JP3065706B2 - 多層膜反射鏡および該多層膜反射鏡を有する光学装置 - Google Patents
多層膜反射鏡および該多層膜反射鏡を有する光学装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多層膜反射鏡および多
層膜反射鏡を有する光学装置に関し、特に、入射角が鏡
面に垂直に近い正入射の場合でも好適に使用できる多層
膜反射鏡および多層膜反射鏡を有する光学装置に関す
る。
層膜反射鏡を有する光学装置に関し、特に、入射角が鏡
面に垂直に近い正入射の場合でも好適に使用できる多層
膜反射鏡および多層膜反射鏡を有する光学装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、真空紫外線と称される光よりも波
長が短い光に対しては、ほとんどの物質の屈折率がほぼ
１に等しくなるとともに、これらの物質の吸収係数が無
視できない程度に大きくなるため、通常の反射鏡では、
この種の光が鏡面に垂直または垂直に近い入射角で入射
した場合には、反射率が１％以下となり、反射鏡として
の機能を果たさなくなるという欠点があった。
長が短い光に対しては、ほとんどの物質の屈折率がほぼ
１に等しくなるとともに、これらの物質の吸収係数が無
視できない程度に大きくなるため、通常の反射鏡では、
この種の光が鏡面に垂直または垂直に近い入射角で入射
した場合には、反射率が１％以下となり、反射鏡として
の機能を果たさなくなるという欠点があった。
【０００３】しかし、近年、薄膜の膜厚をオングストロ
ームのオーダーで制御しながら複数の薄膜を積層する技
術が開発され、多数の層界面からの各反射光が互い干渉
して強め合うように各膜厚が設定された多層膜からなる
多層膜反射鏡が提案され（Ｅ．Ｓｐｉｌｌｅｒ，Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．２０，ｐ．３６
５，１９７２）、その後、その研究開発が盛んに行われ
るようになってきた。一般に、多層膜反射鏡は、異なる
物質からなる複数の薄膜が交互に数十〜数百層積層され
た多層膜からなるが、大きな反射率を得るためには、互
いに隣接する薄膜を構成する物質の屈折率の差が大きく
なるように、複数の薄膜を構成する物質の組合せを選択
する必要がある。現在、波長が約１２４〜１０００Å程
度までの軟Ｘ線または真空紫外線に対する、このような
物質の組合せとしては、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン
（Ｓｉ）の組合せが知られており、これらの組合せから
なる多層膜が、多層膜反射鏡に用いられている。
ームのオーダーで制御しながら複数の薄膜を積層する技
術が開発され、多数の層界面からの各反射光が互い干渉
して強め合うように各膜厚が設定された多層膜からなる
多層膜反射鏡が提案され（Ｅ．Ｓｐｉｌｌｅｒ，Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．２０，ｐ．３６
５，１９７２）、その後、その研究開発が盛んに行われ
るようになってきた。一般に、多層膜反射鏡は、異なる
物質からなる複数の薄膜が交互に数十〜数百層積層され
た多層膜からなるが、大きな反射率を得るためには、互
いに隣接する薄膜を構成する物質の屈折率の差が大きく
なるように、複数の薄膜を構成する物質の組合せを選択
する必要がある。現在、波長が約１２４〜１０００Å程
度までの軟Ｘ線または真空紫外線に対する、このような
物質の組合せとしては、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン
（Ｓｉ）の組合せが知られており、これらの組合せから
なる多層膜が、多層膜反射鏡に用いられている。
【０００４】また、この種の多層膜反射鏡は、光学装置
（顕微鏡，リソグラフィおよび光ＣＶＤ装置など）で、
軟Ｘ線または真空紫外線を反射する反射手段として用い
られている。
（顕微鏡，リソグラフィおよび光ＣＶＤ装置など）で、
軟Ｘ線または真空紫外線を反射する反射手段として用い
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、上述し
た光学装置では、多層膜反射鏡は多数個組合わされて使
用されるため、入射された軟Ｘ線または真空紫外線の強
度が、多数回の反射により低下してしまうという欠点が
ある。たとえば、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓ
ｉ）の組合せからなる多層膜を用いて構成された多層膜
反射鏡では、大きな反射率を得るための理想的な形状に
作製されたとしても、波長が２００Åの真空紫外線が鏡
面に対して垂直に入射したときの反射率は約５０％程度
であるため、真空紫外線の強度は、３回の反射で約１
２．５％まで低下してしまう。また、実際に作製された
多層膜には、層界面の荒れおよび周期の乱れがあるた
め、多層膜反射鏡の反射率はさらに小さくなり、多数回
の反射による軟Ｘ線または真空紫外線の強度低下が無視
できなくなるという欠点がある。
た光学装置では、多層膜反射鏡は多数個組合わされて使
用されるため、入射された軟Ｘ線または真空紫外線の強
度が、多数回の反射により低下してしまうという欠点が
ある。たとえば、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓ
ｉ）の組合せからなる多層膜を用いて構成された多層膜
