JP2009109193A

JP2009109193A - Method for manufacturing soft x-ray optical element

Info

Publication number: JP2009109193A
Application number: JP2007278329A
Authority: JP
Inventors: Takako Nagata; 香子永田; Kenji Ando; 謙二安藤; Hidehiro Kanazawa; 秀宏金沢; Koji Teranishi; 康治寺西; Takayuki Miura; 隆幸三浦; Masanori Matsumoto; 誠謙松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-05-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To impart sufficient durability to a soft X-ray multilayer film optical element and also improve its reflectance properties. <P>SOLUTION: A method is provided to manufacture a soft X-ray multilayer film mirror 100 equipped with a multilayer film 4 consisting of Si layers 2 and an Mo layers 3 and a protective film 7 consisting of an Si layer 5 and a C layer 6 for the protective film 7 lapped over the outermost layer 3e of the multilayer film 4 to reflect soft X rays. The protective film 7 is deposited over the multilayer film 4 after forming it by sputtering it with an Ar gas and is laden with Xe 8 to manufacture the soft X-ray multilayer film mirror 100. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、軟Ｘ線多層膜光学素子に十分な耐久性を持たせ、かつ反射特性を向上させる軟Ｘ線多層膜光学素子の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing a soft X-ray multilayer optical element that gives the soft X-ray multilayer optical element sufficient durability and improves reflection characteristics.

軟Ｘ線領域の光を物質に照射する場合、軟Ｘ線領域の光は全ての物質に強く吸収されるとともに、ほとんどの物質が軟Ｘ線領域の光に対する屈折率が１に近い。このため、原理的には屈折によるレンズ作用を利用することができない。そこで、反射ミラーを利用して光学系を組むことになるが、通常の単層膜を形成した反射鏡は、直入射反射率がほとんどゼロに近く、反射ミラーとして機能しない。しかし、比較的、光の吸収の少ない材料を用いた多層膜は、反射率が高くミラー光学素子として機能できることから、現在その効果を利用した反射光学系に用いられている。 When the material is irradiated with light in the soft X-ray region, the light in the soft X-ray region is strongly absorbed by all materials, and most of the materials have a refractive index close to 1 with respect to the light in the soft X-ray region. For this reason, in principle, the lens action by refraction cannot be used. Therefore, although an optical system is assembled using a reflection mirror, a normal reflection mirror formed with a single-layer film has a direct incidence reflectance of almost zero and does not function as a reflection mirror. However, a multilayer film using a material with relatively little light absorption has a high reflectivity and can function as a mirror optical element, so that it is currently used in a reflection optical system utilizing the effect.

具体的には、上記のミラー光学素子は、Ａ，Ｂ二種類の物質を交互に積層させて形成されている。この場合のミラー光学素子は、物質Ａと物質Ｂの１界面（反射面１つ）あたりの反射率は１％以下となり反射ミラーとしては機能しない。しかし、ミラー光学素子は、その反射面を多数形成することで各界面での反射光が強めあいの干渉条件に一致するような周期的構造となる。十分な反射光を得ることができるほど物質Ａと物質Ｂを交互に積層し多層化した、例えば波長オーダーの厚さである極薄膜を数十に積層した積層体は、反射ミラーとして用いることができる。 Specifically, the mirror optical element is formed by alternately laminating two kinds of substances A and B. In this case, the mirror optical element has a reflectance of 1% or less per interface (one reflection surface) between the substance A and the substance B, and does not function as a reflection mirror. However, the mirror optical element has a periodic structure in which the reflected light at each interface matches a strong interference condition by forming a large number of reflecting surfaces. A layered product in which substance A and substance B are alternately laminated so that sufficient reflected light can be obtained is formed into a multi-layered structure, for example, dozens of ultrathin films having a thickness on the order of wavelengths can be used as a reflecting mirror. it can.

