JP3291953B2

JP3291953B2 - 反射用光学素子

Info

Publication number: JP3291953B2
Application number: JP01045395A
Authority: JP
Inventors: 元英影山; 勝彦村上; 信也原; 清人真島
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 2002-06-17
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH08201590A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射用光学素子に関す
るものであり、特にＸ線縮小投影露光装置、Ｘ線顕微鏡
等のＸ線光学機器の照明系に好適な反射用光学素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を
向上させるために、従来の紫外線に代わって、これより
波長の短いＸ線を使用した投影リソグラフィー技術が開
発されている。この技術に使用されるＸ線縮小投影露光
装置は、主としてＸ線源、照明光学系、マスク、結像光
学系、ウェハーステージ等により構成される。

【０００３】Ｘ線源には、放射光やレーザープラズマＸ
線源等が使用される。照明光学系は反射面に斜め方向か
ら入射したＸ線を反射させる斜入射ミラー、反射面が多
層膜により形成される多層膜ミラー、および所定波長の
Ｘ線のみを反射または透過させるフィルター等により構
成され、マスク上を所望の波長のＸ線で照明する。

【０００４】マスクには透過型マスクと反射型マスクと
がある。透過型マスクは、Ｘ線を良く透過する物質から
なる薄いメンブレン上にＸ線を吸収する物質を所定形状
に設けることによってパターンを形成したものである。
一方、反射型マスクは、例えば、Ｘ線を反射する多層膜
上に反射率の低い部分を所定形状に設けることによって
パターンを形成したものである。

【０００５】このようなマスク上に形成されたパターン
は、複数の多層膜ミラー等で構成された投影結像光学系
により、フォトレジストが塗布されたウェハー上に結像
することで該レジストに転写される。なお、Ｘ線は大気
に吸収されて減衰するため、その光路は全て所定真空度
に維持されている。一般に、光学系の収差が充分に小さ
くて収差の影響が無視できるような回折限界の結像にお
いては、光学系の解像力は結像系の性能だけでなく、物
体（リソグラフィーの場合はマスク）の照明方法に左右
される。

【０００６】結像系の入射側開口数に対する照明光の開
口数の比をコヒーレンスファクターσという。σ＝０の
場合をコヒーレント照明による結像といい、この場合に
は、物体は単一な方向から入射する平行光束で照明され
る。この時、光学系の伝達関数（ＯＴＦ）は、図９に示
すように、ＮＡ／λ（ＮＡは結像系の出射側開口数、λ
は照明光の波長）で決まる空間周波数までは一定の値を
示すが、この空間周波数を越えると０になり解像しな
い。

【０００７】一方、σ＝１の場合をインコヒーレント照
明による結像といい、この場合には物体は結像系の入射
側開口全体を満たすような発散角を持つ光線で照明され
る。この時、ＯＴＦは空間周波数が高くなるに従い徐々
に低下するが、２ＮＡ／λの空間周波数までは０になら
ない。従って、像のコントラストは低下するものの、イ
ンコヒーレント照明の方が高い空間周波数のパターンま
で解像することができる。そこで、回折限界の解像力が
要求される露光装置の照明光学系には、解像力とコント
ラストとを勘案して０＜σ＜１の部分コヒーレント照明
が用いられている。

【０００８】実際の露光装置において、マスク上の例え
ば１２０×１２０ｍｍ程度の広い領域を照明する場合に
は、前述のような部分コヒーレント照明の条件を満たす
ことと、照度を均一にすることが要求される。そのよう
な条件を満たす照明光学系として、図１０に示すような
ケーラー照明光学系が広く一般に使用されている。以下
にケーラー照明光学系の機能を簡単に説明する。

【０００９】光源１９から出射した光線は、まず第１の
レンズ２０により平行光束に変換された後、オプティカ
ルインテグレーター２１へ入射する。オプティカルイン
テグレーター２１は平行光束を空間的に分割し、さらに
分割した各光束を集束させるので、光源１９の多重化さ
れた像２２が形成される。紫外光を用いた露光装置にお
いては、オプティカルインテグレーター２１としてフラ
イアイレンズが一般に用いられている。

【００１０】次に、この光源像２２から発散する光線
は、第２のレンズ２３により平行光束に変換された後、
物体２４を照明する。異なる光源像２２から発した光線
束は異なる方向から物体２４へ入射する。この時、途中
（第１のレンズ２０とオプティカルインテグレーター２
１の間）の平行光束の太さが照明光のＮＡ（開口数）を
決め、多重化された光源像２２からの発散角が照明領域
の大きさを決めることになる。点光源から発した光線を
平行光束に変換して物体を照明するので、照度ムラは小
さい。また、照明の開口数の変更も容易である。

