JPH0589818A - Multi-layer film reflex mirror - Google Patents

Multi-layer film reflex mirror

Info

Publication number
JPH0589818A
JPH0589818A JP25114391A JP25114391A JPH0589818A JP H0589818 A JPH0589818 A JP H0589818A JP 25114391 A JP25114391 A JP 25114391A JP 25114391 A JP25114391 A JP 25114391A JP H0589818 A JPH0589818 A JP H0589818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
metal element
multilayer film
layer
transition metal
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.)
Pending
Application number
JP25114391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuneyuki Haga
恒之 芳賀
Kenji Kurihara
健二 栗原
Hiroo Kinoshita
博雄 木下
Yasuhiro Torii
康弘 鳥居
Tsutomu Mizota
勉 溝田
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 JP25114391A priority Critical patent/JPH0589818A/en
Publication of JPH0589818A publication Critical patent/JPH0589818A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the coarseness of a multi-layer film to work as a reflex mirror due to crystal grain boundaries of metal elements. CONSTITUTION:In a multi-layer reflex mirror of multi-layer structure, in which two sorts of substances having different refractive included are placed one over another, one sort layers are made from an alloy of transition metal elements having a high melting point, wherein the composition proportion of the alloy shall lie near the eutectic point to present an eutectic reaction. One of the alloy components shall be Pt metal element among transfer metal elements. Besides transition metal element, a semi-metal element is included as the eutectic material. The alloy layer is allowed to work as a reflex surface in an total-reflecting reflex mirror utilizing the reflection to the light in a slant incidence below the all-reflecting critical angle.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、波長200nm以下の
真空紫外から軟X線領域の光を対象とした反射鏡に関に
し、特に、入射角が鏡面に対して垂直な直入射に対して
も高反射率を有する多層膜反射鏡に関するものである。
この多層膜反射鏡を光学素子として用いることにより、
X線リソグラフィー、X線顕微鏡、X線分光素子などの
軟X線光学系として広く利用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflecting mirror for light in the vacuum X-ray to soft X-ray region having a wavelength of 200 nm or less, and particularly for direct incidence where the incident angle is perpendicular to the mirror surface. Also relates to a multilayer-film reflective mirror having a high reflectance.
By using this multilayer film reflecting mirror as an optical element,
It can be widely used as a soft X-ray optical system such as X-ray lithography, an X-ray microscope, and an X-ray spectroscopic element.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長200nm以下の真空紫外から軟X
線領域の光に対しては、従来の反射鏡では、全反射臨界
角が非常に小さく、直入射での反射率は物質によらず非
常に小さい。従って、従来、この領域の光に対して直入
射で高反射率を有する反射鏡は存在しなかった。高反射
率を得るためには反射鏡への光の入射角を全反射臨界角
以下の数度程度の斜入射とせざるを得ない。このような
斜入射全反射鏡では、入射角が小さいため反射鏡面での
光の照射領域が非常に大きくするため反射鏡自体の大き
さが非常に大きくなる。従って、光学系の設計を行う場
合、設計の自由度が少なくなる。さらに、大面積にわた
る照射領域に対し高い形状精度を満足する必要があり、
現在の基板加工技術では加工が困難である。これらのこ
とから、X線リソグラフィーやX線顕微鏡などの高解像
度が要求されるような光学系への応用は非常に困難であ
った。
2. Description of the Related Art From vacuum ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less to soft X
With respect to the light in the line region, the critical angle for total reflection is very small in the conventional reflecting mirror, and the reflectance at direct incidence is very small regardless of the substance. Therefore, heretofore, there has been no reflecting mirror which has a high reflectance by directly entering the light in this region. In order to obtain a high reflectance, the incident angle of light on the reflecting mirror must be an oblique incidence of a few degrees, which is less than the critical angle for total reflection. In such an oblique-incidence total reflection mirror, since the incident angle is small, the light irradiation area on the reflection mirror surface is very large, and the size of the reflection mirror itself is very large. Therefore, when designing an optical system, the degree of freedom in design is reduced. Furthermore, it is necessary to satisfy high shape accuracy for the irradiation area over a large area,
Processing is difficult with current substrate processing technology. For these reasons, it has been very difficult to apply to optical systems such as X-ray lithography and X-ray microscope that require high resolution.

【0003】そこで、この問題を解決するために、直入
射で高反射率を有する多層膜反射鏡を用いて光学系を設
計することが提案された。多層膜反射鏡とは、特定の波
長に対しある入射角においてブラッグ反射の条件を満足
するように反射面を一定間隔で蓄積し、反射光の干渉を
利用して反射光強度を強め、高反射率の実現を目指した
ものである。
Therefore, in order to solve this problem, it has been proposed to design an optical system using a multilayer-film reflective mirror having a high reflectance at normal incidence. A multi-layered film reflector is a reflective surface that accumulates reflective surfaces at regular intervals so as to satisfy the Bragg reflection condition at a certain incident angle for a specific wavelength, and uses the interference of reflected light to increase the intensity of the reflected light and achieve high reflection. It is aimed at realizing the rate.