反射鏡では、大きな反射率を得るための理想的な形状に
作製されたとしても、波長が２００Åの真空紫外線が鏡
面に対して垂直に入射したときの反射率は約５０％程度
であるため、真空紫外線の強度は、３回の反射で約１
２．５％まで低下してしまう。また、実際に作製された
多層膜には、層界面の荒れおよび周期の乱れがあるた
め、多層膜反射鏡の反射率はさらに小さくなり、多数回
の反射による軟Ｘ線または真空紫外線の強度低下が無視
できなくなるという欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、多数回の反射によっても
軟Ｘ線または真空紫外線の強度低下を従来よりも低く抑
えることができる多層膜反射鏡および多層膜反射鏡を有
する光学装置を提供することにある。
軟Ｘ線または真空紫外線の強度低下を従来よりも低く抑
えることができる多層膜反射鏡および多層膜反射鏡を有
する光学装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の多層膜反射鏡
は、モリブデンからなる薄膜とアルミニウムからなる薄
膜とが交互に積層された多層膜を有する。
は、モリブデンからなる薄膜とアルミニウムからなる薄
膜とが交互に積層された多層膜を有する。
【０００８】また、本発明の光学装置は、反射手段が、
本発明の多層膜反射鏡を有する。
本発明の多層膜反射鏡を有する。
【０００９】
【作用】本発明の多層膜反射鏡は、真空および他の物質
との屈折率の実数部の差が大きいモリブデンからなる薄
膜と、シリコンに比べて、モリブデンとの屈折率の実数
部の差が大きくかつ屈折率の虚数部の絶対値が小さいア
ルミニウムからなる薄膜とが交互に積層された多層膜を
有するため、モリブデンとシリコンとの組合せからなる
多層膜を有する従来のものよりも、大きな反射率を得る
ことができる。
との屈折率の実数部の差が大きいモリブデンからなる薄
膜と、シリコンに比べて、モリブデンとの屈折率の実数
部の差が大きくかつ屈折率の虚数部の絶対値が小さいア
ルミニウムからなる薄膜とが交互に積層された多層膜を
有するため、モリブデンとシリコンとの組合せからなる
多層膜を有する従来のものよりも、大きな反射率を得る
ことができる。
【００１０】また、多層膜を、入射される軟Ｘ線または
真空紫外線の波長の１／２０以下の面粗度に加工された
基板上に形成することにより、基板における軟Ｘ線また
は真空紫外線の散乱を防止できるため、反射率を大きく
することができる。
真空紫外線の波長の１／２０以下の面粗度に加工された
基板上に形成することにより、基板における軟Ｘ線また
は真空紫外線の散乱を防止できるため、反射率を大きく
することができる。
【００１１】さらに、多層膜の基板と反対側の層をモリ
ブデンからなる薄膜とすることにより、真空との屈折率
の実数部の差の値はアルミニウムよりもモリブデンの方
が大きいため、反射率を大きくすることができる。
ブデンからなる薄膜とすることにより、真空との屈折率
の実数部の差の値はアルミニウムよりもモリブデンの方
が大きいため、反射率を大きくすることができる。
【００１２】本発明の光学装置は、反射手段が本発明の
多層膜反射鏡を有するため、反射手段の反射率を従来の
ものよりも大きくすることができ、多数回の反射によっ
ても光線の強度低下を低く抑えることができる。
多層膜反射鏡を有するため、反射手段の反射率を従来の
ものよりも大きくすることができ、多数回の反射によっ
ても光線の強度低下を低く抑えることができる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１４】図１は、本発明の多層膜反射鏡の第１の実
施例を示す要部断面図である。
施例を示す要部断面図である。
【００１５】この多層膜反射鏡は、モリブデンからなる
第１ないし第１５のモリブデン薄膜１０1 〜１０15とア
ルミニウムからなる第１ないし第１５のアルミニウム薄
膜１１1 〜１１15とが交互に積層された多層膜が基板１
上に形成され、かつ保護膜２が第１５のアルミニウム薄
膜１１15上に形成されたものである。なお、多層膜の基
板１側の層は第１のモリブデン薄膜１０1 となってお
り、多層膜の基板１と反対側の層は第１５のアルミニウ
ム薄膜１１15となっている。ここで、基板１における軟
Ｘ線または真空紫外線の散乱を防止するため、基板１の
多層膜が形成された面は、軟Ｘ線または真空紫外線の波
長（約１７０〜約１０００Å）に対して十分滑らかにな
るように、面粗度（凹凸の高さの差のｒｍｓ値）が５Å
（使用波長の１／２０）以下となるように加工されてい
る。また、大きな反射率を得るために、各モリブデン薄
膜１０1 〜１０15の厚さＤ1 および各アルミニウム薄膜
１１1 〜１１15の厚さＤ2 は、公知のフレネルの反射法
則を基礎にした計算式（たとえば、Ｊ．Ｈ．Ｕｎｄｅｒ
ｗｏｏｄ et al．，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，Ｖｏｌ．２
０，ｐ．３０２７，１９８１）から求められる値（たと
えば、波長が２００Åの真空紫外線に対して使用する場
合には、Ｄ1 ＝２９．５Å，Ｄ2 ＝７４．９Å）に設定
されている。さらに、保護膜２は、軟Ｘ線または真空紫
外線の吸収が少なくかつ安定な材料（たとえば、炭素な
ど）により構成されている。
第１ないし第１５のモリブデン薄膜１０1 〜１０15とア
ルミニウムからなる第１ないし第１５のアルミニウム薄