得られた積層体が高反射率を持つためには、物質Ａ、物質Ｂの組み合わせとして、吸収係数をできるだけ小さくして、屈折率ｎ_Ａとｎ_Ｂの差が大きい２つの物質を選ぶ必要がある。反射ミラーに入射させる光が軟Ｘ線領域での波長である１１ｎｍ≦λ≦１４ｎｍの範囲のとき、最も高反射率が得られる物質対の候補してはＭｏとＳｉの交互多層膜が知られている。この交互多層膜は、スパッタリング法や蒸着法、ＣＶＤ法等の薄膜形成技術によって形成することができる。また、高反射率ミラーを得るためのスパッタリングのアシストガスに関しては、一般的なＡｒガスに加え、ＸｅやＫｒを使っても形成している（特許文献１参照）。 In order for the obtained laminate to have a high reflectance, it is necessary to select two materials having a large difference between the refractive indexes n _A and n _B as the combination of the materials A and B with the smallest possible absorption coefficient. is there. When the light incident on the reflection mirror is in the range of 11 nm ≦ λ ≦ 14 nm, which is the wavelength in the soft X-ray region, an alternate multilayer film of Mo and Si is known as a candidate for a material pair that provides the highest reflectivity. ing. This alternate multilayer film can be formed by thin film formation techniques such as sputtering, vapor deposition, and CVD. Further, the sputtering assist gas for obtaining a high reflectivity mirror is formed by using Xe or Kr in addition to general Ar gas (see Patent Document 1).

ところで、軟Ｘ線に対応した反射ミラーであり軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーは、物理的、化学的損傷に敏感であり、軟Ｘ線光の照射による膜破壊や、最表面の酸化により反射度や光学特性が低下することがあった。 By the way, a soft X-ray multilayer mirror as a soft X-ray reflecting mirror and a soft X-ray optical element is sensitive to physical and chemical damage. Reflectivity and optical characteristics may be reduced due to surface oxidation.

該損傷による反射度や光学品質の低下を防止するため、軟Ｘ線多層膜ミラーの最表面に保護膜をコーティングする技術が知られている。保護膜の材料、層数、膜厚は限定されていない。しかし、保護膜は、軟Ｘ線多層膜ミラーを外部侵害から保護するために十分な厚さを有している必要があるが、入射放射線を過剰に吸光するほど過剰な厚さであってはならない。これまで軟Ｘ線多層膜ミラーの反射率の低下を最小限に抑えつつ、劣化を防止できる材料の組み合わせや厚さに関して様々な手段が提案されている（特許文献２参照）。Ｃ（カーボン）は、比較的不活性な材料で硬質であり、かつ抗酸化性を持つため、軟Ｘ線多層膜ミラーの最表面を覆うキャッピング層の候補材料の一つとなっている（特許文献２参照）。 In order to prevent deterioration of reflectivity and optical quality due to the damage, a technique for coating a protective film on the outermost surface of the soft X-ray multilayer mirror is known. The material, number of layers, and film thickness of the protective film are not limited. However, the protective film needs to have a sufficient thickness to protect the soft X-ray multilayer mirror from external infringement, but not so thick as to absorb the incident radiation excessively. Don't be. So far, various means have been proposed regarding the combination and thickness of materials that can prevent deterioration while minimizing the decrease in reflectance of the soft X-ray multilayer mirror (see Patent Document 2). C (carbon) is one of the candidate materials for the capping layer that covers the outermost surface of the soft X-ray multilayer mirror because C (carbon) is a relatively inert material that is hard and has antioxidant properties (Patent Literature). 2).

なお、軟Ｘ線光学素子とは、照明システムと投影システムに含まれる近直角入射ミラーもしくは近全反射角入射ミラー等の反射材か、または多層マスクかなどの光学素子のいずれかである。また、本発明における軟Ｘ線とは、軟Ｘ線領域がＶＵＵ領域と軟Ｘ線領域を含む範囲を指し、数値的には波長λが、０.２ｎｍ≦λ≦３０ｎｍの光を指す。 Note that the soft X-ray optical element is either a reflection material such as a near-normal incidence mirror or a near total reflection angle incidence mirror included in an illumination system and a projection system, or an optical element such as a multilayer mask. The soft X-ray in the present invention refers to a range in which the soft X-ray region includes the VUU region and the soft X-ray region, and numerically refers to light having a wavelength λ of 0.2 nm ≦ λ ≦ 30 nm.

