JP2648599B2 - Method of making multilayer reflector for X-ray or vacuum ultraviolet - Google Patents
Method of making multilayer reflector for X-ray or vacuum ultravioletInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はX線以上、真空紫外線以下の波長200nm以
下の輻射線対象の反射鏡であり、その入射角が反射面に
対して直角に近い角度である正入射を受ける反射鏡の作
成方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a reflecting mirror for radiation with a wavelength of not less than X-rays and not more than vacuum ultraviolet rays and having a wavelength of 200 nm or less, the incidence angle of which is almost perpendicular to a reflecting surface. The present invention relates to a method of manufacturing a reflecting mirror that receives a regular incident angle.
[従来の技術] 従来、波長200nm以下の真空紫外域よりも短い波長の
輻射線に対して、反射面に直角またはそれに近い角度を
以て、これら輻射線が入射するときに高反射率を有する
反射鏡は存在しなかったのであり、反射面に対して垂直
に近い入射角では1%以下の反射率が得られるのみであ
る。[Prior art] Conventionally, a reflector having a high reflectance when radiation is incident on a reflection surface at a right angle or near to the reflection surface with respect to radiation having a wavelength shorter than the vacuum ultraviolet region having a wavelength of 200 nm or less. Did not exist, and only an reflectance of 1% or less could be obtained at an incident angle near perpendicular to the reflecting surface.
一方、比較的に高反射率を与える斜入反射鏡では、入
射角を反射面から1度以下か、1〜3度の範囲に調整す
る必要があった。On the other hand, in the oblique reflection mirror which gives a relatively high reflectance, it is necessary to adjust the incident angle to 1 degree or less from the reflection surface or in the range of 1 to 3 degrees.
また、反射面に微小角度を以て、入射するため細小の
入射に対しても反射面は広大であることが必要とされる
のであり、その使用には困難がありその応用の範囲は限
定されるものであった。In addition, since the light is incident on the reflecting surface at a small angle, the reflecting surface needs to be large even for small incident light, and its use is difficult and its application range is limited. Met.
斜入射反射鏡では光学系構成の自由度が小さく反射鏡
自体の製作に関しても、反射面の広い面積に亙って高精
度の平面度を有するように研磨することが不可欠であ
り、反射体の正確な支持とその精密な調節の手段も重要
であり、実地使用に当り不便困難が少なくなかった。In the case of the oblique incidence reflecting mirror, the degree of freedom of the optical system configuration is small, and it is indispensable to polish the reflecting mirror itself so as to have a highly accurate flatness over a wide area of the reflecting surface. Accurate support and means of precise adjustment are also important, and there are many inconveniences in practical use.
これらの難点の除去のために、多層薄膜の干渉を利用
する多層膜反射体使用の反射鏡が、2000Åの波長から可
視域波長までの輻射線を対象とするものとして提案され
ている。In order to eliminate these difficulties, a reflector using a multilayer reflector utilizing interference of a multilayer thin film has been proposed as a target for radiation from a wavelength of 2000 ° to a visible wavelength.
波長2000Å以上の波長域では、MgF2からなる薄層とZn
Sからなる薄層など二種類の誘電体物質の薄層を交互に
積層した多層の反射体であれば、略々80〜100%の反射
率が正入射においても得られている。The wavelength range longer than the wavelength 2000 Å, a thin layer and Zn consisting MgF 2
In the case of a multilayer reflector in which two thin layers of a dielectric material such as a thin layer made of S are alternately stacked, a reflectance of approximately 80 to 100% is obtained even at normal incidence.
しかし、この誘電体交互層からなる反射体使用の反射
鏡においては、1000Å以下の波長域の輻射線に対しては
吸収が急激に増加し,反射鏡としての利用を可能とする
誘電体交互層用の構成材料が殆ど存在しなくなる。However, in a reflector using a reflector consisting of this dielectric alternating layer, the absorption of radiation in the wavelength range of 1000 mm or less increases rapidly, and the dielectric alternating layer that can be used as a reflector is used. There is almost no constituent material.
一方、Al、Au、Ptなどの金属単層膜も、700Å以下の
短波長域の輻射線に対しては波長λ-4に比例して、反射
率は急激に低下し、200Å以下の短波長域の輻射線に対
しては正入射において1%以下となる。On the other hand, for a single-layer metal film such as Al, Au, and Pt, the reflectance sharply decreases in proportion to the wavelength λ- 4 for radiation in the short wavelength range of 700 ° or less, and the short wavelength of 200 ° or less It is 1% or less at normal incidence for radiation in the region.
このような欠点を除くため、異なる複素屈折率を有す
る二種の金属材料を交互に積層した金属多層膜を反射体
とする反射鏡が試用されている。In order to eliminate such a drawback, a reflector using a metal multilayer film in which two kinds of metal materials having different complex refractive indices are alternately laminated as a reflector has been used.
