KR101918768B1 - 하프늄 산화물 또는 지르코늄 산화물 코팅 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가시 범위로부터 근 UV-범위까지에(즉, 220 ㎚의 파장까지) 이르는 스펙트럼 범위에서, 높은 굴절률 및 양호한 광학 특성(즉, 낮은 흡수 및 산란) 및 낮은 내부 응력을 갖는 광학 코팅(3. 3')에 관한 것이다. 본 발명에 따른 코팅(3, 31)은 1 at-% 내지 10 at-%, 특히 1.5 at-% 내지 3 at-% 의 규소 함량(y)을 포함하는 하프늄- 또는 지르코늄 함유 산화물 Hf_xSi_yO_z 또는 Zr_xSi_yO_z 으로 이루어진다.

Description

하프늄 산화물 또는 지르코늄 산화물 코팅{HAFNIUM OXIDE OR ZIRCONIUM OXIDE COATING}

본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 하프늄- 또는 지르코늄 함유 산화물로 이루어진 코팅에 관한 것이다. 본 발명은 또한 하프늄- 또는 지르코늄 함유 산화물로 이루어진 코팅을 가진 광학 부품, 및 코팅 및 광학 부품의 제조 방법에 관한 것이다.

광학 소자용 코팅 재료로서 하프늄 산화물 또는 지르코늄 산화물의 사용은 공지되어 있다. 하프늄 산화물은 예컨대 다른 코팅 재료에 비해 가시 스펙트럼 범위(λ= 550 nm에서 n = 2.08) 및 UV-범위(λ = 250 nm에서 n = 2.35)에서 높은 굴절률 및 가시 범위 및 UV- 범위에서 높은 투과율(λ = 220 nm 에서 흡수 한계)을 갖는다. 따라서, 하프늄 산화물은 특히 낮은 반사율 및 높은 투과율을 가진 광학 부품용 코팅 재료로서 사용하기에 적합하고, 거울, 예컨대 레이저 거울의 코팅 재료로서 사용하기에 적합하다. 유사한 것이 지르코늄 산화물에도 적용된다.

하프늄 산화물- 및 지르코늄 산화물 코팅을 이온 빔 스퍼터링에 의해 제조하는 것이 공지되어 있다. 이 방법에 의해, 낮은 흡수 및 산란을 갖는 질적으로 높은 코팅이 제조되지만, 증착은 비교적 낮은 성장률 < 0.1 nm/s로만 이루어진다. 또한, 이온 빔 스퍼터링에 의해 증착되는 코팅은 높은 내부 응력(> 1000 MPa)을 갖는다. 또한, 하프늄 산화물- 및 지르코늄 산화물 층을 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착하는 것이 공지되어 있다. 이 방법은 높은 성장률 > 0.4 nm/s을 가능하게 하지만, 형성된 층이 흡수 및 산란과 관련해서 적당한 질을 갖지 않고 또한 1000 내지 2000 MPa의 높은 내부 응력을 갖는다.

2가지 방법은 높은 내부 응력을 갖는 층을 제공한다. 이러한 높은 내부 응력에 의해 야기되는 힘은 기판 재료에 따라 기판 표면을 변형시키고, 그에 따라 코팅된 광학 소자의 광학 특성을 떨어뜨린다. 또한, 높은 내부 응력은 기판 재료의 손상을 갖거나 갖지 않는 층 분리를 야기할 수 있다.

DE 689 28 474 T2에는 비정질 산화물 막이 공지되어 있고, 이 막은 규소 및 그룹 Zr, Ti, Hf, Sn, Ta 및 In으로부터 선택된 하나 이상의 멤버를 포함한다. 이러한 산화물 막은 탁월한 스크래치 내성, 내마모성 및 화학적 내구성을 갖는다. 이것은 높은 내구성을 필요로 하는 대상물에, 예컨대 열 방사를 차폐하는 유리에 보호 층으로서 제공된다. 또한 이것은 확산 방지층으로서 적층 유리에 사용될 수 있다. DE 689 28 474 T2에 개시된 적용은 가시 범위에서 높은 투과율을 가져야 하는 층에 관한 것이다; UV-범위에서 특성은 이 공보에서 언급되지 않는다.

