JP2906118B2 - 軟ｘ線光学素子用多層膜構造 - Google Patents

軟ｘ線光学素子用多層膜構造

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JP2906118B2 JP7024706A JP2470695A JP2906118B2 JP 2906118 B2 JP2906118 B2 JP 2906118B2 JP 7024706 A JP7024706 A JP 7024706A JP 2470695 A JP2470695 A JP 2470695A JP 2906118 B2 JP2906118 B2 JP 2906118B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軟Ｘ線光学素子用多層
膜構造に関し、さらに詳細には、高い反射率を得ること
のできる軟Ｘ線光学素子用多層膜構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、軟Ｘ線領域において適当な光学定
数を持つ２物質よりなる厚さ数ｎｍ程度の超薄膜を交互
に積層して多層膜構造を形成し、軟Ｘ線に対して強め合
いの干渉を実現する反射鏡、反射型フィルター、偏光素
子あるいは透過型素子などの軟Ｘ線光学素子の研究開発
が盛んに行われている。
【０００３】こうした軟Ｘ線光学素子は、Ｘ線顕微鏡、
Ｘ線望遠鏡あるいはＸ線レーザーなどの開発に利用され
ている。
【０００４】ところで、多層膜構造を備えた軟Ｘ線光学
素子においては、波長１３．８ｎｍでは、ＭｏとＳｉと
の薄膜を５０層（Ｍｏ薄膜とＳｉ薄膜との１組により１
層を構成する。以下、同様とする。）積層させたＭｏ／
Ｓｉ多層膜により、反射率５８％（入射角θ＝３゜）が
得られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波長１
０ｎｍ以下、特に、図１に示す、Ｃを吸収するとともに
Ｏを吸収しない波長領域たる、所謂「水の窓（Ｗａｔｅ
ｒ Ｗｉｎｄｏｗ）」域（波長２．３３２ｎｍ〜４．３
６８ｎｍ）においては、高い反射率は全く得られていな
かったという問題点があった。
【０００６】本発明は、上記したような従来の技術の有
する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、水の窓域の波長範囲を含む波長１０ｎｍ以
下の軟Ｘ線波長領域においても、高い反射率を得ること
ができるようにした軟Ｘ線光学素子用多層膜構造を提供
しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に記載の軟Ｘ線光学素子用多
層膜構造は、異なる種類の第一の薄膜と第二の薄膜とを
層状に堆積して多層膜を形成する軟Ｘ線光学素子用多層
膜構造において、上記第一の薄膜と上記第二の薄膜との
少なくともどちらか一方が酸化物薄膜であり、上記酸化
物薄膜は、酸化剤の蒸気と、金属化合物蒸気もしくは非
金属化合物蒸気とを、交互に少なくとも１回づつ所定の
圧力以下に減圧した真空容器内に導入して所定の温度に
加熱された基板上に吸着させ且つ互いに化学反応させて
形成したものであり、他方の薄膜は、酸化剤、ハロゲン
化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤もしくは窒化剤
の蒸気と、上記金属化合物蒸気もしくは非金属化合物蒸
気と同一もしくは異なる蒸気とを、交互に少なくとも１
回づつ所定の圧力以下に減圧した真空容器内に導入して
上記所定の温度に加熱された基板上に吸着させ且つ互い
に化学反応させて形成したものである。ここで、上記酸
化物薄膜は、例えば、本発明のうち請求項４に示すよう
に、酸化スカンジウム、酸化ロジウム、酸化パラジウ
ム、酸化チタン、酸化クロム、酸化ルテニウム、酸化
銀、酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化マンガン、
酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜
鉛、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化テルル、酸
化セシウム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウ
ム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウ
ム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化ジルコ
ニウム、酸化鉛、酸化タングステンまたは酸化モリブデ
ンにより形成することができる。また、本発明のうち請
求項２に記載の軟Ｘ線光学素子用多層膜構造は、異なる
種類の第一の薄膜と第二の薄膜とを層状に堆積して多層
膜を形成する軟Ｘ線光学素子用多層膜構造において、上
記第一の薄膜が酸化物薄膜であり、上記第二の薄膜が金
属薄膜であり、上記第一の薄膜は、酸化剤の蒸気と、金
属化合物蒸気もしくは非金属化合物蒸気とを、交互に少
なくとも１回づつ所定の圧力以下に減圧した真空容器内
に導入して所定の温度に加熱された基板上に吸着させ且
つ互いに化学反応させて形成したものであり、上記第二
の薄膜は、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル
化剤もしくは窒化剤の蒸気と、上記金属化合物蒸気と異
なる種類の金属化合物蒸気とを、交互に少なくとも１回
づつ所定の圧力以下に減圧した真空容器内に導入して上
記所定の温度に加熱された基板上に吸着させ且つ互いに
化学反応させて形成したものである。ここで、上記酸化
物薄膜は、例えば、本発明のうち請求項５に示すよう
に、酸化ナトリウム、酸化スカンジウム、酸化ロジウ
ム、酸化パラジウム、酸化アルミニウム、酸化リン、酸
化チタン、酸化クロム、酸化ルテニウム、酸化銀、酸化
カドミウム、酸化インジウム、酸化マンガン、酸化鉄、
酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛、酸化
ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化テルル、酸化セシウ
ム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化
プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユ
ウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化ジルコニウム、酸
化鉛、酸化タングステンまたは酸化モリブデンにより形
成することができる。また、本発明のうち請求項３に記
載の軟Ｘ線光学素子用多層膜構造は、異なる種類の第一
の薄膜と第二の薄膜とを層状に堆積して多層膜を形成す
る軟Ｘ線光学素子用多層膜構造において、上記第一の薄
膜および上記第二の薄膜が酸化物薄膜であり、上記第一
の薄膜は、酸化剤の蒸気と、金属化合物蒸気もしくは非
金属化合物蒸気とを、交互に少なくとも１回づつ所定の
圧力以下に減圧した真空容器内に導入して所定の温度に
加熱された基板上に吸着させ且つ互いに化学反応させて
形成したものであり、上記第二の薄膜は、酸化剤の蒸気
と、上記金属化合物蒸気もしくは上記非金属化合物蒸気
と異なる種類の金属化合物蒸気もしくは非金属化合物蒸
気とを、交互に少なくとも１回づつ所定の圧力以下に減
圧した真空容器内に導入して上記所定の温度に加熱され
た基板上に吸着させ且つ互いに化学反応させて形成した
ものである。ここで、上記酸化物薄膜は、例えば、本発
明のうち請求項６に示すように、酸化スカンジウム、酸
化ロジウム、酸化パラジウム、酸化チタン、酸化バナジ
ウム、酸化クロム、酸化ルテニウム、酸化銀、酸化カド
ミウム、酸化インジウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化
コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛、酸化ガリ