X線および真空紫外線の領域では、殆どの物質の反射
率は、吸収を表わす虚数部分kを持つ複素屈折率(n+
ik、以下、単に屈折率と略称。)により表わされ、実数
部分nは略々1.0(n=1−δδ=10-1〜10-3)となる
ため、真空と物質薄膜との境界におけるフレネルの反射
率は、非常に小さく0.1%以下の桁の大きさである。In the X-ray and vacuum ultraviolet region, the reflectivity of most materials is the complex index of refraction (n +
ik, hereinafter simply referred to as the refractive index. ), And the real part n is approximately 1.0 (n = 1−δδ = 10 −1 to 10 −3 ), so that the reflectivity of Fresnel at the boundary between the vacuum and the material thin film is very small, 0.1 It is a size of an order of magnitude or less.
また、異種材料の積層薄膜の境界においても、反射率
は一境界面について数%を超えることがない。In addition, even at the boundary between the laminated thin films of different materials, the reflectance does not exceed several% for one boundary surface.
しかるに、異種材料を交互に多層積層構造とし各々の
層境界からの反射が干渉により強勢し合い多層膜反射体
全体として反射率が最大となるような膜厚の構造とする
ことにより高反射率化が可能となる。However, high reflectivity can be achieved by adopting a structure with a film thickness such that different materials are alternately laminated to form a multilayer structure and the reflection from each layer boundary is intensified by interference and the reflectivity of the multilayer film reflector is maximized as a whole. Becomes possible.
更に、隣接する層間の屈折率の差が大きくなるよう
に、異種材料の組合せの選択を行って、膜厚の構造と併
せて、高反射率を与える反射鏡の実現が可能であること
が知られている。Further, it is known that by selecting a combination of different materials so that the difference in the refractive index between adjacent layers becomes large, it is possible to realize a reflecting mirror that gives a high reflectance together with the structure of the film thickness. Have been.
現在までに既知の材料の組合せには、低屈折率の材料
として遷移金属があり、高屈折率の材料としての多くは
炭素、珪素など半導体元素使用のものである。Among the combinations of materials known to date, there are transition metals as low refractive index materials, and many of high refractive index materials use semiconductor elements such as carbon and silicon.
代表的なものとして、タングステンと炭素、モリブデ
ンと珪素の組合せなどがある。Representative examples include a combination of tungsten and carbon, and a combination of molybdenum and silicon.
[発明が解決しようとしている問題点] しかしながら、実際に、二種の材料の組合せを選択
し、理論的に可能な高反射率を実現しようとするとき、
蒸着などの手段により、二種の材料を交互に積層させて
も、期待の高反射率を得ることは、従来、極めて困難で
あった。[Problems to be Solved by the Invention] However, when a combination of two kinds of materials is actually selected to realize a theoretically possible high reflectance,
Conventionally, it has been extremely difficult to obtain the expected high reflectance even when two kinds of materials are alternately laminated by means such as vapor deposition.
試作した多層膜体の切断面を電子顕微鏡により視察す
れば、ボイド(void)と通称される特徴的空隙が膜内に
存在し、充填率は0.7〜0.9程度であり、稠密なバルク素
材とは異なる多孔質の層膜が形成され易いことが明かと
なった。Observation of the cut surface of the prototype multilayer film body with an electron microscope shows that there are characteristic voids commonly referred to as voids in the film, the filling rate is about 0.7 to 0.9, and the dense bulk material It became clear that a different porous layer film was easily formed.
層膜の充填率が1よりも小さいことは、層膜の密度が
バルク素材より小さいことを意味しており使用するバル
ク素材の光学定数によって理論的に求められる反射率よ
り、当然、低い反射率のみが得られることとなる。When the filling factor of the layer film is smaller than 1, it means that the density of the layer film is lower than that of the bulk material, and the reflectance is naturally lower than the reflectance theoretically determined by the optical constant of the bulk material used. Only will be obtained.
更に、電子線回折とX線回折により、これらの層膜を
観測すれば、所謂、ハローな回折パターンのみが得られ
るアモルファス、無定形状の層膜が形成されていること
も判明してきた。Furthermore, when these layer films are observed by electron beam diffraction and X-ray diffraction, it has been found that an amorphous, amorphous layer film capable of obtaining only a so-called halo diffraction pattern is formed.
層膜の組織がアモルファスに近くなれば、微細な数Å
程度の空隙が無数に存在し、これらの層膜の集合体とし
ての多層膜反射鏡に実際にシンクロトロン軌道放射光、
またはレーザープラズマX線放射光のような高強度の光
が照射される場合に反射鏡の反射体は局部的に加熱され
多層膜構造が容易に破壊される欠点を持つこととなる。If the structure of the layer film becomes closer to amorphous,
There are innumerable voids, and the synchrotron orbital synchrotron radiation,
Alternatively, when high-intensity light such as laser plasma X-ray radiation is irradiated, the reflector of the reflector is locally heated and has a disadvantage that the multilayer structure is easily destroyed.
