JP2883100B2 - Half mirror or beam splitter for soft X-ray and vacuum ultraviolet - Google Patents

Half mirror or beam splitter for soft X-ray and vacuum ultraviolet

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学装置、特に軟X線から真空紫外線と称さ
れる波長200nm以下の光を対象とするハーフミラーおよ
びビームスプリッターに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device, and more particularly to a half mirror and a beam splitter for light having a wavelength of 200 nm or less, which is called vacuum ultraviolet light from soft X-rays.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、真空紫外と称される領域より短波長の光に対し
ては、面に垂直もしくはそれに近い角度で入射したとき
に高い反射率を有するような反射鏡は存在せず、垂直入
射に近い入射角では1%以下の反射率しか得られていな
かった。
Conventionally, for light with a wavelength shorter than the region called vacuum ultraviolet, there is no reflector having a high reflectance when incident on the surface at or near an angle perpendicular thereto, and the incident light near normal incidence At the corner, only a reflectance of 1% or less was obtained.

一方、比較的高い反射率を有する斜入射反射鏡では、
入射角を鏡面から1゜以下もしくは2〜3゜の範囲に調
整する必要があった。また、面に対し小さい角度で入射
させるために、細い光束に対しても非常に大きな形状を
必要とし、その使用は困難かつ限定されたものであっ
た。また、斜入射鏡では光学系の自由度が少なく、反射
鏡の作製に関しても大面積にわたり高精度の平面度を有
するよう研磨し、保持するなど実際の使用にあたっては
困難が少なくなかった。
On the other hand, in a grazing incidence mirror having a relatively high reflectance,
It was necessary to adjust the angle of incidence to 1 ° or less or 2 to 3 ° from the mirror surface. Further, in order to make the light incident on the surface at a small angle, a very large shape is required even for a thin light beam, and its use has been difficult and limited. In addition, the oblique incidence mirror has a small degree of freedom in the optical system, and there are many difficulties in actual use, such as polishing and holding the reflective mirror so as to have a highly accurate flatness over a large area.

このような欠点を除去するために、多層薄膜の干渉を
利用した多層膜構成の反射鏡が提案されている。
In order to eliminate such a drawback, there has been proposed a reflecting mirror having a multilayer structure using interference of multilayer thin films.

軟X線および真空紫外線の領域ではほとんどの物質の
反射率は吸収を表わす虚数部分kをもつ複素屈折率(n
+ik、以下屈折率と呼ぶ)で表わされ、実数部分nはほ
ぼ1.0(n=1−δ、δは10-1〜10-3程度)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%以下のオーダーである。また、異
種材料の積層薄膜の境界においても反射率は単一の境界
当り数%を越えることがない。
In the soft X-ray and vacuum ultraviolet region, the reflectivity of most substances is the complex index of refraction (n
+ Ik, hereinafter referred to as the refractive index), and the real part n is approximately 1.0 (n = 1−δ, δ is about 10 −1 to 10 −3 ), so the Fresnel at the boundary between the vacuum and the material thin film Is very small, on the order of 0.1% or less. Further, even at the boundary between the laminated thin films of different materials, the reflectance does not exceed several% per single boundary.

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光が干渉により強めあい、多層膜全
体としての反射率が最大となるような膜厚構成をとるこ
とにより、高反射率化が可能となる。さらに、隣接する
層間での屈折率の差が大きくなるような異種材料の組み
合わせを選択し、先の膜厚構成とあわせて高反射率の得
られる反射鏡、ハーフミラーまたはビームスプリッター
が実現できる。
However, by adopting a film thickness configuration in which different materials are alternately formed into a multilayer laminated structure and the reflected light from each layer boundary is strengthened by interference, and the reflectance of the multilayer film as a whole is maximized, thereby achieving a high reflectance. Is possible. Further, by selecting a combination of different kinds of materials so as to increase the difference in refractive index between adjacent layers, a reflecting mirror, a half mirror or a beam splitter which can obtain a high reflectance in combination with the above-mentioned film thickness configuration can be realized.

現在までに知られている材料の組み合わせとしては、
低屈折率材料として遷移金属があり、高屈折率材料とし
ての多くは炭素、ケイ素等の半導体元素を用いたもので
あった。代表的な例をあげると、タングステン(W)と
炭素(C)との組み合わせや、モリブデン(Mo)とケイ
素(Si)との組み合わせ等がある。
Known combinations of materials include:
There is a transition metal as a low refractive index material, and most of high refractive index materials use a semiconductor element such as carbon or silicon. Typical examples include a combination of tungsten (W) and carbon (C) and a combination of molybdenum (Mo) and silicon (Si).

例えば特開昭63−106703には重元素と軽元素を交互に
積層した多層積層構造が開示されている。
For example, JP-A-63-106703 discloses a multilayer laminated structure in which heavy elements and light elements are alternately laminated.

〔発明が解決しようとしている課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、これらの組み合わせを用いた反射鏡等は、一
方または両方の物質に重元素や重元素の化合物を用いて
おり、それらの吸収が大きいことからシンクロトロン放
射光等、大強度の光の照射による温度上昇、及びそれに
伴なう多層構造の破壊等が問題となっていた。
However, reflecting mirrors and the like using these combinations use heavy elements or compounds of heavy elements for one or both substances, and because of their large absorption, are irradiated with high-intensity light such as synchrotron radiation. Temperature rise, and the resulting destruction of the multilayer structure has been a problem.

本発明は上記問題点に対して成されたものであり、そ
の目的は大強度の軟X線や真空紫外線に対して層間熱拡
散等による劣化を生じない軟X線・真空紫外線用多層膜
ハーフミラーおよびビームスプリッター、また任意の透
過率を有するハーフミラー、および任意の分離角を有す
るビームスプリッターを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a soft X-ray / vacuum ultraviolet multilayer film half which does not cause deterioration due to interlayer thermal diffusion or the like to high intensity soft X-rays or vacuum ultraviolet rays. It is to provide a mirror and a beam splitter, a half mirror having an arbitrary transmittance, and a beam splitter having an arbitrary separation angle.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の上記目的は、互いに屈折率の異なる2種の物
質の交互層より成る多層構造を有する軟X線・真空紫外
線用多層膜ハーフミラーおよびビームスプリッターにお
いて、該2種の物質がともに原子番号20番以下の軽元素
もしくはそれら軽元素同士の化合物である軟X線・真空
紫外線用多層膜ハーフミラーおよびビームスプリッター
によって達成される。
An object of the present invention is to provide a soft X-ray / vacuum ultraviolet multilayer film half mirror and a beam splitter having a multilayer structure composed of alternating layers of two substances having different refractive indices, both of which have atomic numbers. It is achieved by a soft X-ray / vacuum ultraviolet multilayer multilayer half mirror and a beam splitter, which are light elements of number 20 or less or a compound of these light elements.