特開２００４−３３１９９８号公報JP 2004-331998 A 特開昭６３-１０６７０３号公報JP-A-63-106703

しかし、特許文献２に記載の技術を用いて、カーボン層を表面に設けただけの軟Ｘ線多層膜ミラーは、耐久性が向上するが、反射率が低下して、光学特性が低下することがある。逆にカーボン層を薄く積層すれば反射率の低下が抑えられるが、耐久性が低下してしまうという問題がある。 However, the soft X-ray multilayer mirror with only the carbon layer provided on the surface by using the technique described in Patent Document 2 has improved durability but reduced reflectivity and optical characteristics. There is. On the contrary, if the carbon layer is laminated thinly, a decrease in reflectance can be suppressed, but there is a problem that durability is lowered.

本発明の軟Ｘ線光学素子の製造方法は、多層膜と前記多層膜の最表層に重ねて設けられた保護膜とを備えた軟Ｘ線を反射する軟Ｘ線光学素子の製造するようになっており、前記多層膜をＡｒガスによるスパッタリングによって形成した後、前記多層膜に前記保護膜を形成し、前記保護膜にＸｅを含有させた、ことを特徴としている。 According to the method of manufacturing a soft X-ray optical element of the present invention, a soft X-ray optical element that reflects soft X-rays including a multilayer film and a protective film provided on the outermost layer of the multilayer film is manufactured. The multilayer film is formed by sputtering with Ar gas, the protective film is formed on the multilayer film, and Xe is contained in the protective film.

本発明の軟Ｘ線光学素子の製造方法は、保護膜にＸｅを含有させるようになっているので、軟Ｘ線多層膜光学素子に十分な耐久性を持たせ、かつ反射特性を向上させることができる。 In the method for producing a soft X-ray optical element of the present invention, Xe is contained in the protective film, so that the soft X-ray multilayer optical element has sufficient durability and improves reflection characteristics. Can do.

以下、図面に基づいて本発明の実施形態における軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの製造方法を説明する。 A method for manufacturing a soft X-ray multilayer mirror as a soft X-ray optical element in an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法によって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー１００の断面模式図である。軟Ｘ線多層膜ミラー１００は、軟Ｘ線多層膜４を備えている。軟Ｘ線多層膜４は、スパッタリング法により、異なる元素からなる多層膜としてのＳｉ層２とＭｏ層３を交互に積層して、Ｍｏ層３ｅを最終層にして形成される。このときの軟Ｘ線多層膜４の成膜は、スパッタガスにＡｒガスを用いて行われる。軟Ｘ線多層膜４は、軟Ｘ線９が近直角入射で入射したとき、高反射率を実現させるものである。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a soft X-ray multilayer mirror 100 as a soft X-ray optical element manufactured by the method for manufacturing a soft X-ray optical element in the first embodiment. The soft X-ray multilayer film mirror 100 includes a soft X-ray multilayer film 4. The soft X-ray multilayer film 4 is formed by alternately laminating the Si layer 2 and the Mo layer 3 as a multilayer film made of different elements by the sputtering method, and using the Mo layer 3e as the final layer. At this time, the soft X-ray multilayer film 4 is formed using Ar gas as the sputtering gas. The soft X-ray multilayer film 4 realizes a high reflectance when the soft X-ray 9 is incident at near right angle incidence.

基板１の材質としては、熱伝導率の高いものがよく、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及び、それらを含む化合物が良い。 As a material of the substrate 1, a material having high thermal conductivity is preferable, and Si, Ni, Cu, Ag, and a compound containing them are preferable.

軟Ｘ線多層膜４を被覆する２層構成保護膜７は、Ｘｅガスイオンを使用したスパッタリングにより、軟Ｘ線多層膜４の最終層（最表層）のＭｏ層３ｅに重ねて、保護膜用Ｓｉ層５とＣ層６とで形成される。このとき、Ｃ層６の方が最表面に位置している形で２層構成保護膜７が作られる。保護膜用Ｓｉ層５の膜厚は４ｎｍ、Ｃ層６の膜厚は２ｎｍであり、２層構成保護膜７全体の膜厚は６ｎｍとなっている。また、２層構成保護膜７はＸｅガスイオンでスパッタリングされていることから、一部のＸｅ原子８が２層構成保護膜７中にトラップされている。 The two-layer protective film 7 covering the soft X-ray multilayer film 4 is laminated on the Mo layer 3e of the final layer (outermost layer) of the soft X-ray multilayer film 4 by sputtering using Xe gas ions. The Si layer 5 and the C layer 6 are formed. At this time, the two-layer protective film 7 is formed such that the C layer 6 is positioned on the outermost surface. The protective layer Si layer 5 has a thickness of 4 nm, the C layer 6 has a thickness of 2 nm, and the total thickness of the two-layer protective film 7 is 6 nm. Further, since the two-layer protective film 7 is sputtered with Xe gas ions, some Xe atoms 8 are trapped in the two-layer protective film 7.