従って、局部的加熱に対しても耐久性を有すること、
全体的温度上昇に対しても化学的に安定であり、層膜構
成物質の拡散などがないことが要求される。Therefore, it has durability against local heating,
It is required that it is chemically stable against the overall temperature rise and that there is no diffusion of the constituent material of the layer film.
この発明は上記の問題点を回避、乃至除去することを
意図して完成し得たのであり、目的とするところは、バ
ルク素材の光学的特性に等しく、従って、高い理論値に
略々等しい反射率が得られ通常の保管状態においては勿
論、シンクロトロン軌道放射光を照射した際にも熱的耐
性に優れ、互いに隣接する一つ以上の結晶化した層膜の
存在により、他の層膜の金属イオンの拡散が、アモルフ
ァス層膜存在の場合に比較し、顕著に防止される耐熱性
と化学的安定性に優れたX線・真空紫外線用の多層膜の
反射鏡を作成する方法を提供することである。The present invention has been completed with the aim of avoiding or eliminating the above-mentioned problems, the aim being to achieve a reflection equal to the optical properties of the bulk material and thus substantially equal to a high theoretical value. It has excellent thermal resistance when irradiated with synchrotron orbital radiation, as well as in a normal storage state, and the presence of one or more crystallized layer films adjacent to each other causes The present invention provides a method for producing a multilayer mirror for X-rays and vacuum ultraviolet rays having excellent heat resistance and chemical stability, in which diffusion of metal ions is remarkably prevented as compared with the case where an amorphous layer film is present. That is.
[問題点を解決するための手段] この発明の目的は、屈折率が相違する二種の層膜を交
互に重積してX線又は真空紫外線用多層膜反射鏡を作成
する方法であって、二種の層膜の少なくとも一方の膜形
成を、反射の対象であるX線又は真空紫外線の波長以上
の大きさである結晶粒界を含む結晶化物質が形成される
ような温度でもって蒸着によって行なうとともに、該結
晶化物質は、白金族金属の一種以上を含有する金属であ
る、もしくはBe,B,CおよびSiからなる群から選択された
一種以上の元素を含有する、もしくはPbとBiからなる合
金を主成分とする、もしくは遷移金属の単体の一種以上
を主成分とする、もしくはSiおよびBそれぞれの炭化
物、窒化物、酸化物からなる群から選択された一種以上
の化合物であるように膜物質を選択することによって達
成される。Means for Solving the Problems An object of the present invention is to provide a method for producing a multilayer reflector for X-ray or vacuum ultraviolet rays by alternately stacking two kinds of layer films having different refractive indexes. Forming at least one of the two layer films at a temperature at which a crystallized substance including a crystal grain boundary having a size equal to or greater than the wavelength of the X-ray or vacuum ultraviolet light to be reflected is formed. And the crystallization material is a metal containing one or more platinum group metals, or contains one or more elements selected from the group consisting of Be, B, C and Si, or Pb and Bi The alloy consisting of, as a main component, or one or more transition metal elements, or one or more compounds selected from the group consisting of carbides, nitrides, and oxides of Si and B, respectively. By selecting a membrane material for It is achieved Te.
この発明により作成される反射鏡はシンクロトロン軌
道放射光のような高強度の光が照射されて、局部的に加
熱されても反射鏡の性能が確保されるように特定の結晶
化した単一元素物質、あるいは、結晶化した化合物を、
多層反射体の層膜として、使用し構成されるのであり、
これらの特定物質からなる層膜として、特に白金族の金
属、ルテニウムRu、ロジウムRh、パラジウムPdの一種以
上を含有する層が好ましいものとして使用される。The reflector made according to the present invention is irradiated with high-intensity light such as synchrotron orbital radiation, and has a specific crystallized single crystal so that the performance of the reflector is secured even if it is locally heated. Elemental substances or crystallized compounds
It is used and configured as a layer film of a multilayer reflector,
As a layer film composed of these specific substances, a layer containing at least one of platinum group metals, ruthenium Ru, rhodium Rh, and palladium Pd is particularly preferably used.
交互して積層される他の層としてはベリリウムBe、硼
素B、炭素C、および、珪素Siの一種以上が層膜とし
て、アモルファス、好ましくは結晶化した層膜として組
合せられれば、なお好ましい。As another layer alternately laminated, it is more preferable that at least one of beryllium Be, boron B, carbon C, and silicon Si is combined as a layer film and as an amorphous, preferably crystallized layer film.