特には、前記2種の物質がともにベリリウム(Be)、
ホウ素(B)、炭素(C)、アルミニウム(Al)、ケイ
素(Si)、酸化ベリリウム(BeO)、炭化ベリリウム(B
e2C)、炭化ホウ素(B4C)、窒化ホウ素(BN)、ケイ化
ホウ素(B6Si)、フッ化マグネシウム(MgF2)、酸化マ
グネシウム(MgO)、ケイ化マグネシウム(Mg2Si)、フ
ッ化アルミニウム(AlF3)、ホウ化アルミニウム(Al
B2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム
(AlN)、硫化アルミニウム(Al2S3)、リン化アルミニ
ウム(AlP)、炭化アルミニウム(Al4C3)、硫化ケイ素
(SiS2)、一酸化ケイ素(SiO)、二酸化ケイ素(Si
O2)、窒化ケイ素(Si3N4)、炭化ケイ素(SiC)、窒化
カルシウム(Ca3N2)、フッ化カルシウム(CaF2)、酸
化カルシウム(CaO)、炭化カルシウム(CaC2)の中よ
り互いに屈折率が異なるように組み合わせて選ばれて上
記のハーフミラー、ビームスプリッターが好ましい。
In particular, the two substances are both beryllium (Be),
Boron (B), carbon (C), aluminum (Al), silicon (Si), beryllium oxide (BeO), beryllium carbide (B
e 2 C), boron carbide (B 4 C), boron nitride (BN), boron silicide (B 6 Si), magnesium fluoride (MgF 2 ), magnesium oxide (MgO), magnesium silicide (Mg 2 Si) , Aluminum fluoride (AlF 3 ), aluminum boride (Al
B 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), aluminum sulfide (Al 2 S 3 ), aluminum phosphide (AlP), aluminum carbide (Al 4 C 3 ), silicon sulfide (SiS 2 ) , Silicon monoxide (SiO), silicon dioxide (Si
O 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), calcium nitride (Ca 3 N 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), calcium oxide (CaO), calcium carbide (CaC 2 ) The above-mentioned half mirror and beam splitter are preferably selected in combination so that the refractive indices are different from each other.

また前記2種の物質のうち一方の物質がベリリウム
(Be)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、硫化アル
ミニウム(Al2S3)、ケイ化マグネシウム(Mg2Si)、硫
化ケイ素(SiS2)、炭化アルミニウム(Al4C3)、ケイ
化ホウ素(B6Si)、一酸化ケイ素(SiO)、二酸化ケイ
素(SiO2)、窒化ケイ素(Si3N4)、リン化アルミニウ
ム(AlP)、炭化ケイ素(SiC)、炭化ベリリウム(Be
2C)の中から選ばれた一種類であり、もう一方の物質が
ホウ素(B)、炭素(C)、フッ化アルミニウム(Al
F3)、窒化カルシウム(Ca3N2)、フッ化カルシウム(C
aF2)、フッ化マグネシウム(MgF2)、ホウ化アルミニ
ウム(AlB2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アル
ミニウム(AlN)、炭化ホウ素(B4C)、酸化ベリリウム
(BeO)、酸化カルシウム(CaO)、炭化カルシウム(Ca
C2)、酸化マグネシウム(MgO)、窒化ホウ素(BN)の
中から選ばれた一種類である上記のハーフミラー、ビー
ムスプリッターが好ましい。
One of the two substances is beryllium (Be), aluminum (Al), silicon (Si), aluminum sulfide (Al 2 S 3 ), magnesium silicide (Mg 2 Si), silicon sulfide (SiS 2 ), Aluminum carbide (Al 4 C 3 ), boron silicide (B 6 Si), silicon monoxide (SiO), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum phosphide (AlP), Silicon carbide (SiC), beryllium carbide (Be
2 C), one of which is boron (B), carbon (C), aluminum fluoride (Al
F 3 ), calcium nitride (Ca 3 N 2 ), calcium fluoride (C
aF 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum boride (AlB 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), boron carbide (B 4 C), beryllium oxide (BeO), oxidation Calcium (CaO), calcium carbide (Ca
The above-mentioned half mirror and beam splitter, which are one kind selected from C 2 ), magnesium oxide (MgO), and boron nitride (BN), are preferable.

さらに前記多層構造の下に補強膜として原子番号20番
以下の軽元素もしくはそれら軽元素同士の化合物からな
る層を有する上記のハーフミラーまたはビームスプリッ
ターが好ましい。
Further, the above-mentioned half mirror or beam splitter having a layer made of a light element having an atomic number of 20 or less or a compound of these light elements as a reinforcing film under the multilayer structure is preferable.

本発明によれば、原子番号20番以下の軽元素もしくは
それら軽元素同士の化合物を層構成材料として用いるこ
とにより、各層の吸収が少なくなり、充分な透過率を有
し、発生する熱も少なく、各層界面が熱拡散によってぼ
やけて特性が劣化してしまうこともない。
According to the present invention, by using a light element having an atomic number of 20 or less or a compound of these light elements as a layer constituting material, absorption of each layer is reduced, sufficient transmittance is obtained, and generated heat is also reduced. Also, there is no possibility that the interface between the layers is blurred due to thermal diffusion and the characteristics are degraded.

第1図は本発明の説明の前提となる軟X線・真空紫外
線用多層膜反射鏡の一実施態様の模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a multilayer reflector for soft X-rays and vacuum ultraviolet rays which is a premise of the description of the present invention.

第1図に示す本発明の説明の前提となる軟X線・真空
紫外線用多層膜反射鏡は使用波長に比べて充分に滑らか
に研磨された平面、もしくは曲面(例えば表面粗さはrm
s値で10Å以下)を有する基板1の上に第1の物質の層
2,4,…および第2の物質の層3,5,…が交互に積層されて
構成される。
The multi-layer reflecting mirror for soft X-rays and vacuum ultraviolet rays which is the premise of the description of the present invention shown in FIG. 1 is a polished flat surface or a curved surface (for example, the surface roughness is rm) which is sufficiently smoother than the wavelength used.
a layer of a first material on a substrate 1 having an s value of 10 ° or less)
, And layers 3, 5,... Of the second substance are alternately stacked.

本発明の説明の前提となる軟X線・真空紫外線用多層
膜反射鏡から得られる反射率は、交互層を形成する屈折
率の異なる2種の物質の屈折率の差、各層の吸収率、積
層される層の数、照射する光の波長等によって異なる
が、その屈折率の差は、例えば層数を100層対とする
と、実用的には少なくとも0.01以上あることが好まし
い。
The reflectivity obtained from the soft X-ray / vacuum ultraviolet multilayer film reflecting mirror, which is the premise of the description of the present invention, is the difference between the refractive indices of two kinds of substances having different refractive indices forming the alternating layers, the absorptivity of each layer, Although it depends on the number of layers to be laminated, the wavelength of light to be irradiated, and the like, the difference in the refractive index is practically preferably at least 0.01 or more, for example, when the number of layers is 100 layers.

各々の層の膜厚d1,d2,…は使用波長のほぼ1/4であ
り、交互に同一の材質よりなる積層膜であって、その膜
厚は各層間の境界における反射光がすべて強め合うよう
に干渉する条件を満たすか、もしくは、各層内における
吸収損と位相ずれによる反射率低下を比較した時に多層
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、あるいは両方により決まるものとす
る。その際、膜厚は同一材料層についてはすべて等しく
するか、もしくは、膜厚を各層毎に変化させ反射率が最
大となるような必ずしも等しくはない厚さとしても良
い。
The thickness d 1 , d 2 ,... Of each layer is about / 4 of the wavelength used, and the layers are alternately laminated films of the same material. Either satisfy the condition of interference to reinforce each other, or satisfy the condition that the decrease in the reflectivity of the multilayer film as a whole is less when comparing the reflectivity loss and the absorption loss in each layer, Alternatively, it is determined by both. At this time, the film thickness may be the same for all the same material layers, or may not be the same so that the reflectance is maximized by changing the film thickness of each layer.

積層の構成としては、気体または真空に接する層であ
る最終層の屈折率と、気体または真空の屈折率との差が
大きくなる材料を選択することが望ましい。また、基板
と、基板に接する層との屈折率の差も大きくなるように
することが好ましい。
As a structure of the lamination, it is desirable to select a material that has a large difference between the refractive index of the final layer, which is a layer in contact with gas or vacuum, and the refractive index of gas or vacuum. Further, it is preferable that the difference in the refractive index between the substrate and the layer in contact with the substrate is also increased.

