JP3097776B2 - 多層膜分光反射鏡 - Google Patents
多層膜分光反射鏡Info
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Description
の材料の化学状態、化学組成、不純物濃度、中でも軽元
素を高感度で分析する装置に必要な軟X線を選択する分
光素子や、微細加工、X線顕微鏡、X線望遠鏡などに必
要なX線分光反射鏡に関するものである。
軽元素層がそれぞれ一定の厚みで交互に並んでいるよう
な物質や材料にX線が入射すると各原子や各層でX線が
散乱する。ある特定の角度方向ではこれら散乱したX線
が干渉し強めあう結果、その角度方向に強いX線が出射
する現象、いわゆるブラッグ回折が観察される。
するために、このようなブラッグ回折効果を有する分光
素子が用いられているが、中でも重元素層と軽元素層が
交互に一定の厚みで形成された多層膜が使用されるよう
になってきた。多層膜はシリコンや石英などの基板の上
に、一般には軽元素層と重元素層をそれぞれ一定の厚み
で規則正しく積層させて形成されており、このような多
層膜は特に軟X線波長領域で回折格子や結晶に比べてX
線の反射率が高いという利点を有している。例えば波長
が約5nm程度では重元素層にNiを使用し、軽元素層
にCを使用した、Ni/Cは、直入射においても、計算
上では約40〜60%という高い反射率が得られること
から上記分光素子への適用が検討されつつある。
Ni/C多層膜においては、Niの融点が約1450℃
と低いこと、また、一般に物質は数10Åの膜厚ではバ
ルクの融点よりも更に融点が低下するため、Auなどと
同様に島状に凝集する。このため、Ni層を平滑な薄層
状で5から15Å程度の厚みに形成することが困難であ
った。Niが凝集する場合、多層膜の界面の平滑性が乱
れるため、X線反射率が大幅に低下してしまうという重
大な問題が生じていた。しかも、層厚が15Å以上のN
i/C多層膜においても、高強度のX線や軟X線がこの
多層膜に照射されると照射部の温度が上昇するため、こ
の部分の積層構造が乱れ、この影響で反射率が低下す
る。反射率が低下すると、分析応用の場合には変化した
だけ精度や確度が悪くなり、また、X線リソグラフィー
などに適用された場合は、レジストを適正時間露光する
ことが困難になる。更には、多層膜そのものの寿命が短
いなどの様々の問題を有していた。
り、その目的は、多層膜の重元素層の融点を向上させる
ことにより、平滑な多層膜を形成でき、X線反射特性と
耐熱性が向上された多層膜分光反射鏡を提供することに
ある。
を達成するために鋭意検討した結果、重元素層にNi化
合物を使用することにより上記の問題が解消されること
を見出した。すなわち本発明は、ブラッグ回折効果を有
する多層膜分光素子の重元素層に、O,N,C,F,
W,Re,Ruからなる群から選択される1種の元素と
Niとの化合物あるいは混合物を使用したことを特徴と
する多層膜分光反射鏡を要旨とするものである。また、
本発明は、ブラッグ回折効果を有する多層膜分光素子の
軽元素層として炭素を選択し、5から15Åの厚みの重
元素層として、Ni化合物あるいは混合物を使用したこ
とを特徴とする多層膜分光反射鏡にも関する。
合物、例えばNiOでは融点は1980℃程度と高くな
る。即ち、NiOを使用するか、Ni層内にNiOを混
合させることにより、その融点はNiよりも高くなり、
このような物質で形成される薄層は、厚みが5〜15Å
においても平滑に形成することが容易になる。このた
め、NiO/CあるいはNi1-xOx/Cで形成された多
層膜は、反射率が乱れた積層構造で同一厚みのNi/O
で形成された多層膜に比べて反射率や耐熱性が向上す
る。一方、添加物によりNiの凝集が抑制されるという
効果を持つようになる。このため、Niに添加物を混合
した薄膜はNiのみの薄膜よりも平坦化し、積層構造を
確保するのみの場合はこのような物質を重元素層とした
場合も、薄層の厚みが5〜15Åにおいても平滑に形成
することが容易になる。このような多層膜の反射率は、
NiにOなどの他の元素が10%程度まで入っても計算
上、X線反射率や軟X線反射率はあまり低下しない。し
かも、平滑性が増すため、多層膜の元素が更に含有され
ても実際に作製された膜では層界面の粗さの影響が少な
くなるため反射率が向上する。また、特に高い反射率を
必要とせず、耐熱性の向上、即ち、経時変化の少なさだ
けを求める場合、他元素の含有量がいくら増加してもか
まわない。このため重元素層にこのような材料を用い、
かつ軽元素層にCを用いた多層膜を、(1)X線・軟X
線を利用した各種分析に適用させた場合、多層膜の反射
率や耐熱性が重元素層にNiのみを用いた多層膜よりも
向上するため、反射率の向上により感度や精度が向上
し、耐熱性の向上から反射率の変化が少なくなり、精度
や確度が向上する。(2)X線リソグラフィーに適用さ
せた場合、重元素層にNiのみを用いた多層膜よりも
(1)と同様の理由でスループットの向上が図れたり、
反射率の変化が少なくなり、適正露光時間を正確に決め
られるようになる。(3)更に多層膜自身の寿命が延び
るなどの効果を有することとなる。
る。
NiO化合物を使用した多層膜を作製した。重元素層と
軽元素層の層厚の比率は1:2、重元素層と軽元素層の
ペアの数を35とし、周期長を約12Åから約50Åま
でのいずれかの値をとる多層膜を作製した。この多層膜
のX線反射率を測定した。図1にその反射率と同一積層
構造のNi/C多層膜の反射率との関係を示す。NiO
/C多層膜はNi/C多層膜に比べ反射率が高くなり、
X線反射特性に優れていることが確認された。また、N
i/C多層膜では25Å程度までしか積層構造がX線的
には観測されなかったが、NiO/C多層膜では10Å
程度まで積層構造が観測された。即ち、層の界面が平滑
になっていることを示した。また、周期長約30ÅのN
iO/C多層膜の波長50Åでの反射率は直入射角度5
度で25%の高い値を示した。また、図2に周期長12
Å、15Å及び30ÅのNiO/C多層膜の軟X線反射
率を示す。
中で種々の温度で1時間加熱処理し、その時のX線
(1.54Å)反射率の変化を測定した耐熱性の評価結
果を示す。NiO/C多層膜は高温熱処理でもNi/C
よりもX線反射率の減少が少なく、耐熱性が高いことが
確認された。
にNi1-xOxを使用して、多層膜を作製した。いずれも