膜１１1 〜１１15とが交互に積層された多層膜が基板１
上に形成され、かつ保護膜２が第１５のアルミニウム薄
膜１１15上に形成されたものである。なお、多層膜の基
板１側の層は第１のモリブデン薄膜１０1 となってお
り、多層膜の基板１と反対側の層は第１５のアルミニウ
ム薄膜１１15となっている。ここで、基板１における軟
Ｘ線または真空紫外線の散乱を防止するため、基板１の
多層膜が形成された面は、軟Ｘ線または真空紫外線の波
長（約１７０〜約１０００Å）に対して十分滑らかにな
るように、面粗度（凹凸の高さの差のｒｍｓ値）が５Å
（使用波長の１／２０）以下となるように加工されてい
る。また、大きな反射率を得るために、各モリブデン薄
膜１０1 〜１０15の厚さＤ1 および各アルミニウム薄膜
１１1 〜１１15の厚さＤ2 は、公知のフレネルの反射法
則を基礎にした計算式（たとえば、Ｊ．Ｈ．Ｕｎｄｅｒ
ｗｏｏｄ et al．，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，Ｖｏｌ．２
０，ｐ．３０２７，１９８１）から求められる値（たと
えば、波長が２００Åの真空紫外線に対して使用する場
合には、Ｄ1 ＝２９．５Å，Ｄ2 ＝７４．９Å）に設定
されている。さらに、保護膜２は、軟Ｘ線または真空紫
外線の吸収が少なくかつ安定な材料（たとえば、炭素な
ど）により構成されている。
【００１６】次に、モリブデンからなる薄膜とアルミニ
ウムからなる薄膜とが交互に積層された多層膜を用いる
ことにより、軟Ｘ線または真空紫外線に対して大きな反
射率が得られる理由について説明する。
ウムからなる薄膜とが交互に積層された多層膜を用いる
ことにより、軟Ｘ線または真空紫外線に対して大きな反
射率が得られる理由について説明する。
【００１７】軟Ｘ線または真空紫外線領域の波長帯域で
は、物質の屈折率ｎは、 ｎ＝１−δ−ｉＫ （１） で表される。ここで、δおよびＫはともに１に比べて小
さな実数であり、屈折率ｎの虚数部−ｉＫは軟Ｘ線また
は真空紫外線の吸収度を示す。多層膜反射鏡を作製する
とき、多層膜に用いる薄膜材料の組合わせを選択する指
針としては、（１）式で表される屈折率ｎの実数部１−
δの差が大きくかつ虚数部−ｉＫの絶対値Ｋが小さい２
つの物質を組合わせることが適当であることが知られて
いる（Ｍ．Ｙａｍａｍｏｔｏ et al．，Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１１４０，ｐ．
４４８〜４５２，１９８９）。表１に、多層膜を形成す
るのに適当と思われる物質の波長２３６Åにおける屈折
率ｎの実数部１−δの値と虚数部−ｉＫの絶対値Ｋを示
す。
は、物質の屈折率ｎは、 ｎ＝１−δ−ｉＫ （１） で表される。ここで、δおよびＫはともに１に比べて小
さな実数であり、屈折率ｎの虚数部−ｉＫは軟Ｘ線また
は真空紫外線の吸収度を示す。多層膜反射鏡を作製する
とき、多層膜に用いる薄膜材料の組合わせを選択する指
針としては、（１）式で表される屈折率ｎの実数部１−
δの差が大きくかつ虚数部−ｉＫの絶対値Ｋが小さい２
つの物質を組合わせることが適当であることが知られて
いる（Ｍ．Ｙａｍａｍｏｔｏ et al．，Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１１４０，ｐ．
４４８〜４５２，１９８９）。表１に、多層膜を形成す
るのに適当と思われる物質の波長２３６Åにおける屈折
率ｎの実数部１−δの値と虚数部−ｉＫの絶対値Ｋを示
す。
【００１８】
【表１】 表１より、モリブデン（Ｍｏ）は、屈折率ｎの実数部１
−δが０．７２６８００であり、他の物質の屈折率ｎの
実数部１−δとの差が大きく、多層膜の一方の薄膜の材
料として最適であることがわかる。また、表１の屈折率
ｎの虚数部−ｉＫの絶対値Ｋに着目すると、シリコン
（Ｓｉ）の虚数部−ｉＫの絶対値Ｋは０．００６２４で
あり、他の物質に比べて絶対値Ｋが小さいため、多層膜
の他方の薄膜の材料として適していることがわかる。し
たがって、従来例で述べたモリブデン（Ｍｏ）とシリコ
ン（Ｓｉ）との組合せは、前述した指針を満足する組合
せの一つであることがわかる。
−δが０．７２６８００であり、他の物質の屈折率ｎの
実数部１−δとの差が大きく、多層膜の一方の薄膜の材
料として最適であることがわかる。また、表１の屈折率
ｎの虚数部−ｉＫの絶対値Ｋに着目すると、シリコン
（Ｓｉ）の虚数部−ｉＫの絶対値Ｋは０．００６２４で
あり、他の物質に比べて絶対値Ｋが小さいため、多層膜
の他方の薄膜の材料として適していることがわかる。し
たがって、従来例で述べたモリブデン（Ｍｏ）とシリコ
ン（Ｓｉ）との組合せは、前述した指針を満足する組合
せの一つであることがわかる。
【００１９】しかし、表１のアルミニウム（Ａｌ）に着
目すると、アルミニウム（Ａｌ）の屈折率ｎの虚数部−
ｉＫの絶対値Ｋは０．００５２８であり、シリコン（Ｓ
ｉ）の絶対値Ｋ（＝０．００６２４）よりもさらに小さ
い。また、アルミニウム（Ａｌ）とモリブデン（Ｍｏ）
との屈折率ｎの実数部１−δの差は０．２５３３６３
（＝０．９８０１６３−０．７２６８００）であり、シ
リコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）との屈折率ｎの実
数部１−δの差０．２３１１９３（＝０．９５７９９３
−０．７２６８００）よりも大きい。したがって、モリ
ブデン（Ｍｏ）とアルミニウム（Ａｌ）との組合せから
