JP2006162362A - Reflecting member by multilayer film - Google Patents
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Description
本発明は、多層膜による反射部材に関し、より具体的にはイオンビームスパッタやマグネトロンスパッタによって形成される多層膜による光学部品、特にEUV多層膜ミラーに関するものである。 The present invention relates to a reflecting member made of a multilayer film, and more specifically to an optical component made of a multilayer film formed by ion beam sputtering or magnetron sputtering, particularly an EUV multilayer mirror.
従来において、極端紫外(以下、EUVと記す)光を反射するEUV多層膜ミラーとして、13.4nmで吸収の少ない軽元素で高屈折率材料であるSi層と、重元素で低屈折率材料であるMo層が、交互に所定の膜厚で繰り返し形成された多層構造を有するEUV多層膜ミラーが知られている。
このような従来例のEUV多層膜ミラーにおいては、上記Mo層とSi層の界面で、相互拡散や相互反応を起こし、シリサイドが形成され、界面の粗れや屈折率変化等が起こり、期待通りの反射率や帯域幅が得られない等の問題を有していた。
Conventionally, as an EUV multilayer mirror that reflects extreme ultraviolet (hereinafter referred to as EUV) light, a light element with a low absorption at 13.4 nm and a Si layer, which is a high refractive index material, and a heavy element, a low refractive index material. An EUV multilayer mirror having a multilayer structure in which a certain Mo layer is alternately and repeatedly formed with a predetermined film thickness is known.
In such a conventional EUV multilayer mirror, mutual diffusion and interaction occur at the interface between the Mo layer and the Si layer, silicide is formed, interface roughness, refractive index change, etc. occur, as expected. In other words, the reflectance and bandwidth cannot be obtained.
これらの問題を解決するため、例えば特許文献1のようにMo層とSi層の界面に水素化層の中間層を形成して、シリサイド反応を防止する方法が提案されている。
また、特許文献2では第1及び第2材料層であるMo層とSi層の界面に、第3の材料層としてRb、RbCl、RbBr、Sr、Y、Zr、Ru、Rh、Tc、Pd、Nb、Beを含む族、並びにそれらの材料の合金および化合物を含む中から選択された材料による中間層を形成した多層ミラーが提案されている。
Moreover, in
しかしながら、上記従来例において第1及び第2と第3材料層による多層膜形成方法においては、主にイオンビームスパッタやマグネトロンスパッタが用いられるが、このようなイオンビームスパッタやマグネトロンスパッタで形成された膜は、成膜方法の原理から未結合手が多く、上記従来例のように中間層に相互拡散や相互反応を防止する第3材料を入れても、未結合手との反応が生じ、高反射率の多層膜ミラーを得ることは困難であった。 However, in the above conventional example, in the multilayer film forming method using the first, second, and third material layers, ion beam sputtering or magnetron sputtering is mainly used, but the ion beam sputtering or magnetron sputtering is used. The film has many dangling bonds due to the principle of the film forming method, and even when a third material that prevents mutual diffusion or mutual reaction is inserted in the intermediate layer as in the above-described conventional example, the reaction with dangling bonds occurs. It was difficult to obtain a multilayer mirror with reflectivity.
本発明は、上記課題に鑑み、イオンビームスパッタやマグネトロンスパッタによって形成された多層膜においても、高反射率を得ることが可能となる多層膜による反射部材、特にEUV多層膜ミラーを提供することを目的とするものである。 In view of the above-described problems, the present invention provides a reflective member, particularly an EUV multilayer mirror, which is made of a multilayer film that can obtain a high reflectance even in a multilayer film formed by ion beam sputtering or magnetron sputtering. It is the purpose.