また、交互層の層数が多いほど反射率は増大するた
め、層数は5層対以上あることが好ましいが、あまり多
くなると吸収の影響が顕著となるため、作製の容易さも
考慮して200層対程度までが良い。また、第1図に示し
たように、最終層の上に吸収の少ない安定な材料による
保護層6を設けても良い。
In addition, since the reflectance increases as the number of alternating layers increases, the number of layers is preferably 5 or more. However, when the number of layers is too large, the influence of absorption becomes significant. It is good to have a layer pair. Further, as shown in FIG. 1, a protective layer 6 made of a stable material with little absorption may be provided on the final layer.

また、本発明の説明の前提となる軟X線・真空紫外線
用多層膜反射鏡を作製する際の成膜方法としては、RFマ
グネトロンスパッタ法や超高真空中における電子蒸着法
等が好ましく用いられるが、イオンビームスパッタ法や
DCマグネトロンスパッタ法、有機金属気相成長法(MOCV
D法)、イオンプレーティング法等を用いて多層膜を形
成しても良いことは言うまでもない。
Further, as a film forming method for producing a multilayer reflector for soft X-rays and vacuum ultraviolet rays which is a premise of the description of the present invention, an RF magnetron sputtering method, an electron vapor deposition method in an ultra-high vacuum, or the like is preferably used. But ion beam sputtering
DC magnetron sputtering, metal organic chemical vapor deposition (MOCV
It goes without saying that the multilayer film may be formed by using the D method) or the ion plating method.

第2図は、本発明の軟X線・真空紫外線用ハーフミラ
ーまたはビームスプリッターの一実施態様の断面図であ
る。ハーフミラーとビームスプリッターは、その機能上
用途上異なるためわけて考えてあるが構成上は差異はな
い。
FIG. 2 is a sectional view of an embodiment of the soft X-ray / vacuum ultraviolet half mirror or beam splitter according to the present invention. The half mirror and the beam splitter are considered separately because of their functions and applications, but there is no difference in the configuration.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の説明の前提となる反射鏡について参考例
により説明する。
Hereinafter, a reflecting mirror which is a premise of the description of the present invention will be described with reference to a reference example.

参考例1 面精度λ/20(λ=6328Å)、表面粗さ3.5Årmsに研
磨した溶融石英基板1上に低屈折率材料2として炭素
(C)27.1Å、高屈折率材料3としてケイ素(Si)35.2
Åを各々36層、35層ずつ計71層、RFマグネトロンスパッ
タ法により積層した。成膜時のアルゴンガス圧は1.0×1
0-3Torrであり、成膜速度は炭素、ケイ素とも0.2〜0.3
Å/secとして、各層の膜厚は水晶振動子式膜厚計により
制御した。
Reference Example 1 Carbon (C) 27.1 ° as a low refractive index material 2 and silicon (Si) as a high refractive index material 3 on a fused silica substrate 1 polished to a surface accuracy of λ / 20 (λ = 6328 °) and a surface roughness of 3.5 ° rms ) 35.2
Å were laminated by RF magnetron sputtering in a total of 71 layers, each including 36 layers and 35 layers. Argon gas pressure during film formation is 1.0 × 1
0 -3 Torr, and the deposition rate is 0.2 to 0.3 for both carbon and silicon.
As Å / sec, the film thickness of each layer was controlled by a quartz oscillator film thickness meter.

このようにして得た多層膜に対し、波長124.0Åの軟
X線を反射面に対して垂直方向から10゜の角度で入射し
たところ、65.3%の反射率を得た。
When soft X-rays having a wavelength of 124.0 ° were incident on the multilayer film thus obtained at an angle of 10 ° from a direction perpendicular to the reflecting surface, a reflectance of 65.3% was obtained.

このときの吸収率は24.8%であった。 At this time, the absorptivity was 24.8%.

また、同様にして炭素、ケイ素の膜厚をそれぞれ26.8
Å、38.3Åとして計71層積層し、波長124.0Åの軟X線
を反射面に対して垂直方向から20゜の角度で入射したと
ころ、66.5%の反射率を得た。
Similarly, the thickness of carbon and silicon was 26.8
A total of 71 layers of {38.3} were stacked, and soft X-rays having a wavelength of 124.0 ° were incident on the reflecting surface at an angle of 20 ° from the perpendicular direction. As a result, a reflectance of 66.5% was obtained.

比較例1 タングステンおよび炭素からなる多層膜(タングステ
ン22.1Å、炭素43.3Å)とした以外は実施例1と同様に
して吸収率を計ったところ、84.6%であった。
Comparative Example 1 The absorptance was measured in the same manner as in Example 1 except that a multilayer film composed of tungsten and carbon (tungsten 22.1%, carbon 43.3%) was obtained, and it was 84.6%.

参考例2 面精度λ/20(λ=6328Å)、表面粗さ4.2Årmsに研
磨したケイ素単結晶基板1上に低屈折率材料2としてホ
ウ素(B)33.0Å、高屈折率材料3として炭化ケイ素
(SiC)31.6Åを各々41層、40層ずつ計81層、超高真空
中における電子ビーム蒸着法により積層した。成膜時に
おけるチャンバー内の真空度は3.0×10-9Torrであり、
成膜速度はホウ素、炭化ケイ素とも0.1〜0.2Å/secとし
て、各層の膜厚は水晶振動子式膜厚計により制御した。
Reference Example 2 Boron (B) 33.0% as a low refractive index material 2 and silicon carbide as a high refractive index material 3 on a silicon single crystal substrate 1 polished to a surface accuracy of λ / 20 (λ = 6328 °) and a surface roughness of 4.2 ° rms (SiC) 31.6% were laminated by electron beam evaporation in ultra-high vacuum in total of 81 layers each of 41 layers and 40 layers. The degree of vacuum in the chamber during film formation is 3.0 × 10 -9 Torr,
The film formation rate was set to 0.1 to 0.2 Å / sec for both boron and silicon carbide, and the film thickness of each layer was controlled by a quartz oscillator type film thickness meter.

このようにして得た多層膜に対し、波長124.0Åの軟
X線を反射面に対して垂直方向から15゜の角度で入射し
たところ、52.3%の反射率を得た。このときの吸収率は
37.2%であった。
When soft X-rays having a wavelength of 124.0 ° were incident on the multilayer film thus obtained at an angle of 15 ° from the direction perpendicular to the reflecting surface, a reflectance of 52.3% was obtained. The absorption rate at this time is
37.2%.

また、同様にしてホウ素、炭化ケイ素の膜厚をそれぞ
れ36.4Å、35.7Åとして計81層積層し、波長124.0Åの
軟X線を反射面に対して垂直方向から30゜の角度で入射
したところ、54.5%の反射率を得た。
In the same manner, a total of 81 layers were stacked with the film thicknesses of boron and silicon carbide being 36.4 ° and 35.7 °, respectively, and soft X-rays having a wavelength of 124.0 ° were incident on the reflecting surface at an angle of 30 ° from the perpendicular direction. , 54.5% reflectivity.

比較例2 タングステンおよび炭素からなる多層膜(タングステ
ン22.2Å、炭素44.6Å)とした以外は参考例2と同様に
して吸収率を計ったところ、85.4%であった。
Comparative Example 2 The absorptance was measured in the same manner as in Reference Example 2 except that a multilayer film composed of tungsten and carbon (tungsten 22.2%, carbon 44.6%) was obtained, and it was 85.4%.