なる多層膜を用いて多層膜反射鏡を構成することによ
り、従来のモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との
組合せを用いたものよりも大きな反射率を得られること
がわかる。
目すると、アルミニウム（Ａｌ）の屈折率ｎの虚数部−
ｉＫの絶対値Ｋは０．００５２８であり、シリコン（Ｓ
ｉ）の絶対値Ｋ（＝０．００６２４）よりもさらに小さ
い。また、アルミニウム（Ａｌ）とモリブデン（Ｍｏ）
との屈折率ｎの実数部１−δの差は０．２５３３６３
（＝０．９８０１６３−０．７２６８００）であり、シ
リコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）との屈折率ｎの実
数部１−δの差０．２３１１９３（＝０．９５７９９３
−０．７２６８００）よりも大きい。したがって、モリ
ブデン（Ｍｏ）とアルミニウム（Ａｌ）との組合せから
なる多層膜を用いて多層膜反射鏡を構成することによ
り、従来のモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との
組合せを用いたものよりも大きな反射率を得られること
がわかる。
【００２０】次に、図１に示した多層膜反射鏡を実際に
作製した一実験例について説明する。
作製した一実験例について説明する。
【００２１】この実験では、多層膜の形成は公知の高周
波マグネトロンスパッタ法を用いて行った。すなわち、
真空槽内に回転自在に設けられた基板ホルダーに、石英
からなる基板１を設置し、真空槽内に存在する気体を真
空度が５×１０ー7（Ｔｏｒｒ）になるまで排気したの
ち、真空槽内にアルゴンガスを真空度が０．５（ｍＴｏ
ｒｒ）になるまで導入し、モリブデン（Ｍｏ）とアルミ
ニウム（Ａｌ）の各ターゲット上に交互に放電を起こす
ことにより、基板１上に各モリブデン薄膜１０1〜１０
15および各アルミニウム薄膜１１1 〜１１15を交互に積
層していった。なお、各モリブデン薄膜１０1 〜１０15
の膜厚Ｄ1 および各アルミニウム薄膜１１ 1 〜１１15の
膜厚Ｄ2 をそれぞれ前述した各値（Ｄ1 ＝２９．５Å，
Ｄ2 ＝７４．９Å）に制御するため、水晶振動子膜厚計
で膜厚を測定しながら各モリブデン薄膜１０1 〜１０15
および各アルミニウム薄膜１１1 〜１１15を積層してい
った。また、スパッタリングにおいて、モリブデン（Ｍ
ｏ）の蒸着速度は０．５（Å／ｓｅｃ）とし、アルミニ
ウム（Ａｌ）の蒸着速度は０．６（Å／ｓｅｃ）とし
た。
波マグネトロンスパッタ法を用いて行った。すなわち、
真空槽内に回転自在に設けられた基板ホルダーに、石英
からなる基板１を設置し、真空槽内に存在する気体を真
空度が５×１０ー7（Ｔｏｒｒ）になるまで排気したの
ち、真空槽内にアルゴンガスを真空度が０．５（ｍＴｏ
ｒｒ）になるまで導入し、モリブデン（Ｍｏ）とアルミ
ニウム（Ａｌ）の各ターゲット上に交互に放電を起こす
ことにより、基板１上に各モリブデン薄膜１０1〜１０
15および各アルミニウム薄膜１１1 〜１１15を交互に積
層していった。なお、各モリブデン薄膜１０1 〜１０15
の膜厚Ｄ1 および各アルミニウム薄膜１１ 1 〜１１15の
膜厚Ｄ2 をそれぞれ前述した各値（Ｄ1 ＝２９．５Å，
Ｄ2 ＝７４．９Å）に制御するため、水晶振動子膜厚計
で膜厚を測定しながら各モリブデン薄膜１０1 〜１０15
および各アルミニウム薄膜１１1 〜１１15を積層してい
った。また、スパッタリングにおいて、モリブデン（Ｍ
ｏ）の蒸着速度は０．５（Å／ｓｅｃ）とし、アルミニ
ウム（Ａｌ）の蒸着速度は０．６（Å／ｓｅｃ）とし
た。
【００２２】このようにして作製した多層膜反射鏡の評
価は、真空紫外線の反射率を測定することにより行っ
た。すなわち、真空紫外線の光源としてシンクロトロン
放射光を用い、シンクロトロン放射光を回折格子分光器
で分光することにより、波長が１５０〜２５０Åの真空
紫外線を得た。この真空紫外線を入射角１０°で多層膜
反射鏡に入射させ、入射させた真空紫外線の強度と反射
してくる真空紫外線の強度との比から反射率を求めた。
図２に、このようにして求めた反射率の波長依存性を測
定した結果を示す。図２に示されるように、この多層膜
反射鏡は、波長が２００Å付近で最大反射率約４８％を
もち、ほぼ設計値に近い結果（設計値のほぼ９０％の
値）が得られた。
価は、真空紫外線の反射率を測定することにより行っ
た。すなわち、真空紫外線の光源としてシンクロトロン
放射光を用い、シンクロトロン放射光を回折格子分光器
で分光することにより、波長が１５０〜２５０Åの真空
紫外線を得た。この真空紫外線を入射角１０°で多層膜
反射鏡に入射させ、入射させた真空紫外線の強度と反射
してくる真空紫外線の強度との比から反射率を求めた。
図２に、このようにして求めた反射率の波長依存性を測
定した結果を示す。図２に示されるように、この多層膜
反射鏡は、波長が２００Å付近で最大反射率約４８％を
もち、ほぼ設計値に近い結果（設計値のほぼ９０％の
値）が得られた。
【００２３】一方、比較のため、図１に示したものと同
じ構造を有する多層膜反射鏡をモリブデン（Ｍｏ）とシ
リコン（Ｓｉ）との組合せにより同様にして作製し、評
価した。ここで、モリブデン（Ｍｏ）からなる薄膜の膜
厚ｄ1 およびシリコン（Ｓｉ）からなる薄膜の膜厚ｄ2
は、前述したフレネルの反射法則を基礎にした計算式に
より求めた値（ｄ1 ＝３１．２Å，ｄ2 ＝７５．８Å）
にそれぞれ設定した。このようにして作製した多層膜反