본 발명의 과제는 가시 범위로부터 근 UV-범위까지(즉 230 nm의 파장까지)에 이르는 스펙트럼 범위에서 가급적 높은 굴절률 및 양호한 광학 특성(특히 낮은 흡수 및 산란) 및 가급적 낮은 내부 응력을 갖는 광학 코팅을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 과제는 이러한 코팅 및 이러한 코팅을 가진 광학 부품을 제공하고 이들의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제는 독립 청구항의 특징들에 의해 해결된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항들에 제시된다.

이하에서, 하프늄 산화물 및 규소 혼합물(Hf_xSi_yO_z)을 가진 본 발명에 따른 코팅만이 설명된다. 그러나, 별도의 지시가 없으면, 지르코늄 산화물 및 규소 혼합물(Zr_xSi_yO_z)을 가진 코팅에 대해서도 설명한 것이 유사하게 적용된다.

코팅은 1 at-% 내지 10 at-%의 양의 하프늄 산화물과 규소 혼합물로 이루어지며, 상기 at-%는 전체 량의 원자 % 중의 하나의 원소의 분량을 나타낸다. 하프늄 산화물은 가시 범위에서 근 UV 범위까지 n > 2의 높은 굴절률을 갖는다. 규소의 혼합은 굴절률을 낮추기 때문에, 규소는 상기 적은 양으로 감소되어야 한다.

놀랍게도, 규소의 상기 적은 혼합만으로도 코팅의 내부 응력이 현저히 낮아지는 것으로 나타났다.

바람직하게는 코팅이 65 at-% 내지 68 at-%의 O 함량(z)을 포함하면, 상기 코팅은 UV-범위까지 낮은 광학 손실만을 갖는다.

또한, 규소의 적은 혼합에 의해 하프늄 산화물 층의 광학 특성이 개선될 수 있다: 1 at% 내지 3 at%의 규소 함량에서 Hf_xSi_yO_z-층은 순수한 하프늄 산화물보다 더 낮은 흡수를 갖는다.

바람직하게는 본 발명에 따른 코팅은 100 MPa 내지 800 MPa의 내부 층 응력(압축 하중)을 가지며, 바람직하게 굴절률이 550 nm 파장에서 1.9 보다 크고 및/또는 감광(extinction)은 242 nm 파장에서 3*10^-3 보다 작은 값

를 가지며, 바람직하게 Si-함량은 1 at% 내지 10 at%이다. 바람직하게 내부 층 응력은 300 MPa 보다 작다.

감광

은 이 경우 하기 식

에 의해 주어지고, 상기 식에서 A는 흡수율이고, T는 투과율이며, R은 반사율이다.

본 발명에 따른 Hf_xSi_yO_z-코팅은 스퍼터링에 의해, 특히 DC- 또는 중간 주파수-마그네트론 스퍼터링에 의해 제조된다. 프로세스 파라미터의 설정에 의해 높은 스퍼터율이 얻어질 수 있고 규소 함량에 의해 스퍼터링된 층의 내부 응력이 순수한 하프늄 산화물의 내부 응력에 비해 현저히 감소될 수 있다. 바람직하게는 Hf_xSi_yO_z-층의 제조가 Hf- 및 Si-타겟의 반응성 코-마그네트론 스퍼터링에 의해 이루어진다; 대안으로서 코-스퍼터링을 위해 HfSi 또는 Hf_xSi_yO_z 및 Si로 이루어진 타겟이 사용될 수 있다. 또한, Hf_xSi_yO_z-층이 적합한 조성으로 Hf 및 Si를 포함하는 화합물 타겟의 반응성 마그네트론 스퍼터링에 의해 제조될 수 있다. 또한, 층은 전도성 Hf_xSi_yO_z-화합물 타겟을 사용해서 부분 반응성 마그네트론 스퍼터링에 의해 제조될 수도 있다. 반응성 또는 부분 반응성 중간 주파수-마그네트론 스퍼터링이 이 출원서에서 참고로 하는 PCT/EP2003/013649에 개시된 바와 같은 반응성 인-시투-플라즈마 처리와 조합되는 것이 특히 바람직하다. PCT/EP2003/013649에 개시된 방법은 특히 65 at-% 내지 68 at-%의 O 함량(z)을 가진 층의 증착을 가능하게 하며, 이 층은 UV-범위까지 낮은 광학 손실을 갖는다.

본 발명에 따른 코팅은 비정질, 마이크로- 또는 나노결정질 형태로서 또는 상기 형태들의 혼합 형태로 주어질 수 있다.

