JP3169191B2 - 多層膜分光反射鏡 - Google Patents

多層膜分光反射鏡

Info

Publication number
JP3169191B2
JP3169191B2 JP23428292A JP23428292A JP3169191B2 JP 3169191 B2 JP3169191 B2 JP 3169191B2 JP 23428292 A JP23428292 A JP 23428292A JP 23428292 A JP23428292 A JP 23428292A JP 3169191 B2 JP3169191 B2 JP 3169191B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
element layer
melting point
multilayer film
layer
light element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP23428292A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0659098A (ja
Inventor
久貴 竹中
朋晃 川村
芳一 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP23428292A priority Critical patent/JP3169191B2/ja
Publication of JPH0659098A publication Critical patent/JPH0659098A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3169191B2 publication Critical patent/JP3169191B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体材料など各種の材
料の化学状態、化学組成、不純物濃度なかでも軽元素を
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。
【0002】
【従来の技術】単色・準単色の軟X線やX線を選択する
ために、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
重元素層を数10Å〜数100Åの一定の厚さで規則正
しく積層させて形成されていた。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反射率が高
いという利点を有している。従来の単層膜では垂直入射
に近ずくにつれて反射しなくなり、反射率は0.000001以
下とほとんど反射しないが、例えば波長が約13nm程
度では重元素層にMoを使用し、軽元素層にSiを使用
した多層膜(Mo/Si多層膜)が直入射においても計
算上約50〜80%という高い反射率が得られるため適
用が検討されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
Mo/Si多層膜においてはSiの融点が約1414℃
と低いこと、また、一般に物質の融点は数10Åの膜厚
ではバルクの融点よりも更に下がるため、Mo層とSi
層の界面で拡散が生じ易くなる。軟X線波長領域を中心
とした波長領域のX線・軟X線・紫外線などを分光する
場合多層分光素子では分光後のX線・軟X線・紫外線の
強度は多層膜の界面の拡散が少ないほど大きくなり、分
光後X線・軟X線・紫外線を使用して、分析や加工を行
う場合に感度が向上する、加工性が向上するなど特性が
良くなる。しかし、例えば、このMo/Siの組み合わ
せの多層膜を用いた場合、成膜時の基板温度の上昇や多
層膜分光素子使用中時の温度の上昇などの理由で拡散が
生じ多層膜分光素子への入射強度に対する多層膜分光素
子からの出射強度の比(反射率)が小さくなり、特性が
悪くなる。例えば周期長90Å、層厚比1:2、Mo層
とSi層のペア数30のMo/Si多層膜ではMoの融
点が約2600℃、Siの融点が約1400℃であるが
この多層膜を真空中400℃で1時間熱処理すると、X
線反射率は初期値の50%程度に低下してしまい耐熱特
性が悪い。特に現在、高強度のX線・軟X線・紫外線源
として放射光やレーザープラズマなどが使用されている
が、高強度であるがゆえにこれら軟X線などの照射され
る部分の多層膜分光素子上の温度上昇が激しい。このた
め、この照射部の多層膜の界面の拡散が生じて、X線反
射率が大幅に低下してしまうという大きな問題が生じて
いた。反射率が低下すると、上にも一部述べたように分
析応用の場合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していた場合、レジ