また、他の更に好ましい層膜としては、特に融点が20
00℃を超える高融点化合物であって、結晶化している窒
化アルミニウムAlN、窒化ベリリウムBe3N2、窒化チタン
TiN、窒化ニォブNbN、窒化バナジウムVN、窒化ジルコニ
ウムZrN、窒化硼素BN、窒化ハフニウムHfN、窒化タンタ
ルTaN、Ta2N、硼化アルミニウムAlB2、硼化チタンTi
B2、硼化バナジウムV3B4、VB、硼化タングステンWB、硼
化ハフニウムHfB、硼化ジルコニウムZrB、炭化硼素B
4C、炭化モリブデンMo2C炭化ベリリウムBe2C、炭化珪素
SiC、炭化バナジウムV2C、炭化タングステンWC、W2C、
炭化ハフニウムHfC、炭化ニォブNbC、炭化タンタルTaC
炭化チタンTiC、炭化ジルコニウムZrC、酸化アルミニウ
ムAl2O3、酸化ベリリウムBeO、酸化クロムCr2O3、酸化
ハフニウムHfO2、酸化チタンTiO2、酸化セリウムCeO2、
酸化ジルコニウムZrO2などを使用すること好ましい。Further, as another more preferred layer film, particularly, the melting point is 20
Aluminum nitride AlN, beryllium nitride Be 3 N 2 , titanium nitride
TiN, nitriding Niobu NbN, vanadium nitride VN, zirconium nitride ZrN, boron nitride BN, hafnium nitride HfN, tantalum nitride TaN, Ta 2 N, boride aluminum AlB 2, titanium boride Ti
B 2 , vanadium boride V 3 B 4 , VB, tungsten boride WB, hafnium boride HfB, zirconium boride ZrB, boron carbide B
4 C, molybdenum carbide Mo 2 C beryllium carbide Be 2 C, silicon carbide
SiC, vanadium carbide V 2 C, tungsten carbide WC, W 2 C,
Hafnium carbide HfC, Niobium carbide NbC, Tantalum carbide TaC
Titanium carbide TiC, zirconium carbide ZrC, aluminum oxide Al 2 O 3 , beryllium oxide BeO, chromium oxide Cr 2 O 3 , hafnium oxide HfO 2 , titanium oxide TiO 2 , cerium oxide CeO 2 ,
It is preferable to use zirconium oxide ZrO 2 or the like.
ここに列挙した物質には、高屈折率のものと低屈折率
のものが含まれているが、これらの物質の中から屈折率
が相違するもの二種を選択して、一方の屈折率が他方の
屈折率よりも高いように組合わせて交互層を形成させれ
ばよい。The substances listed here include those with a high refractive index and those with a low refractive index. What is necessary is just to form an alternating layer in combination so that it may be higher than the other refractive index.
この発明において、少なくとも一種の物質の各層を結
晶化した層膜とするためには、多層反射膜を形成させる
際に使用する基板、例えば、SiC、Si、Zordur、Cer−Vi
t、溶融石英などを高温度例えば、300℃から600℃程度
までに上昇させ、膜形成方法として結晶化し易いUHVの
電子ビーム蒸着、クラスタイオン蒸着を行うのである。In the present invention, in order to form each layer of at least one substance into a crystallized layer film, a substrate used when forming a multilayer reflective film, for example, SiC, Si, Zordur, Cer-Vi
t, the temperature of the fused quartz is raised to a high temperature, for example, from about 300 ° C. to about 600 ° C., and electron beam vapor deposition and cluster ion vapor deposition of UHV, which are easily crystallized, are performed as a film forming method.
この発明により得られるX線又は真空紫外線用多層膜
反射鏡はその対象とする輻射線の波長に対応して、充分
に滑らかに、例えば粗さはrms値において10Å以下に研
磨した平面、または曲面を有する第1図の基板1上に、
第一の種類の物質の層膜2、および第二の種類の物質の
層膜3が、交互に積層されて構成される。この発明のX
線・真空紫外線用多層膜反射鏡が与える反射率は交互に
積層される二種の物質の屈折率差、各層膜の吸収率、層
膜の数、照射される輻射線の波長などによって異なる。The multilayer mirror for X-rays or vacuum ultraviolet rays obtained according to the present invention has a sufficiently smooth surface, for example, a surface polished to a roughness of 10 ° or less in rms value, or a curved surface corresponding to the wavelength of the radiation of interest. On the substrate 1 of FIG.
The layer film 2 of the first type substance and the layer film 3 of the second type substance are alternately laminated. X of the present invention
The reflectivity provided by the multilayer reflector for line / vacuum ultraviolet light varies depending on the refractive index difference between the two kinds of materials alternately laminated, the absorptance of each layer film, the number of layer films, the wavelength of irradiated radiation, and the like.
交互に積層される二種の物質の屈折率差は、層膜を10
0層対とした場合には実用的には0.01以上であることが
好ましい。The difference in the refractive index between the two materials that are alternately stacked is 10 layers.
