JP2003043193A - 多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法 - Google Patents
多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉ層とＭｏ層を積層して形成される多層膜
反射鏡には内部応力があって反射鏡の変形を来たして、
例えば露光装置に用いると所定の結像特性が得られな
い。 【解決手段】 Ｍｏ層とＳｉ層の界面に酸化Ｍｏ層を形
成する。その形成方法として、Ｍｏ層の界面形成時に酸
素イオンを照射したり、酸素雰囲気中で形成する。
反射鏡には内部応力があって反射鏡の変形を来たして、
例えば露光装置に用いると所定の結像特性が得られな
い。 【解決手段】 Ｍｏ層とＳｉ層の界面に酸化Ｍｏ層を形
成する。その形成方法として、Ｍｏ層の界面形成時に酸
素イオンを照射したり、酸素雰囲気中で形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線望遠鏡、Ｘ線
レーザー、Ｘ線リソグラフィー等のＸ線装置に用いられ
る多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法に関するも
のである。
レーザー、Ｘ線リソグラフィー等のＸ線装置に用いられ
る多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】物質の複素屈折率は次式（１）で表され
るが、Ｘ線領域においてはδ、ｋのいずれもが１に比べ
て非常に小さいため、Ｘ線を用いる装置の光学系には反
射光学系が用いられる。なお、式（１）において ｉ*ｉ
＝−１であり、虚部ｋは物質によるＸ線の吸収を表す。
るが、Ｘ線領域においてはδ、ｋのいずれもが１に比べ
て非常に小さいため、Ｘ線を用いる装置の光学系には反
射光学系が用いられる。なお、式（１）において ｉ*ｉ
＝−１であり、虚部ｋは物質によるＸ線の吸収を表す。
【０００３】ｎ＝１−δ−ｉ・ｋ …（１）
しかし、全反射を利用した斜入射光学系の場合には、全
反射臨界角θcよりも小であって垂直に近い入射角では
反射率が非常に小さい。そのため、Ｘ線領域で使用され
る反射光学系では、多層膜反射鏡が用いられている。多
層膜反射鏡は界面の振幅反射率の大きな２種類の物質を
交互に積層したものであって、各層の厚さは、光学干渉
理論に基づいて、各界面で反射された反射波の位相が一
致するように設定される。このとき、積層される物質の
一方には、使用Ｘ線波長における屈折率と真空の屈折率
（＝１）との差が小さい物質が用いられ、他方の物質に
は前記差の大きな物質が用いられる。
反射臨界角θcよりも小であって垂直に近い入射角では
反射率が非常に小さい。そのため、Ｘ線領域で使用され
る反射光学系では、多層膜反射鏡が用いられている。多
層膜反射鏡は界面の振幅反射率の大きな２種類の物質を
交互に積層したものであって、各層の厚さは、光学干渉
理論に基づいて、各界面で反射された反射波の位相が一
致するように設定される。このとき、積層される物質の
一方には、使用Ｘ線波長における屈折率と真空の屈折率
（＝１）との差が小さい物質が用いられ、他方の物質に
は前記差の大きな物質が用いられる。
【０００４】また、多層膜反射鏡は垂直にＸ線を反射す
ることも可能なので、垂直反射を利用した光学系では、
全反射を利用した斜め入射光学系よりも収差を小さくす
ることができる。さらに、多層膜反射鏡は次式（２）で
表されるブラッグ条件を満たすときだけＸ線を強く反射
するので、波長選択性という性質を有している。なお、
式（２）において、ｄは多層膜の周期長、θは斜入射
角、λはＸ線の波長、ｍは次数である。
ることも可能なので、垂直反射を利用した光学系では、
全反射を利用した斜め入射光学系よりも収差を小さくす
ることができる。さらに、多層膜反射鏡は次式（２）で
表されるブラッグ条件を満たすときだけＸ線を強く反射
するので、波長選択性という性質を有している。なお、
式（２）において、ｄは多層膜の周期長、θは斜入射
角、λはＸ線の波長、ｍは次数である。
【０００５】２ｄ・sinθ＝ｍ・λ …（２）
多層膜反射鏡に用いられる多層膜の例としては、Ｗ（タ
ングステン）とＣ（炭素）とを交互に積層したＷ／Ｃ多
層膜や、Ｍｏ（モリブデン）とＣとを積層したＭｏ／Ｃ
多層膜などが従来から知られている。なお、これらの多
層膜はスパッタリングや真空蒸着やＣＶＤ（Chmical Va
por Deposition）等の薄膜形成技術により形成される。
ングステン）とＣ（炭素）とを交互に積層したＷ／Ｃ多
層膜や、Ｍｏ（モリブデン）とＣとを積層したＭｏ／Ｃ
多層膜などが従来から知られている。なお、これらの多
層膜はスパッタリングや真空蒸着やＣＶＤ（Chmical Va
por Deposition）等の薄膜形成技術により形成される。
【０００６】このような多層膜反射鏡に用いられる多層
膜の中でも、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜はＳｉのＬ吸収端（波長
