JP3015193B2 - 光学素子 - Google Patents
光学素子Info
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- JP3015193B2 JP3015193B2 JP4078535A JP7853592A JP3015193B2 JP 3015193 B2 JP3015193 B2 JP 3015193B2 JP 4078535 A JP4078535 A JP 4078535A JP 7853592 A JP7853592 A JP 7853592A JP 3015193 B2 JP3015193 B2 JP 3015193B2
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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、光学素子に係わり、特
にＸ線から、極端紫外光、紫外光、可視光、赤外光等の
様々な波長の電磁波を、反射、あるいは透過、あるいは
吸収して利用するための光学素子に関する。本発明の光
学素子は、特に、波長の短いＸ線や極端紫外光を反射す
る反射ミラー等に適用した場合、顕著な効力を発揮す
る。 【０００２】 【従来の技術】一般的に電磁波を効率的に利用すること
を目的とした光学素子は、図１０に示すように、基板１
の表面に、反射率や透過率を高める、あるいは吸収を大
きくする等を目的として電磁波３を反射、透過、吸収す
る膜２を形成した構造を有する。こうした光学素子の性
能は、この膜２表面の凹凸等の表面状態に強く依存す
る。従って、膜２の表面が荒れて凹凸が多い場合には、
例えば反射率等の素子性能は急激に低下することが良く
知られている。 【０００３】従来、膜２の形成には、真空蒸着法、スパ
ッタ法あるいはＣＶＤ法等の膜形成法が用いられてい
る。これらの方法によって形成された膜の表面には、膜
の成長方向あるいはそれに垂直な方向ヘ、数十ｎｍの大
きさを持つ微細な塊状の凹凸が、膜の成長とともに発生
することがわかっている。このような微細な塊状凹凸の
例として、真空蒸着法で作製した白金膜の表面を、ＳＴ
Ｍ（走査型トンネル電流顕微鏡）で調ベた結果を図１１
に示す。図から明らかなように、表面には塊状の凹凸が
密に成長し、表面の凹凸のＰ−Ｖ（山と谷の差）値は３
から５ｎｍ程度である。この微細な凹凸は、圧力、電
圧、温度等の膜形成条件を変えても無くすことはできな
い。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】反射率等の性能の高い
光学素子を作製するためには、その縦あるいは横方向の
大きさが、数十ｎｍから０．１ｎｍの微細な表面凹凸を
なくす必要がある。 【０００５】しかし、従来の真空蒸着法あるいはスパツ
タ法、あるいはＣＶＤ法等の通常の膜形成法では、膜の
成長と共に微細な塊状の凹凸が成長する。この凹凸発生
の原因は、蒸発あるいはスパッタされた粒子のもつエネ
ルギーが０．１から数ｅＶと小さいため、表面の原子や
分子と作用して凹凸等の表面状態を変えられないことに
ある。従って、従来の膜製造方法では微細な塊状の凹凸
を回避することは難しく、これらの膜製造法で作製した
膜では、表面が荒れて高い素子性能が得られないという
問題があった。 【０００６】特に、Ｘ線ミラー等の波長の短いＸ線を利
用する光学素子の場合、Ｘ線の波長がｌｎｍ程度と非常
に短いため、微細な凹凸は致命的であり、素子の高性能
化には表面が原子の大きさのオーダーで平坦である必要
があるが、従来の膜ではこのような平坦化ができないと
いう問題があった。 【０００７】本発明は、膜表面の凹凸を原子の大きさあ
るいはそれ以下のオーダーに抑え、反射特性等の良好な
光学素子を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の光学素子は、基
板上に、Ｘ線等の電磁波を反射、あるいは透過、あるい
は吸収する膜を形成した光学素子において、エネルギー
が１０から５００ｅＶの粒子を、１０13個／ｓｅｃ．／
ｃｍ2以上、照射しながら、該膜を形成したことを特徴
とする。また、前記粒子を、基板に垂直な方向から２０
度から８０度傾けて照射すること特徴とする。 【０００９】 【作用】以下に本発明の、作用と共に構成を図を用いて
説明する。 【００１０】本発明の光学素子は、図１に示すように、
基板１の表面に、Ｘ線等の電磁波を反射する膜２を、１