射鏡の反射率の波長依存性は、図２に示したものとほぼ
同様であったが、波長が２００Å付近での最大反射率は
約４２％であり、本発明によるモリブデン（Ｍｏ）とア
ルミニウム（Ａｌ）との組合せにより作製した多層膜反
射鏡の最大反射率（約４８％）よりも小さかった。
じ構造を有する多層膜反射鏡をモリブデン（Ｍｏ）とシ
リコン（Ｓｉ）との組合せにより同様にして作製し、評
価した。ここで、モリブデン（Ｍｏ）からなる薄膜の膜
厚ｄ1 およびシリコン（Ｓｉ）からなる薄膜の膜厚ｄ2
は、前述したフレネルの反射法則を基礎にした計算式に
より求めた値（ｄ1 ＝３１．２Å，ｄ2 ＝７５．８Å）
にそれぞれ設定した。このようにして作製した多層膜反
射鏡の反射率の波長依存性は、図２に示したものとほぼ
同様であったが、波長が２００Å付近での最大反射率は
約４２％であり、本発明によるモリブデン（Ｍｏ）とア
ルミニウム（Ａｌ）との組合せにより作製した多層膜反
射鏡の最大反射率（約４８％）よりも小さかった。
【００２４】図３は、本発明の多層膜反射鏡の第２の実
施例を示す要部断面図である。
施例を示す要部断面図である。
【００２５】この多層膜反射鏡は、モリブデンからなる
第１ないし第１５のモリブデン薄膜３０1 〜３０15とア
ルミニウムからなる第１ないし第１４のアルミニウム薄
膜３１1 〜３１14とが交互に積層された多層膜が基板２
１上に形成されている点、および多層膜の基板２１側の
層が第１のモリブデン薄膜３０1 となっている点につい
ては、図１に示したものと同じである。ここで、図１に
示した基板１と同様に、基板２１における軟Ｘ線または
真空紫外線の散乱を防止するため、基板２１の多層膜が
形成される面は、軟Ｘ線または真空紫外線の波長（約１
７０〜約１０００Å）に対して十分滑らかになるよう
に、面粗度（凹凸の高さの差のｒｍｓ値）が５Å（使用
波長の１／２０）以下となるように加工されている。
第１ないし第１５のモリブデン薄膜３０1 〜３０15とア
ルミニウムからなる第１ないし第１４のアルミニウム薄
膜３１1 〜３１14とが交互に積層された多層膜が基板２
１上に形成されている点、および多層膜の基板２１側の
層が第１のモリブデン薄膜３０1 となっている点につい
ては、図１に示したものと同じである。ここで、図１に
示した基板１と同様に、基板２１における軟Ｘ線または
真空紫外線の散乱を防止するため、基板２１の多層膜が
形成される面は、軟Ｘ線または真空紫外線の波長（約１
７０〜約１０００Å）に対して十分滑らかになるよう
に、面粗度（凹凸の高さの差のｒｍｓ値）が５Å（使用
波長の１／２０）以下となるように加工されている。
【００２６】しかし、この多層膜反射鏡は、多層膜の基
板２１と反対側の層が第１５のモリブデン薄膜３０15と
なっている点、および保護膜２２が第１５のモリブデン
薄膜３０15上に形成されている点については、図１に示
したものと異なる。ここで、各モリブデン薄膜３０1 〜
３０15の厚さＤ3 は、図１に示した各モリブデン薄膜１
０1 〜１０15の厚さＤ1 （＝２９．５Å）と等しく、各
アルミニウム薄膜３１1 〜３１14の厚さＤ4 は、図１に
示した各アルミニウム薄膜１１1 〜１１15の厚さＤ2
（＝７４．９Å）と等しくなっている。
板２１と反対側の層が第１５のモリブデン薄膜３０15と
なっている点、および保護膜２２が第１５のモリブデン
薄膜３０15上に形成されている点については、図１に示
したものと異なる。ここで、各モリブデン薄膜３０1 〜
３０15の厚さＤ3 は、図１に示した各モリブデン薄膜１
０1 〜１０15の厚さＤ1 （＝２９．５Å）と等しく、各
アルミニウム薄膜３１1 〜３１14の厚さＤ4 は、図１に
示した各アルミニウム薄膜１１1 〜１１15の厚さＤ2
（＝７４．９Å）と等しくなっている。
【００２７】次に、多層膜の基板２１と反対側の層をモ
リブデン（Ｍｏ）からなる薄膜とする利点について説明
する。
リブデン（Ｍｏ）からなる薄膜とする利点について説明
する。
【００２８】表１に示したように、モリブデン（Ｍｏ）
の屈折率ｎの実数部１−δの値は、他の物質のそれより
もかなり小さく、波長が２３６Åの真空紫外線がモリブ
デン（Ｍｏ）と真空または空気との界面に入射角０°で
入射したときの反射率は、フレネルの反射法則により算
出すると、約２．４％程度となる。これに対して、多層
膜の基板２１と反対側の層をアルミニウム（Ａｌ）から
なる薄膜とした場合には、反射率は約０．０１％程度と
なる。したがって、多層膜の基板２１と反対側の層は、
多層膜中での多重反射を考慮しても、アルミニウム（Ａ
ｌ）からなる薄膜とするよりもモリブデン（Ｍｏ）から
なる薄膜とする方が、反射率の大きな多層膜反射鏡を構
成することができる。実際に、多層膜中での多重反射を
考慮した反射率のシミュレーションを行った結果におい
ても、多層膜の基板と反対側の層をモリブデン（Ｍｏ）
からなる薄膜とした方が、３．５％程度大きな反射率を
得ることができた。
の屈折率ｎの実数部１−δの値は、他の物質のそれより
もかなり小さく、波長が２３６Åの真空紫外線がモリブ
デン（Ｍｏ）と真空または空気との界面に入射角０°で
入射したときの反射率は、フレネルの反射法則により算
出すると、約２．４％程度となる。これに対して、多層
膜の基板２１と反対側の層をアルミニウム（Ａｌ）から
なる薄膜とした場合には、反射率は約０．０１％程度と
なる。したがって、多層膜の基板２１と反対側の層は、
多層膜中での多重反射を考慮しても、アルミニウム（Ａ