このような方法で作成された軟Ｘ線多層膜ミラー１００の耐久性を、耐久性を測定する一つの方法として従来から用いられている二次電子放出率（いわゆるβ値）の経時変化を計測することで測定した。具体的には１ｋｅＶの出力で２０時間、電子ビームを軟Ｘ線多層膜ミラー１００の表面に照射し、放出される二次電子を計測することによって耐久性を測定する方法である。その結果、軟Ｘ線多層膜４と２層構成保護膜７が共にＡｒガスを使用してスパッタリングされた従来の軟Ｘ線多層膜ミラーのβ値と比べて、本発明の軟Ｘ線多層膜ミラーのβ値は、照射時間に対して約４倍以上長く低いβ値を維持できることが分かった。 The durability of the soft X-ray multilayer mirror 100 produced by such a method is measured by measuring the time-dependent change in secondary electron emission rate (so-called β value) that has been conventionally used as one method for measuring the durability. Was measured. Specifically, the durability is measured by irradiating the surface of the soft X-ray multilayer mirror 100 with an electron beam at an output of 1 keV for 20 hours and measuring the emitted secondary electrons. As a result, the soft X-ray multilayer film of the present invention is compared with the β value of the conventional soft X-ray multilayer film mirror in which both the soft X-ray multilayer film 4 and the two-layer protective film 7 are sputtered using Ar gas. It was found that the β value of the mirror can maintain a low β value for about 4 times longer than the irradiation time.

以上のようにして、軟Ｘ線多層膜４はＡｒガスを用い、かつＣ層６を表面に備えた２層構成保護膜７はＸｅガスを用いてスパッタリングすることで作成した軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー１００は耐久性が約４倍向上することが分かった。このような構成の軟Ｘ線多層膜ミラー１００は、Ｃ層６の厚みを維持したままで耐久性を向上させることができるので、反射率を低下させることなく高い耐久性を得ることができる。 As described above, the soft X-ray optical element produced by sputtering the soft X-ray multilayer film 4 using Ar gas and the two-layer protective film 7 having the C layer 6 on the surface using Xe gas. It has been found that the durability of the soft X-ray multilayer mirror 100 is improved by about 4 times. Since the soft X-ray multilayer mirror 100 having such a configuration can improve the durability while maintaining the thickness of the C layer 6, high durability can be obtained without reducing the reflectance.

（第２実施形態）
図２は、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーを作成する成膜室１２の概略断面図である。図３は、第２実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法によって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー２００の断面模式図である。 (Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the film forming chamber 12 for creating a soft X-ray multilayer mirror as a soft X-ray optical element. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a soft X-ray multilayer mirror 200 as a soft X-ray optical element manufactured by the soft X-ray optical element manufacturing method in the second embodiment.

成膜室１２内には、移動可能な基板ホルダー１３とターゲット１８が設置されている。成膜室１２内で、基板１に、スパッタリング法で異なる元素からなる多層膜としてのＳｉ層２とＭｏ層３を交互に積層させて、Ｓｉ層２を最終層とする軟Ｘ線多層膜１４を成膜する。さらに、軟Ｘ線多層膜１４の最終層であるＳｉ層２ｅを被覆するＣ層６を成膜する。これによって、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー２００が作製される。 A movable substrate holder 13 and target 18 are installed in the film forming chamber 12. In the film formation chamber 12, a soft X-ray multilayer film 14 having the Si layer 2 as the final layer is formed by alternately laminating the Si layer 2 and the Mo layer 3 as a multilayer film made of different elements on the substrate 1 by a sputtering method. Is deposited. Further, the C layer 6 covering the Si layer 2e, which is the final layer of the soft X-ray multilayer film 14, is formed. Thereby, a soft X-ray multilayer mirror 200 as a soft X-ray optical element is manufactured.