ウム、酸化ゲルマニウム、酸化錫、酸化アンチモン、酸
化テルル、酸化セシウム、酸化バリウム、酸化ランタ
ン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、
酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化鉛、酸化タングステンまた
は酸化モリブデンにより形成することができる。また、
例えば、本発明のうち請求項７に示すように、第一の薄
膜を、酸化リチウム、酸化ベリリウム、酸化ホウ素、酸
化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸
化アルミニウムまたは酸化リンにより形成し、第二の薄
膜を、酸化スカンジウム、酸化ロジウム、酸化パラジウ
ム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化ル
テニウム、酸化銀、酸化カドミウム、酸化インジウム、
酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、
酸化銅、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、
酸化錫、酸化アンチモン、酸化テルル、酸化セシウム、
酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラ
セオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユウロ
ピウム、酸化ガドリニウム、酸化ジルコニウム、酸化
鉛、酸化タングステンまたは酸化モリブデンにより形成
するようにしてもよい。また、例えば、本発明のうち請
求項８に示すように、第一の薄膜を二酸化バナジウムに
より形成し、第二の薄膜を二酸化チタンにより形成する
ようにしてもよい。
【０００８】
【作用】高い反射率を得るためには、多層膜を構成する
金属物質対を選択する際に、金属物質間においてフレネ
ル係数（Ｆｒｅｓｎｅｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ）
の実数部（Ｒｅａｌ Ｐａｒｔ）の差が大きいととも
に、両金属物質ともフレネル係数の虚数部（Ｉｍａｇｉ
ｎａｒｙ Ｐａｒｔ）が小さいことが必要である。
【０００９】ところが、例えば、図２に示すように、水
の窓域（波長２．３３２ｎｍ〜４．３６８ｎｍ）では、
フレネル係数の実数部の差を大きくできる金属物質の組
み合わせがないので、高い反射率を得ることは困難であ
る。
【００１０】このため、多層膜の層数を増加させること
によって、高い反射率を得ることが提案されているが、
層数を増加させると、金属物質間の界面での合金化や多
結晶化に起因した表面ならびに界面での粗さが増し、散
乱損失による反射率の低下が著しいものとなっていた。
【００１１】本発明は、水の窓域では酸化物の酸素は透
明であり、しかも金属自身より酸化物のほうがフレネル
係数の虚数部を小さくでき、さらには酸化物により界面
での合金化を抑制することができるという点に着目して
なされたものである。
【００１２】即ち、異なる種類の第一の薄膜と第二の薄
膜とを層状に堆積して多層膜を形成する軟Ｘ線光学素子
用多層膜構造において、第一の薄膜と第二の薄膜との少
なくともどちらか一方を酸化物薄膜とすると、第一の薄
膜と第二の薄膜との界面での合金化が防止され、表面な
らびに界面での粗さを抑えることができるようになると
ともに、酸化物薄膜は水の窓域では透明で、軟Ｘ線領域
での吸収を減らすことができるので、水の窓域の波長範
囲を含む波長１０ｎｍ以下の軟Ｘ線波長領域において、
高い反射率を得ることができるようになる。なお、当然
のことながら、酸化物は大気中では酸化されずに安定し
ている。
【００１３】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明による軟Ｘ線
光学素子用多層膜構造の実施例を詳細に説明するものと
する。
【００１４】まず、図３（ａ）（ｂ）には、本発明によ
る軟Ｘ線光学素子用多層膜構造の概念図が示されてお
り、図３（ａ）に示すように、種類の異なる第一の酸化
物薄膜１と第二の酸化物薄膜２とを交互に積層させても
よいし、図３（ｂ）に示すように、金属薄膜３と酸化物
薄膜４とを交互に積層させてもよい。
【００１５】図４には、上記した第一の酸化物薄膜１、
第二の酸化物薄膜２ならびに酸化物薄膜４を形成可能な
酸化物の種類の例が示されている。
【００１６】次に、図５に示す図表を参照しながら、第
一の酸化物薄膜１と第二の酸化物薄膜２との組み合わせ
の例ならびに金属薄膜３と酸化物薄膜４との組み合わせ
の例を説明する。なお、図５における「元素のグルー
プ」は、波長３．９８ｎｍでの原子散乱因子の実数部の
大きさにより「Ａ１グループ〜Ｄ１グループ」にグルー
プ分けしている。原子散乱因子の大小と直入射における
フレネル係数とは、相関関係がある（図６参照）。
【００１７】ここで、原子散乱因子とは、原子を構造単
位と考えたときの形状に起因する散乱強度にかかる因子
で、原子形状因子ともいう。この原子散乱因子は、波長
によって異なるが、物質固有の値を有し、その実数部
（ｆ1）と虚数部（ｆ2）の値は計算から求められてい
る。
【００１８】また、原子散乱因子と直入射におけるフレ
ネル係数との関係は、以下の通りである。
【００１９】即ち、屈折率ｎ、ｋと原子散乱因子ｆ１、
ｆ２との関係は、 ｎ−ｉｋ＝１−（Ｎａｒｅλ２／２π）（ｆ１＋ｉｆ２） である。ただし、Ｎａは原子の密度、ｒｅは古典電子半
径、λはＸ線の波長である。
【００２０】また、直入射におけるフレネル係数（Ｆr
＋ｉＦi）と屈折率との関係は、 Ｆr＋ｉＦi＝｛１−（ｎ−ｉｋ）｝／｛１＋（ｎ−ｉ
ｋ）｝ である。
【００２１】図５において、Ａ１グループは原子散乱因
子の実数部の大きさが１０程度以下であり、Ｂ１グルー
プは原子散乱因子の実数部の大きさが１０〜１５程度以
下であり、Ｃ１グループは原子散乱因子の実数部の大き
さが１５〜２０程度以下であり、Ｄ１グループは原子散
乱因子の実数部の大きさが２０程度以上である。
【００２２】また、「Ａ１グループ〜Ｄ１グループ」に
示されている元素としては、原子散乱因子の虚数部が１
０程度以下のものを全て選択した。
【００２３】なお、「酸化物のグループ」の「Ａ２グル
ープ〜Ｄ２グループ」に関しても、図６からわかるよう
に、上記した「元素のグループ」と同様な傾向を備えて
いる。
【００２４】ここにおいて、第一の酸化物薄膜１と第二
の酸化物薄膜２とにより多層膜構造を構成する場合に
は、図５において、酸化物のグループ中のＡ２グルー
プ、Ｂ２グループ、Ｃ２グループならびにＤ２グループ
のうちの異なる２つのグループから１つずつ酸化物を選
び、それらにより第一の酸化物薄膜１および第二の酸化
物薄膜２を構成する。
【００２５】例えば、Ｂ２グループの中から酸化アルミ
ニウムを選択し、Ｃ２グループの中から酸化錫を選ぶ
と、水の窓域で有効な多層膜構造を形成することができ
る。
【００２６】なお、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化
カドミウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化アンチモン
を第一の酸化物薄膜１として選択した場合には、選択し
た当該元素の属するグループ内の異なる酸化物を第二の
酸化物薄膜２として選択することができる。
【００２７】また、最も高い反射率は、Ａ２グループと
Ｄ２グループとから酸化物をそれぞれ一つずつ選択した
ときに得られ、Ａ２グループと他のグループとの組み合
わせの関係では、「Ａ２グループとＤ２グループとから
酸化物をそれぞれ一つずつ選択した場合→Ａ２グループ
とＣ２グループとから酸化物をそれぞれ一つずつ選択し
た場合→Ａ２グループとＢ２グループとから酸化物をそ
れぞれ一つずつ選択した場合」の順番で反射率は低下す
る。
【００２８】一方、金属薄膜３と酸化物薄膜４とにより
多層膜構造を構成する場合には、図５において、元素の
グループ中のＡ１グループ、Ｂ１グループ、Ｃ１グルー