ｌ）からなる薄膜とするよりもモリブデン（Ｍｏ）から
なる薄膜とする方が、反射率の大きな多層膜反射鏡を構
成することができる。実際に、多層膜中での多重反射を
考慮した反射率のシミュレーションを行った結果におい
ても、多層膜の基板と反対側の層をモリブデン（Ｍｏ）
からなる薄膜とした方が、３．５％程度大きな反射率を
得ることができた。
【００２９】以上のことを確認するために、図１に示し
た多層膜反射鏡と同様にして、図３に示した多層膜反射
鏡を試作するとともに、反射率の波長依存性を測定し
た。図４に、反射率の波長依存性の測定結果を示す。こ
の測定結果は図２に示したものとほぼ同じであるが、波
長が２００Å付近における最大反射率は約５１％であ
り、本実施例の多層膜反射鏡の方が、図１に示した多層
膜反射鏡よりも大きな反射率が得られることを確認する
ことができた。
た多層膜反射鏡と同様にして、図３に示した多層膜反射
鏡を試作するとともに、反射率の波長依存性を測定し
た。図４に、反射率の波長依存性の測定結果を示す。こ
の測定結果は図２に示したものとほぼ同じであるが、波
長が２００Å付近における最大反射率は約５１％であ
り、本実施例の多層膜反射鏡の方が、図１に示した多層
膜反射鏡よりも大きな反射率が得られることを確認する
ことができた。
【００３０】以上の説明においては、表１に示した波長
が２３６Åの真空紫外線の屈折率ｎを例として述べた
が、光学定数のデータ（Ｂ．Ｌ．Ｈｅｎｋｅ et a
l．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏ
ｌ．１１４０，ｐ．５０２−５０５，１９８９）によれ
ば、波長が約１７０〜約１０００Åの軟Ｘ線または真空
紫外線に対しては、アルミニウム（Ａｌ）は、シリコン
（Ｓｉ）よりも屈折率ｎの虚数部−ｉＫの絶対値Ｋが小
さく、かつモリブデン（Ｍｏ）との屈折率ｎの実数部１
−δの差が大きいため、本発明の多層膜反射鏡は、波長
が約１７０〜約１０００Åの軟Ｘ線または真空紫外線に
対しても大きな反射率が得られる。
が２３６Åの真空紫外線の屈折率ｎを例として述べた
が、光学定数のデータ（Ｂ．Ｌ．Ｈｅｎｋｅ et a
l．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏ
ｌ．１１４０，ｐ．５０２−５０５，１９８９）によれ
ば、波長が約１７０〜約１０００Åの軟Ｘ線または真空
紫外線に対しては、アルミニウム（Ａｌ）は、シリコン
（Ｓｉ）よりも屈折率ｎの虚数部−ｉＫの絶対値Ｋが小
さく、かつモリブデン（Ｍｏ）との屈折率ｎの実数部１
−δの差が大きいため、本発明の多層膜反射鏡は、波長
が約１７０〜約１０００Åの軟Ｘ線または真空紫外線に
対しても大きな反射率が得られる。
【００３１】また、図１に示した保護膜２および図３に
示した保護膜２２は、多層膜の表面を保護するためのも
のであるから、多層膜の表面が保護される環境下で使用
される場合には必ずしも必要ではない。
示した保護膜２２は、多層膜の表面を保護するためのも
のであるから、多層膜の表面が保護される環境下で使用
される場合には必ずしも必要ではない。
【００３２】次に、本発明の多層膜反射鏡を有する光学
装置の一実施例について説明する。軟Ｘ線または真空紫
外線を反射する反射手段を有する光学装置の一例として
は、たとえば特開昭６３ー１８６２６号公報に記載され
ているような軟Ｘ線を用いた、半導体デバイス製造用の
投影露光装置がある。この投影露光装置は、３枚の曲面
反射鏡による光学系からなる反射手段を有し、軟Ｘ線で
マスクを照明し、このマスクの回路パターンの像を反射
手段によりウエハ上に投影してウエハ上に回路パターン
を転写し、このウエハを処理して半導体デバイスを作る
ものである。そこで、この３枚の曲面反射鏡による光学
系の代わりに、図３に示した多層膜反射鏡を用いた場合
の効果を確認するため、次に示す実験を行った。
装置の一実施例について説明する。軟Ｘ線または真空紫
外線を反射する反射手段を有する光学装置の一例として
は、たとえば特開昭６３ー１８６２６号公報に記載され
ているような軟Ｘ線を用いた、半導体デバイス製造用の
投影露光装置がある。この投影露光装置は、３枚の曲面
反射鏡による光学系からなる反射手段を有し、軟Ｘ線で
マスクを照明し、このマスクの回路パターンの像を反射
手段によりウエハ上に投影してウエハ上に回路パターン
を転写し、このウエハを処理して半導体デバイスを作る
ものである。そこで、この３枚の曲面反射鏡による光学
系の代わりに、図３に示した多層膜反射鏡を用いた場合
の効果を確認するため、次に示す実験を行った。
【００３３】図５は、実験に用いた測定系を示す模式図
である。
である。
【００３４】この実験では、図３に示した多層膜反射鏡
と同じ構造を有する第１，第２および第３の多層膜反射
鏡５１，５２，５３と、第１および第２の検出器５５，
５６を用いて測定系を構成した。なお、第１，第２およ
び第３の多層膜反射鏡５１，５２，５３は、曲面鏡を用
いたときの解析が複雑になることを避けるため、平面鏡
とした。また、第１の多層膜反射鏡５１は、入射してく
る真空紫外線光Ｌが入射角１０°で入射する位置に設
け、第２の多層膜反射鏡５２は、第１の多層膜反射鏡５
１で反射された真空紫外線光Ｌが入射角１０°で入射す
る位置に設け、第３の多層膜反射鏡５３は、第２の多層
膜反射鏡５２で反射された真空紫外線光Ｌが入射角１０
°で入射する位置に設けた。第１の検出器５５は、第１
の多層膜反射鏡５１の図示右側の、入射してくる真空紫