０から５００ｅＶのエネルギーを有し、その数が、１０
13個／ｓｅｃ．／ｃｍ2以上の粒子からなるビーム４を
膜の表面に照射しつつ形成することにより得られる。こ
のビーム４は、例えばイオン、あるいは中性原子・分
子、あるいはクラスター等を含む。さらに、本発明の光
学素子は、図２に示すように、該エネルギーと粒子密度
を有するイオン、あるいは中性原子・分子、あるはクラ
スター等の粒子からなるビーム４を、基板に垂直な方向
から２０度から８０度傾いた方向から照射しながら膜を
形成することにより得られる。 【００１１】以上述べたようにように、膜形成中にビー
ムを照射して表面を刺激することによって、微細な表面
凹凸の原因となる、膜の成長方向あるいは、それに垂直
な方向に成長する塊状成長を抑え、原子の大きさのオー
ダー、あるいはそれ以下で表面が平坦な膜を形成するこ
とができる。 【００１２】本発明者は、膜の表面平担性と膜製造条件
との関係を鋭意研究した結果、特に、原子オーダーある
いはそれ以下の表面平坦性を有する膜を形成するには、
エネルギーを持ったイオン、あるいは中性原子・分子、
あるいはクラスター等の粒子からなるビームが、衝突す
る基板表面の原子と効率よく相互作用し、表面状態を変
えるために、粒子のエネルギー、数量、および入射角を
最適化することが極めて重要であり、これらを最適化す
ることにより、膜の表面凹凸を抑制し、原子の大きさの
オーダーあるいはそれ以下のオーダーで膜の平坦化を実
現することが可能なことを見いだした。 【００１３】すなわち、原子オーダーあるいはそれ以下
の表面凹凸を得るためには、イオンあるいは高速原子・
分子、あるいはクラスターからなる粒子のエネルギー
は、１０から５００ｅＶの範囲であり、照射する粒子の
数は１０13個／ｓｅｃ．／ｃｍ2以上が必要条件であ
る。さらに、このビームを基板に垂直な方向から２０度
から８０度傾いた方向に限定した入射角範囲で照射する
ことによって、該ビーム中の粒子と基板表面との相互作
用が最も効率的になり、膜の平坦性は一層向上する。 【００１４】この最適化された相互作用によって、従来
の膜形成法では不可避の、表面での微細な塊状成長を抑
え、原子の大きさのオーダーで平坦で反射率等の性能が
高い光学素子を得ることが可能となる。 【００１５】本発明の１０〜５００ｅＶのエネルギーを
有する粒子は、膜を形成する粒子と別種でも良いし、ま
た膜を形成する粒子と同種でも良い、この場合膜を形成
する粒子自身に１０ないし５００ｅＶのエネルギーを与
えることにより同様な効果が得られる。 【００１６】 【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明する。 【００１７】（実施例１）図３を用いて本発明の第１の
実施例を示す。本実施例では、膜を形成する物質と、表
面を刺激する粒子は別種とし、各々別の装置７、８で生
成し、基板ｌに照射した。膜形成材料としては、Ｘ線の
反射膜としてよく用いられる白金（Ｐｔ）を使用した。 【００１８】６は蒸発原子、分子であり、本実施例では
Ｐｔ原子である。Ｐｔ原子６は蒸発装置８において、加
速した電子ビームを白金の塊に照射することによって発
生させた。４はアルゴンのイオンビームで、イオンビー
ム発生装置７でイオンを生成し、１０から５００Ｖに加
速して照射した。イオンビーム発生装置７としては、カ
ウフマン型のイオン源、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共
鳴）型のイオン源、ディオプラズマトロン型のイオン源
等を用いることができるが、本実施例ではカウフマン型
イオン源を用いた。 【００１９】Ｐｔ原子６が基板１に到達して膜を形成す
ると同時に、Ａｒイオンが基板表面に到達し、表面を刺
激する。基板に到達するＡｒイオン数とＰｔ原子数の比
率（イオン照射比と呼ぶ）は、イオン数が１０13／ｓｅ
ｃ．／ｃｍ2の時、約１０％とした。即ち、Ａｒイオン
ｌ個が基板ｌに到達すると同時にＰｔ原子は１０個到達
する。ビーム４の基板ｌに対する入射角θは、基板に垂
直な方向から測って０から７０度に設定した。 【００２０】イオンのエネルギーを３００ｅＶに設定
し、シリコン（Ｓｉ）基板の上にＰｔ膜を形成したＰｔ
膜と、Ａｒイオンビームがないこと以外は同じ条件で形
成したＰｔ膜との、波長０．８３４ｎｍのＸ線に対する
Ｘ線反射率を測定した結果を図４に示す。 【００２１】図が示すように、反射率には明らかな差が