なお、軟Ｘ線多層膜１４の最終層（最表層）のＳｉ層２ｅは、２層構成保護膜１７の保護膜用Ｓｉ層５と兼用されている。保護膜用Ｓｉ層５（＝最終層のＳｉ層２ｅ）の膜厚は４ｎｍ、Ｃ層６の膜厚は２ｎｍであり、２層構成保護膜１７全体の膜厚は６ｎｍとなっている。 The Si layer 2e as the final layer (outermost layer) of the soft X-ray multilayer film 14 is also used as the protective film Si layer 5 of the two-layer protective film 17. The protective layer Si layer 5 (= the final Si layer 2e) has a thickness of 4 nm, the C layer 6 has a thickness of 2 nm, and the total thickness of the two-layer protective film 17 is 6 nm.

また、このときの軟Ｘ線多層膜１４の成膜は、スパッタガスにＡｒガスが使用されている。これによって、軟Ｘ線多層膜ミラー２００は、軟Ｘ線を近直角入射で入射させられたとき、高反射率を実現することができる。 At this time, the soft X-ray multilayer film 14 is formed using Ar gas as the sputtering gas. As a result, the soft X-ray multilayer mirror 200 can achieve a high reflectivity when soft X-rays are incident at near-normal incidence.

軟Ｘ線多層膜ミラー２００を作製した後、成膜室１２に設置されているイオンガン１９で、ＸｅビームであるＸｅイオンビーム１６を２層構成保護膜１７に打ち込む。イオンガン１９から発生されるＸｅイオンビーム１６は、その一部がＣ層６を通り抜けて保護膜用Ｓｉ層５に到達して保護膜用Ｓｉ層５内に入り込むようなエネルギーを与えられて２層構成保護膜１７に打ち込まれる。 After producing the soft X-ray multilayer mirror 200, an Xe ion beam 16, which is an Xe beam, is driven into the two-layer protective film 17 with an ion gun 19 installed in the film forming chamber 12. The Xe ion beam 16 generated from the ion gun 19 is given two energies such that a part of the Xe ion beam 16 passes through the C layer 6 and reaches the protective layer Si layer 5 and enters the protective layer Si layer 5. It is driven into the constituent protective film 17.

このようにして、保護膜用Ｓｉ層５とＣ層６からなる２層構成保護膜１７にＸｅ原子８を含有させることができる。この製造方法により作製した軟Ｘ線多層膜ミラー２００は、従来のＡｒガスを用いたスパッタリングで軟Ｘ線多層膜及びＣ層を形成した従来の軟Ｘ線多層膜ミラーと、前述のβ値の経時変化を計測して比較すると、耐久性が約２倍以上向上することが分かった。 In this way, the Xe atom 8 can be contained in the two-layer protective film 17 composed of the protective film Si layer 5 and the C layer 6. A soft X-ray multilayer mirror 200 manufactured by this manufacturing method includes a conventional soft X-ray multilayer mirror in which a soft X-ray multilayer film and a C layer are formed by sputtering using a conventional Ar gas, and the β value described above. When the change with time was measured and compared, it was found that the durability was improved about twice or more.

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法よって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー３００の断面模式図である。 (Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a soft X-ray multilayer mirror 300 as a soft X-ray optical element manufactured by the soft X-ray optical element manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.