本発明は、以下のように構成した多層膜による部材を提供するものである。
すなわち、本発明の多層膜による反射部材は、軟X線の使用波長域内で、相対的に一方が低屈折率で他方が高屈折率の二つの材料層間に、該二つの材料層の中間の屈折率を有する中間層を介在させ、これらを順次に繰り返し積層した多層膜による反射部材であって、前記中間層がアルカリ金属またはアルカリ金属の化合物を含む炭化硼素で構成されていることを特徴としている。
また、本発明においては、前記二つの材料層を、低屈折率の材料層がモリブデンで、また高屈折率の材料層をシリコンで構成することができ、以上の本発明の構成を適用することで、イオンビームスパッタまたはマグネトロンスパッタで形成した高反射率のEUV多層膜ミラーを構成することができる。
This invention provides the member by the multilayer film comprised as follows.
That is, the reflecting member using the multilayer film according to the present invention has a relatively low refractive index between the two material layers having a low refractive index and the other having a high refractive index in the wavelength range of soft X-rays. A reflective member made of a multilayer film in which an intermediate layer having a refractive index is interposed, and these are sequentially and repeatedly laminated, characterized in that the intermediate layer is made of boron carbide containing an alkali metal or an alkali metal compound. Yes.
In the present invention, the two material layers can be composed of molybdenum as the low refractive index material layer and silicon as the high refractive index material layer, and the above configuration of the present invention is applied. Thus, an EUV multilayer mirror having a high reflectivity formed by ion beam sputtering or magnetron sputtering can be configured.
本発明によれば、イオンビームスパッタやマグネトロンスパッタによって形成された多層膜においても、高反射率を得ることが可能となる多層膜による反射部材、特にEUV多層膜ミラーを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a reflective member, in particular, an EUV multilayer mirror, using a multilayer film that can obtain a high reflectance even in a multilayer film formed by ion beam sputtering or magnetron sputtering.
以上の本発明の構成によれば、軟X線の使用波長域内で異なる低屈折率を有する第1の材料層と第2の材料層との間に、アルカリ金属またはアルカリ金属の化合物を含む炭化硼素の中間層を介在させたことにより、第1の材料層と第2の材料層との界面での相互拡散や相互反応を抑制することができ、高反射率の多層膜による反射部材を実現することができる。これらは、本発明者らのつぎのような知見に基づくものである。
イオンビームスパッタやマグネトロンスパッタ法で形成された中間層が無い一般的な(Mo)/(Si)構成の場合、Mo膜上にSi膜を形成した時と逆にSi膜上にMo膜を形成した場合では、相互拡散や相互反応によるシリサイド層の厚さが異なる。これらは、スパッタ粒子のエネルギーの差によるものと考えられ、プロセス条件の最適化で相互拡散や相互反応の少ない多層膜を形成するのは難しい。その際、シリサイド形成を防止する方法として、単に、炭化硼素(B4C)の中間層でMoとSi層を挟み込む対策を採った場合、一般的にスパッタリングで形成された膜は、アルゴン(Ar)をイオン化してターゲット材料をたたき出す成膜方法なので、特に化合物ターゲット材料の炭化硼素(B4C)を成膜する際に、基板上でストイキオメトリーな炭化硼素膜にすることは非常に困難で、未結合手(ダングリングボンド)を数多く有する炭化硼素膜となってしまう。この未結合手は、活性で膜構成のMoやSiと結合し相互拡散や相互反応が起きて安定する。
本発明では、中間層の炭化硼素(B4C)膜中に1価のアルカリ金属又はアルカリ金属の化合物を最適な比率、または厚さ方向に最適な濃度分布となる比率で入れることにより、前記の未結合手をターミネートして安定化させることで相互拡散や相互反応をより一層抑制するようにしたものである。
特に、アルカリ金属は、EUV光波長で吸収の少ないリチウム(Li)が好ましく、またアルカリ金属化合物は、前記同様にEUV光波長で吸収の少ないボロン(B)とリチウム化合物であるLiB2、LiB12が好ましい。
According to the configuration of the present invention described above, carbonization including an alkali metal or an alkali metal compound between the first material layer and the second material layer having different low refractive indexes within the used wavelength range of soft X-rays. By interposing a boron intermediate layer, it is possible to suppress mutual diffusion and interaction at the interface between the first material layer and the second material layer, and to realize a reflective member with a multilayer film having high reflectivity. can do. These are based on the following knowledge of the present inventors.