参考例3 面精度λ/20(λ=6328Å)、表面粗さ2.9Årmsに研
磨した溶融石英基板1上に低屈折率材料2として窒化ホ
ウ素(BN)26.6Å、高屈折率材料3としてケイ素(Si)
35.6Åを各々31層、30層ずつ計61層、イオンビームスパ
ッタ法によって積層した。成膜時のアルゴンガス圧は2.
0×10-4Torrであり、イオンの加速電圧は1000Vであり、
成膜速度は窒化ホウ素、ケイ素とも0.3Å/secとして、
各層の膜厚は水晶振動子式膜厚計により制御した。
Reference Example 3 On a fused quartz substrate 1 polished to a surface accuracy of λ / 20 (λ = 6328 °) and a surface roughness of 2.9 ° rms, 26.6% of boron nitride (BN) as a low refractive index material 2 and silicon as a high refractive index material 3 Si)
A total of 61 layers of 35.6% each having 31 layers and 30 layers were laminated by ion beam sputtering. The argon gas pressure during film formation is 2.
0 × 10 -4 Torr, the ion acceleration voltage is 1000 V,
The deposition rate was 0.3 ホ ウ 素 / sec for both boron nitride and silicon.
The thickness of each layer was controlled by a quartz oscillator type thickness meter.

このようにして得た多層膜に対し、波長124.0Åの軟
X線を反射面に対して垂直方向から10゜の角度で入射し
たところ、57.6%の反射率を得た。このときの吸収率は
28.7%であった。
When soft X-rays having a wavelength of 124.0 ° were incident on the multilayer film thus obtained at an angle of 10 ° from a direction perpendicular to the reflecting surface, a reflectance of 57.6% was obtained. The absorption rate at this time is
It was 28.7%.

また、同様にして窒化ホウ素、ケイ素の膜厚をそれぞ
れ27.0Å、38.1Åとして計61層積層し、波長124.0Åの
軟X線を反射面に対して垂直方向から20゜の角度で入射
したところ、59.2%の反射率を得た。
Similarly, a total of 61 layers were stacked with the thicknesses of boron nitride and silicon being 27.0 ° and 38.1 °, respectively, and soft X-rays having a wavelength of 124.0 ° were incident at an angle of 20 ° from the perpendicular to the reflecting surface. , 59.2% reflectance.

比較例3 タングステンおよび炭素からなる多層膜(タングステ
ン22.5Å、炭素42.9Å)とした以外は参考例3と同様に
して吸収率を計ったところ、83.5%であった。
Comparative Example 3 The absorption was measured in the same manner as in Reference Example 3 except that a multilayer film composed of tungsten and carbon (tungsten 22.5%, carbon 42.9%) was obtained, and it was 83.5%.

参考例4 面精度λ/5(λ=6328Å)、表面粗さ1.1Årmsに研磨
した溶融石英基板1上に低屈折率材料として炭化ホウ素
(B4C)31.5Å、高屈折率材料として炭化ケイ素(SiC)
31.8Åを各々36層、35層ずつ計71層、RFマグネトロンス
パッタ法により積層した。成膜時のアルゴンガス圧は1.
0×10-3Torrであり、成膜速度は炭化ホウ素、炭化ケイ
素とも0.2〜0.3Å/secとして、各層の膜厚は水晶振動子
式膜厚計により制御した。
Reference Example 4 Boron carbide (B 4 C) 31.5% as a low refractive index material and silicon carbide as a high refractive index material on a fused quartz substrate 1 polished to a surface accuracy of λ / 5 (λ = 6328 °) and a surface roughness of 1.1 ° rms (SiC)
A total of 71 layers each consisting of 36 layers and 35 layers each of 31.8% were laminated by RF magnetron sputtering. The argon gas pressure during film formation is 1.
0 × 10 −3 Torr, the film formation rate was set to 0.2 to 0.3 ° / sec for both boron carbide and silicon carbide, and the film thickness of each layer was controlled by a quartz oscillator type film thickness meter.

このようにして得た多層膜に対し、波長124.0Åの軟
X線を反射面に対して垂直方向から10゜の角度で入射し
たところ、51.4%の反射率を得た。このときの吸収率は
37.6%であった。
When soft X-rays having a wavelength of 124.0 ° were incident on the multilayer film thus obtained at an angle of 10 ° from a direction perpendicular to the reflecting surface, a reflectance of 51.4% was obtained. The absorption rate at this time is
37.6%.

また、同様にして炭化ホウ素、炭化ケイ素の膜厚をそ
れぞれ34.6Å、34.3Åとして計71層積層し、波長124.0
Åの軟X線を反射面に対して垂直方向から25゜の角度で
入射したところ、53.8%の反射率を得た。
Similarly, a total of 71 layers of boron carbide and silicon carbide having a thickness of 34.6Å and 34.3Å, respectively, were laminated, and a wavelength of 124.0
When a soft X-ray of 入射 was incident on the reflecting surface at an angle of 25 ° from the perpendicular direction, a reflectance of 53.8% was obtained.

比較例4 タングステンおよび炭素からなる多層膜(タングステ
ン22.1Å、炭素43.3Å)とした以外は参考例4と同様に
して吸収率を計ったところ、84.6%であった。
Comparative Example 4 The absorptance was measured in the same manner as in Reference Example 4 except that a multilayer film composed of tungsten and carbon (tungsten 22.1%, carbon 43.3%) was obtained, and it was 84.6%.

参考例5 面精度λ/5(λ=6328Å)、表面粗さ1.0Årmsに研磨
した溶融石英基板1上に低屈折率材料2として酸化アル
ミニウム(Al2O3)9.5Å、高屈折率材料3として炭素
(C)13.9Åを各々76層、75層ずつ計151層、RFマグネ
トロンスパッタ法により積層した。成膜時のアルゴンガ
ス圧は1.0×10-3Torrであり、成膜速度は酸化アルミニ
ウム、炭素とも0.2〜0.3Å/secとして、各層の膜厚は水
晶振動子式膜厚計により制御した。
Reference Example 5 Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) 9.5Å as a low refractive index material 2 and a high refractive index material 3 on a fused quartz substrate 1 polished to a surface accuracy of λ / 5 (λ = 6328Å) and a surface roughness of 1.0Årms 13.9% of carbon (C) were deposited by RF magnetron sputtering in a total of 151 layers each of 76 layers and 75 layers. The argon gas pressure at the time of film formation was 1.0 × 10 −3 Torr, the film formation rate was 0.2 to 0.3 ° / sec for both aluminum oxide and carbon, and the film thickness of each layer was controlled by a quartz oscillator type film thickness meter.

このようにして得た多層膜に対し、波長44.0Åの軟X
線を反射面に対して垂直方向から20゜の角度で入射した
ところ、25.6%の反射率を得た。このときの吸収率は3
2.4%であった。
A soft X at a wavelength of 44.0 ° is applied to the multilayer film thus obtained.
When the line was incident on the reflecting surface at an angle of 20 ° from the perpendicular direction, a reflectance of 25.6% was obtained. The absorption rate at this time is 3
2.4%.

また、同様にして、酸化アルミニウム、炭素の膜厚を
それぞれ12.7Å、18.5Åとして計151層積層し、波長44.
0Åの軟X線を反射面に対して垂直方向から45゜の角度
で入射したところ、40.2%の反射率を得た。
Similarly, a total of 151 layers were formed with aluminum oxide and carbon having a film thickness of 12.7 ° and 18.5 °, respectively, and a wavelength of 44.
When 0 ° soft X-rays were incident on the reflecting surface at an angle of 45 ° from the perpendicular direction, a reflectance of 40.2% was obtained.