【００１１】Ｘ線投影露光装置において、以上のような
ケーラー照明光学系を実現するためには、図１０に示し
たものと等価な光学系を全て反射光学系（例えば多層膜
ミラーを用いたもの）で構成する必要がある。そのよう
な光源を多重化するための光学素子として、図１１に示
すようなケーラー照明用ミラーがJ.B.Murphyらによって
提案されている（Appl. Opt.,32(34)6920(1993))。

【００１２】かかるケーラー照明用ミラーの提案は、理
論的なものであり、実物が存在するわけではない。該ケ
ーラー照明用ミラーは、その反射面の厳密な形状精度及
びあらさ精度（面精度）の両方が要求されるので、作製
が非常に困難であるからである。しかし、かかるケーラ
ー照明用ミラーがもし存在すれば、前述のＸ線投影露光
装置のようにレンズ光学系を適用できないＸ線光学系
や、その他の光学系にも用いることができるので、その
適用範囲は様々な装置に広がる。

【００１３】例えば、近年急速に進歩している医学や生
物工学の分野では、通常の可視光（λ＝約４００ｎｍ〜
８００ｎｍ）を用いる顕微鏡よりも分解能が高く、しか
も生きた試料（以下生物試料という、例えば、細胞、バ
クテリア、精子、染色体、ミトコンドリア、べん毛な
ど）も鮮明に観察することができる高解像度顕微鏡とし
て、可視光に代えて波長λ＝２〜５ｎｍの軟Ｘ線を用い
るＸ線顕微鏡が検討され開発されつつある。

【００１４】例えば、図１２は、このようなＸ線顕微鏡
の簡単な構造と光学系を示したものである。図１２にお
いて、Ｘ線発生器１２から出射したＸ線は、Ｘ線照明光
学系１３により集光されて試料カプセル１４中の試料に
照射される。そして、試料を透過したＸ線は、Ｘ線拡大
光学系１５により、試料の像をＸ線撮像装置１６上に結
像させる。Ｘ線発生器１２からＸ線撮像装置１６までの
光路長は、例えば２ｍ程度である。

【００１５】１７は真空容器で、１８はこの容器内を真
空にするための排気装置である。Ｘ線照明光学系１３に
前記ケーラー照明用ミラーを用いることができれば、ケ
ーラー照明光学系を構成することができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前記ケーラー照明用ミ
ラーは、点光源からの光束を拡げ、またムラをなくすた
めに、光束を分割平面で反射させて１点に集束させる機
能を満足しなければならない。前記ケーラー照明用ミラ
ーの反射面形状は、連続的な凹面鏡の反射凹面に似た形
状であるが、連続的な凹面鏡の反射面形状とは異なる。
前記ケーラー照明用ミラーの反射面は、複数の平面が互
いに隔離されて配列されたものであり、その配列は、各
平面の中心部における法線が１点に集まるようになされ
ている。

【００１７】従来、反射ミラーは、軸対称であろうと自
由曲面であろうと、主としてＮＣ工作機により加工製作
されてきた。しかし、このような従来の加工方法では、
前記ケーラー照明用ミラーのように厳密な形状精度及び
あらさ精度が要求される反射用光学素子を作製すること
はできなかった。

【００１８】そのため、前記ケーラー照明用ミラーの提
案のように、厳密な形状精度及びあらさ精度が要求され
る反射用光学素子は、単に理論的なものであり、実際に
は利用することができない（実物が存在しない）という
問題点があった。本発明はかかる問題点に鑑みてなされ
たものであり、厳密な形状精度及びあらさ精度を満たす
反射用光学素子（例えば、前記理論的なケーラー照明用
ミラーと同等の機能を有する反射用光学素子）を提供す
ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「曲面を有する基板の該曲面に、溝部により隔てた複
数の反射平面又は反射略平面を有する反射部材を接合し
てなり、かつ、前記複数の反射平面又は反射略平面には
反射用多層膜が形成されてなることを特徴とする反射用
光学素子（請求項１）」を提供する。また、本発明は第
二に「前記基板の曲面が球面であり、かつ、前記複数の
反射平面又は反射略平面の各法線が前記球面の中心を通
るように、前記球面に前記反射部材が接合されてなるこ
とを特徴とする請求項１記載の反射用光学素子（請求項
２）」を提供する。

【００２０】また、本発明は第三に「前記基板と前記反
射部材とが陽極接合法により接合されてなることを特徴
とする請求項１又は２記載の反射用光学素子（請求項
３）」を提供する。また、本発明は第四に「前記反射用
多層膜がＸ線反射用多層膜であることを特徴とする請求
項１〜３記載の反射用光学素子（請求項４）」を提供す
る。