12.6nm）の長波長側で高い反射率を示し、13nm付近の波
長において６０％以上の反射率（直入射）を有する多層
膜を比較的容易に作製することができる。このＭｏ／Ｓ
ｉ多層膜による反射鏡は、Ｘ線望遠鏡やＸ線レーザー共
振器などの研究分野で使用されており、ＥＵＶＬ（Extr
eme UltravioletLithography）と呼ばれる軟Ｘ線を用い
た縮小投影リソグラフィー技術への応用が期待されてい
る。
膜の中でも、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜はＳｉのＬ吸収端（波長
12.6nm）の長波長側で高い反射率を示し、13nm付近の波
長において６０％以上の反射率（直入射）を有する多層
膜を比較的容易に作製することができる。このＭｏ／Ｓ
ｉ多層膜による反射鏡は、Ｘ線望遠鏡やＸ線レーザー共
振器などの研究分野で使用されており、ＥＵＶＬ（Extr
eme UltravioletLithography）と呼ばれる軟Ｘ線を用い
た縮小投影リソグラフィー技術への応用が期待されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高い反射率
を有するＭｏ／Ｓｉ多層膜反射鏡はスパッタリング法に
より作製されるが、スパッタリング法で形成した薄膜は
一般に圧縮内部応力を有することが知られている（Sey-
Shing Sun：J.Vac.Sci.Technol.A4(3),Maay/Jun198
6）。そのため、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜に内部応力が生じる
とその内部応力によって多層膜反射鏡の基板が変形し、
光学系に波面収差が発生して光学特性が低下するという
問題があった。
を有するＭｏ／Ｓｉ多層膜反射鏡はスパッタリング法に
より作製されるが、スパッタリング法で形成した薄膜は
一般に圧縮内部応力を有することが知られている（Sey-
Shing Sun：J.Vac.Sci.Technol.A4(3),Maay/Jun198
6）。そのため、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜に内部応力が生じる
とその内部応力によって多層膜反射鏡の基板が変形し、
光学系に波面収差が発生して光学特性が低下するという
問題があった。
【０００８】本発明の目的は、多層膜の内部応力を低減
した多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡を提供することにあ
る。
した多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の手段は、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓ
ｉ）層とを交互に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板
上に形成した多層膜反射鏡において、積層されたＭｏ層
の少なくとも１つの層の界面が酸化モリブデン層を有す
る多層膜反射鏡である。
の第１の手段は、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓ
ｉ）層とを交互に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板
上に形成した多層膜反射鏡において、積層されたＭｏ層
の少なくとも１つの層の界面が酸化モリブデン層を有す
る多層膜反射鏡である。
【００１０】上記課題を解決するための第２の手段は、
第１の手段であって、前記モリブデン層の基板側でない
界面に酸化モリブデン層を有する多層膜反射鏡である。
第１の手段であって、前記モリブデン層の基板側でない
界面に酸化モリブデン層を有する多層膜反射鏡である。
【００１１】上記課題を解決するための第３の手段は、
前記第２の手段であって、前記酸化モリブデンの厚さが
０．５nm以上である多層膜反射鏡である。
前記第２の手段であって、前記酸化モリブデンの厚さが
０．５nm以上である多層膜反射鏡である。
【００１２】上記課題を解決するための第４の手段は、
モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層とを交互に
積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層
膜反射鏡を製造方法であって、積層するＭｏ層の少なく
とも１層に対して酸素イオンを照射し、その上にＳｉ層
を形成する多層膜反射鏡の製造方法である。
モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層とを交互に
積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層
膜反射鏡を製造方法であって、積層するＭｏ層の少なく