見られる。例えば、Ｘ線入射角４度では、イオン照射な
しの膜に比ベ、イオン照射によって３倍以上反射率が高
くなる。ビームを照射しない膜のＸ線反射率は低く、ビ
ームを照射しつつ形成した膜のＸ線反射率は高い。この
原因はビームを照射しない膜では微細な表面凹凸が成長
するのに比ベ、ビームを照射することによって表面が平
坦化し、凹凸が小さくなっているためである。 【００２２】表面が膜成長方向に対しガウス分布してい
ると仮定して、表面粗さ（ｒｍｓ値）をこれらのＸ線反
射率から計算すると、ビームを照射しない場合、表面粗
さは０．８３ｎｍであったのに対し、ビームを照射する
ことによって表面粗さは０．３４ｎｍとなった。このよ
うにして求めた表面粗さとイオン量の関係を図５に示
す。 【００２３】この図から、１０13個／ｓｅｃ．／ｃｍ2
より多量のイオンを照射することによって、表面粗さは
急激に改善され、光学素子の性能は向上することがわか
る。また、他の実験からイオン照射比は、２〜３％以上
あれば表面粗さの改善は可能であることが分かってい
る。 【００２４】（実施例２）図３の構成で、イオンの数だ
けでなく、イオン源の加速電圧を制御することにより、
イオンのエネルギーを変えて、Ｐｔ膜の表面粗さを制御
することができる。 【００２５】イオンのエネルギーを１０から８００ｅＶ
の範囲で変えて作製したＰｔ膜のＸ線に対する反射率を
測定し、表面粗さを評価した。 【００２６】図６に表面粗さとイオンのエネルギーとの
関係を示す。表面粗さはイオンのエネルギーが０から増
加すると共に小さくなり、５００ｅＶを越えると再び大
きくなる。また、イオンのエネルギーを５００ｅＶ以上
にすると、表面粗さが大きくなるばかりでなく、イオン
による表面原子のスパッタ現象が顕著になり、膜形成速
度も急激に減少するという欠点があり、５００ｅＶ以上
のエネルギーの粒子を用いることは望ましくない。 【００２７】従って、表面に照射するイオン等のエネル
ギーを、１０ｅＶ以上５００ｅＶ以下に制御することで
粗さを改善し、光学素子の性能を高めることができる。 【００２８】（実施例３）図７に第３の実施例の構成を
示す。加速されたＡｒイオンのビームを、基板１に垂直
な方向から測った角度θを変えて照射し、表面粗さを制
御した。 【００２９】ビーム中のイオンのエネルギーは２００ｅ
Ｖで、イオン数は１．７ｘｌ０l3個／ｓｅｃ．／ｃｍ2
としてＰｔ膜を作製し、そのＸ線反射率を測定し、表面
粗さを評価した。 【００３０】表面粗さのビームの入射角に対する依存性
を図８に示す。この図から明らかなように、入射角を２
０度から８０度の間に設定することで表面粗さを最も小
さくすることができる。 【００３１】従って、イオン数を１０13個／ｓｅｃ．／
ｃｍ2以上とし、そのエネルギーを１０から５００ｅＶ
に設定し、さらに入射角を２０度から８０度の間に設定
することで、より一層小さな表面粗さを得ることがで
き、光学素子性能を高めることができる。 【００３２】（実施例４）図９に本発明の第４の実施例
の構成を示す。表面を刺激するための粒子と膜２を構成
する粒子を別に照射するのではなく、膜を構成する粒子
自身にエネルギーを与えてこれを制御することによっ
て、表面粗さを制御することができる。 【００３３】膜２を構成する元素と同じ種類のイオン、
原子あるいは分子あるいはクラスター状の粒子１０を生
成し、このエネルギーと数および進行方向を制御できる
粒子源１１を、基板ｌに対し一定の角度θ９だけ傾いた
方向に配置し、粒子１０を基板１の上に堆積させてＰｔ
膜を形成した。この場合、前述の実施例のように、膜形
成時にＡｒイオンによる表面刺激はないが、膜を形成す
るＰｔ粒子自身がエネルギーを有するため、前述した実
施例と同様な効果によって、小さな表面粗さを有する膜
が得られ、光学素子性能が向上した。 【００３４】表面を刺激する粒子源としては、以上の実
施例で用いたもののほかに、１０から５００ｅＶのエネ
ルギーを有するイオン、あるいは中性原子、分子、ある
いはクラスター等の粒子を１０13／ｓｅｃ／ｃｍ2以上
の数で生成できるものであればいずれを用いても良く、
例えば高周波放電型イオン源、ＥＣＲ型イオン源、電子
衝撃型イオン源（カウフマン型等）、Penning Ionizat
ion Gauge 型、ディオプラズマトロン型、熱イオン放
出型イオン源等を用いることができる。また、膜を形成
するイオン、あるいは原子・分子、あるいはクラスター
自体を加速する粒子源として、電子衝撃型あるいは静電