【００２１】

【作用】厳密な形状精度及びあらさ精度を満たす反射用
光学素子（例えば、前記理論的なケーラー照明用ミラー
と同等機能を有する反射用光学素子）は、曲面４を有す
る基板１の該曲面４に、溝部３により隔てた複数の反射
平面又は反射略平面６を有する反射部材２を接合してな
り、かつ、前記複数の反射平面又は反射略平面６には反
射用多層膜が形成されてなることを特徴とする反射用光
学素子（請求項１）により実現することができる（図１
参照）。

【００２２】本発明の反射用光学素子を製造する方法の
一例を示すと、先ず、平板状部材（例えば、シリコンウ
ェハ）２ａを用意し、該部材２ａに溝部３を形成して反
射部材２を作製する（図５の１．参照）。溝部３は例え
ば、ダイシング加工又はエッチング加工により形成でき
る。溝部３をダイシング加工により形成する場合には、
溝部３の幅はダイシングのブレードの幅（例えば、２０
μｍ、１００μｍ）に対応する大きさとなるが、溝部３
をエッチング加工により形成する場合には、さらに小さ
い幅にすることができる。

【００２３】ダイシング加工には、エッチング加工にお
けるフォトリソ工程のように手間のかかる工程がないの
で、加工機さえ用意できれば、簡単に加工を行うことが
できる。しかし、前記したように、ダイシング加工で
は、ブレードの幅等の機械的な制約のために細い溝のよ
うな精度の高い形状を加工するのに限界がある。そこ
で、より高い精度が要求される場合には、工程は長くな
るが、エッチング加工により溝部３を形成するとよい。

【００２４】次に、曲面４を有する基板１の該曲面４
に、溝部３を形成した反射部材２を例えば陽極接合法に
より接合して（図５の２．参照）、反射用光学素子が完
成する（図５の３．参照）。陽極接合法については、後
で詳述する。基板１の曲面４と反射部材２の接合を行う
とき、特に、接合面である基板１の曲面４が凹面の場合
には、凹面に最近接した反射部材２の平面（接合面）部
分から接合が行われるので、接合部分に空気溜まりがで
きやすい。

【００２５】そのため、空気溜まりができないように、
空気抜きのための穴５を基板１又は反射部材２に設ける
ことが好ましい（図１参照、基板１に穴５を設けた
例）。空気抜きの穴５を基板１に設ける場合、穴５はそ
の上に位置する反射部材２の反射面部分の変形に影響を
及ぼすので、光学特性が特に要求されない反射面部分６
ａの下側に位置する基板部分に、必要最小限の大きさに
て設けることが好ましい。

【００２６】また、空気抜きの穴５を反射部材２に設け
る場合は、光学特性が特に要求されない反射面部分に穴
５を設けることが好ましい。従って、空気抜きの穴５は
例えば、基板１又は反射部材２の中心に最小限の大きさ
にて設けることが好ましい。以上、本発明の反射用光学
素子を製造する方法の一例を示した。

【００２７】本発明の反射用光学素子にかかる基板１の
曲面４と反射部材２の接合により、基板曲面４の形状精
度が接合後の反射部材２に転写される。即ち、反射部材
２の接合面は接合後、基板曲面４にならって変形するこ
とで、基板曲面４の形状精度が接合後の反射部材２に転
写される（図５の３．参照）。反射部材２の接合面は接
合後、基板曲面４にならって変形するが、本発明では反
射部材２の反射面側に複数の反射面（反射平面又は反射
略平面）６を隔てる溝部３を設けている。そのため、反
射部材２の接合面が変形する際に生じる応力を該溝部３
を設けた部分（溝部形成部分）に集中させて、複数の反
射面６の変形を抑制することができる。

【００２８】また、反射部材２において、反射面６部分
と溝部３形成部分の剛性差を大きくする程、前記応力を
溝部３形成部分に集中させて、複数の反射面６の変形を
抑制する効果が増大する。但し、前記剛性差が大きすぎ
て、溝部３形成部分への応力集中による該部分の変形が
過大になると、基板曲面４の形状精度が接合後の反射部
材２に転写される度合いが低下する。

【００２９】従って、前記反射面６の変形抑制及び前記
形状精度の転写の両方を考慮した剛性差を持たせること
が好ましい。前記剛性差を大きくするには、例えば、反
射面６部分の厚さを溝部３形成部分に対して大きくする
か、或いは、溝部３の幅（一辺の長さ）を反射面６部分
（溝部３により隔てられた各反射面部分）の幅（一辺の
長さ）に対して小さくすれば良い。なお、溝部３の幅を
反射面６部分の幅に対して小さくすることは、反射面６
全体の面積を大きくして、反射光学素子としての機能を
増大する上でも好ましい。

【００３０】溝部３の平面投影形状は、容易に加工で
き、しかも平面座標系において表示しやすい形状が好ま
しく、例えば、図１（ａ）に示す回転対称な格子形状が
好ましい。本発明の反射用光学素子において、前記基板
１の曲面４が球面であり、かつ、前記複数の反射平面又
は反射略平面６の各法線が前記球面の中心Ｃを通るよう
に、前記球面に前記反射部材２が接合されてなる反射用
光学素子（請求項２）は、前記理論的なケーラー照明用
ミラーと同等の機能を有する。

【００３１】なお、前記複数の反射平面又は反射略平面
６の各法線が前記球面（曲面４）の中心を通るように、
前記球面に前記反射部材２を接合するためには、例え
ば、溝部３の平面投影形状を図１（ａ）に示す回転対称
な格子形状にするとよい。また、本発明の反射用光学素
子は、基板曲面４と反射部材２の接合が陽極接合法によ
りなされたものが好ましい（請求項３）。

【００３２】接合法としては、有機系接着剤、ロウ付又
はハンダ付などで用いられる金属系接着剤、ガラス系接
着剤等の接着剤を用いる接合法と、レーザー溶接、シー
ム溶接、超音波溶接等の溶接による接合法と、さらに陽
極接合法をあげることができる。なお、溶接による接合
法には、接合材を介して二つの部材を接合する方法と接
合材を介さないで直接二つの部材を接合する方法があ
る。

【００３３】かかる接合法のうち、接着剤又は接合材を
用いる接合法により、前記基板曲面４及び反射部材２を
接合した場合、基板曲面（基板の接合面）４と反射部材
２の接合面４’との間に接着剤層又は接合材層が介在す
ることになるが、この層の厚さが大きいと、基板曲面４
の形状精度を接合後の反射部材２に転写することが困難
となる。

【００３４】また、基板曲面（基板の接合面）４と反射
部材２の接合面４’との間に接着剤層又は接合材層が介
在すると、熱膨張率や塑性の相違による接合強度の低下
という問題や、経年変化による接合強度の劣化という問
題が起こりやすくなる。接合材を用いない溶接法によ
り、基板１と反射部材２を接合する場合は、基板１又は
反射部材２をその融点又は軟化点以上に加熱する必要が
あるので、形状精度を保持したまま接合することが困難
である。

【００３５】従って、接合法としては、比較的低温での
接合が可能であり、しかも接合材を用いる必要がなく、
そのため、基板曲面４の形状精度を接合後の反射部材２
に正確に転写することができる陽極接合法が好ましい。
陽極接合法は、接合を行う２部材間に直流電圧を印加す
ることにより、本来（直流電圧を印加しない場合）の接
合温度よりも低い温度での接合を可能とする接合法であ
り、誘電体（例えば、ガラスやセラミックス）と金属類
（単位金属、合金、半導体）の接合に適用できる。

【００３６】陽極接合を行う場合、先ず、接合される誘
電体及び金属類の各接合面を研磨して平滑化することが
好ましい。この平滑化により、接合強度増大の効果が得
られる。例えば、0.05μｍ以下の表面粗さにすることが
好ましい。陽極接合においては、両材料の接合面を重ね
合わせて、誘電体の軟化点及び金属類の融点よりも低い
温度で加熱し、比較的高い直流電圧を両材料間に印加す
ることで、両者の接合がなされる。このときの極性は、
金属類側を＋、誘電体側を−にする。

【００３７】加熱温度は、材料の組み合わせや接合面の
平滑度に依存するが、３００〜６００°Ｃの場合が多
い。接合面の平滑度が良い程、また誘電体の硬度が小さ
い程、より低い加熱温度での接合が可能となる。印加す
る電圧は直流電圧であり、交流電圧の場合には接合はな
されない。また極性は金属類側を必ず＋にする。印加電
圧の大きさは、材料の組み合わせ、接合面の平滑度、加
熱温度に依存するが、２００〜２０００Ｖの場合が多
く、一般には１０００Ｖ前後が適当である。上限値は、
スパークによる破壊を起こさない上限の値となる。

【００３８】電圧の印加時間（接合が完了する時間）
は、加熱温度及び印加電圧に依存するが、加熱温度が高
い程、印加電圧が高い程、短時間となり、一般には数分
程度である。陽極接合は、一般には空気中で行われる
が、酸素、スチーム、窒素、水素、アルゴン、真空、ホ
ーミングガスの雰囲気下でも行うことができる。

【００３９】陽極接合による接合強度を増大するため
に、被接合材料である誘電体と金属類の熱膨張率の差が
小さい組み合わせを選択することが好ましい。例えば、
熱膨張率の差が５０％以下の組み合わせが好ましい。陽
極接合に好適な誘電体としては、例えば、軟質ガラス
（例えば、ホウケイ酸ガラス）、硬質ガラス、光学ガラ
ス、セラミック（例えば、βアルミナセラミックス）、
溶融石英、サファイア、磁器類などがあり、またこれら
の誘電体それぞれとの組み合わせとして好適な金属類と
しては、例えば、コバール、クロム合金、タンタル、シ
リコン、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、Ｇ
ａＡｓなどがある。

【００４０】前記好適な誘電体と、該誘電体との熱膨張
率の差が５０％よりも大きい金属類との組み合わせの場
合でも、金属類を薄膜状にすれば、接合強度の増大が可
能である。このような金属類としては、例えば、銅、
鉄、ニッケル、鉄−ニッケル合金、クロム、アルミニウ
ム、マグネシウム、チタン、ベリリウムなどがある。以
上の材料の組み合わせのうち、陽極接合に特に好適なも
のは、汎用性と加工精度の点から、ホウケイ酸ガラスと
シリコンの組み合わせである。この組み合わせによる陽
極接合では、比較的低い接合温度で、しかも短時間で接
合を行うことができる。

【００４１】本発明の反射用光学素子の反射面にＸ線反
射用多層膜を設けると（請求項４）該素子をＸ線光学素
子として使用することができる。Ｘ線反射用多層膜とし
ては、例えば、Ｍｏ／Ｓｉ、Ｍｏ／Ｓｉ化合物、Ｒｕ／
Ｓｉ、Ｒｕ／Ｓｉ化合物、Ｒｈ／Ｓｉ、Ｒｈ／Ｓｉ化合
物、Ｗ／Ｃ、Ｗ／Ｓｉ、Ｎｉ／Ｃ、Ｃｒ／Ｃ、Ｍｏ／Ｂ
₄Ｃ、Ｍｏ／ＳｉＣ、Ｒｕ／Ｂ₄Ｃ、Ｎｉ／Ｖ₂Ｏ₅、
Ｃｒ／Ｖ₂Ｏ₅の組み合わせのうち、いずれか一つの組
み合わせで、交互に複数回積層したものが使用できる。

【００４２】反射面にＸ線反射用多層膜を設けた光学素
子（請求項４）を製作する方法としては大きくわけて、
多層膜を形成した後に陽極接合を行う方法と、陽極接合
した後に多層膜を形成する方法がある。基板と反射部材
との接合面の曲面度（例えば曲率）が小さい場合には、
接合後でも所望の多層膜（構成層の膜厚比及び各構成層
の膜厚が一定の交互多層膜）を形成しやすいが、曲面度
（例えば曲率）が大きい場合には、接合後に所望の多層
膜を形成しようとすると、成膜条件の設定等、成膜工程
が煩雑になる。そのため接合面の曲面度（例えば曲率）
が大きい場合には、接合前に多層膜を形成するとよい。

【００４３】本発明においては、両方法を提案すること
で、反射面にＸ線反射用多層膜を設けた光学素子（請求
項４）の製法を接合面の形状に関わらずに提供できる。
本発明にかかる反射用光学素子は、各種装置の光学系
（例えば、顕微鏡等の照明光学系）に用いることができ
る。さらに、多層膜を成膜した光学素子はＸ線顕微鏡や
Ｘ線リソグラフィー装置の照明光学系にも適用すること
ができる。また、本発明の反射用光学素子を製造する方
法は、光学素子だけでなく各種機械系要素の製造にも適
用できる。

【００４４】以下、本発明を実施例により更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものでは
ない。

【００４５】

【実施例１】図１は本実施例の光学素子の平面図（ａ）
及び断面図（ｂ）であり、該光学素子は、曲面４を有す
る基板１の該曲面４に、溝部３により隔てた複数の反射
面（反射面又は反射略平面）６を有する反射部材２を接
合してなる反射用光学素子である。

【００４６】前記基板１の曲面４は形状精度のよい球面
であり、かつ、前記複数の反射面６の各法線が前記球面
の中心Ｃを通るように、前記球面に前記反射部材２が接
合されている。基板１の材料にはホウケイ酸ガラスを、
反射部材２の材料にはシリコンを使用した。また、基板
１と反射部材２の接合は、陽極接合法により行った。

【００４７】以下、本実施例の光学素子を作製する手順
を示す。先ず、シリコンを材料とする平板状部材２ａを
用意し、該部材２ａにダイシング法又はエッチング法に
より溝部３を形成して反射部材２を作製した（図５の
１．参照）。エッチング法では、平板状部材（シリコン
ウェハ）２ａ上にＳｉＯ₂を蒸着しさらにレジスト８を
塗布した後、マスクを用いてフォトリソを行った。次
に、ＳｉＯ₂ドライエッチを行い、ＫＯＨ等を使用して
面方位によるエッチングレートの違いを利用したウェッ
トエッチングにより溝部３を形成した。

【００４８】図１（ａ）に示すように、溝部３の平面投
影形状は、容易に加工でき、しかも平面座標系において
表示しやすい形状である、回転対称な格子形状とした。
反射部材において、反射面部分と溝部形成部分の剛性差
を大きくするために、溝部３の幅と溝部形成部分の厚さ
に対して、反射面部分の厚さ及び一辺の長さを大きくし
た。即ち、溝部３の幅１００μｍ、溝部形成部分の厚さ
１５０μｍに対して、反射面部分の厚さ２ｍｍ及び一辺
の長さ２ｍｍとした。

【００４９】陽極接合を行う前に、先ず、反射部材２の
反射面部分を研磨して最大表面粗さを0.001 μｍ以下と
した。また、接合される反射部材（シリコン）２及び基
板（ホウケイ酸ガラス）１の各接合面を研磨して平滑化
（0.05μｍ以下の最大表面粗さ）した。陽極接合は、反
射部材（シリコン）２及び基板（ホウケイ酸ガラス）１
を約４００℃に加熱した状態において、反射部材（シリ
コン）２側の極性を＋、基板（ホウケイ酸ガラス）１側
の極性を−にして、直流電圧約６００Ｖを印加して行い
約１０分で接合が完了した。

【００５０】基板１と反射部材２を陽極接合したとき、
溝部形成部分において最大変形量１μｍの変形が生じた
のに対して、反射面部分では殆ど変形が起こらず、反射
面６部分の最大表面粗さを0.001 μｍ以下に保持するこ
とができた。尚、接合面である基板の曲面形状によって
は、前記最大変形量の値がさらに大きくなるが、その場
合には、反射面６部分の厚さをさらに大きくすること
で、反射面６の変形量が光学系で要求される表面粗さ精
度の範囲に入るようにすればよい。

【００５１】基板１の曲面４と反射部材２の接合を行う
とき、特に、本実施例のように接合面である基板１の曲
面４が凹面の場合には、凹面に最近接した反射部材の平
面（接合面）部分から接合が行われるので、接合部分に
空気溜まりができやすい。そのため、本実施例では、空
気溜まりができないように、空気抜きのための穴５を基
板１に設けた。なお、空気抜きの穴５は、その上に位置
する反射部材２の反射面部分の変形に影響を及ぼすの
で、光学特性を特に要求されない反射面部分（中心部
分）６ａの下側に位置する基板部分に必要最小限の大き
さにて設けた。

【００５２】

【実施例２】図２は本実施例の光学素子の断面図であ
る。該光学素子は、曲面を有する基板１の該曲面上に誘
電体層９を設け、該誘電体層９を介して前記基板１と、
溝部３により隔てた複数の反射面（反射面又は反射略平
面）６を有する反射部材２とを接合してなる反射用光学
素子である。

【００５３】前記基板１の曲面は球面であり、かつ、前
記複数の反射面６の各法線が前記球面の中心を通るよう
に、前記球面に前記反射部材２が接合されている。な
お、誘電体層９はパイレックスガラス（ホウケイ酸ガラ
ス）を基板１上に蒸着することにより設けた。誘電体層
９の厚さは0.2 〜２μｍが好ましいが、本実施例では0.
4 μｍとした。

【００５４】基板１の材料にはステンレスを、反射部材
２の材料にはシリコンウェハを使用した。また、基板１
と反射部材２の接合は、陽極接合法により行った。基板
１と反射部材２を陽極接合したとき、溝部形成部分にお
いて最大変形量１μｍの変形が生じたのに対して、反射
面部分では殆ど変形が起こらず、最大表面粗さ0.001 μ
ｍ以下の反射面６とすることができた。

【００５５】

【実施例３】図３は本実施例の光学素子の断面図であ
る。該光学素子は、溝部３により隔てた複数の反射面
（反射面又は反射略平面）６を有する反射部材２の接合
面に金属類層（シリコン薄膜層）１０を設け、該金属類
層１０を介して前記反射部材２と、曲面を有する基板１
の該曲面とを接合してなる反射用光学素子である。金属
類層１０の厚さは0.2 〜２μｍが好ましいが、本実施例
では0.4 μｍとした。

【００５６】前記基板１の曲面は球面であり、かつ、前
記複数の反射面６の各法線が前記球面の中心を通るよう
に、前記球面に前記反射部材２が接合されている。基板
１及び反射部材２の材料にはホウケイ酸ガラスを使用し
た。また、基板１と反射部材２の接合は、陽極接合法に
より行った。基板１と反射部材２を陽極接合したとき、
溝部形成部分において最大変形量１μｍの変形が生じた
のに対して、反射面部分では殆ど変形が起こらず、最大
表面粗さ0.001 μｍ以下の反射面６とすることができ
た。

【００５７】

【実施例４】図４は本実施例の光学素子の断面図であ
る。該光学素子は、曲面４を有する基板１の該曲面４
に、溝部３により隔てた複数の反射面（反射面又は反射
略平面）６を有する反射部材２を接合してなり、さらに
前記反射面６上にはＸ線反射多層膜７が形成されてなる
反射用光学素子である。

