１６に対向する２つの４５°（または約４５°）の角度とによって、その周囲で直角三角形を成している。斜面は平坦な面３１２であり、これは直角のコーナー３１４，３１６に対向する直角プリズム３１０の斜辺上にある。プリズム３５０もはやり５つの面をもつ直角プリズムであり、これら５つの面は２つの側面と２つの端面と１つの斜面とから成る。２つの側面はそれらの境界で直角（またはほぼ直角）を成しており、直角のコーナー３５４と３５６を共有している。図３Ａには一方の側面Ｄが示されており、他方の側面は示されていない。２つの端面はともに直角三角形である。図３Ａに示されている一方の端面Ｃは、コーナー３５４における９０°（または約９０°）の角度と、このコーナー３５４に対向する２つの４５°（または約４５°）の角度とによって、その周囲で直角三角形を成している。他方の端面（図示せず）は、コーナー３５６における９０°（または約９０°）の角度と、このコーナー３５６に対向する２つの４５°（または約４５°）の角度とによって、直角三角形を成している。斜面は平坦な面３５２であり、これは直角のコーナー３５４，３５６に対向する直角プリズム３１０の斜辺上にある。コーティング界面３２０は斜面３１２と３５２との間にまる。ＵＶ偏光ビームスプリッタキューブ３００の幅、奥行き、高さの寸法は、図３Ａに示されているようにそれぞれｄ１，ｄ２，ｄ３の値をもつ。１つの実施例によればｄ１，ｄ２，ｄ３は等しく（あるいはほぼ等しく）、プリズム３１０と３５０がそれらの面３１２と３５２に沿って結合されると、全体的にみて立方体またはキューブ状の形状をもつようになる。１つの実施形態によればプリズム３１０，３５０はフッ化カルシウム（ＣａＦ２）材料、フッ化バリウム（ＢａＦ２）材料、またはそれらの組み合わせから成る。
【００３３】
コーティング界面
図３Ｂには、比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数を達成するために使用されるコーティング界面３２０の一例の断面図が詳細に示されている。コーティング界面３２０には、薄膜フッ化材料（３３１〜３３７，３４１〜３４６）が交互に配置された層と保護層３５１から成る積層体が含まれている。反射防止（ＡＲ）コーティング（図示せず）をコーティング界面３２０に含めることもできる。保護層３５１とＡＲコーティングはオプションである。また、本発明は薄膜フッ化材料が交互に配置された層が１３個の層に限定されるものでもない。本明細書の記載から当業者にわかるように、一般に薄膜フッ化材料の交互に配置された層の個数をこれよりも多くしたり少なくしたりして用いることができる。さらに図３Ｂには、コーティング界面３２０がプリズム３５０の面３５２に取り付けられることが示されている。薄膜フッ化材料（３３１〜３３７，３４１〜３４６）が交互に配置された層および／または保護層から成る積層体は、慣用の薄膜技術を用いて面３５２上に成長させエッチングしまたは仕上げることができる。ついでプリズム３１０がコーティング界面３２０とオプティカルコンタクトされて配置される。このようにしてプリズム３１０と３５０はコーティング界面３２０を介して強く結合され、その結果、非常に堅牢な偏光ビームスプリッタキューブが得られる。本発明のさらに別の特徴によれば、このオプティカルコンタクト（ここでは光学素子はファン・デル・ワールス力により素子が相互に結合されるよう密に接合されている）に、プリズム３１０の斜面のような角度の付けられた面を含む複雑な幾何学的形状が与えられる。薄膜フッ化物材料が交互に配置された層には２つのグループの層が含まれている。第１の層グループ３３１〜３３７は第１の屈折率ｎ１を有する。第２の層グループ３４１〜３４６は第２の屈折率ｎ２を有する。本発明の１つの特徴によれば、第１および第２の屈折率ｎ１とｎ２はそれぞれ異なる。たとえば第２の屈折率ｎ２は第１の屈折率ｎ１に比べて低い。このようにしてコーティング界面３２０は、比較的高い屈折率ｎ１と比較的低い屈折率ｎ２を交互にもつフッ化物材料３３１〜３３７，３４１〜３４６から成る積層体を含むようになり、これによりコーティング界面３２０はＳ偏光状態とＰ偏光状態のような２つの異なる偏光状態に基づき入射ＵＶ光を分離する。本発明によれば偏光ビームスプリッタキューブ３００を、２００ｎｍ以下の波長たとえば１９３ｎｍまたは１５７．６ｎｍの波長をもつ光とともに使用することができる。
【００３４】
上述のように、比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数を達成する目的でコーティング界面３２０は（Ｈ Ｌ）ｎ Ｈ または（Ｈ Ｌ）ｎ のかたちの多層設計を有しており、ここでＨは比較的高い屈折率をもつ第１のフッ化物材料から成る層を表す。第１のフッ化物材料には以下の材料を含めることができる。ただしこれに限定されるものではない：三フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、三フッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化サマリウム（ＳｍＦ３）、フッ化ユウロピウム（ＥｕＦ３）、フッ化テルビウム（ＴｂＦ３）、フッ化ジスプロシム（ＤｙＦ３）、フッ化ホルミウム（ＨｏＦ３）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）、フッ化ツリウム（ＴｍＦ３）、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、フッ化ルテチウム（ＬｕＦ３）、フッ化ジルコニウム（ＺｒＦ４）、フッ化ハフニウム（ＨｆＦ４）、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、フッ化ネオジム（ＮｄＦ３）、その他のランタニド系列の三フッ化物、金属フッ化物、あるいは高屈折率の紫外線透過材料のいずれか。Ｌは比較的低い屈折率をもつ第２のフッ化物材料から成る層を表す。第２のフッ化物材料には以下の材料を含めることができる。ただしこれに限定されるものではない：フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、三フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ソジウム（ＮａＦ）、あるいは他の低屈折率の紫外線透過性材料。さらに値ｎは、ベースとなる（Ｈ Ｌ）グループを多層積層体においてｎ回繰り返すことを表し、ここでｎは１またはそれよりも大きい整数である。