一般に多層膜反射鏡では各層の膜厚を反射の対象とす
る波長のほぼ1/4に設定することにより鏡表面における
各層界面からの反射光が強めあう干渉条件を満たす。上
記の設定も波長44.0に対して約10Åの膜厚としている。
In general, in a multilayer mirror, the thickness of each layer is set to approximately 1/4 of the wavelength to be reflected to satisfy the interference condition in which the reflected light from the interface of each layer on the mirror surface is enhanced. The above setting also has a film thickness of about 10 ° for a wavelength of 44.0.

しかし反射の対象波長が短くなり1/4波長の膜厚の積
層が困難な場合には膜厚を3/4波長に設定することによ
り各層界面からの反射光が鏡表面において強めあう干渉
条件を満たすことができる。つぎにこのような設定の例
を示す。
However, if the target wavelength of reflection is short and it is difficult to stack a 1/4 wavelength film, the film thickness is set to 3/4 wavelength to reduce the interference conditions where reflected light from each layer interface strengthens on the mirror surface. Can be satisfied. Next, an example of such a setting will be described.

上と同様にして、酸化アルミニウム、炭素の膜厚をそ
れぞれ35.0Å、35.5Åとして計151層積層し、波長44.0
Åの軟X線を反射面に対して垂直方向から20゜の角度で
入射したところ、82.0%の吸収率を得た。
In the same manner as above, a total of 151 layers were laminated with aluminum oxide and carbon film thicknesses of 35.03 and 35.5Å, respectively, and a wavelength of 44.0Å.
軟 soft X-rays were incident on the reflecting surface at an angle of 20 ° from the perpendicular, and an absorptance of 82.0% was obtained.

比較例5 タングステンおよび炭素からなる多層膜(タングステ
ン7.3Å、炭素16.1Å)とした以外は実施例5(Al2O3:
9.5Å、C:13.9Åの場合)と同様にして吸収率を計った
ところ、58.7%であった。
Comparative Example 5 Example 5 (Al 2 O 3 :
9.5 吸収, C: 13.9Å), the absorption rate was 58.7%.

タングステンおよび炭素からなる多層膜(タングステ
ン33.8Å、炭素36.7Å)とした以外は参考例5(Al2O3:
35.0Å、C:35.5Åの場合)と同様にして吸収率を計った
ところ、97.8%であった。
Reference Example 5 (Al 2 O 3 : except that a multilayer film composed of tungsten and carbon (tungsten 33.8%, carbon 36.7%) was used)
When the absorption was measured in the same manner as in the case of 35.0%, C: 35.5%), it was 97.8%.

参考例6 参考例1〜5以外の物質の組み合わせに関し、層数を
81層とし、入射波長を124.0Åで一定としたときの反射
率を表1に、入射波長を43.97Åで一定としたときの反
射率を表2に示す。
Reference Example 6 Regarding combinations of substances other than Reference Examples 1 to 5,
Table 1 shows the reflectivity when the incident wavelength is constant at 124.0 ° and the reflectivity when the incident wavelength is constant at 43.97 °.

ハーフミラーおよびビームスプリッターの基本的な構
成は第2図に示すように、基板22上に好ましくは補強板
21を有し、さらに第1の物質と第2の物質(11、13…と
12、14…)の交互層を有し、基板の一部が削除されて成
る(削除部23)。以下にハーフミラー、ビームスプリッ
ターにつき、実施例により説明する。
The basic configuration of the half mirror and the beam splitter is as shown in FIG.
21 and a first substance and a second substance (11, 13 ...
12, 14...), And a part of the substrate is deleted (deletion part 23). Hereinafter, a half mirror and a beam splitter will be described with reference to embodiments.

実施例1 リン(P)をドープしたシリコン基板の研磨表面に対
し、イオン注入装置を用いて1価のホウ素イオン(B+
を30KVの加速電圧で1×1015個/cm2打ち込んだ。その
後、この基板に対して約900℃、2分間のラピッドサー
マルアニーリング(RTA)を行なった。次に、この基板
面上にホウ素(B)31Åとシリコン(Si)31Åを交互に
計41層(B:21層,Si:20層)高周波マグネトロンスパッタ
法により積層した。
Example 1 A monovalent boron ion (B + ) was formed on a polished surface of a silicon substrate doped with phosphorus (P) using an ion implantation apparatus.
Was implanted at an acceleration voltage of 30 KV at 1 × 10 15 / cm 2 . Thereafter, the substrate was subjected to rapid thermal annealing (RTA) at about 900 ° C. for 2 minutes. Next, a total of 41 layers (B: 21 layers, Si: 20 layers) of boron (B) 31 ホ ウ 素 and silicon (Si) 31Å were alternately laminated on the substrate surface by a high-frequency magnetron sputtering method.

次に該多層膜の基板裏面からマスキングし、3mmφの
領域に対してドライエッチング装置を用いて、基板のバ
ックエッチを行なった。この際に反応ガスとしては四塩
化炭素(CCl4)と炭素を用いた。このときリン(P)を
ドープしたもののエッチング速度は、そうでないものと
比べて2.5〜3倍程度大きなものとなるため、ホウ素
(B)を注入した領域付近でエッチングの進行は遅くな
る。本実施例においてバックエッチ後のシリコン基板の
厚さは約1000Åであった。
Next, the multilayer film was masked from the back surface of the substrate, and a substrate of 3 mmφ was subjected to back etching using a dry etching apparatus. At this time, carbon tetrachloride (CCl 4 ) and carbon were used as reaction gases. At this time, the etching rate of the phosphorous (P) -doped one is about 2.5 to 3 times as large as that of the non-phosphorous (P) -doped one, so that the etching progresses in the vicinity of the boron (B) -implanted region. In this embodiment, the thickness of the silicon substrate after the back etching was about 1000 °.

このようにして得られた部分に対して波長124ÅのS
偏光の軟X線を膜面に垂直方向から入射したところ、反
射率52.2%,透過率20.3%のハーフミラーが得られた。
The portion obtained in this way has a wavelength of 124 ° S
When polarized soft X-rays were incident on the film surface in the vertical direction, a half mirror having a reflectance of 52.2% and a transmittance of 20.3% was obtained.

〔実施例2〕 第3図(a)〜(e)を参照する。Embodiment 2 Reference is made to FIGS. 3 (a) to 3 (e).

両面を研磨したシリコンウエハ31(基板)を清浄化
し、片面A上に窒化シリコン(Si3N4)膜32(補強膜)
を化学的気相成長法(CVD法)によって1000Å成膜し
た。原料ガスとしてはシラン(SiH4)とアンモニア(NH
3)を用い、基板温度は約800℃とした。また、面Bに対
しても同様に窒化シリコン膜33(基板保護膜)を約3μ
mCVD法によって成膜した。この際、原料ガス基板温度は
前記と同一とし、所望の位置に5mmφのマスクを置いて
無蒸着部を設けた。
A silicon wafer 31 (substrate) having both sides polished is cleaned, and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 32 (reinforcing film) is formed on one side A.
Was formed to a thickness of 1000Å by chemical vapor deposition (CVD). Source gases include silane (SiH 4 ) and ammonia (NH
The substrate temperature was set to about 800 ° C. using 3 ). Similarly, the silicon nitride film 33 (substrate protection film) is applied to the surface B by about 3 μm.
The film was formed by the mCVD method. At this time, the source gas substrate temperature was the same as above, and a 5 mmφ mask was placed at a desired position to provide a non-deposition portion.