본 발명에 따른 코팅은 적어도 하프늄 산화물을 포함하는 다층 시스템에, 에컨대 레이저 거울, 에지 필터, 및 특히 220 nm까지의 스펙트럼 범위에 대해 UV 투과성 또는 반사성 필터에 사용하기에 특히 적합하다.

본 발명에 의해, 가시 범위로부터 근 UV-범위까지(즉 230 nm의 파장까지)에 이르는 스펙트럼 범위에서 가급적 높은 굴절률 및 양호한 광학 특성(특히 낮은 흡수 및 산란) 및 가급적 낮은 내부 응력을 갖는 광학 코팅이 제공된다.

이하에서, 본 발명이 도면에 도시된 실시예를 참고로 상세히 설명된다.

도 1a는 Hf_xSi_yO_z-코팅을 가진 기판의 개략도.
도 1b는 다층 시스템을 가진 기판의 개략도.
도 2a는 200 ㎚ 내지 260 ㎚의 스펙트럼 범위에서 코팅되지 않은 그리고 HfO₂-층으로 코팅된 석영 기판의 투과율을 나타낸 도면.
도 2b는 220 ㎚ 내지 260 ㎚의 스펙트럼 범위에서 석영 기판 상의 Hf_30,8Si_2,5O_66,7-층 및 다수의 HfO₂-층의 투과율을 나타낸 도면.
도 3은 규소 함량(y)에 따른 Hf_xSi_yO_{66 ,7}-층의 내부 응력 및 550 ㎚에서 굴절률의 측정값을 나타낸 도면.
도 4는 성능 비 PHf/(PHf+PSi)에 따른 Hf_xSi_yO_{66 ,7}-층의 반응성 마그네트론 스퍼터링시 성장률 및 550 ㎚에서 굴절률의 측정값을 나타낸 도면.
도 5는 규소 함량(y)에 따른 Hf_xSi_yO_{66 ,7}-층의 550 ㎚에서 굴절률, 242 ㎚에서 감광(extinction) 및 표준화된 내부 응력의 측정값을 나타낸 도면.
도 6은 규소 함량(y)에 따른 Hf_xSi_yO_{66 ,7}-층의 242 ㎚에서 감광 및 흡수 한계의 측정값을 나타낸 도면.
도 7은 Hf_xSi_yO_z-층의 규소 함량(y)과 HfSi-혼합 타겟의 상응하는 규소 함량 간의 관계를 나타낸 그래프.
도 8은 파장에 따른 Zr_xSi_yO_{66 ,66}-층 및 ZrO₂-층의 굴절률(n) 및 감광(k)의 측정값을 나타낸 도면.

도 1a는 기판(2)을 가진 광학 부품(1)의 일부를 나타내며, 상기 기판 상에는 Hf_xSi_yO_z 로 이루어진 본 발명에 따른 코팅(3)이 제공된다. 코팅(3)의 두께는 기판(2)의 두께(6)에 비해 과도하게 도시되어 있다. 기판(2)은 석영 유리 또는 플라스틱으로 이루어진다. 부품(1)은 필터이고, 상기 필터는 미리 주어진 스펙트럼 범위에서 가능한 낮은 흡수를 가져야 한다. 여기서 고려되는 스펙트럼 범위는 가시 범위로부터 약 230 ㎚의 파장을 가진 UV 방사선까지에 이른다.

하프늄 이산화물을 기초로 하는 개별 층들 또는 다층 시스템들은 이러한 적용에 특히 적합한 것으로 공지되어 있는데, 그 이유는 이 재료가 가시 범위로부터 220 ㎚까지의 스펙트럼 범위에서 낮은 흡수를 갖기 때문이다. 도 2a는 코팅되지 않은 그리고 HfO₂-층으로 코팅된 석영 기판의 투과율을 나타낸 그래프이고, 상기 HfO₂-층은 상이한 프로세스 파라미터(압력, 플라즈마 에너지, ...)로 반응성 마그네트론 스퍼터링에 의해 기판(2) 상에 제공된다. 코팅되지 않은 석영 기판은 고려되는 전체 스펙트럼 범위에서 투과율 > 90% (곡선 21)을 나타낸다. HfO₂-층으로 코팅된 석영 기판은 고려된 스펙트럼 범위에서 약 220 ㎚의 흡수 한계(T=50%)를 가진 적당한 흡수를 나타낸다(곡선 22).