ストを適性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様々な問題が生じてい
た。本発明は前述の問題点を解決するために提案された
もので、その目的は重元素層と軽元素層の化合物の融点
が、それら単体の融点よりも高い材料を用い、界面拡散
の少ない多層膜を形成し、X線反射特性の耐熱性を向上
させた多層膜分光反射鏡を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、回折効果を有する多層膜分光素子の重元
素層と軽元素層が各々単一の元素からなり、前記重元素
層を構成する物質と前記軽元素層を構成する物質との化
合物の融点が、前記重元素層を構成する物質及び前記軽
元素層を構成する物質の融点よりも高くなる組合せの物
質を使用したことを特徴とする多層膜分光反射鏡を発明
の要旨とするものである。
【0005】
【作用】例えばAlとBiで多層膜を作製した場合、A
lの融点は約660℃でBiの融点は271℃である。
このため、これら材料の組み合わせで作製した図1に示
すような構造の多層膜に放射光をあてはめると照射部の
温度は照射時間や照射強度にも依存するが100℃から
600℃に上昇し、一般には拡散が生じ易くなると考え
られる。図1において1は重元素層を、2は軽元素層
を、3は基板を表す。しかしながら、図2に示すように
多層膜の温度が上昇すると各層の界面で拡散が生じる。
ここで4は拡散層を表す。例えばAlとBiの組み合わ
せの多層膜で拡散が生じ界面でAl−Bi化合物が一旦
できると、そのAl−Bi化合物は図3に示すように最
高では1037℃の融点をもつようになる。そのためこ
の高い融点をもつ化合物とそれぞれの単体物質との拡散
が生じにくくなるという自己修復機能が働く。このた
め、このような重元素層と軽元素層の化合物の融点が、
それら単体の融点よりも高くなる材料を組み合わせた多
層膜では、拡散が生じにくい、あるいは照射部の温度に
よっては実質上拡散がおこらなくなる。このような多層
膜分光素子ではその反射率はあまり低下せず、しかもそ
れが維持される、つまり、特性の耐熱性が向上すること
になる。このためこのような材料の組み合わせからなる
多層膜分光素子をX線・軟X線などを利用した各種分
析に適用した場合、多層膜の分光特性の耐熱性が向上す
るため時間による変動が減少し、精度や確度が向上す
る、X線リソグラフィーに適用した場合、と同様の
理由で反射率の変化が少なくなり、適性露光時間を正確
に決められるようになる。更に多層膜自身の寿命が延
びるなどの作用を有することになる。
【0006】
【実施例】次に本発明の代表的な実施例について説明す
る。 実施例1 蒸着法により軽元素層にAlを用い、重元素層にBi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は60
で周期長90Åの多層膜を作製した。この多層膜のX線
反射率を測定した。図4にその反射率のプロファイルを
示す。横軸に波長、縦軸に反射率をとってある。図5に
この多層膜を300℃で種々の時間アニールした後の多
層膜の波長約10Åにおける軟X線反射率の変化を示
す。横軸、アニール時間、縦軸にアニール前後の反射率
の比をとってある。アニール時間が10時間以上ではほ
とんど反射率の変化が無視できるようになる。このこと
は10時間以上のアニールでは単体物質の融点より、融
点の高い化合物が生成し、この化合物のため物質の拡散
が生じにくくなって、耐熱性が向上したことを示してい
る。図6にはこの多層膜の軟X線反射率のアニール温度
による変化率と、多層膜の構成物質それぞれの単体の融
点が、これら単体の化合物よりも高い材料の組み合わせ
であるAl/Mg多層膜の軟X線反射率のアニール温度
による変化率を示す。参考にAlとMgの状態図を図7
に示しておく。Al/Mg多層膜の構造はここで用いた
Al/Bi多層膜と同一の構造とした。Al/Bi多層
膜の軟X線反射率の減少が、あまりすすまないのに対し
て、Al/Mg多層膜はアニール時間の増加に伴って反
射率は大幅に減少していく。つまり、このような重元素
層と軽元素層の化合物の融点が、それら単体の融点より
も高い材料を組み合わせた多層膜は、多層膜の構成物質
それぞれの単体の融点がこれら単体の化合物よりも高い
材料の組み合わせである多層膜に比べて耐熱性が高いこ
とが確認された。
【0007】実施例2 実施例1と同様に例として軽元素層にAlを用い、重元
素層に融点の比較的近いCa(融点842℃),Sb
(融点630℃),Sr(融点769℃),Te(融点
450℃)のいずれかを使用して、重元素層と軽元素層
の化合物の融点が、それら単体の融点よりも高い材料を
組み合わせた多層膜を蒸着法やスパッタ法で作製し、多
層膜の構成物質それぞれの単体の融点が、これら単体の
化合物よりも高い材料の組み合わせであるAl/Mg多
層膜とその耐熱性を比較した。Mgの融点は650℃で
ある。いずれも周期波は90Å、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
60とした。これらの多層膜を300℃で種々の時間ア
ニールした後の軽X線反射率の変化率を測定した結果を
図8に示す。横軸にアニール時間、縦軸にアニール前後
の反射率の比をとってある。重元素層と軽元素層の化合
物の融点がそれら単体の融点よりも高い材料を組み合わ
せたいずれの多層膜においても、多層膜の構成物質それ
ぞれの単体の融点が、これら単体の化合物よりも高い材
料の組み合わせであるAl/Mg多層膜の軟X線反射率
の減少に比べて単体の融点が同様な値であるにもかかわ
らず、その減少率が少なく耐熱性が優れていることを確
認された。
【0008】実施例3 実施例2と同様にして軽元素層にAlを用い、重元素層
にCo(融点1495℃)、Er(融点1529℃)、
Gd(融点1313℃)、Ho(融点1474℃)、N
i(融点1455℃)、Pd(融点1555℃)のいず
れかを使用して、重元素層と軽元素層の化合物の融点
が、それら単体の融点よりも高い材料を組み合わせた多
層膜を作製し、多層膜の構成物質それぞれの単体の融点
がこれら単体の化合物よりも高い材料の組み合わせであ
るAl/Cu多層膜、また、多層膜の構成物質いずれか
の単体の融点が、これら単体の化合物よりも高い材料の
組み合わせであるAl/Fc多層膜とその耐熱性を比較
した。Cuの融点は1085℃であり、Feの融点は1
538℃である。いずれも周期長は90Å、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60とした。これらの多層膜を300℃で種
々の時間アニールした後の軟X線反射率の変化率を測定
した結果を図9に示す。横軸にアニール時間、縦軸にア
ニール前後の反射率の比をとってある。重元素層と軽元
素層の化合物の融点が重元素層や軽元素層の融点よりも
高い材料を組み合わせたいずれの多層膜においても、一
般的な多層膜の例である、つまり、多層膜の重元素層、
軽元素層の物質の融点の方がこれら重元素層、軽元素層
から生じる化合物の融点よりも高い組み合わせであるA
l/Cu多層膜の軟X線反射率の減少よりも、その減少
率が少ないのみならず、ある程度の時間が経過すると反
射率がほぼ一定になり、変化がなくなってくるなど耐熱
性が優れていることが確認された。また、これも一般的
な多層膜である、つまり、多層膜の構成物質である重元
素層や軽元素層の融点が、これらの層が化合して生じる
化合物よりも高い材料の組み合わせであるAl/Fe多
層膜に比較しても、本発明の多層膜のX線反射率の減少
率は10時間程度をすぎるとほぼ一定となって。Al/
Fe,Al/Cu多層膜よりも変化が少なく耐熱性に優
れることが確認された。
【0009】実施例4 実施例2と同様に例として軽元素層にB(融点2092
℃)を用い、重元素層にCr(融点1863℃)、Dy
(融点1412℃)、Er(融点1529℃)、Gd
(融点1313℃)、Hf(融点2231℃)、Ho
(融点1474℃)、Nb(融点2469℃)、Ti
(融点1670℃)、V(融点1910℃)、Zr(融
点1855℃)のいずれかを使用して、重元素層と軽元
素層の化合物の融点が、それら単体の融点よりも高い材
料を組み合わせた多層膜を作製し、多層膜の構成物質が
それぞれの単体の融点が、これら単体の化合物よりも高
い材料の組み合わせであるNi/B多層膜とRu/B多
層膜とのその耐熱性を比較した。Niの融点は1445
℃で、Ruの融点は2334℃である。いずれも周期長
は90Å、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60とした。これらの
多層膜を400℃で種々の時間アニールした後の軟X線
反射率の変化率を測定した結果を図10に示す。重元素
層と軽元素層の化合物の融点がそれら各層単体の融点よ
りも高い材料を組み合わせたいずれの多層膜において
も、多層膜を構成する重元素層と軽元素層の物質の融点
が、これら各層が化合して生じる化合物の融点よりも高
い材料の組み合わせである。Ni/B多層膜とRu/B
多層膜の軟X線反射率の減少率に比べて、その減少率が
少なく耐熱性が優れていることが確認された。
【0010】
【発明の効果】以上述べたように本発明の多層膜は、回
折効果を有する多層膜分光素子の重元素層と軽元素層が
各々単一の元素からなり、前記重元素層を構成する物質
と前記軽元素層を構成する物質との化合物の融点が、前
記重元素層を構成する物質及び前記軽元素層を構成する
物質の融点よりも高くなる組合せの物質を使用したの
で、多層膜の周囲の温度が向上した場合、自然に界面に
多層膜を構成する物質よりも高い融点をもつ物質が形成
され、温度による拡散速度を抑制することが可能とな
る。このため多層膜を構成する重元素層と軽元素層の物
質の融点が、これら重元素層と軽元素層の物質が化合し
てできる化合物の融点とほぼ同じ、あるいは、化合物の
融点より高い材料の組み合わせからなる多層膜に比較し
て、重元素層と軽元素層とが化合してできる化合物の融
点が、重元素層と軽元素層の物質の融点よりも高くなる
材料を組み合わせた本発明の多層膜においては、多層膜
の周囲の温度が向上し、各層の界面において重元素層と
軽元素層との物質が化合してできる化合物内では、多層
膜の重元素層と軽元素層の物質内での原子の動きにくら
べて、融点が高くなった分、原子の移動がおそくなり耐
熱性が向上する。このため、各層の界面で化合して生じ
る化合物の融点と各層の物質との融点がほぼ同じである
か、あるいは、化合物の融点の方が低くなるような物質
の組み合わせによる多層膜に比較して、本発明の多層膜
をX線・軟X線を利用した各種分析に適用した場合に
は、耐熱性が向上するため、反射率の変化が少なくな
り、精度や確度が向上する、安定性が増すため、X線
リソグラフィーに適用した場合、適性露光時間を正確に
決められる、多層膜自身の寿命が延びるなどの効果を
有することになる。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、これ以外の物質の
組み合わせにおいても各層の界面において多層膜の構成
物質それぞれの単体の融点よりもこれらの化合物の融点
のほうが高くなる材料の組み合わせの場合には効果があ
ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】多層膜の構造を表す図である。
【図2】多層膜の各層の界面で拡散が生じていることを
示す図である。
【図3】AlとBiの状態図を示す。
【図4】Al/Bi多層膜の反射率のプロファイルであ
る。
【図5】Al/Bi多層膜を300℃でアニールした後
の多層膜の波長約10Åにおける軟X線反射率の変化を
示す。
【図6】Al/Bi多層膜の軟X線反射率のアニール温
度による変化率とAl/Mg多層膜の軟X線反射率のア
ニール温度による変化率を示す。
【図7】AlとMgの状態図を示す。
【図8】AlとCa,Sb,Sr,Teのいずれかを組
み合わせた多層膜およびAl/Mg多層膜の300℃に
おける耐熱性を比較した図である。いずれも周期長は9
0Å、Alと他元素層の層厚の比率は1:2、ペアの数
は60とした。
【図9】AlとCo,Er,Gd,Ho,Ni,Pdの
いずれかを組み合わせた多層膜およびAl/Cu,Al
/Fe多層膜の300℃における耐熱性を比較した図を
示す。いずれも周期長は90Å、Alと他元素層の層厚
の比率は1:2、ペアの数は60とした。
【図10】BとCr,Dy,Er,Gd,Hf,Ho,
Nb,Ti,V,Zrのいずれかを組み合わせた多層膜
およびNi/B,Ru/B多層膜の400℃における耐
熱性を比較した図を示す。いずれも周期長は90Å、A
lと他元素層の層厚の比率は1:2、ペアの数は60。
【符号の説明】
1 重元素層 2 軽元素層 3 基板 4 拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−250400(JP,A) 特開 平5−232299(JP,A) 特開 平5−232298(JP,A) 特開 平5−203798(JP,A) 特開 昭63−161403(JP,A) 特開 平4−164297(JP,A) 特開 昭63−88502(JP,A) 特開 昭63−88503(JP,A) 特開 昭62−297800(JP,A) 特開 昭63−266396(JP,A) 特開 平1−94300(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21K 1/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラッグ回折効果を有する多層膜分光素
    子の重元素層と軽元素層が各々単一の元素からなり、前
    重元素層を構成する物質と前記軽元素層を構成する物
    質との化合物の融点が、前記重元素層を構成する物質及
    前記軽元素層を構成する物質の融点よりも高くなる組
    合せの物質を使用したことを特徴とする多層膜分光反射
    鏡。
JP23428292A 1992-08-10 1992-08-10 多層膜分光反射鏡 Expired - Lifetime JP3169191B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23428292A JP3169191B2 (ja) 1992-08-10 1992-08-10 多層膜分光反射鏡

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23428292A JP3169191B2 (ja) 1992-08-10 1992-08-10 多層膜分光反射鏡

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0659098A JPH0659098A (ja) 1994-03-04
JP3169191B2 true JP3169191B2 (ja) 2001-05-21

Family

ID=16968539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23428292A Expired - Lifetime JP3169191B2 (ja) 1992-08-10 1992-08-10 多層膜分光反射鏡

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3169191B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0659098A (ja) 1994-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI427334B (zh) Euv蝕刻裝置反射光學元件
US7927765B2 (en) Adjustable mask blank structure for an EUV phase-shift mask
CN112997116A (zh) 反射型光掩模坯以及反射型光掩模
US5528654A (en) Multilayer film for X-rays
Sae-Lao et al. Measurements of the refractive index of yttrium in the 50–1300-eV energy region
JPH09230098A (ja) 多層膜x線反射鏡
Platonov et al. Status of small d-spacing x-ray multilayer development at Osmic
Lodha et al. Platinum/carbon multilayer reflectors for soft-x-ray optics
Seely et al. Coated photodiode technique for the determination of the optical constants of reactive elements: La and Tb
JP3169191B2 (ja) 多層膜分光反射鏡
Meltchakov et al. Single and multi-channel Al-based multilayer systems for space applications in EUV range
Lee et al. Soft x-ray optics using multilayer mirrors
Moos et al. Layered synthetic microstructures for soft x‐ray spectroscopy of magnetically confined plasmas
JP3097778B2 (ja) 多層膜分光反射鏡
Kim et al. Optimized Structures of Multilayer Soft X-Ray Reflectors in the Spectral Range of 30 to 300 Å
Ejima et al. Two-color reflection multilayers for He-I and He-II resonance lines for microscopic ultraviolet photoelectron spectroscopy using Schwarzschild objective
Kaiser et al. Si-based multilayers with high thermal stability
JPH05509407A (ja) バックグランド低減x線多層ミラー
Van der Laan et al. A high resolution soft-X-ray monochromator for synchrotron radiation based on a multilayer/crystal combination
JP3097780B2 (ja) 多層膜分光反射鏡
Schaefers et al. At-wavelength Metrology on Sc-based Multilayers for the UV and Water Window
JP3097776B2 (ja) 多層膜分光反射鏡
JPH0862393A (ja) 多層膜x線反射鏡
JPH06230195A (ja) 多層膜x線反射鏡
JP3265030B2 (ja) X線分光反射鏡

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090316

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090316

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316

Year of fee payment: 12