JP4461652B2 - 多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線望遠鏡、X線レーザー、X線リソグラフィー等のX線装置に用いられる多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
物質の複素屈折率は次式(1)で表されるが、X線領域においてはδ、kのいずれもが1に比べて非常に小さいため、X線を用いる装置の光学系には反射光学系が用いられる。なお、式(1)において i*i=−1であり、虚部kは物質によるX線の吸収を表す。
【0003】
n=1−δ−i・k …(1)
しかし、全反射を利用した斜入射光学系の場合には、全反射臨界角θcよりも小であって垂直に近い入射角では反射率が非常に小さい。そのため、X線領域で使用される反射光学系では、多層膜反射鏡が用いられている。多層膜反射鏡は界面の振幅反射率の大きな2種類の物質を交互に積層したものであって、各層の厚さは、光学干渉理論に基づいて、各界面で反射された反射波の位相が一致するように設定される。このとき、積層される物質の一方には、使用X線波長における屈折率と真空の屈折率(=1)との差が小さい物質が用いられ、他方の物質には前記差の大きな物質が用いられる。
【0004】
また、多層膜反射鏡は垂直にX線を反射することも可能なので、垂直反射を利用した光学系では、全反射を利用した斜め入射光学系よりも収差を小さくすることができる。さらに、多層膜反射鏡は次式(2)で表されるブラッグ条件を満たすときだけX線を強く反射するので、波長選択性という性質を有している。なお、式(2)において、dは多層膜の周期長、θは斜入射角、λはX線の波長、mは次数である。
【0005】
2d・sinθ=m・λ …(2)
多層膜反射鏡に用いられる多層膜の例としては、W(タングステン)とC(炭素)とを交互に積層したW/C多層膜や、Mo(モリブデン)とCとを積層したMo/C多層膜などが従来から知られている。なお、これらの多層膜はスパッタリングや真空蒸着やCVD(Chmical Vapor Deposition)等の薄膜形成技術により形成される。
【0006】
このような多層膜反射鏡に用いられる多層膜の中でも、Mo/Si多層膜はSiのL吸収端(波長12.6nm)の長波長側で高い反射率を示し、13nm付近の波長において60%以上の反射率(直入射)を有する多層膜を比較的容易に作製することができる。このMo/Si多層膜による反射鏡は、X線望遠鏡やX線レーザー共振器などの研究分野で使用されており、EUVL(Extreme Ultraviolet Lithography)と呼ばれる軟X線を用いた縮小投影リソグラフィー技術への応用が期待されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高い反射率を有するMo/Si多層膜反射鏡はスパッタリング法により作製されるが、スパッタリング法で形成した薄膜は一般に圧縮内部応力を有することが知られている(Sey-Shing Sun:J.Vac.Sci.Technol.A4(3),Maay/Jun1986)。そのため、Mo/Si多層膜に内部応力が生じるとその内部応力によって多層膜反射鏡の基板が変形し、光学系に波面収差が発生して光学特性が低下するという問題があった。
【0008】
本発明の目的は、多層膜の内部応力を低減した多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第1の手段は、
モリブデン(Mo)層と酸化モリブデン層とシリコン(Si)層とをこの順に積層して成るMo/Si多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡である。
【0010】
上記課題を解決するための第2の手段は、
第1の手段であって、
前記モリブデン層の基板側でない界面に酸化モリブデン層を有する多層膜反射鏡である。
【0011】
上記課題を解決するための第3の手段は、
前記第2の手段であって、
前記酸化モリブデンの厚さが0.5nm以上である多層膜反射鏡である。
【0012】
上記課題を解決するための第4の手段は、
モリブデン(Mo)層とシリコン(Si)層とを交互に積層して成るMo/Si多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡を製造方法であって、
積層するMo層の少なくとも1層に対して酸素イオンを照射し、その上にSi層を形成する多層膜反射鏡の製造方法である。
【0013】
上記課題を解決するための第5の手段は、
上記第4の手段であって、
酸素ガスまたはオゾンガスを供給し、そのガスをもとに酸素イオンを作る多層膜反射鏡の製造方法である。
【0014】
上記課題を解決するための第6の手段は、
モリブデン(Mo)層と酸化モリブデン層とシリコン(Si)層とを交互に積層して成るMo/Si多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡方法であって、
積層するMo層の少なくとも1層の界面部分を酸素雰囲気中で形成する多層膜反射鏡の製造方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明は上記多層膜反射鏡の応力がMo層のSi層との界面に酸化Mo層を有すると大幅に低減されることを見いだしたことに基づいている。そして、その酸化モリブデン層の厚さが0.5nm以上になるとその効果が顕著になることを見いだしたことに基づいている。