그러나, HfO₂-코팅(3)의 내부 응력은 1000 MPa-1500 MPa로 매우 높다: 도 3에 나타나는 바와 같이, 순수하게 HfO₂ 로 이루어진 코팅에서는 1300 - 1400 MPa의 내부 응력이 측정된다. 코팅(3)의 이러한 높은 내부 응력은 큰 힘을 그 아래 놓인 기판(2)에 가하고, 이는 기판(2)의 변형 및/또는 기판 분리를 야기할 수 있다.

HfO₂-코팅의 하프늄의 일부가 규소으로 대체되면, 코팅(3)의 내부 응력이 줄어들 수 있다: 측정값들 및 도 3의 보상 곡선(23)에서 나타나는 바와 같이, Hf_xSi_yO_66,7-코팅(3)의 내부 응력은 y

1.5 at%의 규소 함량에서 단지 약 500 MPa 이고, y

2.5 at%의 규소 함량에서 내부 응력은 200 MPa 미만으로 떨어진다.

코팅(3)의 내부 응력(stress σ_film)의 측정은 sigma-physik 사(독일 D-37115 Duderstadt에 소재)의 측정 시스템 SIG-500SP에 의해 Stoney-식(1909)을 사용해서 이루어진다:

E_substate 영(young) 계수 기판

v_substrate 프와송(poisson) 비 기판

d_substrate 기판 두께

d_film 층 두께

L 간격 층-검출기

a 간격 레이저 빔들

기판 재료로는 3" 직경 및 380 ㎛ 두께의, 한 측면이 폴리싱된 단결정 규소 웨이퍼가 사용되었다. 이 웨이퍼는 0.1 nm의 매우 낮은 거칠기 및 매우 균일한 표면으로 인해 응력 측정에 매우 적합하다. 이를 위해 웨이퍼는 샘플 홀더 상에 규정된 배치로 놓이고 5번 연속해서 2개의 레이저 빔들의 간격이 검출기(x_befor) 상에서 측정되고 샘플 번호로 저장된다. 개별적으로 예비 측정된 규소 웨이퍼가 상이한 조성의 Hf_xSi_yO_z 층으로 코팅되었다. 층 두께는 측정 정확도를 높이기 위해 약 250 nm로 선택되었다. 정확한 층 두께들은 스펙트럼 엘립소미터로 측정되었다. 그리고 나서, 개별적으로 코팅된 웨이퍼가 동일한 배치로 샘플 홀더 상에 놓이고 각각 5번 연속해서 2개의 레이저 빔들의 간격이 검출기(x_after) 상에서 측정되었고 상응하는 샘플 번호로 저장되었다. Stoney-식을 이용해서 2번의 측정으로부터 개별 코팅들의 응력이 측정되었다.

이러한 Hf_xSi_yO_{66 ,7}-코팅(3)의 제조는 특히 Hf- 및 Si- 타겟의 반응성 코-마그네트론 스퍼터링에 의해 이루어지며, 프로세스 파라미터의 적합한 선택시 높은 스퍼터링률이 얻어질 수 있다: 도 4에 나타나는 바와 같이 규소의 혼합이 성장률에 긍정적으로 작용한다; 곡선(25) 및 (26)은 상이한 스퍼터링 파라미터의 사용시 성장률을 나타낸다.

Hf_xSi_yO_{66 ,7} 내의 Hf를 Si로 부분적으로 대체함으로써, 높은 스퍼터링률에서 코팅(3)의 내부 응력이 줄어들 수 있다. 그러나, 규소 함량(y)이 커짐에 따라 Hf_xSi_yO_66,7-코팅(3)의 굴절률이 낮아진다(굴절률 n을 파장 λ= 550 nm에서 Si-함량의 함수로서 나타낸 도 3의 보상 곡선(24) 및 도 4의 보상 곡선(27, 28) 참고). 따라서, 높은 굴절률을 얻기 위해서 규소 함량(y)은 가급적 낮아야 한다. 규소 함량(y)이 1 at-% 내지 10 at-%로 조절되면, 이러한 상반되는 요구가 충족될 수 있다.