とも１層に対して酸素イオンを照射し、その上にＳｉ層
を形成する多層膜反射鏡の製造方法である。
【００１３】上記課題を解決するための第５の手段は、
上記第４の手段であって、酸素ガスまたはオゾンガスを
供給し、そのガスをもとに酸素イオンを作る多層膜反射
鏡の製造方法である。
上記第４の手段であって、酸素ガスまたはオゾンガスを
供給し、そのガスをもとに酸素イオンを作る多層膜反射
鏡の製造方法である。
【００１４】上記課題を解決するための第６の手段は、
モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層とを交互に
積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層
膜反射鏡方法であって、積層するＭｏ層の少なくとも１
層の界面部分を酸素雰囲気中で形成することを特徴とす
る多層膜反射鏡の製造方法。
モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層とを交互に
積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層
膜反射鏡方法であって、積層するＭｏ層の少なくとも１
層の界面部分を酸素雰囲気中で形成することを特徴とす
る多層膜反射鏡の製造方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は上記多層膜反射鏡の応力
がＭｏ層のＳｉ層との界面に酸化Ｍｏ層を有すると大幅
に低減されることを見いだしたことに基づいている。そ
して、その酸化モリブデン層の厚さが０．５nm以上にな
るとその効果が顕著になることを見いだしたことに基づ
いている。
がＭｏ層のＳｉ層との界面に酸化Ｍｏ層を有すると大幅
に低減されることを見いだしたことに基づいている。そ
して、その酸化モリブデン層の厚さが０．５nm以上にな
るとその効果が顕著になることを見いだしたことに基づ
いている。
【００１６】以下に、実施例を記す。
【００１７】
【実施例１】実施例１の多層膜反射鏡は、Ｓｉ基板上
に、Ｍｏ、Ｓｉの各層からなるＭｏ／Ｓｉ多層膜をイオ
ンビームスパッタリングにより形成したものである。た
だし、各層対のＭｏ層の上にＳｉ層を形成する前に、Ｍ
ｏ層の表面にイオンビームを照射した。このイオンビー
ムのイオン種は、Ｏ２ガスである。イオンビームの照射
条件は、ビームのエネルギー６００eVである。多層膜の
周期長は６９Åで、Ｍｏ層は２４Å、Ｓｉ層は４５Å
で、積層数は４０層対とした。作製した多層膜を組成分
析した結果、Ｏ２ガスによるイオンビームを照射したＭ
ｏ層の表面に酸素原子の存在が確認され、Ｓｉ層を形成
する前のＭｏ層表面が酸化されていることが確認され
た。この多層膜の内部応力は、−７０ＭＰａであった。
これに対し、イオンビームを照射しない従来のＭｏ／Ｓ
ｉ多層膜の場合には、内部応力は−４００ＭＰａであ
り、内部応力を従来の６分の１程度に小さくできた。
に、Ｍｏ、Ｓｉの各層からなるＭｏ／Ｓｉ多層膜をイオ
ンビームスパッタリングにより形成したものである。た
だし、各層対のＭｏ層の上にＳｉ層を形成する前に、Ｍ
ｏ層の表面にイオンビームを照射した。このイオンビー
ムのイオン種は、Ｏ２ガスである。イオンビームの照射
条件は、ビームのエネルギー６００eVである。多層膜の
周期長は６９Åで、Ｍｏ層は２４Å、Ｓｉ層は４５Å
で、積層数は４０層対とした。作製した多層膜を組成分
析した結果、Ｏ２ガスによるイオンビームを照射したＭ
ｏ層の表面に酸素原子の存在が確認され、Ｓｉ層を形成
する前のＭｏ層表面が酸化されていることが確認され
た。この多層膜の内部応力は、−７０ＭＰａであった。
これに対し、イオンビームを照射しない従来のＭｏ／Ｓ
ｉ多層膜の場合には、内部応力は−４００ＭＰａであ
り、内部応力を従来の６分の１程度に小さくできた。
【００１８】
【実施例２】実施例２の多層膜反射鏡は、Ｓｉ基板上
に、Ｍｏ、Ｓｉの各層からなるＭｏ／Ｓｉ多層膜をイオ
ンビームスパッタリングにより形成したものである。た
だし、各層対のＭｏ層の上にＳｉ層を形成する前に、Ｍ
ｏ層の表面にイオンビームを照射した。このイオンビー
ムのイオン種は、ＡｒガスおよびＯ２ガスの混合ガスで
ある。Ａｒガスはイオン源に供給され、Ｏ２ガスはチャ
ンバに供給された。ＡｒガスとＯ２ガスの分圧比は４：
１であった。イオンビームの照射条件は、ビームのエネ
ルギー６００eVである。多層膜の周期長は６８Åで、Ｍ
ｏ層は２４Å、Ｓｉ層は４４Åで、積層数は４０層対と
した。作製した多層膜を組成分析した結果、Ｏ２ガスに
よるイオンビームを照射したＭｏ層の表面に酸素原子の
存在が確認され、Ｓｉ層を形成する前のＭｏ層表面が酸
化されていることが確認された。この多層膜の内部応力
は、−４０ＭＰａであった。これに対し、イオンビーム
を照射しない従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜の場合には、内部
応力は−４００ＭＰａであり、内部応力を従来の１０分