When 0 layer pairs are used, it is practically preferably 0.01 or more.
交互する層膜の各層膜間に、屈折率差を与えるために
はX線、真空紫外線領域の輻射線に対して高屈折率の物
質と、低屈折率の物質を使用すればよいのであり、低屈
折率であって高融点の物質としては、前記の遷移金属の
硼化物、窒化物、炭化物、酸化物が挙げられ、高屈折率
であって高融点の物質としては、ベリリウム、アルミニ
ウム、硼素、または珪素の窒化物、炭化物、酸化物が、
挙げられる。In order to provide a refractive index difference between the respective layer films of the alternating layer films, a material having a high refractive index and a material having a low refractive index with respect to X-rays and radiation in a vacuum ultraviolet region may be used. Examples of the substance having a low refractive index and a high melting point include borides, nitrides, carbides, and oxides of the above-mentioned transition metals. Examples of the substance having a high refractive index and a high melting point include beryllium, aluminum, and boron. Or silicon nitride, carbide, oxide
No.
ここにおいて遷移金属とは、3d、4d、5d軌道に電子の
空席を有する元素スカンジウムSc、チタンTi、バナジウ
ムV、クロムCr、鉄Fe、ニッケルNi、コバルトCo、ジル
コニウムZr、ニォブNb、モリブデンMo、テクチニウムT
c、ロジウムRh、タングステンW、レニウムRe、オスミ
ウムOs、イリジウムIr、白金Pt、および3d、4d、5d軌道
が満たされた銅Cu、パラジウムPd、銀Ag、金Auを表わす
ものとする。Here, the transition metal is an element having an electron vacancy in 3d, 4d, and 5d orbitals scandium Sc, titanium Ti, vanadium V, chromium Cr, iron Fe, nickel Ni, cobalt Co, zirconium Zr, niobium Nb, molybdenum Mo, Techchinium T
c, rhodium Rh, tungsten W, rhenium Re, osmium Os, iridium Ir, platinum Pt, and copper Cu, palladium Pd, silver Ag, and gold Au filled with 3d, 4d, and 5d orbitals.
各層膜の厚さは、対象輻射線の波長の略々1/4であ
り、同一の材質が他の材質の一層を介在させ繰り返して
積層される層膜であり、層膜の厚さは各層膜の間の境界
における反射光が、全て強勢し合うように干渉する条件
を満たすか、または各層膜内における吸収損と位相ずれ
による反射率低下を比較したときに、多層膜全体として
の反射率の低下がより少なくなる条件を満たすかのいず
れかあるいはその両方により決定されるものとする。The thickness of each layer film is approximately 1/4 of the wavelength of the target radiation, and the same material is a layer film that is repeatedly laminated with one layer of another material interposed therebetween. When the reflected light at the boundary between the films satisfies the condition that they all interfere so as to stress each other, or when the absorption loss in each layer film and the decrease in reflectivity due to phase shift are compared, the reflectivity of the multilayer film as a whole is Is determined by satisfying one or both of the following conditions.
その際、層膜厚さは同一材料の層膜については全て等
しくするか、または層膜の厚さを各層毎に変化させ反射
率が最大となるように必ずしも相互に等しくない厚さと
してもよい。At that time, the layer thickness may be the same for all the layer films of the same material, or may be different from each other so that the reflectance is maximized by changing the thickness of the layer film for each layer. .
また、層膜数が多い程反射率は増大するために層膜数
は5層対以上あることが望ましいが、過度に多くなれ
ば、吸収層の影響が顕著となるため、製作の容易さも考
慮して、200層対の程度までに止めることが適当であ
る。Also, since the reflectance increases as the number of layer films increases, the number of layer films is preferably 5 or more. However, if the number is excessive, the influence of the absorption layer becomes remarkable. Then, it is appropriate to stop to about 200 layer pairs.
この発明の上記の結晶化した二種の物質の交互層膜の
反射体は従来のものよりも遥かに耐久性に優れたもので
あるが、更に最上層膜の表面に他の物質であって低吸収
能の化学的に安定な材料からなる保護用の層膜を付加さ
せてもよいことは勿論である。The reflector of the alternating layer film of the two crystallized substances according to the present invention is much more durable than the conventional one, but furthermore, another substance is present on the surface of the uppermost layer film. Needless to say, a protective layer made of a chemically stable material having a low absorption capacity may be added.
この発明のよりよい理解のために、次に実施例を挙げ
る。For a better understanding of the invention, the following examples are given.