界印加型のクラスタイオン源等を用いることができる。 【００３５】また、本光学素子の膜を構成する物質とし
てもＰｔの他に、例えばＴａ、Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ａｕ等
の重金属とその化合物、あるいは例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｉ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓ
ｅ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｅ等の遷
移金属とその化合物等を用いることができる。 【００３６】 【発明の効果】以上述ベたように、Ｘ線等の電磁波を反
射、あるいは透過、あるいは吸収する膜を形成した光学
素子において、真空蒸着法、あるいはスパツタ法、ある
いはＣＶＤ法等の膜形成方法で、基板に該膜を形成する
と同時に、１０から５００ｅＶのエネルギーを有し、そ
の数が、１０13個／ｓｅｃ．／ｃｍ2以上のイオン、あ
るいは中性原子、分子、あるいはクラスター等の粒子か
らなるビームをビーム発生機で該膜の表面に照射しなが
ら膜を成長させることによって、表面の粗さの原因とな
る凹凸の成長を抑え、表面粗さを小さくすることができ
る。表面粗さを小さく制御することによって、反射率等
の素子性能を顕著に向上させることができる。 【００３７】前記条件に加えてさらに、該イオン、ある
いは中性原子・分子、あるいはクラスター等の粒子から
なるビームを基板に垂直な方向から２０度から８０度傾
けて照射しつつ膜形成することによって、表面粗さを小
さくする効果がより顕著になるため、光学素子性能をさ
らに向上させることができる。 【００３８】膜を形成する元素と同じ種類のイオン、あ
るいは中性原子・分子、あるいはクラスター状の粒子を
発生する粒子源を基板に対し一定の角度θだけ傾いた方
向に配置し、このエネルギーと数あるいは、これに加え
て進行方向を上記の値に制御して、粒子を基板の上に堆
積させることによって、表面粗さを制御することができ
る。これは膜を構成する原子、あるいは分子、あるいは
クラスター自身が膜形成時に表面を刺激するため、表面
を平坦にする効果を有し、表面粗さを小さくするためで
ある。これによって、光学素子性能を向上させることが
できる。 【００３９】本発明の光学素子は、電磁波を利用するた
めの反射ミラー、ハーフミラー、レンズ等に用いること
ができる。特に波長の短い電磁波に対して有効である。
にＸ線から、極端紫外光、紫外光、可視光、赤外光等の
様々な波長の電磁波を、反射、あるいは透過、あるいは
吸収して利用するための光学素子に関する。本発明の光
学素子は、特に、波長の短いＸ線や極端紫外光を反射す
る反射ミラー等に適用した場合、顕著な効力を発揮す
る。 【０００２】 【従来の技術】一般的に電磁波を効率的に利用すること
を目的とした光学素子は、図１０に示すように、基板１
の表面に、反射率や透過率を高める、あるいは吸収を大
きくする等を目的として電磁波３を反射、透過、吸収す
る膜２を形成した構造を有する。こうした光学素子の性
能は、この膜２表面の凹凸等の表面状態に強く依存す
る。従って、膜２の表面が荒れて凹凸が多い場合には、
例えば反射率等の素子性能は急激に低下することが良く
知られている。 【０００３】従来、膜２の形成には、真空蒸着法、スパ
ッタ法あるいはＣＶＤ法等の膜形成法が用いられてい
る。これらの方法によって形成された膜の表面には、膜
の成長方向あるいはそれに垂直な方向ヘ、数十ｎｍの大
きさを持つ微細な塊状の凹凸が、膜の成長とともに発生
することがわかっている。このような微細な塊状凹凸の
例として、真空蒸着法で作製した白金膜の表面を、ＳＴ
Ｍ（走査型トンネル電流顕微鏡）で調ベた結果を図１１
に示す。図から明らかなように、表面には塊状の凹凸が
密に成長し、表面の凹凸のＰ−Ｖ（山と谷の差）値は３
から５ｎｍ程度である。この微細な凹凸は、圧力、電
圧、温度等の膜形成条件を変えても無くすことはできな
い。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】反射率等の性能の高い
光学素子を作製するためには、その縦あるいは横方向の
大きさが、数十ｎｍから０．１ｎｍの微細な表面凹凸を
なくす必要がある。 【０００５】しかし、従来の真空蒸着法あるいはスパツ
タ法、あるいはＣＶＤ法等の通常の膜形成法では、膜の
