[发明专利]光学器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高质量的包括光学膜的光学器件，例如包括减反射膜的透镜和棱镜或者反射镜的制备方法。

背景技术

近年来减反射膜的性能要求包括宽入射角特性和宽频带(wide band)。满足这些要求的已知方法是由具有不同折射率的多种材料形成多层光学膜。使用的材料间的折射率差越大意味着对多层光学膜的光学性能的改善越大，并且产生对于可见范围的光其性能高的光学膜。

在半导体光刻(lithography)系统的领域中，高集成化和高功能化已发展，为了使线宽的极限尺寸最小，对NA高的投影透镜进行高度设计。随着NA增加，从改善高入射角区域中的反射特性、降低膜的相位差、适应制造误差等的观点出发，现在也要求投影系统中使用的透镜具有宽频带。需要具有较低折射率的材料以实现这点。但是，由于吸收和其他问题，在真空紫外范围中使用的材料限制在AlF₃、MgF₂、SiO₂和类似的物质。

已尝试通过由这种材料形成密度比以往的膜低的膜来降低折射率。例如，作为折射率比以往使用的氟化镁膜低的光学膜的制备方法，已知通过由真空蒸镀(evaporation)形成SiO₂和NaF的混合膜并且随后由蚀刻将NaF除去来制备多孔减反射膜的方法(参见日本专利申请公开No.H06-167601)。

日本专利No.3509804公开了通过湿法由200nm以下的波长下折射率低达1.25的膜制备的器件。日本专利No.3509804提到在由湿法制备的SiO₂膜的情况下，膜的填充率(filling factor)可在1和0.5之间变动。日本专利No.3509804也提到使用具有更低折射率的低折射率材料特别是对于改善高入射角区域中的反射特性、降低偏振差等有效，并且指出通过湿法例如水解和加热处理的组合能够由有机材料制备低折射率膜。日本专利申请公开No.2008-76726公开了使用水处理的降低折射率的另一技术。

日本专利申请公开No.H06-167601中公开的方法具有如下问题。将SiO₂和NaF共蒸镀并且利用水和溶解度差来蚀刻得到的膜时，该蚀刻不仅除去NaF而且除去SiO₂，由此使膜的厚度由除去前的厚度大幅度改变并且使得难以得到所需的特性。

日本专利No.3509804中公开的方法能够形成低折射率膜，但由于使用有机材料作为原料，因此有可能在该膜中残留来自有机物的材料并且引起微小量的光的吸收。即使以微小量，在含有几十个透镜的半导体光刻系统的投影透镜中吸收的光并非可以忽视，并且通过加热处理例如有机热处理，导致包括透镜的石英面的变形的不可忽视的问题。

对于日本专利申请公开No.2008-76726中公开的通过水处理来降低折射率的技术，将通过以往蒸镀形成的MgF₂膜浸入水中至几十nm的厚度并没有溶解该膜并且并没有改变该膜的折射率。在厚度为几百nm的膜的情况下，该膜在厚度方向(将该膜的材料沉积的方向)上不均匀，并且接近光入射侧的部分膜在密度上小于接近基材侧的部分膜以致接近光入射侧的部分膜可在水中溶解。

一种通过水处理来降低厚度为几十nm的膜的密度的方法是在无加热并且高沉积压力的条件下通过蒸镀形成膜，于是降低该膜的平均密度。采用这种方法，膜的光入射侧的小部分溶解在水中并且使密度降低。但是，由于该方法只是降低表面附近的部分膜中的密度而不是膜的基材侧部分中的密度，因此难以用这种方法形成具有较低折射率的膜。

在上述浸水处理法的每一个中，膜从膜表面附近的部分开始溶解并且有可能使厚度减小到无法获得所需光学特性的程度。

发明内容

本发明鉴于上述而完成，因此本发明的目的是提供光学器件制备方法，该光学器件制备方法能够通过以简单步骤形成可用作例如真空紫外范围用减反射膜的低吸收、低折射率膜而以低成本制备高质量光学器件。

根据本发明的方法是光学器件的制备方法，该光学器件在其表面具有薄膜，该方法包括：在基材上形成多孔薄膜；和对该多孔薄膜进行浸液处理(liquid immersion treatment)。

本发明中，通过在成膜时形成具有特定填充率以下的多孔膜，并且对该多孔膜进行浸液处理，从而降低折射率。这样形成吸收少量光并且具有令人满意的低折射率的低折射率膜。用该低折射率膜，能够以低成本制备具有宽入射角特性和宽频带的光学器件。

由以下参照附图对示例性实施方案的说明，本发明进一步的特征将变得清楚。

附图说明