軟Ｘ線多層膜ミラー３００は、軟Ｘ線多層膜２４と２層構成保護層７とで構成されている。まず、軟Ｘ線多層膜２４は、スパッタリング法により、Ｓｉ層２とＭｏ層３を交互に積層されて形成される。このとき、Ｓｉ層２とＭｏ層３の界面に自然生成され反射率特性を低下させる“拡散層”が形成されることがある。そこで、Ｂ_４Ｃ膜（ボロンカーバイト膜）１０を、Ｓｉ層２とＭｏ層３の間に挟んで成膜する。このため、軟Ｘ線多層膜２４は、（Ｓｉ層２−Ｂ_４Ｃ層１０−Ｍｏ層３−Ｂ_４Ｃ層１０）を１周期とし、数十周期積層成膜されて形成される。このとき、軟Ｘ線多層膜２４の成膜には、スパッタガスにＡｒガスを用いて行われる。軟Ｘ線多層膜２４は、軟Ｘ線９が近直角入射で入射したとき、高反射率を実現させるものである。 The soft X-ray multilayer mirror 300 is composed of the soft X-ray multilayer film 24 and the two-layer protective layer 7. First, the soft X-ray multilayer film 24 is formed by alternately laminating the Si layer 2 and the Mo layer 3 by a sputtering method. At this time, a “diffusion layer” that is naturally generated at the interface between the Si layer 2 and the Mo layer 3 and lowers the reflectance characteristics may be formed. Therefore, a B ₄ C film (boron carbide film) 10 is formed sandwiched between the Si layer 2 and the Mo layer 3. For this reason, the soft X-ray multilayer film 24 is formed by stacking several tens of cycles with (Si layer 2 -B ₄ C layer 10 -Mo layer 3 -B ₄ C layer 10) as one cycle. At this time, the soft X-ray multilayer film 24 is formed using Ar gas as the sputtering gas. The soft X-ray multilayer film 24 realizes a high reflectance when the soft X-ray 9 is incident at near right incidence.

軟Ｘ線多層膜２４を被覆する２層構成保護膜７は、Ｘｅガスイオンによるスパッタリングにより、最終層（最表層）のＢ_４Ｃ層１０ｅの上に保護膜用Ｓｉ層５とＣ層６とで成膜される。このとき、Ｃ層６の方が最表面に位置している形で２層構成保護膜７が成膜される。保護膜用Ｓｉ層５の膜厚は３.５ｎｍ、Ｃ層６の膜厚は２ｎｍで、２層構成保護膜７全体の膜厚は５.５ｎｍとなっている。２層構成保護膜７は、Ｘｅガスイオンでスパッタリングされていることから、一部のＸｅ原子８が２層構成保護膜７中にトラップされている。 2-layer structure protective layer 7 for covering the soft X-ray multilayer film 24, by sputtering by Xe gas ion, the final layer (uppermost layer) Si layer protective film on the B _{4 C} layer 10e of 5 and the C layer 6 Is formed. At this time, the two-layer protective film 7 is formed such that the C layer 6 is positioned on the outermost surface. The protective film Si layer 5 has a film thickness of 3.5 nm, the C layer 6 has a film thickness of 2 nm, and the entire film thickness of the two-layer protective film 7 is 5.5 nm. Since the two-layer structure protective film 7 is sputtered with Xe gas ions, some Xe atoms 8 are trapped in the two-layer structure protective film 7.

以上の製造方法により作製した軟Ｘ線多層膜ミラー３００は、従来のＡｒガスを用いたスパッタリングで軟Ｘ線多層膜及びＣ層を形成した従来の軟Ｘ線多層膜ミラーと、前述のβ値の経時変化を計測して比較すると、耐久性が４倍以上向上することが分かった。 The soft X-ray multilayer mirror 300 manufactured by the above manufacturing method includes a conventional soft X-ray multilayer mirror in which a soft X-ray multilayer film and a C layer are formed by sputtering using a conventional Ar gas, and the β value described above. It was found that the durability was improved by 4 times or more by measuring and comparing the change with time.

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法よって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー４００の断面模式図である。 (Fourth embodiment)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a soft X-ray multilayer mirror 400 as a soft X-ray optical element manufactured by the soft X-ray optical element manufacturing method in the fourth embodiment of the present invention.

軟Ｘ線多層膜ミラー４００は、軟Ｘ線多層膜３４を備えている。まず、軟Ｘ線多層膜３４は、スパッタリング法でＭｏ層３を数１０ｎｍ積層して成膜されたものであり、軟Ｘ線が近全反射入射で入射したときに高反射率を実現させるようになっている。このときの軟Ｘ線多層膜３４の成膜には、スパッタガスにＡｒガスが用いられる。 The soft X-ray multilayer film 400 includes a soft X-ray multilayer film 34. First, the soft X-ray multilayer film 34 is formed by laminating several tens of nanometers of the Mo layer 3 by sputtering, and realizes high reflectivity when soft X-rays are incident with near-total reflection incidence. It has become. At this time, Ar gas is used as the sputtering gas for forming the soft X-ray multilayer film 34.