次に面Aの窒化シリコン膜上に炭化ホウ素(B4C)34
Åと窒化シリコン(Si3N4)29Åを交互に計61層(B4C:3
1層,Si3N4:30層)高周波マグネトロンスパッタ法により
積層した。さらに、面Bの窒化シリコン膜をマスクとし
て無蒸着部分に対して異方性エッチングを行ない、シリ
コン基板を削除した。この際、エッチング液としては水
酸化カリウム(KOH)の30%溶液を用い、液温は70℃と
した。
Next, on the silicon nitride film on the surface A, boron carbide (B 4 C) 34
Å and silicon nitride (Si 3 N 4 ) 29 交互 alternately for a total of 61 layers (B 4 C: 3
One layer, 30 layers of Si 3 N 4 ) were laminated by a high-frequency magnetron sputtering method. Further, using the silicon nitride film on the surface B as a mask, the non-deposited portion was subjected to anisotropic etching to remove the silicon substrate. At this time, a 30% solution of potassium hydroxide (KOH) was used as an etching solution, and the solution temperature was 70 ° C.

以上の工程を経て得られた多層膜の基板を削除した部
分に対して波長124ÅのS偏光の軟X線を膜に対して垂
直方向から入射したところ、反射率29.4%,透過率8.5
%を得た。
When S-polarized soft X-rays having a wavelength of 124 ° were incident on the portion of the multilayer film obtained through the above steps from which the substrate was removed from a direction perpendicular to the film, the reflectance was 29.4% and the transmittance was 8.5.
%.

〔実施例3〕 実施例2と同様の工程のおいて、面A上の窒化シリコ
ン膜の膜厚を500Å、面B上の無蒸着部分の面積を35mm
φとし、これら以外の条件は実施例8と同一にして得た
多層膜ハーフミラーに対し、波長124ÅのS偏光の軟X
線を膜面に対して垂直方向から入射したところ、反射率
28.0%,透過率12.3%を得た。
Example 3 In the same process as in Example 2, the thickness of the silicon nitride film on the surface A was 500 mm, and the area of the non-deposited portion on the surface B was 35 mm.
φ, and a soft X of S-polarized light having a wavelength of 124 ° was applied to a multilayer half mirror obtained in the same manner as in Example 8 except for these conditions.
When a line is incident perpendicularly to the film surface, the reflectance
28.0% and a transmittance of 12.3% were obtained.

〔実施例4〕 実施例2と同様の工程において、面Aの1000Å厚の窒
化シリコン膜上に炭化ホウ素32Åと窒化シリコン31Åを
交互に計21層(B4C:11層,Si3N4:10層)高周波マグネト
ロンスパッタ法により作製した。
Example 4 In the same process as in Example 2, a total of 21 layers of boron carbide (32) and silicon nitride (31) were alternately formed on the 1000-nm-thick silicon nitride film on the side A (B 4 C: 11 layers, Si 3 N 4 : 10 layers) It was produced by a high frequency magnetron sputtering method.

このようにして得たサンプルに対し、面B上の無蒸着
部分の面積を2.5mmφとしてこの部分の基板を実施例2
と同様の工程を経て削除し、この部分に対して波長124
ÅのS偏光の軟X線を膜面に垂直方向から入射したとこ
ろ、反射率9.5%,透過率32.7%を得た。
With respect to the sample thus obtained, the area of the non-deposited portion on the surface B was set to 2.5 mmφ, and the substrate in this portion was used in Example 2.
Through the same process as above, and remove the wavelength 124
When the S-polarized soft X-ray of Å was incident on the film surface in a direction perpendicular to the film surface, a reflectance of 9.5% and a transmittance of 32.7% were obtained.

〔実施例5〕 両面を研磨したシリコンウエハを清浄化し、片面A上
に窒化シリコン(Si3N4)膜を化学的気相成長法(CVD
法)によって1000Å成膜した。原料ガスとしてはシラン
(SiH4)とアンモニア(NH3)を用い、基板温度は約800
℃とした。また、面Bに対しても所望の位置に4mmφの
マスクを置いた上で、上記と同様の方法にて窒化シリコ
ン膜を約3μm成膜した。
Example 5 A silicon wafer having both sides polished was cleaned, and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film was formed on one side A by chemical vapor deposition (CVD).
Method). Silane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) are used as source gases, and the substrate temperature is about 800
° C. After placing a mask of 4 mmφ at a desired position on the surface B, a silicon nitride film was formed in a thickness of about 3 μm by the same method as described above.

次に面Aの窒化シリコン膜上に酸化アルミニウム(Al
2O3)10Åと炭素(C)12Åを交互に計101層(Al2O3:51
層,C:50層)高周波マグネトロンスパッタ法により積層
した。さらに、得られた多層膜に対して面Bの無蒸着部
分に異方性エッチングを行ない、シリコン基板を削除し
た。この際、エッチング液としては水酸化カリウム(KO
H)の30%溶液を用い液温は70℃とした。
Next, aluminum oxide (Al
2 O 3 ) 10Å and carbon (C) 12Å alternately in a total of 101 layers (Al 2 O 3 : 51
Layers, C: 50 layers) were laminated by a high frequency magnetron sputtering method. Further, anisotropic etching was performed on the non-deposited portion of the surface B on the obtained multilayer film, and the silicon substrate was removed. At this time, potassium hydroxide (KO
The solution temperature was 70 ° C. using a 30% solution of H).

この部分に対して波長44ÅのS偏光の軟X線を膜に対
して垂直方向から入射したところ、反射率14.7%,透過
率28.2%を得た。
When an S-polarized soft X-ray having a wavelength of 44 ° was incident on this portion in a direction perpendicular to the film, a reflectance of 14.7% and a transmittance of 28.2% were obtained.

〔実施例6〕 両面を研磨したシリコンウエハを清浄化し、片面B上
の所望の位置に3mmφのマスクを置き、化学的気相成長
法(CVD法)によって窒化シリコン(Si3N4)膜を約3μ
m成膜した。この際、原料ガスとしてはシラン(SiH4
とアンモニア(NH3)を用い、基板温度は約800℃とし
た。
Example 6 A silicon wafer having both sides polished was cleaned, a 3 mmφ mask was placed at a desired position on one side B, and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film was formed by chemical vapor deposition (CVD). About 3μ
m was formed. At this time, the source gas is silane (SiH 4 )
And ammonia (NH 3 ), and the substrate temperature was set to about 800 ° C.

次に面A上に炭素(C)36Åとシリコン(Si)47Åを
交互に計41層(C:21層,Si:20層)高周波マグネトロンス
パッタ法により積層した。
Next, carbon (C) 36 ° and silicon (Si) 47 ° were alternately laminated on the surface A by a high-frequency magnetron sputtering method in total of 41 layers (C: 21 layers, Si: 20 layers).

次に面Bの無蒸着部分に対して液温約70℃の30%水酸
化カリウム溶液で異方性エッチングを行ない、シリコン
基板を削除した。この際には、エッチング液が面Aの多
層膜にかからないよう工夫した。
Next, anisotropic etching was performed on the non-evaporated portion of the surface B with a 30% potassium hydroxide solution at a liquid temperature of about 70 ° C. to remove the silicon substrate. At this time, a device was devised so that the etching solution did not reach the multilayer film on the surface A.

このようにして得られた部分に対し、波長124ÅのS
偏光の軟X線を膜に垂直方向から45゜の入射角で入射し
たところ、反射率25.3%,透過率26.1%となり、反射
光:透過光=1:1.03でビームスプリッタとしての特性を
示した。
With respect to the part obtained in this manner, S at a wavelength of 124 °
When polarized soft X-rays were incident on the film at an angle of incidence of 45 ° from the vertical direction, the reflectance was 25.3% and the transmittance was 26.1%. The reflected light: transmitted light = 1: 1.03, exhibiting characteristics as a beam splitter. .