[実施例 1] 第2図に示す超高真空電子ビーム蒸着装置を使用し
て、RuとSiの交互層膜、合計41層膜を蒸着により順次に
形成させて、波長114Åの軟X線用多層膜反射鏡を製作
した。第1図の第1物質2をRu、第2物質3をSiとし
て、それぞれの層膜厚さを36.4Åと23.5ÅにしてRuから
蒸着を始めて順次交互に41層を積層させた。[Example 1] Using an ultrahigh vacuum electron beam evaporation apparatus shown in Fig. 2, an alternate layer film of Ru and Si, a total of 41 layer films, was sequentially formed by evaporation to obtain a soft X-ray having a wavelength of 114 °. A multilayer reflector was manufactured. The first material 2 in FIG. 1 was made of Ru and the second material 3 was made of Si, and the thickness of each layer was set to 36.4 ° and 23.5 °, and vapor deposition was started from Ru, and 41 layers were sequentially and alternately laminated.
第2図に示す装置には、基板2に対向し電子ビーム蒸
発源の電子銃が2基、対称の位置に配置され、それぞれ
の電子銃ハースに純度3N、即ち99.9%のRuと9N、即ち9
9.9999999%のSiが装着された。In the apparatus shown in FIG. 2, two electron guns of an electron beam evaporation source are arranged opposite to the substrate 2 at symmetrical positions, and each electron gun hearth has a purity of 3N, that is, 99.9% of Ru and 9N, that is, 9
9.9999999% Si was installed.
基板としてSiCを平面度λ/50(λ=6328Å)、およ
び、表面粗さ5Årms以下に研摩した直径2インチ、厚
さ10mmの円形平面状の基板2を、基板ホルダーのヒータ
ー面に装着し、蒸着に先立って2時間を要して、1400℃
に達するまで加熱した。その後、蒸着装置内の真空度
を、8×10-10Torrまで回復させた後、基板2の温度を8
00℃に設定し、以後の蒸着中は、この温度以上に維持し
た。A circular flat substrate 2 having a flatness of λ / 50 (λ = 6328 °) and a surface roughness of 5 ° rms or less and having a diameter of 2 inches and a thickness of 10 mm was mounted on the heater surface of the substrate holder, It takes 2 hours before vapor deposition at 1400 ℃
Until it reaches. Then, after the degree of vacuum in the vapor deposition device was restored to 8 × 10 −10 Torr, the temperature of the substrate 2 was reduced to 8 × 10 −10 Torr.
The temperature was set at 00 ° C. and maintained at or above this temperature during the subsequent deposition.
両ハース上のシャッターとメインシャッターは当初は
閉じて、両ハースのRuと、Siをともに電子ビームによ
り、30分間、乃至1時間、予め加熱しこの間、それぞれ
の蒸着速度が10Å/min、および20Å/minとなるように、
両ハースに接近して設置された水晶振動子(図示省
略。)が、蒸着速度を所定値に維持するフィードバック
を行った。The shutters on both hearths and the main shutter were initially closed, and both Ru and Si in both hearths were pre-heated with an electron beam for 30 minutes to 1 hour, during which the respective deposition rates were 10Å / min and 20Å. / min
A quartz oscillator (not shown) placed close to both hearths provided feedback for maintaining the deposition rate at a predetermined value.
この後、両ハース上のシャッターを交互に開き蒸着を
行い所定層膜厚さの41層を重積させた。Thereafter, the shutters on both hearths were alternately opened to perform vapor deposition, and 41 layers having a predetermined layer thickness were stacked.
この間、蒸着装置内真空度は1×10-9Torrに、基板2
温度は800〜830℃の範囲内に制御した。During this time, the degree of vacuum in the evaporation apparatus was set to 1 × 10 −9 Torr,
The temperature was controlled within the range of 800-830 ° C.
蒸着処理完了後、電子線回折を行ったところ、スポッ
トライクにRuおよびSiの単結晶膜に等しい交互層が得ら
れていること、またTEM断面写真によれば結晶粒界がRu
について350Å、Siについて200Å程度であることが確認
された。After the deposition process was completed, electron diffraction was performed.As a result, an alternating layer equal to a single crystal film of Ru and Si was obtained in a spot-like manner.
It was confirmed that about 350 mm for Si and about 200 mm for Si.
入射角10度にて、シンクロトロン軌道放射光を照射し
たところ、59.8%の反射率が得られた。Irradiation with synchrotron orbital radiation at an incident angle of 10 degrees resulted in a reflectance of 59.8%.
[実施例 2] 第3図に示すイオンビーム蒸着装置により実施例1と
同様に、研摩済のSiC基板に高吸収層膜2として炭化タ
ングステンW2Cを一層膜当り21.1Å低吸収層膜3として
珪素Siを39.8Åの厚さに、W2Cを21層、Siを20層、蒸着
積層した。Example 2 In the same manner as in Example 1, tungsten carbide W 2 C was used as a high absorption layer film 2 on a polished SiC substrate by the ion beam evaporation apparatus shown in FIG. Then, silicon Si was deposited to a thickness of 39.8 mm, 21 layers of W 2 C and 20 layers of Si were deposited and deposited.
従って、最終蒸着層膜は高吸収の炭化タングステンで
ある。Therefore, the final deposited layer film is high absorption tungsten carbide.
蒸着中、基板の温度は450℃〜600℃であり、この温度
が高い方がより結晶性に優れた層膜を与えたが、この温
度範囲内にあれば、電子線回折X線回折ともにシングル
スポットに近い蒸着相となった。During the deposition, the temperature of the substrate was 450 ° C. to 600 ° C. The higher the temperature, the more excellent the crystallinity of the layer film was obtained. The deposition phase was close to the spot.
蒸着はまずW2C純度3N(99.9%)、とSi6N(99.9999
%)をそれぞれ坩堝3と4に装入する。Depositing first W 2 C purity 3N (99.9%), and Si6N (99.9999
%) Are charged into crucibles 3 and 4, respectively.
真空容器13内をの真空度を2×10-8Torrに調整し、各
蒸発源のイオン化電流と加速電圧をW2Cについては125m
A、1.4kV、Siについては2.0mA、1.5kVに設定した。The degree of vacuum in the vacuum vessel 13 was adjusted to 2 × 10 −8 Torr, and the ionization current and acceleration voltage of each evaporation source were 125 m for W 2 C.
A, 1.4 kV, and Si were set to 2.0 mA and 1.5 kV, respectively.
坩堝3と4内の温度を調整して、蒸着速度が、5〜10
Å/minとなるようにして蒸着を行った。By adjusting the temperature in crucibles 3 and 4, the deposition rate is 5-10
The vapor deposition was performed so as to be Å / min.
こうして製作された軟X線・真空紫外線用多層膜反射
鏡に124.0Åの光線を10度の入射角を以て照射したとこ
ろ48.5%の反射率が得られた。When the thus-prepared multilayer mirror for soft X-rays and vacuum ultraviolet rays was irradiated with a 124.0 ° ray at an incident angle of 10 °, a reflectance of 48.5% was obtained.
[比較例] 実施例1と同様のRuとSiを基板温度を、室温と液体窒
素により冷却した低温に維持して、電子銃により蒸着す
ることにより得られるアモルファス層膜からなる軟X線
・真空紫外線用多層膜反射鏡を製作した。[Comparative Example] Soft X-ray / vacuum consisting of an amorphous layer film obtained by vapor deposition with an electron gun while maintaining the substrate temperature of Ru and Si as in Example 1 at room temperature and at a low temperature cooled by liquid nitrogen. A multilayer reflector for ultraviolet light was manufactured.
この反射鏡をシンクロトロン軌道放射光を使用する軟
X線分光装置に装着してSR光を合計15時間照射したとこ
ろ、層膜の剥離と層膜の表面に局所的溶融が生じ、反射
率は数%に減少した。When this reflector was attached to a soft X-ray spectrometer using synchrotron orbital synchrotron radiation and irradiated with SR light for a total of 15 hours, peeling of the layer film and local melting on the surface of the layer film occurred, and the reflectance was reduced. It has decreased to a few percent.
一方、実施例1と2において製作された両反射鏡は、
同様に、シンクロトロン軌道放射光を使用する軟X線分
光装置に装着されてシンクロトロン軌道放射光の照射が
200時間を超えても損傷は全くなく、反射率の低下減少
は生じなかった。On the other hand, both reflecting mirrors manufactured in Examples 1 and 2 are:
Similarly, when attached to a soft X-ray spectrometer that uses synchrotron orbital synchrotron radiation,
There was no damage beyond 200 hours and no decrease in the reflectivity occurred.
[発明の効果] この発明のX線・真空紫外線用の多層膜反射鏡は、軟
X線・真空紫外線領域の波長の輻射線に対して、従来品
アモルファス層よりも高い反射率を有するのみでなく、
従来はシンクロトロン軌道放射光の照射などにより、短
時間内に反射面体に著しい損傷が生じていたが、この発
明の反射鏡は長時間の連続照射にも、充分に対抗する耐
久性も有する。[Effect of the Invention] The multilayer mirror for X-ray / vacuum ultraviolet light of the present invention only has a higher reflectivity to radiation of wavelengths in the soft X-ray / vacuum ultraviolet region than the conventional amorphous layer. Not
Conventionally, the reflecting surface was significantly damaged in a short time due to irradiation with synchrotron orbital radiation or the like. However, the reflecting mirror of the present invention has sufficient durability to withstand long-time continuous irradiation.