周期長約20Å、重元素層と軽元素層の層厚の比率は
1:2、重元素層と軽元素層のペアの数は35であり、
xの値を0.01から0.50までの間で変化させた。
これらのX線反射率を測定した結果を図4に示す。いず
れの組成においてもNi/C多層膜の反射率よりも高い
値を示し、Ni/C多層膜よりX線反射特性が優れてい
ることが確認された。また、図5にNi1-xOx/Cの波
長50Åでの軟X線反射率の一例を示す。いずれもNi
/C多層膜の軟X線反射率よりも高い値を示した。
にNi1-xNx,Ni1- xCx,Ni1-xFxを使用して、多
層膜を作製した。いずれも周期長約20Å、重元素層と
軽元素層の層厚の比率は1:2、重元素層と軽元素層の
ペアの数は35であり、xの値を0.01から0.5ま
での間で変化させた。これらのX線反射率を測定した結
果を図6に示す。いずれの組成においてもNi/C多層
膜の反射率よりも高い値を示し、Ni/C多層膜よりX
線反射特性が優れていることが確認された。
iN/C,NiC/C,NiF/C多層膜は波長50Å
での反射率が直入射角度5度でそれぞれ18%、19
%、13%の高い値を示し、またこれらの比が1:9の
場合、同じ測定条件でそれぞれ28%、30%、34%
の高い値を示した。更にこれらの比が0.5:9.5の
場合はそれぞれ29%、32%、38%を示し、比が
0.2:9.8の場合はそれぞれ28%、24%、34
%を示した。
にNi1-xWx,Ni1- xRex,Ni1-xRuxを使用し
て、多層膜を作製した。いずれも周期長約20Å、重元
素層と軽元素層の層厚の比率は1:2、重元素層と軽元
素層のペアの数は35であり、xの値を0.01から
0.99までの間で変化させた。これらのX線反射率を
測定した結果を図7に示す。いずれの組成においてもN
i/C多層膜の反射率よりも高い値を示し、Ni/C多
層膜よりX線反射特性が優れていることが確認された。
また、NiとRe,Ru,Wの比が1:1のNiRe/
C,NiRu/C,NiW/Cは波長50Åでの反射率
が直入射角度5度でそれぞれ16%、22%、16%の
高い値を示した。またこれらの比が1:9の場合、同じ
測定条件でそれぞれ25%、32%、26%の高い値を
示した。更にこれらの比が0.5:9.5の場合はそれ
ぞれ27%、34%、27%を示した。
Ni/C多層膜に比較してX線反射特性が向上し、耐熱
性も向上している。このため、このような多層膜を
(1)X線・軟X線を利用した各種分析に適用させた場
合、多層膜の反射率や耐熱性が重元素層にNiのみを用
いた多層膜よりも向上するため、反射率の向上により感
度や精度が向上し、耐熱性の向上から反射率の変化が少
なくなり、精度や確度が向上する。(2)X線リソグラ
フィーに適用させた場合、重元素層にNiのみを用いた
多層膜よりも(1)と同様の理由でスループットの向上
が図れたり、反射率の変化が少なくなり、適正露光時間
を正確に決められるようになる。(3)更に多層膜自身
の寿命が延びるなどの効果を有することとなる。上記の
実施例ではいくつかの例を示しただけであるが、当然推
定されるように、これ以外にNiに他の元素を加えて融
点が更に向上する場合、あるいは、Niの凝集を防ぐ効
果がある場合にはそのような元素を添加したNi化合
物、混合物においても同様に効果があることは言うまで
もない。
長におけるX線反射率を示すグラフである。
多層膜のX線反射率を示すグラフである。
における熱処理前後のX線反射率の変化を示すグラフで
ある。
係を示すグラフである。
X線反射率との関係を示すグラフである。
膜におけるN、CあるいはF濃度とX線反射率との関係
を示すグラフである。
多層膜におけるRe、RuあるいはW濃度とX線反射率
との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 ブラッグ回折効果を有する多層膜分光素
子の重元素層に、O,N,C,F,W,Re,Ruから
なる群から選択される1種の元素とNiとの化合物ある
いは混合物を使用したことを特徴とする多層膜分光反射
鏡。 - 【請求項2】 ブラッグ回折効果を有する多層膜分光素
子の軽元素層として炭素を選択し、5から15Åの厚み
の重元素層として、Ni化合物あるいは混合物を使用し
たことを特徴とする多層膜分光反射鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03338550A JP3097776B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 多層膜分光反射鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03338550A JP3097776B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 多層膜分光反射鏡 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05172999A JPH05172999A (ja) | 1993-07-13 |
JP3097776B2 true JP3097776B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=18319229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03338550A Expired - Lifetime JP3097776B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 多層膜分光反射鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3097776B2 (ja) |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP03338550A patent/JP3097776B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05172999A (ja) | 1993-07-13 |
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