外線光Ｌの光軸上に設け、第２の検出器５６は、第３の
多層膜反射鏡５３で反射された真空紫外線光Ｌの光軸上
に設けた。さらに、第１，第２および第３の多層膜反射
鏡５１，５２，５３には、面粗度が３Å以下となるよう
に平面研磨された基板上に、モリブデン（Ｍｏ）からな
る薄膜とアルミニウム（Ａｌ）からなる薄膜とを同一真
空槽内で交互に積層して作製したものを用いた。真空紫
外線光Ｌには、シンクロトロン放射光を回折格子分光器
で分光して得た、波長が２００Åのものを用いた。
と同じ構造を有する第１，第２および第３の多層膜反射
鏡５１，５２，５３と、第１および第２の検出器５５，
５６を用いて測定系を構成した。なお、第１，第２およ
び第３の多層膜反射鏡５１，５２，５３は、曲面鏡を用
いたときの解析が複雑になることを避けるため、平面鏡
とした。また、第１の多層膜反射鏡５１は、入射してく
る真空紫外線光Ｌが入射角１０°で入射する位置に設
け、第２の多層膜反射鏡５２は、第１の多層膜反射鏡５
１で反射された真空紫外線光Ｌが入射角１０°で入射す
る位置に設け、第３の多層膜反射鏡５３は、第２の多層
膜反射鏡５２で反射された真空紫外線光Ｌが入射角１０
°で入射する位置に設けた。第１の検出器５５は、第１
の多層膜反射鏡５１の図示右側の、入射してくる真空紫
外線光Ｌの光軸上に設け、第２の検出器５６は、第３の
多層膜反射鏡５３で反射された真空紫外線光Ｌの光軸上
に設けた。さらに、第１，第２および第３の多層膜反射
鏡５１，５２，５３には、面粗度が３Å以下となるよう
に平面研磨された基板上に、モリブデン（Ｍｏ）からな
る薄膜とアルミニウム（Ａｌ）からなる薄膜とを同一真
空槽内で交互に積層して作製したものを用いた。真空紫
外線光Ｌには、シンクロトロン放射光を回折格子分光器
で分光して得た、波長が２００Åのものを用いた。
【００３５】この測定系を用いて、第２の検出器５６で
検出された、第３の多層膜反射鏡５３で反射された真空
紫外線光Ｌの強度と、第１の多層膜反射鏡５１を取除い
た状態において第１の検出器５５で検出された、入射し
てくる真空紫外線光Ｌの強度との比から反射率を求めた
ところ、約１３％であった。比較のため、第１，第２お
よび第３の多層膜反射鏡５１，５２，５３の代わりに、
モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との組合わせか
らなる従来の多層膜反射鏡を用いて、同様にして反射率
を求めたところ、反射率は約８．３％であった。
検出された、第３の多層膜反射鏡５３で反射された真空
紫外線光Ｌの強度と、第１の多層膜反射鏡５１を取除い
た状態において第１の検出器５５で検出された、入射し
てくる真空紫外線光Ｌの強度との比から反射率を求めた
ところ、約１３％であった。比較のため、第１，第２お
よび第３の多層膜反射鏡５１，５２，５３の代わりに、
モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との組合わせか
らなる従来の多層膜反射鏡を用いて、同様にして反射率
を求めたところ、反射率は約８．３％であった。
【００３６】本発明の多層膜反射鏡は、前述した投影露
光装置やプロキシミティータイプの露光装置の照明系の
軟Ｘ線の反射鏡として使用でき、この多層膜反射鏡で軟
Ｘ線を反射して、軟Ｘ線でマスクを照明することによ
り、マスクの回路パターンをウエハ上にプリントして、
半導体デバイスを作ることができる。
光装置やプロキシミティータイプの露光装置の照明系の
軟Ｘ線の反射鏡として使用でき、この多層膜反射鏡で軟
Ｘ線を反射して、軟Ｘ線でマスクを照明することによ
り、マスクの回路パターンをウエハ上にプリントして、
半導体デバイスを作ることができる。
【００３７】また、本発明の多層膜反射鏡は、Ｘ線顕微
鏡の照明光学系や結像光学系の構成要素としても使用で
きる。
鏡の照明光学系や結像光学系の構成要素としても使用で
きる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は次のような
効果がある。請求項１および請求項２の発明は、モリブ
デンからなる薄膜とアルミニウムからなる薄膜とが交互
に積層された多層膜を有することにより、大きな反射率
を得ることができるため、反射による軟Ｘ線または真空
紫外線の強度低下を防止できるという効果があり、ま
た、請求項３の発明は、入射される軟Ｘ線または真空紫
外線の波長の１／２０以下の面粗度に加工された基板上
に多層膜が形成されることにより、大きな反射率を得る
ことができるという効果があり、さらに、請求項４の発
明は、多層膜の基板と反対側の層をモリブデンからなる
薄膜とすることにより、大きな反射率を得ることができ
るという効果があり、また、請求項５の発明は、反射手
段が反射率の大きい本発明の多層膜反射鏡を有するた
め、多数回の反射による軟Ｘ線または真空紫外線の強度
低下を防止できるので、軟Ｘ線または真空紫外線を有効
に利用できるという効果がある。
効果がある。請求項１および請求項２の発明は、モリブ
デンからなる薄膜とアルミニウムからなる薄膜とが交互
に積層された多層膜を有することにより、大きな反射率
を得ることができるため、反射による軟Ｘ線または真空
紫外線の強度低下を防止できるという効果があり、ま
た、請求項３の発明は、入射される軟Ｘ線または真空紫
外線の波長の１／２０以下の面粗度に加工された基板上
に多層膜が形成されることにより、大きな反射率を得る
ことができるという効果があり、さらに、請求項４の発