成長と共に微細な塊状の凹凸が成長する。この凹凸発生
の原因は、蒸発あるいはスパッタされた粒子のもつエネ
ルギーが０．１から数ｅＶと小さいため、表面の原子や
分子と作用して凹凸等の表面状態を変えられないことに
ある。従って、従来の膜製造方法では微細な塊状の凹凸
を回避することは難しく、これらの膜製造法で作製した
膜では、表面が荒れて高い素子性能が得られないという
問題があった。 【０００６】特に、Ｘ線ミラー等の波長の短いＸ線を利
用する光学素子の場合、Ｘ線の波長がｌｎｍ程度と非常
に短いため、微細な凹凸は致命的であり、素子の高性能
化には表面が原子の大きさのオーダーで平坦である必要
があるが、従来の膜ではこのような平坦化ができないと
いう問題があった。 【０００７】本発明は、膜表面の凹凸を原子の大きさあ
るいはそれ以下のオーダーに抑え、反射特性等の良好な
光学素子を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の光学素子は、基
板上に、Ｘ線等の電磁波を反射、あるいは透過、あるい
は吸収する膜を形成した光学素子において、エネルギー
が１０から５００ｅＶの粒子を、１０13個／ｓｅｃ．／
ｃｍ2以上、照射しながら、該膜を形成したことを特徴
とする。また、前記粒子を、基板に垂直な方向から２０
度から８０度傾けて照射すること特徴とする。 【０００９】 【作用】以下に本発明の、作用と共に構成を図を用いて
説明する。 【００１０】本発明の光学素子は、図１に示すように、
基板１の表面に、Ｘ線等の電磁波を反射する膜２を、１
０から５００ｅＶのエネルギーを有し、その数が、１０
13個／ｓｅｃ．／ｃｍ2以上の粒子からなるビーム４を
膜の表面に照射しつつ形成することにより得られる。こ
のビーム４は、例えばイオン、あるいは中性原子・分
子、あるいはクラスター等を含む。さらに、本発明の光
学素子は、図２に示すように、該エネルギーと粒子密度
を有するイオン、あるいは中性原子・分子、あるはクラ
スター等の粒子からなるビーム４を、基板に垂直な方向
から２０度から８０度傾いた方向から照射しながら膜を
形成することにより得られる。 【００１１】以上述べたようにように、膜形成中にビー
ムを照射して表面を刺激することによって、微細な表面
凹凸の原因となる、膜の成長方向あるいは、それに垂直
な方向に成長する塊状成長を抑え、原子の大きさのオー
ダー、あるいはそれ以下で表面が平坦な膜を形成するこ
とができる。 【００１２】本発明者は、膜の表面平担性と膜製造条件
との関係を鋭意研究した結果、特に、原子オーダーある
いはそれ以下の表面平坦性を有する膜を形成するには、
エネルギーを持ったイオン、あるいは中性原子・分子、
あるいはクラスター等の粒子からなるビームが、衝突す
る基板表面の原子と効率よく相互作用し、表面状態を変
えるために、粒子のエネルギー、数量、および入射角を
最適化することが極めて重要であり、これらを最適化す
ることにより、膜の表面凹凸を抑制し、原子の大きさの
オーダーあるいはそれ以下のオーダーで膜の平坦化を実
現することが可能なことを見いだした。 【００１３】すなわち、原子オーダーあるいはそれ以下
の表面凹凸を得るためには、イオンあるいは高速原子・
分子、あるいはクラスターからなる粒子のエネルギー
は、１０から５００ｅＶの範囲であり、照射する粒子の
数は１０13個／ｓｅｃ．／ｃｍ2以上が必要条件であ
る。さらに、このビームを基板に垂直な方向から２０度
から８０度傾いた方向に限定した入射角範囲で照射する
ことによって、該ビーム中の粒子と基板表面との相互作
用が最も効率的になり、膜の平坦性は一層向上する。 【００１４】この最適化された相互作用によって、従来
の膜形成法では不可避の、表面での微細な塊状成長を抑
え、原子の大きさのオーダーで平坦で反射率等の性能が
高い光学素子を得ることが可能となる。 【００１５】本発明の１０〜５００ｅＶのエネルギーを
有する粒子は、膜を形成する粒子と別種でも良いし、ま
た膜を形成する粒子と同種でも良い、この場合膜を形成
する粒子自身に１０ないし５００ｅＶのエネルギーを与
えることにより同様な効果が得られる。 【００１６】 【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明する。 【００１７】（実施例１）図３を用いて本発明の第１の
実施例を示す。本実施例では、膜を形成する物質と、表
面を刺激する粒子は別種とし、各々別の装置７、８で生