특히 바람직한 Si-농도 범위는 약 y = 1.5 at-% 내지 y = 3 at-%이다(도 5 참고). 550 nm 에서 굴절률 n의 측정값들의 보상 곡선(29)에서 나타나는 바와 같이, 상기 Si-농도 범위에서 굴절률 n은 약 2.05로 비교적 크다. 동시에, 이 농도 범위에서 내부 응력(도 5의 보상 곡선 30 및 도 3의 보상 곡선 23)은 500 MPa 미만의 값으로 떨어진다. 또한, 이 Si-농도 범위에서 Hf_xSi_yO_{66 ,7}-코팅(3)의 광학 특성은 매우 바람직한데, 그 이유는 거기서, 242 nm의 UV-파장에서 측정할 때 감광(extinction)의 국부적 최소치가 주어지기 때문이다(도 5의 보상 곡선 31 및 도 6의 보상 곡선 32). Si-농도에 대한 감광의 상응하는 의존성은 상응하는 흡수 한계까지의 파장에서 나타난다.

Si-농도 범위 1.5 at% < y < 3에서, 흡수 한계는 거의 일정하고, 순수한 HfO₂(즉, y = 0)의 흡수 한계에 비해 미미하게만 변동한다(도 6의 보상 곡선 33 참고); 이는 Si-농도 범위 1.5 at% < y < 3에서 층 구조가 HfO₂-지배적이라는 것을 나타낸다. 도 2b의 확대도에서 나타나는 바와 같이, 규소의 코-스퍼터링은 Hf_xSi_yO_66,7-층의 투과율을 높인다: 도시된 스펙트럼 범위에서, y = 2.5 at-%의 규소 함량을 가진 샘플의 측정된 투과율(곡선 34)은 상이한 프로세스 파라미터로 표시된, 순수한 HfO₂ 로 이루어진 층(곡선 35-37)보다 높다.

Si-농도의 증가에 따라(y > 5 at%), 단파 스펙트럼 범위로 흡수 한계가 많이 이동된(도 6의 보상 곡선 33), 242 nm 에서 감광이 감소된(도 5 또는 도 6의 보상 곡선 31 또는 32), 및 굴절률 n이 계속 감소된(도 5의 보상 곡선 29) HfO₂-SiO₂-혼합 산화물이 더 많이 형성된다.

본 발명에 따른 코팅(3)은 Hf- 및 Si-타겟의 반응성 코-마그네트론 스퍼터링에 의해 제조된다. 또한, 반응성 코-마그네트론 스퍼터링에서 HfSi 또는 Hf_xSi_yO_z로 이루어진 타겟이 사용될 수 있다. Hf_xSi_yO_{66 ,7}-코팅(3)은 다른 방법에 의해서도, 예컨대 적합한 조성의 HfSi-화합물 타겟을 사용해서 제조될 수 있다. 또한, 층은 DD-전도성 Hf_xSi_yO_z 타겟의 부분 반응성 마그네트론 스퍼터링에 의해 제조될 수 있다. 끝으로, 층 제조는 상기 방법들 중 하나의 방법과 반응성 인-시투 플라즈마 처리의 조합에 의해 이루어질 수 있다.

HfSi- 또는 Hf_xSi_yO_z-화합물 타겟의 사용이 특히 바람직하며, 상기 타겟의 Si-함량은 스퍼터링된 층이 최소 감광을 갖는 동시에 낮은 내부 응력 및 높은 굴절률을 갖도록 조절된다. 이러한 타겟으로 Si와 코-마그네트론 스퍼터링에 의해 상이한 요구가 최적화되며, HfSi- 또는 Hf_xSi_yO_z-캐소드 주변에서 성장하는 층의 낮은 내부 응력의 장점이 얻어지고, 이는 입자 부하의 확률을 현저히 낮춘다. 도 7은 Hf_xSi_yO_ㅋ-층의 규소 함량(y)(at-%)과 HfSi-혼합 타겟의 상응하는 규소 함량(중량%) 간의 관계를 나타낸다(곡선 39). Hf_xSi_yO_{66 ,7}-층의 상기 바람직한 Si-함량(y)(1 at-% < y < 10 at-%)에 대해, HfSi-화합물 타겟의 사용시 타겟은 0.5 중량% 내지 5 중량% 규소 함량을 가져야 한다. Hf_xSi_yO_{66 ,7}-층의 바람직한 Si-함량(y)(1 at-% < y < 7 at-%)에 대해, HfSi-화합물 타겟의 사용시 타겟은 0.5 중량% 내지 4 중량% 규소 함량을 가져야 한다.