明は、多層膜の基板と反対側の層をモリブデンからなる
薄膜とすることにより、大きな反射率を得ることができ
るという効果があり、また、請求項５の発明は、反射手
段が反射率の大きい本発明の多層膜反射鏡を有するた
め、多数回の反射による軟Ｘ線または真空紫外線の強度
低下を防止できるので、軟Ｘ線または真空紫外線を有効
に利用できるという効果がある。
【図１】本発明の多層膜反射鏡の第１の実施例を示す要
部断面図である。
部断面図である。
【図２】図１に示した多層膜反射鏡における反射率の波
長依存性を測定した結果を示すグラフである。
長依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図３】本発明の多層膜反射鏡の第２の実施例を示す要
部断面図である。
部断面図である。
【図４】図３に示した多層膜反射鏡における反射率の波
長依存性を測定した結果を示すグラフである。
長依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図５】実験に用いた測定系を示す模式図である。
１，２１ 基板 ２，２２ 保護膜 １０1〜１０15，３０1〜３０15 モリブデン薄膜 １１1〜１１15，３１1〜３１14 アルミニウム薄膜 ５１，５２，５３ 多層膜反射鏡 ５５，５６ 検出器 Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4 膜厚 Ｌ 真空紫外線
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−266398（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21K 1/06
Claims (5)
- 【請求項１】 モリブデンからなる薄膜とアルミニウム
からなる薄膜とが交互に積層された多層膜を有する多層
膜反射鏡。 - 【請求項２】 前記多層膜が、波長領域１７０〜１００
０Åの軟Ｘ線または真空紫外線を反射する請求項１記載
の多層膜反射鏡。 - 【請求項３】 前記多層膜が、入射される軟Ｘ線または
真空紫外線の波長の１／２０以下の面粗度に加工された
基板上に形成されている請求項１または請求項２記載の
多層膜反射鏡。 - 【請求項４】 前記多層膜の基板と反対側の層が、モリ
ブデンからなる薄膜である請求項３記載の多層膜反射
鏡。 - 【請求項５】 軟Ｘ線または真空紫外線を反射する反射
手段を有する光学装置において、前記反射手段が、請求
項１ないし請求項４いずれか１項記載の多層膜反射鏡を
有することを特徴とする光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3103370A JP3065706B2 (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | 多層膜反射鏡および該多層膜反射鏡を有する光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3103370A JP3065706B2 (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | 多層膜反射鏡および該多層膜反射鏡を有する光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04310899A JPH04310899A (ja) | 1992-11-02 |
| JP3065706B2 true JP3065706B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=14352226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3103370A Expired - Fee Related JP3065706B2 (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | 多層膜反射鏡および該多層膜反射鏡を有する光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3065706B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10134267B4 (de) * | 2001-07-18 | 2007-03-01 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Einrichtung zur Reflexion von Röntgenstrahlen |
| US20160232858A1 (en) * | 2015-02-11 | 2016-08-11 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Creep resistant reflective structure in mems display |
-
1991
- 1991-04-09 JP JP3103370A patent/JP3065706B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04310899A (ja) | 1992-11-02 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |