JPH0341399A - 多層膜反射鏡の製造方法 - Google Patents
多層膜反射鏡の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、Ｘ線リソグラフィー、Ｘ線顕微鏡。
Ｘ線望遠鏡、各種Ｘ線分析装置などにおいて、Ｘ線領域
での反射光学系に用いられる多層膜反射鏡に関するもの
である。
での反射光学系に用いられる多層膜反射鏡に関するもの
である。
［従来の技術］
Ｘ線領域で物質の屈折率は、
ｎ＝１−δ−１ｋ（δ、に：実数） ・・・（１）と表
わされ、δ、にともに１に比べて非常に小さい。即ち、
屈折率がほぼ１に近く、Ｘ線はほとんど屈折しないので
、可視光領域のような屈折を利用したレンズは使用でき
ない。そこで、反射を利用した光学系が用いられるが、
そのような反射鏡には、全反射臨界角θＣ（波長２５人
で約６°）以下の斜入射で用いる全反射鏡と、反射面を
多数設けた多層膜反射鏡とがある。前者は、斜入射のた
め光学系の寸法が大きくなることと、収差が大きいとい
う欠点があり、この点で多層膜反射鏡の方が優れている
。
わされ、δ、にともに１に比べて非常に小さい。即ち、
屈折率がほぼ１に近く、Ｘ線はほとんど屈折しないので
、可視光領域のような屈折を利用したレンズは使用でき
ない。そこで、反射を利用した光学系が用いられるが、
そのような反射鏡には、全反射臨界角θＣ（波長２５人
で約６°）以下の斜入射で用いる全反射鏡と、反射面を
多数設けた多層膜反射鏡とがある。前者は、斜入射のた
め光学系の寸法が大きくなることと、収差が大きいとい
う欠点があり、この点で多層膜反射鏡の方が優れている
。
多層膜反射鏡は、使用する波長域で前記（１）式のδの
大きい物質と小さい物質を交互に順次積層し、各界面で
の反射波の位相をそろえて全体として高い反射率を得る
ものて、タングステン（Ｗ）／炭素（Ｃ）やモリブデン
（ＭＯ）／シリコン（Ｓｌ）などの組合せのものが従来
から知られている。このような多層膜反射鏡はスパッタ
リングや真空蒸着、ＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ 気相反応法）等の
方法によって形成されている。
大きい物質と小さい物質を交互に順次積層し、各界面で
の反射波の位相をそろえて全体として高い反射率を得る
ものて、タングステン（Ｗ）／炭素（Ｃ）やモリブデン
（ＭＯ）／シリコン（Ｓｌ）などの組合せのものが従来
から知られている。このような多層膜反射鏡はスパッタ
リングや真空蒸着、ＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ 気相反応法）等の
方法によって形成されている。
［発明が解決しようとする課題］
上記の如き従来の技術において、多層膜の膜厚の周期ｄ
は、各界面での反射波の位相をそろえるために、（２）
式のブラッグの回折条件を満足しなければならない。
は、各界面での反射波の位相をそろえるために、（２）
式のブラッグの回折条件を満足しなければならない。
２ ｄ ｓｉｎθ＝ｎλ −＝（２）
なお、θは入射角、λはＸ線の波長、ｎは回折の次数を
表わす整数で、通常、回折強度の強いｎ＝１とする。
なお、θは入射角、λはＸ線の波長、ｎは回折の次数を
表わす整数で、通常、回折強度の強いｎ＝１とする。
このとき、多層膜の膜厚の周期ｄはλ／２程度になる。
従って、２つの物質を交互に積層して多層膜を構成する
場合、１つの物質の層の厚さはλ／４程度になる。即ち
、厚さが数人〜数十大の非常に薄い層を膜厚を厳密に制
御して形成しなければならない。成膜時の膜厚の制御は
、水晶振動子による蒸発速度のモニターや、成膜時間を
一定にする方法などによって行なわれているが、上記の
ような精密な膜厚の制御を行なうことは非常に困難てあ
り、所望の膜厚周期の多層膜反射鏡を製造する際の歩留
りが極端に悪いという問題点があった。
場合、１つの物質の層の厚さはλ／４程度になる。即ち
、厚さが数人〜数十大の非常に薄い層を膜厚を厳密に制
御して形成しなければならない。成膜時の膜厚の制御は
、水晶振動子による蒸発速度のモニターや、成膜時間を
一定にする方法などによって行なわれているが、上記の
ような精密な膜厚の制御を行なうことは非常に困難てあ
り、所望の膜厚周期の多層膜反射鏡を製造する際の歩留
りが極端に悪いという問題点があった。
本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてなされたもので
、ブラックの回折条件を満たす正確な膜厚周期を有する
多層膜を歩留りよく製造する方法を提供することを目的
とするものである。
、ブラックの回折条件を満たす正確な膜厚周期を有する
多層膜を歩留りよく製造する方法を提供することを目的
とするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明においては、一定の膜厚周期の５Ｎ膜を形成した
後に、加熱処理を施して膜厚周期をＸ線のブラッグ回折
条件を満たずように調整することによって、上記の課題
を達成している。
後に、加熱処理を施して膜厚周期をＸ線のブラッグ回折
条件を満たずように調整することによって、上記の課題
を達成している。
［作 用コ
本発明者らは、多層膜反射鏡の耐熱性を評価する実験を
行う中で、加熱処理によって多層膜の膜厚周期ｄか増加
するとともに、反射率も増加する現象を見出した。
行う中で、加熱処理によって多層膜の膜厚周期ｄか増加
するとともに、反射率も増加する現象を見出した。
第２図は、Ｗ／Ｃ多層膜を真空中て熱処理（加熱時間１
時間、１０時間）したときの熱処理温度と膜厚周期ｄの
増加率の関係を示すグラフである。
時間、１０時間）したときの熱処理温度と膜厚周期ｄの
増加率の関係を示すグラフである。
このグラフから、処理時間か同し場合、６００〜９００
℃の温度で温度に依存して多層膜の周期ｄか徐々に増加
（最大１０＊程度）していることかわかる。
℃の温度で温度に依存して多層膜の周期ｄか徐々に増加
（最大１０＊程度）していることかわかる。
この加熱処理による膜厚周期の増加現象は非可逆的であ
り、多層膜の断面のＴＥＭ （透過型電子顕微鏡）像を
観察したところ、熱処理後のＷ層中には微結晶化が生じ
ていた。
り、多層膜の断面のＴＥＭ （透過型電子顕微鏡）像を
観察したところ、熱処理後のＷ層中には微結晶化が生じ
ていた。
本発明では、このような現象を膜厚周期の微調整に利用
した。本発明では、多Ｎｌｌ１を形成する際に、その膜
厚周期を所望の値ｄ。よりも数％小さい値ｄ１に設定し
ておく。
した。本発明では、多Ｎｌｌ１を形成する際に、その膜
厚周期を所望の値ｄ。よりも数％小さい値ｄ１に設定し
ておく。
このようにして形成される多層膜の膜厚周期ｄは、膜厚
制御の誤差Δｄを含むため、実際にはｄ＝ｄ、±△ｄ
となる。ｄがｄ。よりも小さく、（ａ ６ ｄ ）
／ ｄが加熱処理による膜厚周期の増加率（例えば第２
図の場合でｌＯ＊）以下であれば、多層膜形成後に加熱
処理を施すことにより膜厚周期を増加させて、所望の値
ｄ。に一致させることができる。
制御の誤差Δｄを含むため、実際にはｄ＝ｄ、±△ｄ
となる。ｄがｄ。よりも小さく、（ａ ６ ｄ ）
／ ｄが加熱処理による膜厚周期の増加率（例えば第２
図の場合でｌＯ＊）以下であれば、多層膜形成後に加熱
処理を施すことにより膜厚周期を増加させて、所望の値
ｄ。に一致させることができる。
加熱処理による膜厚周期の変化の速度は、非常に遅い（
数時間て数％の増加）ので、このときの膜厚制御の誤差
は、成膜時の膜厚制御の誤差と比べて十分に小さく、所
望の膜厚周期に正確に一致する多層膜を作製することが
可能となる。
数時間て数％の増加）ので、このときの膜厚制御の誤差
は、成膜時の膜厚制御の誤差と比べて十分に小さく、所
望の膜厚周期に正確に一致する多層膜を作製することが
可能となる。
加熱処理の終点検出は、予め昇温パターンに対する膜厚
周期の変化のデータをとっておいて、所望の変化量に対
応する昇温パターンを選択しても良いし、あるいは試料
にＸ線を照射し回折ピーク位置の変化をモニタすること
により終点を検出しても良い。
周期の変化のデータをとっておいて、所望の変化量に対
応する昇温パターンを選択しても良いし、あるいは試料
にＸ線を照射し回折ピーク位置の変化をモニタすること
により終点を検出しても良い。
本発明における加熱処理方法は特に限定されるものでは
ないが、多層膜の酸化を防ぐために、真空中または不活
性ガス雰囲気中で行う必要がある。多層膜を非酸化性雰
囲気中に保持し、ヒータで雰囲気全体または試料ホルダ
を加熱しても良いし、赤外線ランプヒーターや ＹへＧ
、ＧＯ２などの高出力レーザを用いて直接試料（多層膜
）を加熱しても良い。
ないが、多層膜の酸化を防ぐために、真空中または不活
性ガス雰囲気中で行う必要がある。多層膜を非酸化性雰
囲気中に保持し、ヒータで雰囲気全体または試料ホルダ
を加熱しても良いし、赤外線ランプヒーターや ＹへＧ
、ＧＯ２などの高出力レーザを用いて直接試料（多層膜