【００３５】
また、本明細書の記載から当業者にわかるように、多層コーティング界面３２０，５２０に対する他のデザインを、コンピュータによる反復技術によって生成可能である。
【００３６】
次に、交互に配置された複数の層を用いて、フラットな全体的な関数Ｒ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）をどのようにして実現できるのかを示す。
【００３７】
ビームスプリッタの例１
以下で示す表には１５６．７ｎｍに対するコーティング界面３２０の一例が示されており、これによればＭｇＦ２とＬａＦ３が交互に配置された全部で２７個の層（ｎ＝１３）を使用して、フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、３５°〜５５°の間の入射で比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）が得られる。この範囲では、Ｒ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数は７０．８５の最大値から６５．３７の最小値をとり、または５．４８％（±２．７４％）のデルタである。
【００３８】
【表１】
2008293029.tif 000003
【００３９】
図４にはＲ（ｓ），Ｔ（ｐ）および全体的なＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数がグラフで示されており、以下の表２にはこれらが表形式で示されている：
【００４０】
【表２】
2008293029.tif 000004
【００４１】
ビームスプリッタの例２
以下の表３には、１５７．６ｎｍに対するコーティング界面３２０の別の例が示されており、これによればＭｇＦ２とＬａＦ３が交互に配置された全部で２９個の層（ｎ＝１４）を使用して、フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、３５°〜５５°の間の入射で比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数が得られる。この範囲では、Ｒ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数は６７．９％の最大値から６６．１５％の最小値をとり、あるいはデルタ１．７４％（±０．８７％）である。
【００４２】
【表３】
2008293029.tif 000005
【００４３】
図５にはＲ（ｓ），Ｔ（ｐ）および全体的なＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数がグラフで示されており、以下の表４にはそれらが表形式で示されている：
【００４４】
【表４】
2008293029.tif 000006
【００４５】
ビームスプリッタの例３
以下の表５にはコーティング界面３２０の別の例が示されており、これによればＭｇＦ２とＬａＦ３が交互に配置された全部で２６個の層（ｎ＝１３）を使用して、フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、４０°〜６０°の間の入射で比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数が得られる。この範囲では、Ｒ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数は７２．６９％の最大値から７１．８０％の最小値をとり、あるいは０．８９％のデルタ（±０．４４５％）である。
【００４６】
【表５】
2008293029.tif 000007
【００４７】
図６にはＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ)および全体的なＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数がグラフで示されており、以下の表６にはそれらが表形式で示されている：
【００４８】
【表６】
2008293029.tif 000008
【００４９】
ビームスプリッタの例４
表７にはコーティング界面３２０の別の例が示されており、これによればＡｌＦ３とＮｄＦ３が交互に配置された全部で３２個の層（ｎ＝１６）を使用して、フラットなＲ（ｓ）Ｔ＊（ｐ）アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、３５°〜５５°の間の入射で比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数が得られる。この範囲では、Ｒ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数は７２．５５％の最大値から７１．２４％の最小値をとり、あるいは１．３１％（±０．６５５％）のデルタである。
【００５０】
【表７】
2008293029.tif 000009
【００５１】
図７にはＲ（ｓ），Ｔ（ｐ）および全体的なＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）がグラフで示されており、以下の表８にはそれらが表形式で示されている：
【００５２】
【表８】
2008293029.tif 000010
【００５３】
ビームスプリッタの例５