〔実施例7〕 両面を研磨したシリコンウエハを清浄化し、化学的気
相成長法(CVD法)によって窒化シリコン(Si3N4)膜を
面A上に1500Å、面B上に約3μmそれぞれ成膜した。
この際、原料ガスとしてはシラン(SiH4)とアンモニア
(NH3)を用いて、基板温度は約800℃とし、また、面B
上には窒化シリコン膜成膜時に2.5mmφのマスクを置い
た。
Example 7 A silicon wafer having both sides polished was cleaned, and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film was formed on the surface A by 1500 ° C. and approximately 3 μm on the surface B by chemical vapor deposition (CVD). Filmed.
At this time, silane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) are used as source gases, the substrate temperature is set to about 800 ° C., and the surface B
A mask of 2.5 mmφ was placed on the upper surface when forming a silicon nitride film.

次に面Aの窒化シリコン膜上に窒化ホウ素(BN)40.5
Åと炭化シリコン(SiC)41Åを交互に計15層(BN:8層,
SiC:7層)高周波マグネトロンスパッタ法により積層し
た。またその後、面Bの無蒸着部分に対し、液温70℃の
30%水酸化カリウム(KOH)溶液を用いて異方性エッチ
ングを行ない、シリコン基板を削除した。
Next, a boron nitride (BN) 40.5
15 and silicon carbide (SiC) 41Å alternately for a total of 15 layers (BN: 8 layers,
(SiC: 7 layers) Laminated by high frequency magnetron sputtering. After that, the liquid temperature of 70 ° C.
Anisotropic etching was performed using a 30% potassium hydroxide (KOH) solution to remove the silicon substrate.

この様にして得られた部分に対し、波長124ÅのS偏
光の軟X線を膜に垂直方向から45゜の入射角で入射した
ところ、反射率10.8%,透過率11.1%となり、反射光:
透過光=1:1.03でビームスプリッタとしての特性を示し
た。
When an S-polarized soft X-ray having a wavelength of 124 ° was incident on the film at an incident angle of 45 ° from the perpendicular direction to the film thus obtained, the reflectance was 10.8% and the transmittance was 11.1%.
When the transmitted light was 1: 1.03, the characteristics as a beam splitter were exhibited.

〔実施例8〕 両面を研磨したシリコンウエハを清浄化し、化学的気
相成長法(CVD法)によって窒化シリコン(Si3N4)膜を
面A上に1200Å、面B上に約3μmそれぞれ成膜した。
この際、原料ガスとしてはシラン(SiH4)とアンモニア
(NH3)を用いて基板温度は約800℃とし、面B上には窒
化シリコン膜成膜時に3mmφのマスクを用いた。
Example 8 A silicon wafer having both surfaces polished was cleaned, and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film was formed on the surface A by 1200 ° C. and approximately 3 μm on the surface B by chemical vapor deposition (CVD). Filmed.
At this time, silane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) were used as source gases, the substrate temperature was set to about 800 ° C., and a mask of 3 mmφ was used on the surface B when forming a silicon nitride film.

次に面Aの窒化シリコン膜上に酸化アルミニウム(Al
2O3)14Åと炭素(C)17Åを交互に計61層(Al2O3:31
層,C:30層)高周波マグネトロンスパッタ法により積層
した。またその後、面Bの無蒸着部分に対し水温70℃の
30%水酸化カリウム(KOH)溶液を用いて異方性エッチ
ングを行ない、シリコン基板を削除した。
Next, aluminum oxide (Al
2 O 3 ) 14Å and carbon (C) 17Å alternately for a total of 61 layers (Al 2 O 3 : 31
Layers, C: 30 layers) were laminated by a high frequency magnetron sputtering method. After that, the water temperature of 70 ° C.
Anisotropic etching was performed using a 30% potassium hydroxide (KOH) solution to remove the silicon substrate.

この様にして得られた部分に対し、波長43.97ÅのS
偏光の軟X線を膜に垂直方向から45゜の入射角をもって
入射したところ、反射率14.2%,透過率14.3%となり、
反射光:透過光=1:1.01でビームスプリッタとしての特
性を示した。
With respect to the portion obtained in this way, S at a wavelength of 43.97 °
When polarized soft X-rays were incident on the film at an incident angle of 45 ° from the vertical direction, the reflectance was 14.2% and the transmittance was 14.3%.
Reflected light: transmitted light = 1: 1.01 exhibited characteristics as a beam splitter.

以上実施例において、多層膜下の補強膜としてはシリ
コンまたは窒化シリコンを用いたが、ベリリウム,酸化
シリコン等、他の物質でもかまわない。また、多層膜の
構成物質に関しても、本実施例中で述べたものの他にも
特許請求の範囲を満足するものであればかまわない。裏
面のマスク材料として実施例中ではCVD法による窒化シ
リコン膜を用いているが、それ以外の材料、成膜法を用
いてもさしつかえない。また、多層膜の作製時には高周
波マグネトロンスパッタ法を用いたが、直流マグネトロ
ンスパッタ法,イオンビームスパッタ法,超高真空中に
おけるEB蒸着法,MOCVD法(有機金属気相成長法)等の成
膜法を用いても良い。また、基板除去部分(バックエッ
チ部分)の形状や大きさも膜の強度にさしつかえなけれ
ば任意のものでかまわず、エッチング液の種類やバック
エッチの方法もこれ以外の方法を用いても全く問題な
い。
In the above embodiments, silicon or silicon nitride is used as the reinforcing film below the multilayer film, but other materials such as beryllium and silicon oxide may be used. Also, the constituent materials of the multilayer film may be those that satisfy the claims other than those described in the present embodiment. Although a silicon nitride film formed by a CVD method is used as a mask material on the back surface in the embodiment, other materials and a film forming method may be used. In addition, high-frequency magnetron sputtering was used when producing multilayer films, but film forming methods such as DC magnetron sputtering, ion beam sputtering, EB evaporation in ultra-high vacuum, and MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) were used. May be used. Also, the shape and size of the substrate removal portion (back-etch portion) may be arbitrary as long as the strength of the film is not affected, and the type of the etchant and the back-etching method may be used without any problem. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、説明したように、本発明の軟X線・真空紫外線
用ハーフミラーおよびビームスプリッターは軟X線・真
空紫外線領域の光に対しても高い反射率と高い透過率を
有し、熱による各層間の拡散も無く、シンクロトロン放
射光等の強力な光の照射に対しても十分長時間の耐久性
が得られる。
As described above, the soft X-ray / vacuum ultraviolet half mirror and beam splitter of the present invention have high reflectance and high transmittance even for light in the soft X-ray / vacuum ultraviolet region, There is no diffusion between layers, and durability for a sufficiently long time can be obtained even under irradiation of strong light such as synchrotron radiation.