【００５８】前記基板１の曲面４は球面であり、かつ、
前記複数の反射面６の各法線が前記球面の中心を通るよ
うに、前記球面に前記反射部材２が接合されている。基
板１の材料にはホウケイ酸ガラスを、反射部材２の材料
にはシリコンを使用した。また、基板１と反射部材２の
接合は、陽極接合法により行った。前記反射面６上への
多層膜７の形成は、陽極接合を行う前に行った。即ち、
先ず、平板状部材（シリコンウェハ）２ａに多層膜７を
成膜した（図６の１．参照）。成膜には、イオンビーム
スパッタ装置やマグネトロンスパッタ装置等の成膜装置
を用いた。多層膜７は、Ｍｏ／Ｓｉを５０〜１００ペア
成膜して形成した。

【００５９】次に、多層膜７を成膜した平板状部材２ａ
に溝部３を形成するが、前記のエッチング加工では、多
層膜７が劣化するおそれがあるので、あまり好ましくな
い。そのため、本実施例では、ダイシング加工によって
溝部３を形成して反射部材２を作製した（図６の２．参
照）。次に、反射部材２を前記基板１の球面上に陽極接
合により接合した（図６の３．参照）。その際、基板１
より大きめの反射部材２を用いて、その端部に電極１１
ａを接合すればよい。また、基板１と同じ大きさの反射
部材を用いるときは、反射部材２の端部反射面に多層膜
７を成膜しないで、或いは、成膜した多層膜のうち、反
射部材２の端部反射面上の多層膜７を剥離して、該端部
反射面に電極１１ａを接合すればよい。

【００６０】基板１と反射部材２を陽極接合したとき、
溝部形成部分において最大変形量１μｍの変形が生じた
のに対して、反射面部分では殆ど変形が起こらず、最大
表面粗さ0.001 μｍ以下の反射面６を有する光学素子を
作製できた（図６の４．参照）。なお、Ｘ線反射多層膜
７には、Ｍｏ／Ｓｉの交互多層膜を用いた。本実施例の
光学素子は、Ｘ線光学素子として使用することができ
た。

【００６１】

【実施例５】図４は本実施例の光学素子の断面図であ
る。該光学素子は、曲面４を有する基板１の該曲面４
に、溝部３により隔てた複数の反射面（反射面又は反射
略平面）６を有する反射部材２を接合してなり、さらに
前記反射面６上にはＸ線反射多層膜７が形成されてなる
反射用光学素子である。

【００６２】前記基板１の曲面は球面であり、かつ、前
記複数の反射面の各法線が前記球面の中心を通るよう
に、前記球面に前記反射部材２が接合されている。基板
１の材料にはホウケイ酸ガラスを、反射部材２の材料に
はシリコンを使用した。また、基板１と反射部材２の接
合は、陽極接合法により行った。前記反射面６上への多
層膜７の形成は、陽極接合を行った（図７の２．３．参
照）後に行った（図７の４．参照）。即ち、先ず、実施
例１と同様の工程（図７の１．２．３．参照）にて光学
素子を作製した後、該光学素子の反射面６に多層膜７を
成膜した。

【００６３】光学素子の反射面６に多層膜７を成膜する
この方法は、多層膜を用いる光学素子において一般的に
行われている製造方法の一つである。この一般的な方法
が使用できるので、作業上の大きな変更がなく、反射面
上への多層膜７の形成を陽極接合を行う前に行う実施例
６の場合よりも、Ｘ線光学素子作製の作業性が良かっ
た。

【００６４】なお、Ｘ線反射多層膜７には、Ｍｏ／Ｓｉ
の交互多層膜を用いた。本実施例の光学素子は、Ｘ線光
学素子として使用することができた。

【００６５】

【実施例６】図４は本実施例の光学素子の断面図であ
る。該光学素子は、曲面４を有する基板１の該曲面４
に、溝部３により隔てた複数の反射面（反射面又は反射
略平面）６を有する反射部材２を接合してなり、さらに
前記反射面６上にはＸ線反射多層膜７が形成されてなる
反射用光学素子である。

【００６６】前記基板１の曲面４は球面であり、かつ、
前記複数の反射面６の各法線が前記球面の中心を通るよ
うに、前記球面に前記反射部材２が接合されている。基
板１の材料にはホウケイ酸ガラスを、反射部材２の材料
にはシリコンを使用した。また、基板１と反射部材２の
接合は、陽極接合法により行った。前記反射面６上への
多層膜７の形成は、陽極接合を行う前に行った。即ち、
先ずシリコンを材料とする平板状部材２ａを用意し、該
部材２ａにダイシング法又はエッチング法により溝部３
を形成して反射部材２を作製した（図８の１．参照）。