の１程度に小さくできた。
に、Ｍｏ、Ｓｉの各層からなるＭｏ／Ｓｉ多層膜をイオ
ンビームスパッタリングにより形成したものである。た
だし、各層対のＭｏ層の上にＳｉ層を形成する前に、Ｍ
ｏ層の表面にイオンビームを照射した。このイオンビー
ムのイオン種は、ＡｒガスおよびＯ２ガスの混合ガスで
ある。Ａｒガスはイオン源に供給され、Ｏ２ガスはチャ
ンバに供給された。ＡｒガスとＯ２ガスの分圧比は４：
１であった。イオンビームの照射条件は、ビームのエネ
ルギー６００eVである。多層膜の周期長は６８Åで、Ｍ
ｏ層は２４Å、Ｓｉ層は４４Åで、積層数は４０層対と
した。作製した多層膜を組成分析した結果、Ｏ２ガスに
よるイオンビームを照射したＭｏ層の表面に酸素原子の
存在が確認され、Ｓｉ層を形成する前のＭｏ層表面が酸
化されていることが確認された。この多層膜の内部応力
は、−４０ＭＰａであった。これに対し、イオンビーム
を照射しない従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜の場合には、内部
応力は−４００ＭＰａであり、内部応力を従来の１０分
の１程度に小さくできた。
【００１９】
【実施例３】実施例３の多層膜反射鏡は、Ｓｉ基板上
に、Ｍｏ、酸化Ｍｏ、Ｓｉの各層からなる多層膜をイオ
ンビームスパッタリングにより形成したものである。周
期長が７０Åである従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜のＭｏ層の
厚さ２５Åに対し、２０ÅまではＭｏ層をイオンビーム
スパッタによって積層した。残り５Åの積層の際に、チ
ャンバ内にＯ２ガスを供給しながらＭｏをイオンビーム
スパッタによって積層する反応性スパッタリングによ
り、酸化Ｍｏ層を積層した。この上にＳｉ層を４５Å積
層した。積層数は、４０層対である。ただし、この実施
例での層対とは、Ｍｏ層、酸化Ｍｏ層、Ｓｉ層からなる
３層を指す。酸化Ｍｏ層を形成する時のＯ２分圧は、ス
パッタガス（Ａｒガス）の分圧の４分の１であった。作
製した多層膜を組成分析した結果、反応性スパッタリン
グにより積層した部分には、Ｍｏと酸素の両方の存在が
認められ、酸化Ｍｏ層を形成していることが確認され
た。この多層膜の内部応力は、−６５ＭＰａであった。
これに対し、反応性スパッタリングにより酸化Ｍｏ層を
設けない従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜の場合には、内部応力
は−４００ＭＰａであり、内部応力を従来の６分の１程
度に小さくできた。
に、Ｍｏ、酸化Ｍｏ、Ｓｉの各層からなる多層膜をイオ
ンビームスパッタリングにより形成したものである。周
期長が７０Åである従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜のＭｏ層の
厚さ２５Åに対し、２０ÅまではＭｏ層をイオンビーム
スパッタによって積層した。残り５Åの積層の際に、チ
ャンバ内にＯ２ガスを供給しながらＭｏをイオンビーム
スパッタによって積層する反応性スパッタリングによ
り、酸化Ｍｏ層を積層した。この上にＳｉ層を４５Å積
層した。積層数は、４０層対である。ただし、この実施
例での層対とは、Ｍｏ層、酸化Ｍｏ層、Ｓｉ層からなる
３層を指す。酸化Ｍｏ層を形成する時のＯ２分圧は、ス
パッタガス（Ａｒガス）の分圧の４分の１であった。作
製した多層膜を組成分析した結果、反応性スパッタリン
グにより積層した部分には、Ｍｏと酸素の両方の存在が
認められ、酸化Ｍｏ層を形成していることが確認され
た。この多層膜の内部応力は、−６５ＭＰａであった。
これに対し、反応性スパッタリングにより酸化Ｍｏ層を
設けない従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜の場合には、内部応力
は−４００ＭＰａであり、内部応力を従来の６分の１程
度に小さくできた。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
３の発明によれば多層膜の内部応力が低減された多層膜
反射鏡が得られる。また、請求項４から６の方法を用い
れば容易に応力の低い多層膜反射鏡が製造される。
３の発明によれば多層膜の内部応力が低減された多層膜
反射鏡が得られる。また、請求項４から６の方法を用い
れば容易に応力の低い多層膜反射鏡が製造される。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｂ 5/28 Ｇ０２Ｂ 5/28
Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ａ
Ｆターム(参考） 2H042 DA01 DA08 DA12 DB02 DE09
2H048 FA05 FA07 FA09 FA11 FA24
GA07 GA09 GA11 GA34 GA60
GA61
4K029 AA06 AA24 BA11 BA35 BB02
BD09 CA05 CA06 CA08 EA05