成し、基板ｌに照射した。膜形成材料としては、Ｘ線の
反射膜としてよく用いられる白金（Ｐｔ）を使用した。 【００１８】６は蒸発原子、分子であり、本実施例では
Ｐｔ原子である。Ｐｔ原子６は蒸発装置８において、加
速した電子ビームを白金の塊に照射することによって発
生させた。４はアルゴンのイオンビームで、イオンビー
ム発生装置７でイオンを生成し、１０から５００Ｖに加
速して照射した。イオンビーム発生装置７としては、カ
ウフマン型のイオン源、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共
鳴）型のイオン源、ディオプラズマトロン型のイオン源
等を用いることができるが、本実施例ではカウフマン型
イオン源を用いた。 【００１９】Ｐｔ原子６が基板１に到達して膜を形成す
ると同時に、Ａｒイオンが基板表面に到達し、表面を刺
激する。基板に到達するＡｒイオン数とＰｔ原子数の比
率（イオン照射比と呼ぶ）は、イオン数が１０13／ｓｅ
ｃ．／ｃｍ2の時、約１０％とした。即ち、Ａｒイオン
ｌ個が基板ｌに到達すると同時にＰｔ原子は１０個到達
する。ビーム４の基板ｌに対する入射角θは、基板に垂
直な方向から測って０から７０度に設定した。 【００２０】イオンのエネルギーを３００ｅＶに設定
し、シリコン（Ｓｉ）基板の上にＰｔ膜を形成したＰｔ
膜と、Ａｒイオンビームがないこと以外は同じ条件で形
成したＰｔ膜との、波長０．８３４ｎｍのＸ線に対する
Ｘ線反射率を測定した結果を図４に示す。 【００２１】図が示すように、反射率には明らかな差が
見られる。例えば、Ｘ線入射角４度では、イオン照射な
しの膜に比ベ、イオン照射によって３倍以上反射率が高
くなる。ビームを照射しない膜のＸ線反射率は低く、ビ
ームを照射しつつ形成した膜のＸ線反射率は高い。この
原因はビームを照射しない膜では微細な表面凹凸が成長
するのに比ベ、ビームを照射することによって表面が平
坦化し、凹凸が小さくなっているためである。 【００２２】表面が膜成長方向に対しガウス分布してい
ると仮定して、表面粗さ（ｒｍｓ値）をこれらのＸ線反
射率から計算すると、ビームを照射しない場合、表面粗
さは０．８３ｎｍであったのに対し、ビームを照射する
ことによって表面粗さは０．３４ｎｍとなった。このよ
うにして求めた表面粗さとイオン量の関係を図５に示
す。 【００２３】この図から、１０13個／ｓｅｃ．／ｃｍ2
より多量のイオンを照射することによって、表面粗さは
急激に改善され、光学素子の性能は向上することがわか
る。また、他の実験からイオン照射比は、２〜３％以上
あれば表面粗さの改善は可能であることが分かってい
る。 【００２４】（実施例２）図３の構成で、イオンの数だ
けでなく、イオン源の加速電圧を制御することにより、
イオンのエネルギーを変えて、Ｐｔ膜の表面粗さを制御
することができる。 【００２５】イオンのエネルギーを１０から８００ｅＶ
の範囲で変えて作製したＰｔ膜のＸ線に対する反射率を
測定し、表面粗さを評価した。 【００２６】図６に表面粗さとイオンのエネルギーとの
関係を示す。表面粗さはイオンのエネルギーが０から増
加すると共に小さくなり、５００ｅＶを越えると再び大
きくなる。また、イオンのエネルギーを５００ｅＶ以上
にすると、表面粗さが大きくなるばかりでなく、イオン
による表面原子のスパッタ現象が顕著になり、膜形成速
度も急激に減少するという欠点があり、５００ｅＶ以上
のエネルギーの粒子を用いることは望ましくない。 【００２７】従って、表面に照射するイオン等のエネル
ギーを、１０ｅＶ以上５００ｅＶ以下に制御することで
粗さを改善し、光学素子の性能を高めることができる。 【００２８】（実施例３）図７に第３の実施例の構成を
示す。加速されたＡｒイオンのビームを、基板１に垂直
な方向から測った角度θを変えて照射し、表面粗さを制
御した。 【００２９】ビーム中のイオンのエネルギーは２００ｅ
Ｖで、イオン数は１．７ｘｌ０l3個／ｓｅｃ．／ｃｍ2
としてＰｔ膜を作製し、そのＸ線反射率を測定し、表面
粗さを評価した。 【００３０】表面粗さのビームの入射角に対する依存性
を図８に示す。この図から明らかなように、入射角を２
０度から８０度の間に設定することで表面粗さを最も小
さくすることができる。 【００３１】従って、イオン数を１０13個／ｓｅｃ．／
ｃｍ2以上とし、そのエネルギーを１０から５００ｅＶ
に設定し、さらに入射角を２０度から８０度の間に設定
することで、より一層小さな表面粗さを得ることがで