도 8은 파장에 따른 Zr_xSi_yO_{66 ,66}-층 및 ZrO₂-층의 굴절률(n) 및 감광(k)의 측정값을 나타낸다. 여기에 나타나는 바와 같이, Zr_xSi_yO_z 에서 UV-범위에서 광학 손실의 감소는 Hf_xSi_yO_z에서, 즉 순수한 ZrO₂에서 보다 탁월하고, 330 nm의 파장에서 이미 감광은 1E-3의 값을 갖는 반면, Hf_{30 ,83}Si_{2 ,5}O_{66 , 66} 에서 이값은 280 nm에서야 얻어진다. 상기 조성에서 약 0.5 nm/s의 높은 레이트로 코팅이 이루어질 수 있는 한편, ZrO₂ 코팅에서는 최대로 절반의 레이트로만 코팅이 이루어졌다. Hf_xSi_yO_{66 , 7} 에서와 같이 상응하는 지르코늄 화합물에서도 응력이 순수한 금속 산화물과 대략 동일한 팩터 만큼 줄어든다.

바람직하게는 최적의 광학 및 기계적 특성, 즉 UV-범위까지 낮은 광학 손실, 높은 굴절률 > 2.1 및 낮은 응력 < 100 MPa 를 제공하는, 화학량론적 또는 거의 화학량론적 조성(Zr_{30 ,38}Si_{2 .5}O_{66 ,66)}을 가진 층이 제조되거나 사용된다.

도 1b에는 광 투과성을 향상시키기 위해 일체형 반사 감소 층 또는 반사 방지 층을 가진 광학 부품(1'), 에지 필터가 도시된다. 에지 필터는 한계 주파수까지의 광을 거의 필터링 없이 통과시키지만, 한계 주파수부터는 광의 대부분을 블로킹한다. 코팅으로서, 상이한 굴절률을 가진 유전 재료들로 이루어진 다수의 상하로 놓인 층들 (3', 4)를 가진 다층 시스템(5)이 사용되고, 상기 다층 시스템에서는 고굴절 재료로 이루어진 층들(3')과 상기 층(3')에 비해 저굴절인 재료로 이루어진 층들(4)이 교대로 배치된다. 다층 시스템은 일반적으로 10 내지 100 개의 개별 층들(3', 4)로 이루어지고, 개별 층들(3', 4)은 일반적으로 20 내지 100 nm의 두께를 갖는다. 본 실시예에서, 기판(2)은 석영 또는 플라스틱으로 이루어진 얇은 판으로 이루어진다. 기판의 두께(6)는 0.5 내지 1.0 mm이다; 도 1b에서 다층 시스템(5)의 두께는 기판(2)의 두께(6)에 비해 과도하게 도시되어 있다. 다층 시스템(5)의 층들(3', 4)은 스퍼터링 방법에 의해 기판(2) 상에 제공되고 -개별 층들 내의 내부 응력의 크기에 따라- 힘이 기판(2)에 가해진다. 개별 층들의 힘이 가산됨으로써, 내부 응력 > 1 GPa를 가진 복합 다층 시스템(5)에서 매우 큰 힘이 기판(2)에 작용할 수 있다. 따라서, 이러한 층 응력에 기인한 기판(2)의 변형을 방지하기 위해, 개별 층들(3', 4)의 내부 응력이 가급적 작아야 한다. 이는 본 실시예에서, 굴절률이 높은 층들(3')이 Hf_xSi_yO_{66 .7}로 이루어짐으로써 달성되고, 이 경우 규소 함량(y)은 바람직하게 1.5 at% 내지 3 at%이다. 스퍼터링 파라미터의 상응하는 설정시, 상기 스퍼터링 층들은 -전술했듯이- 높은 굴절률, 낮은 내부 응력 및 높은 투과율을 갖는다. 낮은 굴절률을 가진 개별 층들(4)은 550 nm에서 약 n = 1.48의 굴절률을 갖는 예컨대 SiO₂로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 Hf_xSi_yO₂- 및 Zr_xSi_yO_z-코팅들은 230 nm에 까지의 파장 범위의 UV-광에 대한 높은 투과율 및 낮은 잔류 반사를 갖는 레이저 내성 광학 부품들에 사용하기에 매우 적합하고, 예컨대 레이저 광학에서 마이크로일렉트로닉 부품을 제조하기 위한 마이크로리소그래픽 시스템에 사용되는 광학 부품에 사용하기에 적합하다(예컨대, λ = 248 nm의 작동 파장을 가진 KrF-엑시머 레이저용 레이저 광학에 사용하기 위한). 본 발명에 따른 Hf_xSi_yO₂- 및 Zr_xSi_yO_z-코팅들은 또한 거울, 특히 레이저 거울, 및 에지 필터에 사용하기에 적합하고, 또한 UV-범위까지의 간섭 필터에 사용하기에 적합하다. 특히, 상기 코팅은 반도체 레이저 상의 반사 방지 코팅으로서 사용될 수 있다.