In the case of a general (Mo) / (Si) structure without an intermediate layer formed by ion beam sputtering or magnetron sputtering, the Mo film is formed on the Si film, contrary to the case where the Si film is formed on the Mo film. In this case, the thickness of the silicide layer due to mutual diffusion or mutual reaction is different. These are considered to be due to the difference in energy of the sputtered particles, and it is difficult to form a multilayer film with little mutual diffusion and mutual reaction by optimizing the process conditions. At this time, as a method for preventing the formation of silicide, when a measure is taken to simply sandwich the Mo and Si layers with an intermediate layer of boron carbide (B 4 C), the film formed by sputtering is generally argon (Ar ) Is ionized and the target material is knocked out, so it is very difficult to form a stoichiometric boron carbide film on the substrate, particularly when boron carbide (B 4 C) as a compound target material is formed. Thus, a boron carbide film having many dangling bonds is formed. These dangling bonds are bonded to active and film-structured Mo and Si, and are stabilized by mutual diffusion and interaction.
In the present invention, the monovalent alkali metal or alkali metal compound is put into the intermediate layer boron carbide (B 4 C) film in an optimal ratio or a ratio that provides an optimal concentration distribution in the thickness direction. This method is intended to further suppress interdiffusion and interaction by terminating and stabilizing the dangling bonds.
In particular, the alkali metal is preferably lithium (Li) that is less absorbed at the EUV light wavelength, and the alkali metal compound is boron (B) and lithium compounds that are less absorbed at the EUV light wavelength, such as LiB 2 and LiB 12. Is preferred.
すなわち、リチウムは金属元素の中で、イオン半径が0.074nmと一番小さく、ボロン、炭素の隙間に入り込むことが可能で、未結合手をターミネートする確率が高く且つ平滑な界面にすることができる。つまり、この1価のアルカリ金属であるLiで、成膜時に発生する未結合手をターミネートすることにより、相互拡散や相互反応を抑えることができ、これにより滑らかな界面が形成され、このような滑らかな界面が反射面となり、更に干渉で強め合い、高反射率のEUV多層膜ミラーを実現することが可能となる。 In other words, lithium has the smallest ionic radius of 0.074 nm among metal elements, can enter the gap between boron and carbon, and has a high probability of terminating dangling bonds and makes it a smooth interface. it can. In other words, by terminating the dangling bonds generated at the time of film formation with Li, which is a monovalent alkali metal, mutual diffusion and interaction can be suppressed, thereby forming a smooth interface. The smooth interface becomes a reflection surface, and further strengthens by interference, and it becomes possible to realize an EUV multilayer mirror with high reflectivity.
つぎに、本実施の形態におけるEUV多層膜ミラーの構成を、図を用いて説明する。
図1に、本実施の形態によるEUV多層膜ミラーの断面図を示す。
図1に示すように、EUV多層膜ミラーは、表面が平滑なミラー基板1に、EUV光に対し吸収が小さく、且つ屈折率の大きな材料層2及び屈折率の小さな材料層3との間に、同様に使用波長に対し吸収が小さく且つ材料層2と3の中間の屈折率を有する材料層4をサンドイッチさせ、このようにサンドイッチさせた構成を順次繰り返して積層する。
Next, the configuration of the EUV multilayer mirror in the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an EUV multilayer mirror according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the EUV multilayer mirror has a
ここでは、例えば材料層2はシリコン(Si)、材料3層はモリブデン(Mo)、材料層4はアルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素による材料を用い、それらを繰り返し積層したものである。
この多層構造における各層の厚さは、各層の境界面で反射される前記EUV光が互いに強め合う値に設定され、シリコンによる材料層2は約3nm、モリブデンによる材料層3は約4nmであり、またアルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素による材料層4は約0.5nmである。
Here, for example, the
The thickness of each layer in this multilayer structure is set to a value in which the EUV light reflected at the interface between the layers is intensified, the
以下に、本発明の実施例について説明する。
本実施例では、本発明を適用してEUV多層膜ミラーを形成した。
図2に、本実施例のEUV多層膜ミラーの製造に用いるスパッタ装置の概略構成を示す。
図2において、1はミラー基板、2はシリコン(Si)層、3はモリブデン(Mo)層、4はアルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素による中間層である。
5は真空チャンバー、6はメインバルブ、7は排気系、8はガス供給系、9はマスフローコントローラである。
10はモリブデン(Mo)ターゲット、11はシリコン(Si)ターゲット、12はアルカリ金属化合物を含む炭化硼素ターゲット(高濃度)、13はアルカリ金属化合物を含む炭化硼素ターゲット(低濃度)である。
14はスパッタ電源、15はシャッター、16はターゲット切り替え駆動系である。
Examples of the present invention will be described below.