軟Ｘ線多層膜３４を被覆する２層構成保護膜７は、最終層（最表層）のＭｏ層３ｅの上に、Ｘｅガスイオンによるスパッタリングにより、保護膜用Ｓｉ層５とＣ層６とで成膜される。このとき、Ｃ層６の方が最表面に位置している。保護膜用Ｓｉ層５の膜厚は３ｎｍ、Ｃ層６の膜厚は３ｎｍで、２層構成保護膜７全体の膜厚は６ｎｍとなっている。２層構成保護膜７は、Ｘｅガスイオンでスパッタリングされていることから、一部のＸｅ原子８が２層構成保護膜７中にトラップされている。 The two-layer protective film 7 covering the soft X-ray multilayer film 34 is formed on the Mo layer 3e as the final layer (the outermost layer) by sputtering with Xe gas ions to form the protective film Si layer 5 and the C layer 6 together. A film is formed. At this time, the C layer 6 is positioned on the outermost surface. The film thickness of the protective film Si layer 5 is 3 nm, the film thickness of the C layer 6 is 3 nm, and the film thickness of the entire two-layer protective film 7 is 6 nm. Since the two-layer structure protective film 7 is sputtered with Xe gas ions, some Xe atoms 8 are trapped in the two-layer structure protective film 7.

以上の製造方法により作製した軟Ｘ線多層膜ミラー４００は、従来のＡｒガスを用いたスパッタリングで軟Ｘ線多層膜及びＣ層を形成した従来の軟Ｘ線多層膜ミラーと、前述のβ値の経時変化を計測して比較すると、耐久性が２倍以上向上することが分かった。 The soft X-ray multilayer mirror 400 manufactured by the above manufacturing method includes a conventional soft X-ray multilayer mirror in which a soft X-ray multilayer film and a C layer are formed by sputtering using a conventional Ar gas, and the β value described above. It was found that the durability was improved more than twice when the change with time was measured and compared.

以上説明した、Ｘｅ原子が含有している２層構成保護膜７，１７において、Ｓｉ層をＭｏ層で置き換えたときの耐久性の効果を確認した結果、（Ｍｏ＋Ｃ）保護膜と（Ｓｉ＋Ｃ）保護膜とでは、後者の方が、耐久性が２倍から４倍ほど向上することが確認された。 As a result of confirming the effect of durability when the Si layer is replaced with the Mo layer in the two-layer protective films 7 and 17 containing Xe atoms described above, the (Mo + C) protective film and the (Si + C) protective film are confirmed. Regarding the membrane, it was confirmed that the latter improved the durability by about 2 to 4 times.

また、Ｃ層直下の層の材料が保護膜用Ｓｉ層であることで耐久性が向上している。 Moreover, durability is improving because the material of the layer right under C layer is Si layer for protective films.

さらに、Ｓｉ層とＣ層から成り、かつＡｒガススパッタリングで得られたＡｒ原子含有の２層構成保護膜を有する軟Ｘ線多層膜ミラーと、Ｘｅ原子がトラップされた２層構成保護膜を持つ軟Ｘ線多層膜ミラーとでは、後者の方が、耐久性が優れている。耐久性が３倍から４倍ほど向上していることが実験的に確認された。 Furthermore, it has a soft X-ray multilayer mirror having an Ar atom-containing two-layer protective film composed of an Si layer and a C layer and obtained by Ar gas sputtering, and a two-layer protective film in which Xe atoms are trapped. With the soft X-ray multilayer mirror, the latter is more durable. It was experimentally confirmed that the durability was improved by 3 to 4 times.

以上の説明から、保護膜用のＳｉ層とＣ層の２種類の材料からなる２層構成保護膜を積層し、その保護膜中にＸｅ原子を含有させて形成した軟Ｘ線多層膜ミラーは、化学的、物理的侵害により耐え得るという優れた特性を備えている。 From the above description, a soft X-ray multilayer mirror formed by laminating a protective protective film composed of two types of materials, a Si layer and a C layer, and containing Xe atoms in the protective film is as follows. It has excellent properties that it can withstand chemical and physical infringement.