プならびにＤ１グループから元素を１つ選択して金属薄
膜３を構成し、酸化物のグループ中のＡ２グループ、Ｂ
２グループ、Ｃ２グループならびにＤ２グループから酸
化物を１つ選択して酸化物薄膜４を構成する。
【００２９】また、最も高い反射率は、Ａ２グループか
ら酸化物を選択しＤ１グループから元素をそれぞれ一つ
ずつ選択したときに得られ、Ａ２グループを固定した場
合における他のグループとの組み合わせの関係では、
「Ａ２グループから酸化物を選択するとともにＤ１グル
ープから元素をそれぞれ選択した場合→Ａ２グループか
ら酸化物を選択するとともにＣ１グループから元素をそ
れぞれ選択した場合→Ａ２グループから酸化物を選択す
るとともにＢ１グループから元素をそれぞれ選択した場
合→Ａ２グループから酸化物を選択するとともにＡ１グ
ループから元素をそれぞれ選択した場合」の順番で反射
率は低下する。
【００３０】さらに、Ｄ１グループを固定した場合にお
ける他のグループとの組み合わせの関係では、「Ａ２グ
ループから酸化物を選択するとともにＤ１グループから
元素をそれぞれ選択した場合→Ｂ２グループから酸化物
を選択するとともにＤ１グループから元素をそれぞれ選
択した場合→Ｃ２グループから酸化物を選択するととも
にＤ１グループから元素をそれぞれ選択した場合→Ｄ２
グループから酸化物を選択するとともにＤ１グループか
ら元素をそれぞれ選択した場合」の順番で反射率は低下
する。
【００３１】次に、上記した図５に示す図表に基づいて
選択された第一の酸化物薄膜１と第二の酸化物薄膜２と
の組み合わせの例における反射率を、原子散乱因子を使
った計算値より求める。
【００３２】まず、図７は、厚さ０．７５ｎｍのＳｎＯ
2と厚さ１．０５ｎｍのＡｌ2Ｏ3とを１５０層（Ｎ＝１
５０）だけ積層した多層膜構造に、「波長λ＝２．４３
ｎｍ」において「入射角（Ｉｎｃｉｄｅｎｔ Ａｎｇｌ
ｅ）θ＝４７．４゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率
（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）を示すグラフである。図
７のグラフからわかるように、ｓ偏光の反射率（Ｒｓ）
２３．６７％、ｐ偏光の反射率（Ｒｐ）０．１７％が得
られ、偏光度（Ｒｓ／Ｒｐ）は１３９となった。
【００３３】図８は、厚さ０．７５ｎｍのＳｎＯ2と厚
さ１．０５ｎｍのＡｌ2Ｏ3とを５０層だけ積層した多層
膜構造に、「波長λ＝２．４３ｎｍ」において「入射角
θ＝４７．４゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率Ａ
と、厚さ１ｎｍのＳｎＯ2と厚さ１．４ｎｍのＡｌ2Ｏ3
とを５０層だけ積層した多層膜構造に、「波長λ＝２．
４３ｎｍ」において「入射角θ＝５９．５゜」で軟Ｘ線
を入射した場合の反射率Ｂと、厚さ２ｎｍのＳｎＯ2と
厚さ２．８ｎｍのＡｌ2Ｏ3とを５０層だけ積層した多層
膜構造に、「波長λ＝２．４３ｎｍ」において「入射角
θ＝７５．１゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率Ｃと
を示している。
【００３４】図８のグラフからわかるように、反射率Ａ
におけるｓ偏光の反射率（Ｒｓ）１０．８７％、ｐ偏光
の反射率（Ｒｐ）０．０８％が得られ、偏光度（Ｒｓ／
Ｒｐ）は１３５．９となり、反射率Ｂにおけるｓ偏光の
反射率（Ｒｓ）１８．４４％、ｐ偏光の反射率（Ｒｐ）
４．８４％が得られ、偏光度（Ｒｓ／Ｒｐ）は３．８と
なり、反射率Ｃにおけるｓ偏光の反射率（Ｒｓ）２５．
７３％、ｐ偏光の反射率（Ｒｐ）２０．５６％が得ら
れ、偏光度（Ｒｓ／Ｒｐ）は１．２５となる。
【００３５】図９は、厚さ１．５ｎｍのＮｉＯと厚さ
１．３ｎｍのＴｉＯ2とを２００層だけ積層した多層膜
構造に、「波長λ＝３．９８ｎｍ」において「入射角θ
＝４４．４゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率を示す
グラフである。図９のグラフからわかるように、ｓ偏光
の反射率（Ｒｓ）４１．２６％、ｐ偏光の反射率（Ｒ
ｐ）０．０２％が得られ、偏光度（Ｒｓ／Ｒｐ）は２０
６３となった。
【００３６】図１０は、厚さ１．５ｎｍのＮｉＯと厚さ
１．３ｎｍのＴｉＯ2とを５０層だけ積層した多層膜構
造に、「波長λ＝３．９８ｎｍ」において「入射角θ＝
４４．４゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率Ａと、厚
さ２．１ｎｍのＮｉＯと厚さ１．９ｎｍのＴｉＯ2とを
５０層だけ積層した多層膜構造に、「波長λ＝２．４３
ｎｍ」において「入射角θ＝５９．８゜」で軟Ｘ線を入
射した場合の反射率Ｂと、厚さ４．２ｎｍのＮｉＯと厚
さ３．８ｎｍのＴｉＯ2とを５０層だけ積層した多層膜
構造に、「波長λ＝２．４３ｎｍ」において「入射角θ
＝７４．９゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率Ｃとを
示している。
【００３７】図１０のグラフからわかるように、反射率
Ａにおけるｓ偏光の反射率（Ｒｓ）１０．８３％、ｐ偏
光の反射率（Ｒｐ）０％が得られ、反射率Ｂにおけるｓ
偏光の反射率（Ｒｓ）２７．０７％、ｐ偏光の反射率
（Ｒｐ）８．３４％が得られ、偏光度（Ｒｓ／Ｒｐ）は
３．２となり、反射率Ｃにおけるｓ偏光の反射率（Ｒ
ｓ）４６．１６％、ｐ偏光の反射率（Ｒｐ）４１．２９
％が得られ、偏光度（Ｒｓ／Ｒｐ）は１．１となる。
【００３８】以上において説明した例に示されているよ
うに、本発明によれば、軟Ｘ線領域で高い反射率を得る
ことができる。
【００３９】なお、本発明による酸化物薄膜ならびに金
属薄膜を形成する方法としては、公知の電子ビーム蒸着
法、マグネトロン・スパッタ法、イオン・ビーム・スパ
ッタ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学的気相成長法）あるいはＭＢＥ
（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）な
どを適宜用いることができる。
【００４０】また、本発明による酸化物薄膜ならびに金
属薄膜を形成するために、以下に説明するような製造装
置ならびに製造方法を用いてもよい。なお、この製造装
置ならびに製造方法は、酸化物薄膜ならびに金属薄膜以
外の薄膜も製造することができるものであるので、以下
においては、酸化物薄膜ならびに金属薄膜の製造に限定
することなく説明するものとする。
【００４１】即ち、図１１には、薄膜の製造装置の一例
が示されている。この製造装置は、内部が真空状態に維
持される真空容器１０と、第一の金属化合物蒸気または
非金属化合物蒸気を収容する第一の容器１２と、第一の
容器１２内に収容された金属化合物蒸気または非金属化
合物蒸気と異なる種類の第二の金属化合物蒸気または非
金属化合物蒸気を収容する第二の容器１４と、酸化剤、
ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤もしく
は窒化剤の蒸気を収容する第三の容器１６とを備えてい
る。
【００４２】これら第一の容器１２、第二の容器１４な
らびに第三の容器１６と真空容器１０とは、ステンレス
からなる蒸気供給管１８、２０、２２によりそれぞれ連
通可能に接続されている。
【００４３】また、蒸気供給管１８、２０、２２には、
それぞれ流量制御弁２４、２６、２８および電磁弁３
０、３２、３４が設けられている。
【００４４】一方、真空容器１０には、真空ポンプ３６
がゲート・バルブ３８を介して接続されている。
【００４５】さらに、電磁弁３０、３２、３４およびゲ
ート・バルブ３８には、それぞれアクチュエータ４０、
４２、４４、４６が設けられてい。そして、これらのア
クチュエータ４０、４２、４４、４６は、コンピュータ
４８によって開閉制御される電磁弁３０、３２、３４お
よびゲート・バルブ３８の駆動ユニット５０と接続ケー
ブル５２によって接続され、コンピュータ４８によって
指示される所定のタイミングで、電磁弁３０、３２、３
４およびゲート・バルブ３８をそれぞれ開閉する。
【００４６】なお、符号５４は真空計であり、符号５６
は薄膜を形成すべき物体を保持するためのホルダーであ
り、符号５８はコンピュータ４８と駆動ユニット５０と
を接続するための接続ケーブルである。
【００４７】以上のように構成された薄膜の製造装置に
よって、物体表面に金属または非金属の酸化物薄膜、ハ
ロゲン化物薄膜、硫化物薄膜、セレン化物薄膜、テルル
化物薄膜もしくは窒化物薄膜などの化合物薄膜により構
成される多層膜を形成する場合には、まず多層膜を構成
する薄膜を形成すべき物体を、真空容器１０内にセット
する。この際に、物体の形状に応じて、当該物体をホル
ダー５６に保持するようにしても良いし、あるいは、単
に物体を真空容器１０内に載置するようにしてもよい。
【００４８】次いで、ゲート・バルブ３８を開き、真空
ポンプ３６によって真空容器１０内の圧力を１０-3Ｐａ
以下に減圧する。なお、真空容器１０内の圧力は、真空
計５４によって測定する。
【００４９】その後に、多層膜を構成する薄膜として第
一の薄膜および第二の薄膜を作製することになる。以下
に、第一の薄膜および第二の薄膜の作製操作を図１１な
らびに図１２を参照しながら説明するとともに、第一の
薄膜および第二の薄膜を層状に堆積させて多層膜を形成
する操作に関して説明する。
【００５０】〔第一の薄膜の作製操作：第一の工程〕ま
ず、電磁弁３０を開き、第一の容器１２に収容されてい
る第一の金属化合物蒸気または非金属化合物蒸気を、真
空容器１０内の圧力が１０-2Ｐａ以上になるまで導入
し、電磁弁３０を所定時間開いたままの状態で保持す
る。これにより、物体の表面に第一の金属化合物蒸気ま
たは非金属化合物蒸気の分子が吸着する。
【００５１】次いで、電磁弁３０を閉じた後に、真空ポ
ンプ３６によって真空容器１０内の圧力が１０-3Ｐａ以
下になるまで第一の金属化合物蒸気または非金属化合物
蒸気を排気する。
【００５２】真空容器１０内の圧力が１０-3Ｐａ以下に
なると、電磁弁３４を開き、第三の容器１６に収容され
ている酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤の蒸気を、真空容器１０内の圧
力が１０-2Ｐａ以上になるまで導入し、電磁弁３４を所
定時間開いたままの状態で保持する。これにより、物体
の表面に酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、
テルル化剤もしくは窒化剤の蒸気の分子が吸着する。
【００５３】ここにおいて、物体の表面には、既に第一
の金属化合物蒸気または非金属化合物蒸気の分子が吸着
しているから、酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン
化剤、テルル化剤もしくは窒化剤の蒸気の分子の吸着に
より、表面での化学反応が生じ、物体の表面に金属もし
くは非金属の酸化物薄膜、ハロゲン化物薄膜、硫化物薄
膜、セレン化物薄膜、テルル化物薄膜もしくは窒化物薄
膜などの化合物薄膜（第一の薄膜）が形成される。
【００５４】次いで、電磁弁３４を閉じた後に、真空ポ
ンプ３６によって真空容器１０内の圧力が１０-3Ｐａ以
下になるまで酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化
剤、テルル化剤もしくは窒化剤の蒸気を排気する。
【００５５】以上により、第一の薄膜作製の工程たる第
一の工程の１サイクルが終了し、必要とされる第一の薄
膜の膜厚に応じて、上記第一の工程を複数サイクル数繰
り返し行う。
【００５６】上記のようにして形成された第一の薄膜の
膜厚は、単に真空容器１０への第一の金属化合物蒸気ま
たは非金属化合物蒸気の導入量および酸化剤、ハロゲン
化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤もしくは窒化剤
の蒸気の導入量、即ち、これらを交互に導入する１サイ
クルにおける導入量あるいは蒸気導入のサイクル数を適
当に選択して制御することにより、原子寸法サイズの精
度で所望の厚さに制御できるようになる。
【００５７】また、各サイクルにおける第一の金属化合
物蒸気または非金属化合物蒸気の導入時間と酸化剤、ハ
ロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤もしくは
窒化剤の蒸気の導入時間とを制御することにより、第一
の金属化合物蒸気または非金属化合物蒸気および酸化
剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤も
しくは窒化剤の蒸気の分子が、物体の極めて微細な間隙
にも入り込むようにすることができるから、如何なる形
状、例えば、湾曲した形状などの物体に対しても、第一
の薄膜を原子寸法サイズの精度で所望の膜厚に制御して
形成することができるようになる。
【００５８】また、後に詳述するように、物体を反応中
適切な温度で加熱処理することにより、表面での酸化
剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤も
しくは窒化剤の蒸気および第一の金属化合物蒸気もしく
は非金属化合物蒸気の分子の吸着の自己停止機能を発現
でき、膜厚を自動的に原子寸法サイズの精度で制御する
ことができる。
【００５９】なお、上記した第一の工程のみを行って物
体の表面に第一の薄膜のみを形成すると、物体の表面に
単層の薄膜が形成されることになる。
【００６０】〔第二の薄膜の作製操作：第二の工程〕次
に、上記のようにして作製した第一の薄膜の表面に付着
される第二の薄膜の製造に関して説明する。
【００６１】真空容器１０内の圧力が１０-3Ｐａ以下に
なると、電磁弁３２を開き、第二の容器１４に収容され
ている第二の金属化合物蒸気または非金属化合物蒸気
を、真空容器１０内の圧力が１０-2Ｐａ以上になるまで
導入し、電磁弁３２を所定時間開いたままの状態で保持
する。これにより、物体の表面に第二の金属化合物蒸気
または非金属化合物蒸気の分子が吸着する。
【００６２】次いで、電磁弁３２を閉じた後に、真空ポ
ンプ３６によって真空容器１０内の圧力が１０-3Ｐａ以
下になるまで第二の金属化合物蒸気または非金属化合物
蒸気を排気する。
【００６３】真空容器１０内の圧力が１０-3Ｐａ以下に
なると、電磁弁３４を開き、第三の容器１６に収容され
ている酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤の蒸気を、真空容器１０内の圧
力が１０-2Ｐａ以上になるまで導入し、電磁弁３４を所
定時間開いたままの状態で保持する。これにより、物体
の表面に酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、
テルル化剤もしくは窒化剤の蒸気の分子が吸着する。
【００６４】ここにおいて、物体の表面には、既に第二
の金属化合物蒸気または非金属化合物蒸気の分子が吸着
しているから、酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン
化剤、テルル化剤もしくは窒化剤の蒸気の分子の吸着に
より、表面での化学反応が生じ、物体の表面に第一の薄
膜（第一の金属もしくは非金属の酸化物薄膜、ハロゲン
化物薄膜、硫化物薄膜、セレン化物薄膜、テルル化物薄
膜もしくは窒化物薄膜などの化合物薄膜）とは異なる種
類の第二の金属もしくは非金属の酸化物薄膜、ハロゲン
化物薄膜、硫化物薄膜、セレン化物薄膜、テルル化物薄
膜もしくは窒化物薄膜などの化合物薄膜（第二の薄膜）
が形成される。
【００６５】次いで、電磁弁３４を閉じた後に、真空ポ
ンプ３６によって真空容器１０内の圧力が１０-3Ｐａ以
下になるまで酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化
剤、テルル化剤もしくは窒化剤の蒸気を排気する。
【００６６】以上により、第二の薄膜作製の工程たる第
二の工程の１サイクルが終了し、必要とされる第二の薄
膜の膜厚に応じて、上記第二の工程を複数サイクル数繰
り返し行う。
【００６７】上記のようにして形成された第二の薄膜の
膜厚は、単に真空容器１０への第二の金属化合物蒸気ま
たは非金属化合物蒸気の導入量および酸化剤、ハロゲン
化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤もしくは窒化剤
の蒸気の導入量、即ち、これらを交互に導入する１サイ
クルにおける導入量あるいは蒸気導入のサイクル数を適
当に選択して制御することにより、原子寸法サイズの精
度で所望の厚さに制御できるようになる。
【００６８】また、各サイクルにおける第二の金属化合
物蒸気または非金属化合物蒸気の導入時間と酸化剤、ハ
ロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤もしくは
窒化剤の蒸気の導入時間とを制御することにより、第二
の金属化合物蒸気または非金属化合物蒸気および酸化
剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤も
しくは窒化剤の蒸気の分子が、物体の極めて微細な間隙
にも入り込むようにすることができるから、如何なる形
状、例えば、湾曲した形状などの物体に対しても、第二
の薄膜を原子寸法サイズの精度で所望の膜厚に制御して
形成することができるようになる。
【００６９】また、後に詳述するように、物体を反応中
適切な温度で加熱処理することにより、表面での酸化
剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤も
しくは窒化剤の蒸気および第二の金属化合物蒸気もしく
は非金属化合物蒸気の分子の吸着の自己停止機能を発現
でき、第二の薄膜の膜厚を自動的に原子寸法サイズの精
度で制御することができる。
【００７０】〔第一の薄膜と第二の薄膜との交互堆積〕
次に、上記のようにして作製した第一の薄膜と第二の薄
膜とを、交互に堆積させる操作について説明する。
【００７１】上記した第一の薄膜の作製操作の第一の工
程と上記した第二の薄膜の作製操作の第二の工程とを交
互に繰り返すことにより、屈折率の異なる金属または非
金属の酸化物薄膜、ハロゲン化物薄膜、硫化物薄膜、セ
レン化物薄膜、テルル化物薄膜もしくは窒化物薄膜など
の化合物薄膜を交互に堆積でき、所望の波長で高反射率
の得られる光学素子用の多層膜が得られる。しかも、多
層膜の膜厚を原子寸法レベルで制御して形成することが
できるので、軟Ｘ線用の多層膜光学素子に使用可能な多
層膜を作製することができるようになる。
【００７２】次に、実験例を説明することとする。
【００７３】〔酸化アルミニウム薄膜の作製および酸化
アルミニウム薄膜の自己停止機能〕 まず、第一の金属もしくは非金属の酸化物薄膜、ハロゲ
ン化物薄膜、硫化物薄膜、セレン化物薄膜、テルル化物
薄膜もしくは窒化物薄膜などの化合物薄膜として、軟Ｘ
線用光学素子に使用可能な多層膜の第一の薄膜を構成す
る酸化アルミニウム薄膜の作製および酸化アルミニウム
薄膜の自己停止機能に関して説明する。
【００７４】有機溶剤、純水の順に超音波洗浄し、さら
に４．７重量％の弗酸に１５秒間浸し超純水で洗い流す
ことにより洗浄を行った、直径２００ｍｍ、長さ３００
ｍｍのＳＵＳ３１６製の円筒容器（真空容器１０）内
に、乾燥窒素を用いて乾燥させた（１００）面方位のシ
リコン基板（薄膜を形成する物体としての基板）をセッ
トし、２００リットル／秒の真空ポンプ３６を用いて、
多層膜の第一の薄膜を構成する酸化アルミニウム薄膜を
形成した。
【００７５】まず、真空ポンプ３６により、真空容器１
０内を「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧し、その後
に、第一の容器１２から真空容器１０内にトリメチルア
ルミニウム（ＴＭＡ）蒸気を１秒間導入して、真空容器
１０内の圧力を「１．３×１０-2Ｐａ」に上昇させたあ
と、真空ポンプ３６により２秒間排気して真空容器１０
内を「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧する。
【００７６】さらに、第三の容器１６から真空容器１０
内に過酸化水素水蒸気を１秒間導入して、真空容器１０
内の圧力を「１．３×１０-2Ｐａ」に上昇させた後に、
真空ポンプ３６により２秒間排気して真空容器１０内を
「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧する。
【００７７】上記サイクルを繰り返したところ、１５分
間で１５０サイクルの酸化アルミニウム薄膜が形成され
たことが、ｉｎ−ｓｉｔｕエリプソメータの解析から判
明した。
【００７８】図１３に、酸化アルミニウム薄膜の成長速
度の基板温度依存性を示す。基板は赤外線加熱装置によ
って所定の温度に加熱した。図１３に示されているよう
に、基板温度（Ｔsub）が室温から７５０゜Ｃまでにわ
たって、成長速度（Ｇｒｏｗｔｈ Ｒａｔｅ）がほぼ
０．１ｎｍ／ｃｙｃｌｅと一定になることが判明した。
成長速度がほぼ一定になることは、幅広い基板温度に対
して原料の吸着過程に自己停止機能があることを示して
おり、成長速度が表面での熱分解によって支配されてい
ないことを示している。
【００７９】また、図１４には、観察開始２分後にＴＭ
Ａ蒸気の導入を開始し、その後ＴＭＡ蒸気と過酸化水素
水蒸気とを１分毎に交互に２０秒間づつ導入した場合
（図１５（Ａ）参照）における膜厚の変化Ａと、ＴＭＡ
蒸気のみを２分毎に２０秒間づつ導入した場合（図１５
（Ｂ）参照）における膜厚の変化Ｂとを、ｉｎ−ｓｉｔ
ｕエリプソメータを用いて観察した結果が示されてい
る。
【００８０】この図１４に示されているように、変化Ａ
においてはＴＭＡ蒸気の導入時に膜厚増加の大きなジャ
ンプが見られるが、変化Ｂにおいては薄膜の厚さがほぼ
一定である。
【００８１】即ち、ＴＭＡは過酸化水素水と化合するこ
とにより膜厚を増加できるが、ＴＭＡのみでは自己停止
機能が働いて、自己停止機能が働いた時点で膜厚の堆積
が禁止されていることを示している。
【００８２】〔酸化チタン薄膜の作製および酸化チタン
薄膜の自己停止機能〕 次に、第二の金属もしくは非金属の酸化物薄膜、ハロゲ
ン化物薄膜、硫化物薄膜、セレン化物薄膜、テルル化物
薄膜もしくは窒化物薄膜などの化合物薄膜として、軟Ｘ
線用光学素子に使用可能な多層膜の第二の薄膜を構成す
る酸化チタン薄膜の作製および酸化チタン薄膜の自己停
止機能に関して説明する。
【００８３】有機溶剤、純水の順に超音波洗浄し、さら
に４．７重量％の弗酸に１５秒間浸し超純水で洗い流す
ことにより洗浄を行った、直径２００ｍｍ、長さ３００
ｍｍのＳＵＳ３１６製の円筒容器（真空容器１０）内
に、乾燥窒素を用いて乾燥させた（１００）面方位のシ
リコン基板（薄膜を形成する物体としての基板）をセッ
トし、基板温度を３００゜Ｃ乃至５００゜Ｃにして、２
００リットル／秒の真空ポンプ３６を用いて、多層膜の
第二の薄膜を構成する酸化チタン薄膜を形成した。
【００８４】まず、真空ポンプ３６により、真空容器１
０内を「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧し、その後
に、第二の容器１４から真空容器１０内にテトラクロロ
チタン蒸気を１秒間導入して、真空容器１０内の圧力を
「１．３×１０-2Ｐａ」に上昇させたあと、真空ポンプ
３６により２秒間排気して真空容器１０内を「１．３×
１０-4Ｐａ」にまで減圧する。
【００８５】さらに、第三の容器１６から真空容器１０
内に過酸化水素水蒸気を１秒間導入して、真空容器１０
内の圧力を「１．３×１０-2Ｐａ」に上昇させた後に、
真空ポンプ３６により２秒間排気して真空容器１０内を
「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧する。
【００８６】上記サイクルを繰り返したところ、１５分
間で１５０サイクルの酸化チタン薄膜が形成されたこと
が、ｉｎ−ｓｉｔｕエリプソメータの解析から判明し
た。
【００８７】図１６に、酸化チタン薄膜の成長速度の基
板温度依存性を示す。基板は赤外線加熱装置によって、
所定の温度に加熱した。基板温度が室温から上昇するに
従って成長速度は大きくなり、３４０゜Ｃ乃至４９０゜