【００６７】次に、反射部材２の反射面部分を研磨して
最大表面粗さを0.001 μｍ以下とした後、反射部材２上
に多層膜７を成膜し（図８の２．参照）、さらに陽極接
合により反射部材２を基板１の球面に接合して（図８の
３．参照）、本実施例のＸ線用反射光学素子を作製した
（図８の４．参照）。なお、Ｘ線反射多層膜７には、Ｍ
ｏ／Ｓｉの交互多層膜を用いた。本実施例の光学素子
は、Ｘ線光学素子として使用することができた。

【００６８】以上説明した実施例にかかる反射用光学素
子は、点光源を多重化できるケーラー照明用のミラーと
して適用できる。また、反射面にＸ線反射多層膜を形成
することにより、レンズ光学系の組めないＸ線光学系に
おいても、ケーラー照明用ミラーとして適用できる。そ
の結果、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線リソグラフィ装置等における
Ｘ線照明光学系の性能を向上させることができる。

【００６９】実施例では、本発明にかかる光学素子の製
法も開示しているが、同形状の光学素子を機械加工等に
よって製作する方法と比べると、基板準備、溝部形成、
陽極接合と大きく分けて３つある工程全部でも、加工に
要する時間が短くてすみ、しかも、汎用技術を適用でき
るので、加工技術レベルの点で容易である。実施例で
は、Ｘ線反射多層膜の形成についても３種類の製法を開
示しているがその工程は、通常基板に多層膜を成膜する
場合と同様であり、特別な装置を用いないで短時間に該
光学素子を製造することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の反射用光
学素子は、厳密な形状精度及びあらさ精度の両方を満足
するので、例えば、前記理論的なケーラー照明用ミラー
と同等の機能を有する反射用光学素子として実用に供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例１の光学素子の平面図（ａ）及び断
面図（ｂ）である。

【図２】は、実施例２の光学素子の断面図である。

【図３】は、実施例３の光学素子の断面図である。

【図４】は、実施例４、５、６の光学素子の断面図であ
る。

【図５】は、実施例１の光学素子を製造する方法の工程
説明図である。

【図６】は、実施例４の光学素子を製造する方法の工程
説明図である。

【図７】は、実施例５の光学素子を製造する方法の工程
説明図である。

【図８】は、実施例６の光学素子を製造する方法の工程
説明図である。

【図９】は、σの各値におけるＯＴＦと空間周波数の関
係を示す説明図である。

【図１０】は、ケーラー照明光学系の概念を説明する説
明図である。

【図１１】は、理論的なケーラー照明用ミラーの概念を
説明する説明図である。

【図１２】は、一般的なＸ線顕微鏡の構成図である。

【主要部分の符号の説明】

１・・・基板２・・・反射部材２ａ・・・平板状部材３・・・溝部４・・・基板の曲面（接合面）４’・・反射部材の接合面５・・・空気抜き穴６・・・反射面７・・・Ｘ線反射多層膜８・・・レジスト９・・・誘電体（ホウケイ酸ガラス）層１０・・・金属類（シリコン）層１１・・・電極１１ａ・・反射部材側電極１１ｂ・・基板側電極１２・・・Ｘ線発生器１３・・・Ｘ線照明光学系１４・・・試料カプセル１５・・・Ｘ線拡大光学系１６・・・Ｘ線撮像装置１７・・・真空容器１８・・・排気装置１９・・・光源２０・・・第１のレンズ２１・・・オプティカルインテグレーター２２・・・多重化された光源像２３・・・第２のレンズ２４・・・物体２５・・・入射光
以上

フロントページの続き (56)参考文献特開平２−257100（ＪＰ，Ａ) 特開平５−256717（ＪＰ，Ａ) 特開平４−363698（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−146000（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21K 1/06 G02B 5/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】曲面を有する基板の該曲面に、溝部によ
り隔てた複数の反射平面又は反射略平面を有する反射部
材を接合してなり、かつ、前記複数の反射平面又は反射
略平面には反射用多層膜が形成されてなることを特徴と
する反射用光学素子。
【請求項２】前記基板の曲面が球面であり、かつ、前
記複数の反射平面又は反射略平面の各法線が前記球面の
中心を通るように、前記球面に前記反射部材が接合され
てなることを特徴とする請求項１記載の反射用光学素
子。
【請求項３】前記基板と前記反射部材とが陽極接合法
により接合されてなることを特徴とする請求項１又は２
記載の反射用光学素子。
【請求項４】前記反射用多層膜がＸ線反射用多層膜で
あることを特徴とする請求項１〜３記載の反射用光学素
子。
【請求項５】Ｘ線源、照明光学系、マスク、結像光学
系、ウェハーステージを少なくとも有するＸ線縮小投影
露光装置であって、照明光学系に前記請求項１乃至４の
いずれかに記載された反射用光学素子を用いたことを特
徴とするＸ線縮小投影露光装置。