Claims (22)

1. 하프늄 함유 산화물로 이루어진 코팅(3, 3')으로서, 상기 하프늄 함유 산화물은 1.5 at-% 내지 3 at-%의 규소 함량(y)을 포함하며, 코팅(3, 3')은 조성 Hf_xSi_yO_Z을 갖고 65 at-% 내지 68 at-%의 O 함량(z)과 1.5 at-% 내지 3 at-%의 규소 함량(y)을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅(3, 3').
2. 삭제
3. 삭제
4. 기판(2) 및 상기 기판(2) 상에 침착된, 하프늄 함유 산화물(Hf_xSi_yO_z)로 이루어진 코팅(3, 3')을 가진 광학 부품(1)으로서, 상기 하프늄 함유 산화물(Hf_xSi_yO_z)이 1.5 at-% 내지 3 at-%의 규소 함량(y) 및 65 at-% 내지 68 at-%의 O 함량(z)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 부품(1).
5. 삭제
6. 기판(2) 및 상기 기판(2) 상에 침착된 다층 시스템(5)을 포함하며, 상기 다층 시스템(5)은 하프늄 함유 산화물(Hf_xSi_yO_z)로 이루어진 하나 이상의 코팅(3, 3')을 포함하는 광학 부품(1')으로서, 상기 하프늄 함유 산화물(Hf_xSi_yO_z)이 1.5 at-% 내지 3 at-%의 규소 함량(y) 및 65 at-% 내지 68 at-%의 O 함량(z)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 부품(1').
7. 삭제
8. 제4항 또는 제6항에 있어서, 상기 기판(2)이 석영으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 부품(1, 1').
9. 삭제
10. 제4항 또는 제6항에 있어서, 코팅(3, 3') 또는 다층 시스템(5)의 층 응력이 800 MPa 보다 작은 것을 특징으로 하는 광학 부품(1, 1').
11. 하프늄 함유 산화물(Hf_xSi_yO_z)로 이루어진 코팅(3, 3')을 스퍼터링에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 코팅의 제조 방법.
12. 하프늄 함유 산화물(Hf_xSi_yO_z)로 이루어진 코팅(3, 3')을 스퍼터링에 의해 상기 기판(2) 상에 침착시키는 것을 특징으로 하는 제4항에 따른 광학 부품(1)의 제조 방법.
13. 하프늄 함유 산화물(Hf_xSi_yO_z)로 이루어진 코팅(3, 3')을 스퍼터링에 의해 상기 기판(2) 상에 침착시키는 것을 특징으로 하는 제6항에 따른 광학 부품(1')의 제조 방법.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅(3, 3')의 제조는 Hf 및 Si의 반응성 코-마그네트론 스퍼터링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅(3, 3')의 제조는 HfSi 및 Si의 반응성 코-마그네트론 스퍼터링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
16. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅(3, 3')의 제조는 Hf_xSi_yO_z 및 Si의 반응성 코-마그네트론 스퍼터링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
17. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅(3, 3')의 제조는 Hf 및 Si를 포함하는 화합물 타겟을 사용해서 반응성 마그네트론 스퍼터링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
18. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅(3, 3')의 제조는 전도성 Hf_xSi_yO_z-화합물 타겟을 사용해서 부분 반응성 마그네트론 스퍼터링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
19. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 반응성 또는 부분 반응성 마그네트론 스퍼터링은 반응성 인-시츄-플라즈마 처리가 동반되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
20. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Si 함량은 코팅(3, 3')이 최소 감광(extinction)을 가지며 동시에 800 MPa 보다 작은 층 응력 및 550 nm 파장에서 1.9 보다 큰 굴절률을 갖도록 조절되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
21. 제4항 또는 제6항에 있어서, 레이저 거울인 광학 부품(1, 1').
22. 제4항 또는 제6항에 있어서, 에지 필터인 광학 부품(1, 1').

Images