Ｃ付近にわたって、成長速度がほぼ０．１ｎｍ／ｃｙｃ
ｌｅと一定になることが判明した。３４０゜Ｃ乃至４９
０゜Ｃ付近の基板温度に対して、原料の吸着過程に自己
停止機能があることは明かである。このとき、６３２．
８ｎｍでの屈折率は２．２であった。さらに基板温度を
上げると、成長速度が急激に減少した。これは基板温度
の上昇により、表面における吸着物質の被覆率が減少し
たためである。
【００８８】〔自己停止機能による多層膜の形成〕次
に、上記した吸着の自己停止機能を利用して、第一の薄
膜と第二の薄膜とを交互に作製することによる多層膜の
製造に関して説明する。
【００８９】有機溶剤、純水の順に超音波洗浄し、さら
に４．７重量％の弗酸に１５秒間浸し超純水で洗い流す
ことにより洗浄を行った、直径２００ｍｍ、長さ３００
ｍｍのＳＵＳ３１６製の円筒容器（真空容器１０）内
に、乾燥窒素を用いて乾燥させた（１００）面方位のシ
リコン基板（薄膜を形成する物体としての基板）をセッ
トし、基板温度を３９０゜Ｃにして、２００リットル／
秒の真空ポンプ３６を用いて、酸化アルミニウム薄膜と
酸化チタン薄膜とを交互に３００層重ねた軟Ｘ線用の多
層膜を形成した。
【００９０】まず、真空ポンプ３６により、真空容器１
０内を「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧し、その後
に、第一の容器１２から真空容器１０内にトリメチルア
ルミニウム（ＴＭＡ）蒸気を１秒間導入して、真空容器
１０内の圧力を「１．３×１０-2Ｐａ」に上昇させたあ
と、真空ポンプ３６により２秒間排気して真空容器１０
内を「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧した。
【００９１】さらに、第三の容器１６から真空容器１０
内に過酸化水素水蒸気を１秒間導入して、真空容器１０
内の圧力を「１．３×１０-2Ｐａ」に上昇させた後に、
真空ポンプ３６により２秒間排気して真空容器１０内を
「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧した。
【００９２】次に、第二の容器１４から真空容器１０内
にテトラクロロチタン蒸気を１秒間導入して、真空容器
１０内の圧力を「１．３×１０-2Ｐａ」に上昇させたあ
と、真空ポンプ３６により２秒間排気して真空容器１０
内を「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧した。
【００９３】さらに、第三の容器１６から真空容器１０
内に過酸化水素水蒸気を１秒間導入して、真空容器１０
内の圧力を「１．３×１０-2Ｐａ」に上昇させた後に、
真空ポンプ３６により２秒間排気して真空容器１０内を
「１．３×１０-4Ｐａ」にまで減圧した。
【００９４】上記サイクルを３００回繰り返したとこ
ろ、３０分間で膜厚６９３オングストローム、屈折率
１．９０、１サイクル当たりの膜厚２．３１オングスト
ロームの軟Ｘ線用の多層膜を形成できた。
【００９５】なお、物体に形成することのできる化合物
薄膜は、上記したものに限定されるものではなく、図１
７に例示しているように、酸化物薄膜として２４種類、
ハロゲン化物薄膜として６種類、硫化物薄膜として１種
類、セレン化物薄膜として１種類、テルル化物薄膜とし
て１種類、窒化物薄膜として２４種類などの化合物薄膜
が形成可能である。
【００９６】また、図１８乃至図４７に、薄膜を形成さ
せる金属化合物と、薄膜を形成させる酸化剤、ハロゲン
化剤、硫化剤、セレン化剤、テルル化剤もしくは窒化剤
と、基板（薄膜を形成させる物体）とに関して、図１７
に示す各化合物薄膜を形成する際において使用可能な組
み合わせの例を示す。
【００９７】なお、図４８は、図１１に示す装置を用い
て、基板温度３００゜ＣとしたＳｉ基板上に、厚さ１．
６ｎｍの酸化アルミ薄膜と厚さ１．６ｎｍの酸化チタン
薄膜とを２０層積層して得られた多層膜構造の断面ＴＥ
Ｍ（透過電子顕微鏡）写真である。図４２より、１組の
層の膜厚が約３．２ｎｍであり、各層の境界線が明確で
あることがわかる。さらに、この図４８に示す試料のＸ
線回折特性を調べたところ、酸化アルミ、酸化チタン結
晶に関連するスペクトルは見られず、酸化アルミ、酸化
チタンの結晶化が抑制されている。また、１組の層の膜
厚が３．２ｎｍに一致していることを示す鋭いＣｕ−ｋ
α線（λ＝０．１５４０５６ｎｍ）の反射ピーク（２θ
＝２．７５゜）が現れた。これらの結果より、薄膜が制
御よく堆積されたことがわかる。
【００９８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、水の窓域の波長範囲を含む波長１０ｎｍ以
下の軟Ｘ線波長領域において、高い反射率を得ることが
できる軟Ｘ線光学素子用多層膜構造を得ることができる
という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】水の窓域を示すグラフである。
【図２】波長３．９８ｎｍでの直入射におけるフレネル
係数を示すグラフである。
【図３】（ａ）（ｂ）は本発明による軟Ｘ線光学素子用
多層膜構造の概念図であり、（ａ）は種類の異なる第一
の酸化物薄膜と第二の酸化物薄膜とを交互に積層させた
場合を示し、（ｂ）は金属薄膜と酸化物薄膜とを交互に
積層させた場合を示す。
【図４】本発明による第一の酸化物薄膜、第二の酸化物
薄膜ならびに酸化物薄膜を形成可能な酸化物の種類の例
を示す表である。
【図５】本発明による第一の酸化物薄膜、第二の酸化物
薄膜、金属薄膜ならびに酸化物薄膜を形成可能な元素の
グループと酸化物のグループとを示す表である。
【図６】金属および酸化物に関する波長３．９８ｎｍで
の直入射におけるフレネル係数を示すグラフである。
【図７】厚さ０．７５ｎｍのＳｎＯ2と厚さ１．０５ｎ
ｍのＡｌ2Ｏ3とを１５０層だけ積層した多層膜構造に、
「波長λ＝２．４３ｎｍ」において「入射角θ＝４７．
４゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率を示すグラフで
ある。
【図８】厚さ０．７５ｎｍのＳｎＯ2と厚さ１．０５ｎ
ｍのＡｌ2Ｏ3とを５０層だけ積層した多層膜構造に、
「波長λ＝２．４３ｎｍ」において「入射角θ＝４７．
４゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率Ａと、厚さ１ｎ
ｍのＳｎＯ2と厚さ１．４ｎｍのＡｌ2Ｏ3とを５０層だ
け積層した多層膜構造に、「波長λ＝２．４３ｎｍ」に
おいて「入射角θ＝５９．５゜」で軟Ｘ線を入射した場
合の反射率Ｂと、厚さ２ｎｍのＳｎＯ2と厚さ２．８ｎ
ｍのＡｌ2Ｏ3とを５０層だけ積層した多層膜構造に、
「波長λ＝２．４３ｎｍ」において「入射角θ＝７５．
１゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率Ｃとを示すグラ
フである。
【図９】厚さ１．５ｎｍのＮｉＯと厚さ１．３ｎｍのＴ
ｉＯ2とを２００層だけ積層した多層膜構造に、「波長
λ＝３．９８ｎｍ」において「入射角θ＝４４．４゜」
で軟Ｘ線を入射した場合の反射率を示すグラフである。
【図１０】厚さ１．５ｎｍのＮｉＯと厚さ１．３ｎｍの
ＴｉＯ2とを５０層だけ積層した多層膜構造に、「波長
λ＝３．９８ｎｍ」において「入射角θ＝４４．４゜」
で軟Ｘ線を入射した場合の反射率Ａと、厚さ２．１ｎｍ
のＮｉＯと厚さ１．９ｎｍのＴｉＯ2とを５０層だけ積
層した多層膜構造に、「波長λ＝２．４３ｎｍ」におい
て「入射角θ＝５９．８゜」で軟Ｘ線を入射した場合の
反射率Ｂと、厚さ４．２ｎｍのＮｉＯと厚さ３．８ｎｍ
のＴｉＯ2とを５０層だけ積層した多層膜構造に、「波
長λ＝２．４３ｎｍ」において「入射角θ＝７４．９
゜」で軟Ｘ線を入射した場合の反射率Ｃとを示すグラフ
である。
【図１１】本発明の一実施例による薄膜の製造装置を示
す概略構成説明図である。
【図１２】第一の工程および第二の工程における１サイ
クルを示すタイミング・チャートである。
【図１３】酸化アルミニウム薄膜の成長速度の基板温度
依存性を示すグラフである。０
【図１４】観察開始２分後にＴＭＡ蒸気の導入を開始す