【0016】
以下に、実施例を記す。
【0017】
【実施例1】
実施例1の多層膜反射鏡は、Si基板上に、Mo、Siの各層からなるMo/Si多層膜をイオンビームスパッタリングにより形成したものである。ただし、各層対のMo層の上にSi層を形成する前に、Mo層の表面にイオンビームを照射した。このイオンビームのイオン種は、O2ガスである。イオンビームの照射条件は、ビームのエネルギー600eVである。多層膜の周期長は69Åで、Mo層は24Å、Si層は45Åで、積層数は40層対とした。
作製した多層膜を組成分析した結果、O2ガスによるイオンビームを照射したMo層の表面に酸素原子の存在が確認され、Si層を形成する前のMo層表面が酸化されていることが確認された。この多層膜の内部応力は、−70MPaであった。これに対し、イオンビームを照射しない従来のMo/Si多層膜の場合には、内部応力は−400MPaであり、内部応力を従来の6分の1程度に小さくできた。
【0018】
【実施例2】
実施例2の多層膜反射鏡は、Si基板上に、Mo、Siの各層からなるMo/Si多層膜をイオンビームスパッタリングにより形成したものである。ただし、各層対のMo層の上にSi層を形成する前に、Mo層の表面にイオンビームを照射した。このイオンビームのイオン種は、ArガスおよびO2ガスの混合ガスである。Arガスはイオン源に供給され、O2ガスはチャンバに供給された。ArガスとO2ガスの分圧比は4:1であった。イオンビームの照射条件は、ビームのエネルギー600eVである。多層膜の周期長は68Åで、Mo層は24Å、Si層は44Åで、積層数は40層対とした。
作製した多層膜を組成分析した結果、O2ガスによるイオンビームを照射したMo層の表面に酸素原子の存在が確認され、Si層を形成する前のMo層表面が酸化されていることが確認された。この多層膜の内部応力は、−40MPaであった。これに対し、イオンビームを照射しない従来のMo/Si多層膜の場合には、内部応力は−400MPaであり、内部応力を従来の10分の1程度に小さくできた。
【0019】
【実施例3】
実施例3の多層膜反射鏡は、Si基板上に、Mo、酸化Mo、Siの各層からなる多層膜をイオンビームスパッタリングにより形成したものである。周期長が70Åである従来のMo/Si多層膜のMo層の厚さ25Åに対し、20ÅまではMo層をイオンビームスパッタによって積層した。残り5Åの積層の際に、チャンバ内にO2ガスを供給しながらMoをイオンビームスパッタによって積層する反応性スパッタリングにより、酸化Mo層を積層した。この上にSi層を45Å積層した。積層数は、40層対である。ただし、この実施例での層対とは、Mo層、酸化Mo層、Si層からなる3層を指す。酸化Mo層を形成する時のO2分圧は、スパッタガス(Arガス)の分圧の4分の1であった。
作製した多層膜を組成分析した結果、反応性スパッタリングにより積層した部分には、Moと酸素の両方の存在が認められ、酸化Mo層を形成していることが確認された。この多層膜の内部応力は、−65MPaであった。これに対し、反応性スパッタリングにより酸化Mo層を設けない従来のMo/Si多層膜の場合には、内部応力は−400MPaであり、内部応力を従来の6分の1程度に小さくできた。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1〜請求項3の発明によれば多層膜の内部応力が低減された多層膜反射鏡が得られる。また、請求項4から6の方法を用いれば容易に応力の低い多層膜反射鏡が製造される。
Claims (5)
- モリブデン(Mo)層と酸化モリブデン層とシリコン(Si)層とをこの順に積層して成るMo/Si多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡。
- 請求項1に記載の多層膜反射鏡であって、
前記酸化モリブデン層の厚さが0.5nm以上であることを特徴とする多層膜反射鏡。 - モリブデン(Mo)層とシリコン(Si)層とを交互に積層して成るMo/Si多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡の製造方法であって、
積層するMo層の少なくとも1層に対して酸素イオンを照射し、その上にSi層を形成することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。 - 請求項3記載の多層膜反射鏡の製造方法であって、
酸素ガスまたはオゾンガスを供給し、そのガスをもとに酸素イオンを作ることを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。 - モリブデン(Mo)層と酸化モリブデン層とシリコン(Si)層とをこの順に積層して成るMo/Si多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡の製造方法であって、
積層するMo層の少なくとも1層の界面部分を酸素雰囲気中で形成することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
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