In this example, the present invention was applied to form an EUV multilayer mirror.
FIG. 2 shows a schematic configuration of a sputtering apparatus used for manufacturing the EUV multilayer mirror of the present embodiment.
In FIG. 2, 1 is a mirror substrate, 2 is a silicon (Si) layer, 3 is a molybdenum (Mo) layer, and 4 is an intermediate layer made of boron carbide containing an alkali metal or an alkali metal compound.
5 is a vacuum chamber, 6 is a main valve, 7 is an exhaust system, 8 is a gas supply system, and 9 is a mass flow controller.
10 is a molybdenum (Mo) target, 11 is a silicon (Si) target, 12 is a boron carbide target containing an alkali metal compound (high concentration), and 13 is a boron carbide target containing an alkali metal compound (low concentration).
14 is a sputtering power source, 15 is a shutter, and 16 is a target switching drive system.
本実施例におけるEUV多層膜ミラーのSi層2、Mo層3、及びアルカリ金属化合物を含む炭化硼素による中間層4による多層膜の成膜は、つぎのような手順で行われる。
図2に示すように、凹凸又は平面の形状を有する表面が滑らかな基板1が、基板ホルダーにセットされた状態で、真空チャンバー5の内部をメインバルブ6を介してメインポンプであるクライオポンプやターボ分子ポンプ等の排気系7で排気する。
真空チャンバー内部の到達圧力が1×10−5Pa以下に十分に排気された後、ガス供給系8よりマスフローコントローラ9で制御されたアルゴンガスをモリブデン(Mo)ターゲット10とシリコン(Si)ターゲット11、アルカリ金属化合物と炭化硼素の比率が異なるターゲット12、13に各々10sccm供給する。マスフローコントローラで制御されたアルゴンガスは、回転ガス導入機構を介してモリブデン(Mo)とシリコン(Si)カソードに供給され真空チャンバー内部の圧力は、0.06Paとなる。
Formation of the multilayer film by the
As shown in FIG. 2, a cryopump, which is a main pump, passes through a main valve 6 in a
After the ultimate pressure in the vacuum chamber is sufficiently evacuated to 1 × 10 −5 Pa or less, the argon gas controlled by the
次に、スパッタ電源14より各カソードに200Wのスパッタ電力を供給すると各ターゲットとアース間で放電が形成される。各ターゲット表面のクリーニング及びターゲット温度が一定となり、成膜速度が安定したところでSiターゲット前面のシャッター15を開き、凹凸又は平面形状を有する基板の膜厚が均一となる条件で第1層を成膜する。
シリコンの膜厚を3nm成膜した後、Siのシャッターを閉じる。
Next, when a sputtering power of 200 W is supplied from the
After forming a silicon film with a thickness of 3 nm, the Si shutter is closed.