るとともに、その後ＴＭＡ蒸気と過酸化水素水蒸気とを
１分毎に交互に２０秒間づつ導入した場合における膜厚
の変化Ａと、ＴＭＡ蒸気のみを２分毎に２０秒間づつ導
入した場合における膜厚の変化Ｂとを示すグラフであ
る。
【図１５】（Ａ）は図１４における変化Ａの際のＴＭＡ
蒸気および過酸化水素水蒸気の導入のタイミングを示す
タイミング・チャートであり、（Ｂ）は図１４における
変化Ｂの際のＴＭＡ蒸気の導入のタイミングを示すタイ
ミング・チャートである。
【図１６】酸化チタン薄膜の成長速度の基板温度依存性
を示すグラフである。
【図１７】本発明によって形成可能な化合物薄膜とし
て、酸化物薄膜を１９種類、ハロゲン化物薄膜を６種
類、硫化物薄膜を１種類、セレン化物薄膜を１種類、テ
ルル化物薄膜を１種類それぞれ例示して示す表である。
【図１８】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図１９】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２０】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２１】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２２】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２３】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２４】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２５】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２６】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２７】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２８】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図２９】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３０】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３１】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３２】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３３】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３４】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３５】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３６】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３７】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３８】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図３９】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図４０】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図４１】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図４２】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図４３】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図４４】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図４５】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図４６】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図４７】薄膜を形成させる金属化合物と、薄膜を形成
させる酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化剤、テ
ルル化剤もしくは窒化剤と、基板（薄膜を形成させる物
体）とに関して、図１７に示す各化合物薄膜を形成する
際において使用可能な組み合わせの例を示す表である。
【図４８】図１１に示す装置を用いて、基板温度３００
゜ＣとしたＳｉ基板上に、厚さ１．６ｎｍの酸化アルミ
薄膜と厚さ１．６ｎｍの酸化チタン薄膜とを２０層積層
して得られた多層膜構造の断面ＴＥＭ（透過電子顕微
鏡）写真である。
【符号の説明】
１ 第一の酸化物薄膜 ２ 第二の酸化物薄膜 ３ 金属薄膜 ４ 酸化物薄膜 １０ 真空容器 １２ 第一の容器 １４ 第二の容器 １６ 第三の容器 １８、２０、２２ 蒸気供給管 ２４、２６、２８ 流量制御弁 ３０、３２、３４ 電磁弁 ３６ 真空ポンプ ３８ ゲート・バルブ ４０、４２、４４、４６ アクチュエータ ４８ コンピュータ ５０ 駆動ユニット ５２、５８ 接続ケーブル ５４ 真空計 ５６ ホルダー
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−45498（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−326098（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−34400（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−56000（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−321399（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−296200（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−161403（ＪＰ，Ａ) 熊谷寛、「原子層堆積／成長法による 軟Ｘ線多層膜ミラーの新展開」、レーザ ー研究、社団法人レーザー学会、1997年 ５月、第25巻第５号第355−361号 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 G02B 5/08 G21K 1/06

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 異なる種類の第一の薄膜と第二の薄膜と
    を層状に堆積して多層膜を形成する軟Ｘ線光学素子用多
    層膜構造において、 前記第一の薄膜と前記第二の薄膜との少なくともどちら
    か一方が酸化物薄膜であり、 前記酸化物薄膜は、酸化剤の蒸気と、金属化合物蒸気も
    しくは非金属化合物蒸気とを、交互に少なくとも１回づ
    つ所定の圧力以下に減圧した真空容器内に導入して所定
    の温度に加熱された基板上に吸着させ且つ互いに化学反
    応させて形成したものであり、 他方の薄膜は、酸化剤、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン
    化剤、テルル化剤もしくは窒化剤の蒸気と、前記金属化
    合物蒸気もしくは非金属化合物蒸気と同一もしくは異な
    る蒸気とを、交互に少なくとも１回づつ所定の圧力以下
    に減圧した真空容器内に導入して前記所定の温度に加熱
    された基板上に吸着させ且つ互いに化学反応させて形成