5F046 GB01
Claims (6)
- 【請求項１】 モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓ
ｉ）層とを交互に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板
上に形成した多層膜反射鏡において、 積層されたＭｏ層の少なくとも１つの層の界面が酸化モ
リブデン層を有することを特徴とする多層膜反射鏡。 - 【請求項２】 請求項１に記載された多層膜反射鏡であ
って、前記モリブデン層の基板側でない界面に酸化モリ
ブデン層を有することを特徴とする多層膜反射鏡。 - 【請求項３】 請求項２に記載の多層膜反射鏡であっ
て、前記酸化モリブデンの厚さが０．５nm以上であるこ
とを特徴とする多層膜反射鏡。 - 【請求項４】 モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓ
ｉ）層とを交互に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板
上に形成した多層膜反射鏡の製造方法であって、積層す
るＭｏ層の少なくとも１層に対して酸素イオンを照射
し、その上にＳｉ層を形成することを特徴とする多層膜
反射鏡の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の多層膜反射鏡の製造方法
であって、酸素ガスまたはオゾンガスを供給し、そのガ
スをもとに酸素イオンを作ることを特徴とする多層膜反
射鏡の製造方法。 - 【請求項６】 モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓ
ｉ）層とを交互に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板
上に形成した多層膜反射鏡の製造方法であって、積層す
るＭｏ層の少なくとも１層の界面部分を酸素雰囲気中で
形成することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001232575A JP4461652B2 (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | 多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法 |
| US10/196,528 US6728037B2 (en) | 2001-07-31 | 2002-07-15 | Multilayer-coated reflective mirrors for X-ray optical systems, and methods for producing same |
| EP02015615A EP1282139A1 (en) | 2001-07-31 | 2002-07-15 | Multilayer-coated reflective mirrors for x-ray optical systems, and methods for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001232575A JP4461652B2 (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | 多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003043193A true JP2003043193A (ja) | 2003-02-13 |
| JP4461652B2 JP4461652B2 (ja) | 2010-05-12 |
Family
ID=19064477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001232575A Expired - Lifetime JP4461652B2 (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | 多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6728037B2 (ja) |
| EP (1) | EP1282139A1 (ja) |
| JP (1) | JP4461652B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007041603A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Samsung Electronics Co Ltd | 超紫外線リソグラフィ用の反射デバイス及びその製造方法、それを適用した超紫外線リソグラフィ用マスク、プロジェクション光学系及びリソグラフィ装置 |
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