）を加熱しても良い。
また、多層膜の作製方法も特に限定されるものではない
ことは言うまでもない。
ことは言うまでもない。
［実施例］
ｉ厚周期ｄ＝８０入の多層膜反射鏡を以下のようにして
作製した。
作製した。
まず、第１図に示すようにＳｉウェハ１」二に、ｒｆマ
グネトロンスパッタリング法により５０周期（図中、層
数は省略しである）のＷ／Ｃ多層膜を形成した。
グネトロンスパッタリング法により５０周期（図中、層
数は省略しである）のＷ／Ｃ多層膜を形成した。
この際、Ｗ、Ｃ各層の厚さかそれぞれ３８人になるよう
成膜速度からそれぞれの成膜時間を計算し、算出した一
定の成膜時間で多層膜を形成した。こうして作製した多
層膜の周期ｄを波長１．５４入のＣｕＫα特性Ｘ線で測
定したところ７４入てあった。
成膜速度からそれぞれの成膜時間を計算し、算出した一
定の成膜時間で多層膜を形成した。こうして作製した多
層膜の周期ｄを波長１．５４入のＣｕＫα特性Ｘ線で測
定したところ７４入てあった。
次に、第３図に示すような装置でこの試料（多層膜）４
を加熱処理した。試料４は真空チャンバ５中に保持され
、試料４と対向するように配置された赤外線ランプヒー
タ６て加熱され、試料４の温度は熱電対（図示せず）て
検出される。また、試料４に形成された多層膜のＸ線回
折図形を測定できるように、試料４を収めた真空チャン
バー５とＸ線検出器７はゴニオメータ（図示せず）に搭
載されており、Ｘ線源８に対する角度を調節てきるよう
になっている。即ち、Ｘ線源８（入射Ｘ線Ａ、の方向）
に対する試料４及びＸ線検出器７のなす角がθ−２０の
関係を保つように真空チャンバ５及びＸ線検出器７が移
動てきるように構成されており、角θでＸ線を入射した
際の（入射Ｘ線ＡＩ）回折Ｘ線Ａ２をＸ線検出器７で検
出して、前述したブラッグの回折条件（式（２））から
多層膜の膜厚周期ｄを測定できるようになっている。
を加熱処理した。試料４は真空チャンバ５中に保持され
、試料４と対向するように配置された赤外線ランプヒー
タ６て加熱され、試料４の温度は熱電対（図示せず）て
検出される。また、試料４に形成された多層膜のＸ線回
折図形を測定できるように、試料４を収めた真空チャン
バー５とＸ線検出器７はゴニオメータ（図示せず）に搭
載されており、Ｘ線源８に対する角度を調節てきるよう
になっている。即ち、Ｘ線源８（入射Ｘ線Ａ、の方向）
に対する試料４及びＸ線検出器７のなす角がθ−２０の
関係を保つように真空チャンバ５及びＸ線検出器７が移
動てきるように構成されており、角θでＸ線を入射した
際の（入射Ｘ線ＡＩ）回折Ｘ線Ａ２をＸ線検出器７で検
出して、前述したブラッグの回折条件（式（２））から
多層膜の膜厚周期ｄを測定できるようになっている。
このような装置を用いて、一定時間間隔毎にＸ線回折測
定を行って多層膜周期ｄを測定しながら加熱処理を行な
った。
定を行って多層膜周期ｄを測定しながら加熱処理を行な
った。
第４図（ａ） 、 （ｂ） に試料４の昇温パターンと
、膜厚周期ｄの変化率を示す。
、膜厚周期ｄの変化率を示す。
図に示されるように、初めは温度を急速に昇温しで多層
膜の膜厚周期の増加速度を速くし、後半は温度を一定に
保って膜厚周期の増加速度を遅くして、加熱処理時間を
短時間にするとともに、膜厚周期の調整精度を高めた。
膜の膜厚周期の増加速度を速くし、後半は温度を一定に
保って膜厚周期の増加速度を遅くして、加熱処理時間を
短時間にするとともに、膜厚周期の調整精度を高めた。
そして、測定された膜厚周期ｄが目標値に一致したとこ
ろで加熱を止め速やかに温度を降下させた。
ろで加熱を止め速やかに温度を降下させた。
本実施例では、このようにして多層膜の膜厚周期を調整
した結果、８０±０．５人の膜厚周期をもつＷ／Ｃ多層
膜反射鏡を作製することができた。
した結果、８０±０．５人の膜厚周期をもつＷ／Ｃ多層
膜反射鏡を作製することができた。
なお、上記の実施例においては予め多層膜の膜厚周期を
最終的に所望する値より低く設定しておいたが、初めか
ら最終的に所望とする値を目標値として多層膜を形成し
、膜厚制御の誤差によって膜厚周期が目標値を下回った
ものについて加熱処理によって膜厚調整するようにして
も良い。この場合でも従来てあれば不良となるものがか
なり救済されることになるので、歩留りが向上する。
最終的に所望する値より低く設定しておいたが、初めか
ら最終的に所望とする値を目標値として多層膜を形成し
、膜厚制御の誤差によって膜厚周期が目標値を下回った