    したものであることを特徴とする軟Ｘ線光学素子用多層
    膜構造。
  2. 【請求項２】 異なる種類の第一の薄膜と第二の薄膜と
    を層状に堆積して多層膜を形成する軟Ｘ線光学素子用多
    層膜構造において、 前記第一の薄膜が酸化物薄膜であり、前記第二の薄膜が
    金属薄膜であり、 前記第一の薄膜は、酸化剤の蒸気と、金属化合物蒸気も
    しくは非金属化合物蒸気とを、交互に少なくとも１回づ
    つ所定の圧力以下に減圧した真空容器内に導入して所定
    の温度に加熱された基板上に吸着させ且つ互いに化学反
    応させて形成したものであり、 前記第二の薄膜は、ハロゲン化剤、硫化剤、セレン化
    剤、テルル化剤もしくは窒化剤の蒸気と、前記金属化合
    物蒸気と異なる種類の金属化合物蒸気とを、交互に少な
    くとも１回づつ所定の圧力以下に減圧した真空容器内に
    導入して前記所定の温度に加熱された基板上に吸着させ
    且つ互いに化学反応させて形成したものであることを特
    徴とする軟Ｘ線光学素子用多層膜構造。
  3. 【請求項３】 異なる種類の第一の薄膜と第二の薄膜と
    を層状に堆積して多層膜を形成する軟Ｘ線光学素子用多
    層膜構造において、 前記第一の薄膜および前記第二の薄膜が酸化物薄膜であ
    り、 前記第一の薄膜は、酸化剤の蒸気と、金属化合物蒸気も
    しくは非金属化合物蒸気とを、交互に少なくとも１回づ
    つ所定の圧力以下に減圧した真空容器内に導入して所定
    の温度に加熱された基板上に吸着させ且つ互いに化学反
    応させて形成したものであり、 前記第二の薄膜は、酸化剤の蒸気と、前記金属化合物蒸
    気もしくは前記非金属化合物蒸気と異なる種類の金属化
    合物蒸気もしくは非金属化合物蒸気とを、交互に少なく
    とも１回づつ所定の圧力以下に減圧した真空容器内に導
    入して前記所定の温度に加熱された基板上に吸着させ且
    つ互いに化学反応させて形成したものであることを特徴
    とする軟Ｘ線光学素子用多層膜構造。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の軟Ｘ線光学素子用多層
    膜構造において、 前記酸化物薄膜は、酸化スカンジウム、酸化ロジウム、
    酸化パラジウム、酸化チタン、酸化クロム、酸化ルテニ
    ウム、酸化銀、酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化
    マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化
    銅、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化
    テルル、酸化セシウム、酸化バリウム、酸化ランタン、
    酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化
    サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸
    化ジルコニウム、酸化鉛、酸化タングステンまたは酸化
    モリブデンにより形成されることを特徴とする軟Ｘ線光
    学素子用多層膜構造。
  5. 【請求項５】 請求項２に記載の軟Ｘ線光学素子用多層
    膜構造において、 前記酸化物薄膜は、酸化ナトリウム、酸化スカンジウ
    ム、酸化ロジウム、酸化パラジウム、酸化アルミニウ
    ム、酸化リン、酸化チタン、酸化クロム、酸化ルテニウ
    ム、酸化銀、酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化マ
    ンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化
    銅、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化
    テルル、酸化セシウム、酸化バリウム、酸化ランタン、
    酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化
    サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸
    化ジルコニウム、酸化鉛、酸化タングステンまたは酸化
    モリブデンにより形成されることを特徴とする軟Ｘ線光
    学素子用多層膜構造。
  6. 【請求項６】 請求項３に記載の軟Ｘ線光学素子用多層
    膜構造において、 前記酸化物薄膜は、酸化スカンジウム、酸化ロジウム、
    酸化パラジウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化ク
    ロム、酸化ルテニウム、酸化銀、酸化カドミウム、酸化
    インジウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸
    化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化ゲ
    ルマニウム、酸化錫、酸化アンチモン、酸化テルル、酸
    化セシウム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウ
    ム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウ
    ム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化ジルコ
    ニウム、酸化鉛、酸化タングステンまたは酸化モリブデ
    ンにより形成されることを特徴とする軟Ｘ線光学素子用
    多層膜構造。
  7. 【請求項７】 請求項３に記載の軟Ｘ線光学素子用多層
    膜構造において、 前記第一の薄膜は、酸化リチウム、酸化ベリリウム、酸
    化ホウ素、酸化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグ
    ネシウム、酸化アルミニウムまたは酸化リンにより形成
    され、 前記第二の薄膜は、酸化スカンジウム、酸化ロジウム、
    酸化パラジウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化ク
    ロム、酸化ルテニウム、酸化銀、酸化カドミウム、酸化
    インジウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸
    化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化ゲ
    ルマニウム、酸化錫、酸化アンチモン、酸化テルル、酸
    化セシウム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウ
    ム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウ
    ム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化ジルコ
    ニウム、酸化鉛、酸化タングステンまたは酸化モリブデ
    ンにより形成されることを特徴とする軟Ｘ線光学素子用
    多層膜構造。
  8. 【請求項８】 請求項３に記載の軟Ｘ線光学素子用多層
    膜構造において、 前記第一の薄膜は、二酸化バナジウムにより形成され、 前記第二の薄膜は、二酸化チタンにより形成されること
    を特徴とする軟Ｘ線光学素子用多層膜構造。
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熊谷寛、「原子層堆積／成長法による軟Ｘ線多層膜ミラーの新展開」、レーザー研究、社団法人レーザー学会、１９９７年５月、第２５巻第５号第３５５−３６１号

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