本発明の第１実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法によって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the soft X-ray multilayer mirror as a soft X-ray optical element manufactured with the manufacturing method of the soft X-ray optical element in 1st Embodiment of this invention. 軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーを作成する成膜室の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the film-forming chamber which creates the soft X-ray multilayer mirror as a soft X-ray optical element. 本発明の第２実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法によって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the soft X-ray multilayer mirror as a soft X-ray optical element manufactured by the manufacturing method of the soft X-ray optical element in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法よって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the soft X-ray multilayer mirror as a soft X-ray optical element manufactured by the manufacturing method of the soft X-ray optical element in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法よって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the soft X-ray multilayer mirror as a soft X-ray optical element manufactured by the manufacturing method of the soft X-ray optical element in 4th Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１基板
２Ｓｉ層
２ｅ最終層のＳｉ層（多層膜の最表層）
３Ｍｏ層
３ｅ最終層のＭｏ層（多層膜の最表層）
４軟Ｘ線多層膜（多層膜）
５保護膜用Ｓｉ層
６Ｃ層
７２層構構成護膜（保護膜）
８Ｘｅ原子
９軟Ｘ線
１０Ｂ_４Ｃ層
１０ｅ最終層のＢ_４Ｃ層（多層膜の最表層）
１２成膜室
１４軟Ｘ線多層膜（多層膜）
１６Ｘｅイオンビーム（Ｘｅビーム）
１７２層構成保護膜（保護膜）
２４軟Ｘ線多層膜（多層膜）
３４軟Ｘ線多層膜（多層膜）
１００軟Ｘ線多層膜ミラー（軟Ｘ線光学素子）
２００軟Ｘ線多層膜ミラー（軟Ｘ線光学素子）
３００軟Ｘ線多層膜ミラー（軟Ｘ線光学素子）
４００軟Ｘ線多層膜ミラー（軟Ｘ線光学素子） 1 Substrate 2 Si layer 2e Final Si layer (outermost layer of multilayer film)
3 Mo layer 3e Mo layer of the final layer (the outermost layer of the multilayer film)
4 Soft X-ray multilayer film (multilayer film)
5 Si layer for protective film 6 C layer 7 2-layer structure protective film (protective film)
_{B 4} C layer 8 Xe atoms 9 soft X-ray 10 B ₄ C layer 10e final layer (uppermost layer of the multilayer film)
12 Deposition chamber 14 Soft X-ray multilayer film (multilayer film)
16 Xe ion beam (Xe beam)
17 Two-layer protective film (protective film)
24 Soft X-ray multilayer film (Multilayer film)
34 Soft X-ray multilayer film (Multilayer film)
100 Soft X-ray multilayer mirror (soft X-ray optical element)
200 Soft X-ray multilayer mirror (soft X-ray optical element)
300 Soft X-ray multilayer mirror (soft X-ray optical element)
400 Soft X-ray multilayer mirror (Soft X-ray optical element)

Claims

In a method of manufacturing a soft X-ray optical element that reflects soft X-rays, comprising a multilayer film and a protective film provided on the outermost layer of the multilayer film,
After forming the multilayer film by sputtering with Ar gas,
Forming the protective film on the multilayer film, and containing Xe in the protective film;
A method for producing a soft X-ray optical element.

The protective film was formed by laminating a Si layer and a C layer by sputtering with Xe gas, with the C layer as the outermost layer.
The method for producing a soft X-ray optical element according to claim 1.

The protective film is formed by laminating a Si layer and a C layer, and forming the C layer as the outermost layer, and then implanting a Xe beam into the protective film to contain Xe.
The method for producing a soft X-ray optical element according to claim 1.

The multilayer film is formed by stacking films of different elements,
The method for producing a soft X-ray optical element according to claim 1.

The multilayer film is formed by alternately laminating Si layers and Mo layers to form an outermost layer as an Si layer, and the protective film is formed on the outermost layer.
The method for producing a soft X-ray optical element according to claim 1 or 4, wherein:

A B ₄ C layer was formed between the Si layer and the Mo layer,
The method for producing a soft X-ray optical element according to claim 5.

The multilayer film was formed by stacking Mo layers.
The method for producing a soft X-ray optical element according to claim 1.