ものについて加熱処理によって膜厚調整するようにして
も良い。この場合でも従来てあれば不良となるものがか
なり救済されることになるので、歩留りが向上する。
［発明の効果］
以上のように本発明においては、一定の膜厚周期で多層
膜を形成した後、多層膜に加熱処理を施ずことにより膜
厚周期を調整するので、従来の成膜時における膜厚制御
では実現できなかった膜厚周期の非常に正確な多層膜反
射鏡を製造することができるという効果がある。
膜を形成した後、多層膜に加熱処理を施ずことにより膜
厚周期を調整するので、従来の成膜時における膜厚制御
では実現できなかった膜厚周期の非常に正確な多層膜反
射鏡を製造することができるという効果がある。
また、成膜時の膜厚周期の誤差を修正することができる
ので、多層膜反射鏡を製造する際の歩留りが著しく向上
し、製造コストを低減することかできるという利点もあ
る。
ので、多層膜反射鏡を製造する際の歩留りが著しく向上
し、製造コストを低減することかできるという利点もあ
る。
更に、本発明による加熱処理を行うことによって膜厚周
期の増加とともに反射率自体も向上するという利点があ
り、加えて多層膜の熱的不安定性が除去されることにな
るので耐熱性も向上する。
期の増加とともに反射率自体も向上するという利点があ
り、加えて多層膜の熱的不安定性が除去されることにな
るので耐熱性も向上する。
第１図は本発明による多層膜反射鏡の断面図、第２図は
加熱処理によるＷ／Ｃ多層膜の周期ｄの変化を示すグラ
フ、第３図は本発明の実施例に用いた加熱処理装置の模
式図、第４図ａ、ｂは未発明実施例における昇温パター
ンと対応する膜厚周期ｄの変化を示すグラフである。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・シコンウェハ ２・・・タングステン ３・・・炭素 ４・・・試料（多層膜反射鏡） ５・・・真空チャンバ ロ・・・赤外線ランプヒータ ７・・・Ｘ線検出器 ８・・・Ｘ線源
加熱処理によるＷ／Ｃ多層膜の周期ｄの変化を示すグラ
フ、第３図は本発明の実施例に用いた加熱処理装置の模
式図、第４図ａ、ｂは未発明実施例における昇温パター
ンと対応する膜厚周期ｄの変化を示すグラフである。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・シコンウェハ ２・・・タングステン ３・・・炭素 ４・・・試料（多層膜反射鏡） ５・・・真空チャンバ ロ・・・赤外線ランプヒータ ７・・・Ｘ線検出器 ８・・・Ｘ線源
Claims (1)
- Ｘ線領域の波長で屈折率の異なる物質を一定の膜厚周
期で積層して多層膜を形成した後、該多層膜を加熱処理
することにより膜厚周期をＸ線のブラッグ回折条件を満
たすように調整することを特徴とする多層膜反射鏡の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1175694A JPH0341399A (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 多層膜反射鏡の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1175694A JPH0341399A (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 多層膜反射鏡の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0341399A true JPH0341399A (ja) | 1991-02-21 |
Family
ID=16000612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1175694A Pending JPH0341399A (ja) | 1989-07-10 | 1989-07-10 | 多層膜反射鏡の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0341399A (ja) |
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-
1989
- 1989-07-10 JP JP1175694A patent/JPH0341399A/ja active Pending
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