次に、ターゲット切り替え駆動系16でターゲットを切り替え、上記同様な操作でアルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素の成膜を0.5nm、Moの成膜を4nm、アルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素の成膜を0.5nmする。これらのシリコン(Si)とモリブデン(Mo)、アルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素の4層を1対として、40から50対繰り返し積層する。更に最終層をSi膜で成膜して終了する。
尚、アルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素膜に厚さ方向に濃度分布をもたせるには、比率が高いターゲット12と比率の低いターゲット13を切り替えて、成膜することで達成できる。厚さ方向の濃度分布として界面近傍にアルカリ金属またはアルカリ金属化合物濃度が高いのが好ましい。これらはターゲット12、13、12と切り替える成膜によって達成できる。
最後に、スパッタ電力の供給及びガス導入を停止した後、メインバルブを閉じ真空チャンバー内部にN2ガスを供給して大気開放し、基板を取り出して成膜工程は終了する。
Next, the target is switched by the target
Note that the concentration distribution in the thickness direction of the boron carbide film containing an alkali metal or an alkali metal compound can be achieved by switching between the
Finally, after the supply of sputtering power and the introduction of gas are stopped, the main valve is closed, N 2 gas is supplied into the vacuum chamber to release it to the atmosphere, the substrate is taken out, and the film forming process is completed.
本実施例によれば、以上の中間層により、Si層2とMo層3との界面での相互拡散や相互反応を抑制することができ、このように、相互拡散や相互反応を抑えるようにした構成により、滑らかな界面が形成され、このような各層の滑らかな界面が反射面となり、更に干渉で強め合い、高反射率のEUV多層膜ミラーを実現することが可能となる。
According to the present embodiment, the intermediate layer described above can suppress mutual diffusion and interaction at the interface between the
なお、以上の本発明の実施の形態及び実施例においては、ミラー基板1上にシリコン層、中間層、モリブデン層、中間層の順に積層した膜構成について説明したが、本発明はこのような膜構成の多層膜に限定されるものではなく、ミラー基板1上にモリブデン層、中間層、シリコン層、中間層の順に積層する膜構成の多層膜にも、当然に適用できるものである。
In the above embodiments and examples of the present invention, the film configuration in which the silicon layer, the intermediate layer, the molybdenum layer, and the intermediate layer are stacked in this order on the
1:ミラー基板
2:シリコン(Si)
3:モリブデン(Mo)
4:アルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素
5:真空チャンバー
6:メインバルブ
7:排気系
8:ガス供給系
9:マスフローコントローラ
10:モリブデン(Mo)ターゲット
11:シリコン(Si)ターゲット
12:アルカリ金属化合物を含む炭化硼素ターゲット(高濃度)
13:アルカリ金属化合物を含む炭化硼素ターゲット(低濃度)
14:スパッタ電源
15:シャッター
16:ターゲット切り替え駆動系
1: Mirror substrate 2: Silicon (Si)
3: Molybdenum (Mo)
4: Boron carbide containing alkali metal or alkali metal compound 5: Vacuum chamber 6: Main valve 7: Exhaust system 8: Gas supply system 9: Mass flow controller 10: Molybdenum (Mo) target 11: Silicon (Si) target 12: Alkali Boron carbide target containing metal compound (high concentration)
13: Boron carbide target containing an alkali metal compound (low concentration)
14: Sputtering power supply 15: Shutter 16: Target switching drive system
Claims (6)
前記中間層が、アルカリ金属またはアルカリ金属の化合物を含む炭化硼素で構成されていることを特徴とする多層膜による反射部材。 An intermediate layer having an intermediate refractive index between the two material layers is interposed between two material layers, one of which has a low refractive index and the other has a high refractive index, within the wavelength range of soft X-rays. It is a reflective member with a multilayer film that is sequentially and repeatedly laminated,
A reflective member made of a multilayer film, wherein the intermediate layer is made of boron carbide containing an alkali metal or an alkali metal compound.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013219383A (en) * | 2007-02-05 | 2013-10-24 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Multilayer reflective optical element for euv lithography device comprising first and second additional intermediate layers |
JP2016523388A (en) * | 2013-06-27 | 2016-08-08 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE SYSTEM MIRROR AND METHOD OF PROCESSING MIRROR |
-
2004
- 2004-12-06 JP JP2004352307A patent/JP2006162362A/en active Pending
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