就中、この発明による平面、あるいは曲面からなる複
数枚の反射鏡を組合せてX線領域における拡大・縮小光
学系用の反射鏡として、また軟X線真空紫外領域用のレ
ーザー用共振器用の反射鏡として、更には、反射境が格
子構造を有する反射型分散素子用などとして、従来存在
しなかったX線光学の領域の光学装置用の有用部品とし
て、この発明の反射境は広く利用され得る。In particular, the present invention combines a plurality of flat or curved reflecting mirrors as a reflecting mirror for an enlargement / reduction optical system in the X-ray region, and a reflection for a laser resonator for a soft X-ray vacuum ultraviolet region. The reflection boundary of the present invention can be widely used as a useful part for an optical device in the region of X-ray optics, which has not existed conventionally, such as a mirror, and further for a reflection type dispersion element having a reflection boundary having a lattice structure. .
第1図は、この発明により作成される反射鏡用の反射面
体の切断端面の構成を説明するための模式図であり、第
2図は、この発明により作成される反射鏡の製作のため
に使用される超高真空電子ビーム蒸着装置の構成の説明
用図であり、第3図は、同様に使用されるイオンビーム
蒸着装置である。 [図中記号リスト] 第1図 1……基板、3……第2物質 2……第1物質、4……保護膜 第2図 超高真空電子ビーム蒸着装置 1……基板ホルダー・ヒーター 2……基板、6……ルテニウム 3……メィンシャッター、7……珪素 4……シャッター、8……シャッター 5……電子銃、9……水晶振動子 第3図 イオンビーム蒸着装置 1……基板ホルダー・ヒーター 2……基板、8……加速板 3……蒸発源(例 Si)、9……Siイオンビーム 4……蒸発源(例 Ru)、10……Ruイオンビーム 5……イオン化ユニット、11……加速電源 6……イオン化ユニット、12……加速電源 7……加速板、13……ベルジャーFIG. 1 is a schematic view for explaining the configuration of a cut end face of a reflecting surface body for a reflecting mirror made according to the present invention, and FIG. 2 is a view for manufacturing a reflecting mirror made according to the present invention. FIG. 3 is an explanatory view of a configuration of an ultrahigh vacuum electron beam evaporation apparatus used, and FIG. 3 is an ion beam evaporation apparatus used similarly. [List of symbols in the figure] FIG. 1 1... Substrate 3... 2nd substance 2... 1st substance 4... Protective film 2 FIG. ...... Substrate, 6 ... Ruthenium 3 ... Main shutter, 7 ... Silicon 4 ... Shutter, 8 ... Shutter 5 ... Electron gun, 9 ... Quartz vibrator Fig. 3 Ion beam evaporation apparatus 1 ... Substrate Holder heater 2 Substrate 8, Accelerator plate 3 Evaporation source (example Si) 9, 9 Si ion beam 4 Evaporation source (example Ru), 10 Ru ion beam 5 Ionization unit , 11 ... Acceleration power supply 6 ... Ionization unit, 12 ... Acceleration power supply 7 ... Acceleration plate, 13 ... Bell jar
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−7400(JP,A) 特開 昭62−226047(JP,A) 特開 昭61−128199(JP,A) 特開 昭61−165701(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-60-7400 (JP, A) JP-A-62-226047 (JP, A) JP-A-61-128199 (JP, A) JP-A-61-128199 165701 (JP, A)
Claims (2)
してX線又は真空紫外線用多層膜反射鏡を作成する方法
であって、二種の層膜の少なくとも一方の膜形成を、反
射の対象であるX線又は真空紫外線の波長以上の大きさ
である結晶粒界を含む結晶化物質が形成されるような温
度でもって蒸着によって行なうとともに、該結晶化物質
は、白金族金属の一種以上を含有する金属である、もし
くはBe,B,CおよびSiからなる群から選択された一種以上
の元素を含有する、もしくはPbとBiからなる合金を主成
分とする、もしくは遷移金属の単体の一種以上を主成分
とする、もしくはSiおよびBそれぞれの炭化物、窒化
物、酸化物からなる群から選択された一種以上の化合物
であるように膜物質を選択することを特徴とするX線又
は真空紫外線用多層膜反射鏡の作成方法。1. A method for producing a multilayer mirror for X-ray or vacuum ultraviolet radiation by alternately stacking two kinds of layer films having different refractive indexes, wherein at least one of the two kinds of layer films is used. The formation is performed by vapor deposition at a temperature at which a crystallized substance including a crystal grain boundary having a size equal to or larger than the wavelength of the X-ray or vacuum ultraviolet light to be reflected is formed, and the crystallized substance is formed of platinum. A metal containing one or more group metals, or containing one or more elements selected from the group consisting of Be, B, C, and Si, or an alloy containing Pb and Bi as a main component, or a transition It is characterized in that the film material is selected so as to be composed mainly of at least one kind of a metal simple substance, or at least one compound selected from the group consisting of carbide, nitride and oxide of Si and B respectively. Multi-layer coating for X-ray or vacuum ultraviolet How to create a mirror.
うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のX線又
は真空紫外線用多層膜反射鏡の作成方法。2. The method according to claim 1, wherein said vapor deposition is performed at a temperature of 300 ° C. or higher.
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