とりわけ反射鏡、本発明のハーフミラー及びビームス
プリッターを互いに組み合わせたりすることにより、X
線領域における縮小、拡大光学系や反射鏡が格子の構造
を有する反射型分散素子、レーザー用共振器の反射鏡
等、あるいはX線干渉計やX線レーザの共振器等への応
用等、従来なかったX線光学の領域における新規光学部
品として光学部品応用の領域拡大に大きく寄与するもの
である。
In particular, by combining the reflector, the half mirror of the present invention and the beam splitter with each other, X
Conventional applications include reduction / magnification in the x-ray region, reflection type dispersive elements having a grating mirror structure, reflection mirrors for laser resonators, and applications to X-ray interferometers and X-ray laser resonators. As a new optical component in the area of X-ray optics, which has not been developed, it greatly contributes to expanding the area of application of optical components.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の説明の前提となるX線・真空紫外線用
多層膜反射鏡の一例の層構造を示す模式断面図、第2図
は本発明のX線・真空紫外線用多層膜ハーフミラーまた
はビームスプリッターの一実施例の模式断面図、第3図
はハーフミラーの作製工程の例の概略を示す図である。 1:基板、2,4:第1の物質の層 3,5:第2の物質の層 6:保護層 11、13:第1の物質の層 12,14:第2の物質の層 21:補強膜、22:基板 23:基板を削除した部分 31:シリコンウエハ(基板) 32:窒化シリコン膜(補強膜) 33:窒化シリコン膜(基板保護膜) 34:多層膜(B4C/SiN4:61層) d1,d2,d3:層の厚さ。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a layer structure of an example of a multilayer film reflecting mirror for X-ray and vacuum ultraviolet rays which is a premise of the description of the present invention, and FIG. 2 is a multilayer half mirror for X-ray and vacuum ultraviolet rays of the present invention. Alternatively, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a beam splitter, and FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a manufacturing process of a half mirror. 1: Substrate, 2, 4: First material layer 3, 5: Second material layer 6: Protective layer 11, 13: First material layer 12, 14: Second material layer 21: Reinforcement film, 22: Substrate 23: Substrate removed 31: Silicon wafer (substrate) 32: Silicon nitride film (reinforcement film) 33: Silicon nitride film (substrate protection film) 34: Multilayer film (B 4 C / SiN 4 : 61 layers) d 1 , d 2 , d 3 : thickness of layers.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 恵明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−161403(JP,A) 特開 昭64−81904(JP,A) 特開 昭64−81906(JP,A) 特開 平1−94300(JP,A) 特開 昭63−106703(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21K 1/00 - 7/00 H05H 13/04 G02B 5/00 - 5/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Yoshiaki Fukuda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-63-161403 (JP, A) JP-A Sho 64-81904 (JP, A) JP-A-64-81906 (JP, A) JP-A-1-94300 (JP, A) JP-A-63-106703 (JP, A) (58) Fields studied (Int. Cl 6, DB name) G21K 1/00 -. 7/00 H05H 13/04 G02B 5/00 - 5/32

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】互いに屈折率の異なる2種の物質の交互層
より成る多層構造を有する軟X線・真空紫外線用ハーフ
ミラー又はビームスプリッターにおいて、該2種の物質
がともに原子番号20番以下の軽元素もしくはそれら軽元
素同士の化合物であることを特徴とする軟X線・真空紫
外線用ハーフミラー又はビームスプリッター。
1. A soft X-ray / vacuum ultraviolet half mirror or beam splitter having a multilayer structure comprising alternating layers of two kinds of substances having different refractive indices from each other. A soft X-ray / vacuum ultraviolet half mirror or beam splitter, which is a light element or a compound of the light elements.
【請求項2】前記多層構造の下に補強膜として原子番号
20番以下の軽元素もしくはそれら軽元素同士の化合物か
らなる層を有することを特徴とする請求項1に記載のハ
ーフミラー又はビームスプリッター。
2. An atomic number as a reinforcing film under the multilayer structure.
The half mirror or beam splitter according to claim 1, further comprising a layer made of a light element of No. 20 or less or a compound of the light elements.
【請求項3】前記2種の物質がともにベリリウム(B
e)、ホウ素(B)、炭素(C)、アルミニウム(A
l)、ケイ素(Si)、酸化ベリリウム(BeO)、炭化ベリ
リウム(Be2C)、炭化ホウ素(B4C)、窒化ホウ素(B
N)、ケイ化ホウ素(B6Si)、フッ化マグネシウム(MgF
2)、酸化マグネシウム(MgO)、ケイ化マグネシウム
(Mg2Si)、フッ化アルミニウム(AlF3)、ホウ化アル
ミニウム(AlB2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化
アルミニウム(AlN)、硫化アルミニウム(Al2S3)、リ
ン化アルミニウム(AlP)、炭化アルミニウム(Al
4C3)、硫化ケイ素(SiS2)、一酸化ケイ素(SiO)、二
酸化ケイ素(SiO2)、窒化ケイ素(Si3N4)、炭化ケイ
素(SiC)、窒化カルシウム(Ca3N2)、フッ化カルシウ
ム(CaF2)、酸化カルシウム(CaO)、炭化カルシウム
(CaC2)の中より互いに屈折率が異なるように組み合わ
せて選ばれた請求項1又は2に記載のハーフミラー又は
ビームスプリッター。
3. The method of claim 2, wherein the two substances are both beryllium (B
e), boron (B), carbon (C), aluminum (A
l), silicon (Si), beryllium oxide (BeO), beryllium carbide (Be 2 C), boron carbide (B 4 C), boron nitride (B
N), boron silicide (B 6 Si), magnesium fluoride (MgF
2 ), magnesium oxide (MgO), magnesium silicide (Mg 2 Si), aluminum fluoride (AlF 3 ), aluminum boride (AlB 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), sulfide Aluminum (Al 2 S 3 ), aluminum phosphide (AlP), aluminum carbide (Al
4 C 3), silicon sulfide (SiS 2), silicon monoxide (SiO), silicon dioxide (SiO 2), silicon nitride (Si 3 N 4), silicon carbide (SiC), calcium nitride (Ca 3 N 2), The half mirror or beam splitter according to claim 1, wherein the half mirror or the beam splitter is selected from calcium fluoride (CaF 2 ), calcium oxide (CaO), and calcium carbide (CaC 2 ) in combination so as to have mutually different refractive indexes.
【請求項4】前記2種の物質のうち一方の物質がベリリ
ウム(Be)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、硫化
アルミニウム(Al2S3)、ケイ化マグネシウム(Mg2S
i)、硫化ケイ素(SiS2)、炭化アルミニウム(Al
4C3)、ケイ化ホウ素(B6Si)、一酸化ケイ素(SiO)、
二酸化ケイ素(SiO2)、窒化ケイ素(Si3N4)、リン化
アルミニウム(AlP)、炭化ケイ素(SiC)、炭化ベリリ
ウム(Be2C)の中から選ばれた一種類であり、もう一方
の物質がホウ素(B)、炭素(C)、フッ化アルミニウ
ム(AlF3)、窒化カルシウム(Ca3N2)、フッ化カルシ
ウム(CaF2)、フッ化マグネシウム(MgF2)、ホウ化ア
ルミニウム(AlB2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒
化アルミニウム(AlN)、炭化ホウ素(B4C)、酸化ベリ
リウム(BeO)、酸化カルシウム(CaO)、炭化カルシウ
ム(CaC2)、酸化マグネシウム(MgO)、窒化ホウ素(B
N)の中から選ばれた一種類であることを特徴とする請
求項1又は2に記載のハーフミラー又はビームスプリッ
ター。
4. One of the two substances is beryllium (Be), aluminum (Al), silicon (Si), aluminum sulfide (Al 2 S 3 ), magnesium silicide (Mg 2 S).
i), silicon sulfide (SiS 2 ), aluminum carbide (Al
4 C 3 ), boron silicide (B 6 Si), silicon monoxide (SiO),
One type selected from silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum phosphide (AlP), silicon carbide (SiC), and beryllium carbide (Be 2 C). The substance is boron (B), carbon (C), aluminum fluoride (AlF 3 ), calcium nitride (Ca 3 N 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum boride (AlB 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), boron carbide (B 4 C), beryllium oxide (BeO), calcium oxide (CaO), calcium carbide (CaC 2 ), magnesium oxide (MgO) , Boron nitride (B
The half mirror or the beam splitter according to claim 1, wherein the half mirror or the beam splitter is one type selected from N).
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