き、光学素子性能を高めることができる。 【００３２】（実施例４）図９に本発明の第４の実施例
の構成を示す。表面を刺激するための粒子と膜２を構成
する粒子を別に照射するのではなく、膜を構成する粒子
自身にエネルギーを与えてこれを制御することによっ
て、表面粗さを制御することができる。 【００３３】膜２を構成する元素と同じ種類のイオン、
原子あるいは分子あるいはクラスター状の粒子１０を生
成し、このエネルギーと数および進行方向を制御できる
粒子源１１を、基板ｌに対し一定の角度θ９だけ傾いた
方向に配置し、粒子１０を基板１の上に堆積させてＰｔ
膜を形成した。この場合、前述の実施例のように、膜形
成時にＡｒイオンによる表面刺激はないが、膜を形成す
るＰｔ粒子自身がエネルギーを有するため、前述した実
施例と同様な効果によって、小さな表面粗さを有する膜
が得られ、光学素子性能が向上した。 【００３４】表面を刺激する粒子源としては、以上の実
施例で用いたもののほかに、１０から５００ｅＶのエネ
ルギーを有するイオン、あるいは中性原子、分子、ある
いはクラスター等の粒子を１０13／ｓｅｃ／ｃｍ2以上
の数で生成できるものであればいずれを用いても良く、
例えば高周波放電型イオン源、ＥＣＲ型イオン源、電子
衝撃型イオン源（カウフマン型等）、Penning Ionizat
ion Gauge 型、ディオプラズマトロン型、熱イオン放
出型イオン源等を用いることができる。また、膜を形成
するイオン、あるいは原子・分子、あるいはクラスター
自体を加速する粒子源として、電子衝撃型あるいは静電
界印加型のクラスタイオン源等を用いることができる。 【００３５】また、本光学素子の膜を構成する物質とし
てもＰｔの他に、例えばＴａ、Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ａｕ等
の重金属とその化合物、あるいは例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｉ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓ
ｅ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｅ等の遷
移金属とその化合物等を用いることができる。 【００３６】 【発明の効果】以上述ベたように、Ｘ線等の電磁波を反
射、あるいは透過、あるいは吸収する膜を形成した光学
素子において、真空蒸着法、あるいはスパツタ法、ある
いはＣＶＤ法等の膜形成方法で、基板に該膜を形成する
と同時に、１０から５００ｅＶのエネルギーを有し、そ
の数が、１０13個／ｓｅｃ．／ｃｍ2以上のイオン、あ
るいは中性原子、分子、あるいはクラスター等の粒子か
らなるビームをビーム発生機で該膜の表面に照射しなが
ら膜を成長させることによって、表面の粗さの原因とな
る凹凸の成長を抑え、表面粗さを小さくすることができ
る。表面粗さを小さく制御することによって、反射率等
の素子性能を顕著に向上させることができる。 【００３７】前記条件に加えてさらに、該イオン、ある
いは中性原子・分子、あるいはクラスター等の粒子から
なるビームを基板に垂直な方向から２０度から８０度傾
けて照射しつつ膜形成することによって、表面粗さを小
さくする効果がより顕著になるため、光学素子性能をさ
らに向上させることができる。 【００３８】膜を形成する元素と同じ種類のイオン、あ
るいは中性原子・分子、あるいはクラスター状の粒子を
発生する粒子源を基板に対し一定の角度θだけ傾いた方
向に配置し、このエネルギーと数あるいは、これに加え
て進行方向を上記の値に制御して、粒子を基板の上に堆
積させることによって、表面粗さを制御することができ
る。これは膜を構成する原子、あるいは分子、あるいは
クラスター自身が膜形成時に表面を刺激するため、表面
を平坦にする効果を有し、表面粗さを小さくするためで
ある。これによって、光学素子性能を向上させることが
できる。 【００３９】本発明の光学素子は、電磁波を利用するた
めの反射ミラー、ハーフミラー、レンズ等に用いること
ができる。特に波長の短い電磁波に対して有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示した第１の模式図。
【図２】本発明の構成を示した第２の模式図。
【図３】第１の実施例を示した模式図。
【図４】測定したＸ線反射率を示した模式図。
【図５】表面粗さのイオン量依存性を示した図。