以下の表９には、１９３ｎｍに対するコーティング界面３２０の別の例が示されており、これによればＡｌＦ３とＮｄＦ３が交互に配置された全部で３０個の層（ｎ＝１５）を使用して、フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、３５°〜５５°の間の入射で比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数が得られる。この範囲では、Ｒ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数は７４．６０％の最大値から７０．３８％の最小値までをとり、あるいは４．３３％（±２．１１％）のデルタである。
【００５４】
【表９】
2008293029.tif 000011
【００５５】
図８にはＲ（ｓ），Ｔ（ｐ）および全体的なＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数が示されており、以下の表１０にはそれらが表形式で示されている：
【００５６】
【表１０】
2008293029.tif 000012
【００５７】
ビームスプリッタの例６
以下の表１１には１５７．６ｎｍに対するコーティング界面３２０の別の例が示されており、これによればＬａＦ３およびＭｇＦ２が交互に配置された全部で２１個の層を使用して、フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、４４°と６０°の間の入射で比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数が得られる。この範囲では、Ｒ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数は６８．０８％の最大値から６７．９５％の最小値をとり、あるいは０．１２８％（±０．０６４％）のデルタである。
【００５８】
【表１１】
2008293029.tif 000013
【００５９】
図９にはＲ（ｓ），Ｔ（ｐ）およびＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数がグラフで示されており、以下の表１２にはそれらが表形式で示されている：
【００６０】
【表１２】
2008293029.tif 000014
【００６１】
【表１３】
2008293029.tif 000015
【００６２】
ビームスプリッタの例７
以下の表１３には１５７．６ｎｍに対するコーティング界面３２０の別の例が示されており、これによればＬａＦ３およびＭｇＦ２が交互に配置された全部で１１個の層を使用して、フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、４４°〜６０°の間の入射で比較的フラットなＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数が得られる。この範囲では、Ｒ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）は６３．１１％の最大値から６２．８９７％の最小値をとり、あるいは０．２１％（±０．１％）のデルタである。
【００６３】
【表１４】
2008293029.tif 000016
【００６４】
図１０にはＲ（ｓ），Ｔ（ｐ）およびＲ（ｓ）＊Ｔ（ｐ）関数がグラフで示されており、以下の表１４にはそれらが表形式で示されている：
【００６５】
【表１５】
2008293029.tif 000017
【００６６】
【表１６】
2008293029.tif 000018
【００６７】
これまで本発明の特定の実施形態について説明してきたが、これらは例示にすぎず、これらに限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載されているような本発明の着想ならびに範囲を逸脱することなく、形態や詳細に関して様々な変更を施すことができるのは自明である。したがって本発明の範囲は既述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の記載およびそれと同等のものによってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】慣用の偏光ビームスプリッタキューブの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの偏光ビームスプリッタキューブの慣用のコーティング界面の断面図である。
【図２Ａ】図１Ａの偏光ビームスプリッタキューブがどのようにして光を別個の偏光状態に分離するのかを示す図である。
【図２Ｂ】図１Ａの偏光ビームスプリッタキューブが透過効率改善のためどのようにして反射屈折型縮小光学系の一部分として用いることができるのかを示す図である。
【図３Ａ】本発明の１つの実施形態によるＵＶ偏光ビームスプリッタキューブの斜視図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＵＶ偏光ビームスプリッタキューブのためのコーティング界面の断面図である。
【図４】本発明によるビームスプリッタの透過性能を示す図である。
【図５】本発明によるビームスプリッタの透過性能を示す図である。
【図６】本発明によるビームスプリッタの透過性能を示す図である。
【図７】本発明によるビームスプリッタの透過性能を示す図である。
【図８】本発明によるビームスプリッタの透過性能を示す図である。
【図９】本発明によるビームスプリッタの透過性能を示す図である。
【図１０】本発明によるビームスプリッタの透過性能を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１００  偏光ビームスプリッターキューブ、  １１０  プリズム、  １２０  コーティング界面、  １５０  プリズム。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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