【図６】膜の表面粗さと粒子のエネルギーとの関係を示
した図。 【図７】第３の実施例を示した模式図。 【図８】膜の表面粗さとビームの入射角との関係を示し
た図。 【図９】第４の実施例を示した模式図。 【図ｌ０】光学素子の構造と入射する電磁波を示した模
式図。 【図１１】真空蒸着法で形成したＰｔ膜表面を示したＳ
ＴＭ像。 【符号の説明】 ｌ 基板、 ２ 膜、 ３ 電磁波、 ４ イオン、あるいは中性原子・分子、あるいはクラス
ター等の粒子からなるビーム、 ５ ビームの入射角度範囲、 ６ 蒸着原子、分子、 ７ イオンビーム発生装置、 ８ 蒸発装置、 ９ ビーム入射角、 １０ 膜を構成するイオン、あるいは中性原子・分子、
あるいはクラスター等の粒子、 １１ 膜を構成するイオン、あるいは中性原子、分子、
あるいはクラスター等の粒子を発生する装置。
した図。 【図７】第３の実施例を示した模式図。 【図８】膜の表面粗さとビームの入射角との関係を示し
た図。 【図９】第４の実施例を示した模式図。 【図ｌ０】光学素子の構造と入射する電磁波を示した模
式図。 【図１１】真空蒸着法で形成したＰｔ膜表面を示したＳ
ＴＭ像。 【符号の説明】 ｌ 基板、 ２ 膜、 ３ 電磁波、 ４ イオン、あるいは中性原子・分子、あるいはクラス
ター等の粒子からなるビーム、 ５ ビームの入射角度範囲、 ６ 蒸着原子、分子、 ７ イオンビーム発生装置、 ８ 蒸発装置、 ９ ビーム入射角、 １０ 膜を構成するイオン、あるいは中性原子・分子、
あるいはクラスター等の粒子、 １１ 膜を構成するイオン、あるいは中性原子、分子、
あるいはクラスター等の粒子を発生する装置。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 1/10
C23C 14/22
C23C 14/48
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項ｌ】 基板上に、Ｘ線等の電磁波を反射、ある
いは透過、あるいは吸収する膜を形成した光学素子にお
いて、エネルギーが１０から５００ｅＶの粒子を、１０
13個／ｓｅｃ．／ｃｍ2以上、照射しながら、該膜を形
成したことを特徴とする光学素子。 【請求項２】 前記粒子を、基板に垂直な方向から２０
度から８０度傾けて照射すること特徴とする請求項１記
載の光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078535A JP3015193B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078535A JP3015193B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05241001A JPH05241001A (ja) | 1993-09-21 |
| JP3015193B2 true JP3015193B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=13664610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4078535A Expired - Lifetime JP3015193B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015193B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4562227B2 (ja) * | 2000-01-31 | 2010-10-13 | 日東電工株式会社 | 光学用樹脂基板の製造方法 |
| KR20090057113A (ko) * | 2006-10-30 | 2009-06-03 | 닛뽄 고쿠 덴시 고교 가부시키가이샤 | 가스 클러스터 이온빔에 의한 고체 표면의 평탄화 방법 및 고체 표면 평탄화 장치 |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4078535A patent/JP3015193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05241001A (ja) | 1993-09-21 |
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