【0004】実際の多層膜反射鏡では反射しようとする
光の波長において高屈折率かつ低吸収である材料を反射
層として用い、一定間隔で蓄積するため反射層との屈折
率の差が大きくとれ、かつ、低吸収である材料をスペー
サー層として用いる。つまり、多層膜反射鏡は、この反
射層とスペーサー層を入射角と波長により決められた周
期長に交互に蓄積した多層構造を持つ。反射層としては
屈折率の大きい重元素を用いる。スペーサー層としては
吸収の少ない軽元素を用いる。
In an actual multilayer film reflecting mirror, a material having a high refractive index and low absorption at the wavelength of light to be reflected is used as the reflecting layer, and the material is accumulated at a constant interval, so that a large difference in refractive index from the reflecting layer can be obtained. A material having low absorption is used as the spacer layer. That is, the multilayer-film reflective mirror has a multi-layer structure in which the reflective layer and the spacer layer are alternately accumulated in a periodic length determined by the incident angle and the wavelength. A heavy element having a large refractive index is used for the reflective layer. As the spacer layer, a light element with low absorption is used.

【0005】この構成材料の選択に関しては、高反射率
を達成するため用いるX線の吸収を極力小さくするよう
元素の吸収端を利用した元素選択を行う。即ち、軽元素
であるC、B、Siなどの各々の吸収端を利用し、その
波長付近に吸収端を持つ遷移金属元素を重元素として選
択する組み合わせを行う。さらに、多層膜はその用途か
ら、シンクロトロン放射光などのような高輝度光源に真
空中で曝されるため、材料選択において耐熱性について
も考慮しなければならない。従って、遷移金属元素に
は、MoやWなどの高融点な遷移金属が用いられる。現
在、比較的高い反射率が得られる組み合わせとして、軽
元素であるSiの吸収端を利用したMo/Si多層膜
や、Cの吸収端を利用したW/C多層膜などがよく知ら
れている。
Regarding the selection of the constituent material, element selection is performed by utilizing the absorption edge of the element so as to minimize the absorption of X-rays used for achieving high reflectance. That is, a combination is made in which the respective absorption edges of light elements such as C, B, and Si are used, and a transition metal element having an absorption edge in the vicinity of the wavelength is selected as a heavy element. Furthermore, since the multilayer film is exposed to a high-intensity light source such as synchrotron radiation in a vacuum due to its application, heat resistance must be taken into consideration when selecting a material. Therefore, a high melting point transition metal such as Mo or W is used as the transition metal element. Currently, as a combination that can obtain a relatively high reflectance, a Mo / Si multilayer film using the absorption edge of Si, which is a light element, and a W / C multilayer film using the absorption edge of C are well known. ..

【0006】多層膜の成膜法にはマグネトロンスパッ
タ、電子ビーム蒸着、イオンビームスパッタ、化学的気
相成長(CVD:Chemical Vapar Deposition )な
どの様々な方法が用いられている。電子ビーム蒸着で成
膜した多層膜は他の方法に較べ、薄膜の緻密性が悪く、
粗さが大きくなるため反射率が低いなどの問題がある。
また、成膜のレートが遅いと雰囲気ガスからの不純物の
混入量が増加し反射率が低くなる。従って、最近ではマ
グネトロンスパッタによる成膜や、大型のイオン源を用
いたイオンビームスパッタが主流になってきている。
Various methods such as magnetron sputtering, electron beam evaporation, ion beam sputtering, and chemical vapor deposition (CVD) are used for forming a multilayer film. Compared to other methods, the multilayer film formed by electron beam evaporation is less dense than other methods,
Since the roughness becomes large, there are problems such as low reflectance.
Further, if the film formation rate is slow, the amount of impurities mixed in from the atmospheric gas increases and the reflectance decreases. Therefore, recently, film forming by magnetron sputtering and ion beam sputtering using a large ion source have become mainstream.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】多層膜反射鏡の高反射
率を達成するには、前述の多層膜構成材料の選択、成膜
法などについて検討を行う必要がある。しかし、現在、
解決すべき最も重要な問題は多層膜の粗さの低減であ
る。
In order to achieve a high reflectance of the multi-layer film reflecting mirror, it is necessary to study the selection of the above-mentioned multi-layer film constituent materials and the film forming method. But now
The most important problem to be solved is to reduce the roughness of the multilayer film.

【0008】Mo/Si多層膜の場合理論計算による
と、30組の多層構造で80%近い反射率が期待でき
る。しかしながら、現在の技術ではようやく50%程度
の反射率を持つ多層膜が報告され始めた状況である。こ
の理論値からの反射率低下の原因には、成膜中の雰囲気
ガスからの不純物混入や、薄膜の密度低下による光学定
数の設計において前提した値からの変化などもあるが、
主たるものは多層膜の粗さによるX線の散乱である。こ
の粗さの生ずる原因には、基板自身が持つ粗さ、成膜法
に起因するもの、材料に起因するものなどがある。この
うち、基板自身の持つ粗さに関しては、基板研磨技術の
進歩によりかなり平滑なものが得られるようになってき
ている。
In the case of Mo / Si multilayer film, theoretical calculation shows that a reflectivity of about 80% can be expected with a multilayer structure of 30 sets. However, in the current technology, the multilayer film having a reflectance of about 50% has just begun to be reported. The cause of the decrease in reflectance from this theoretical value is, for example, mixing of impurities from the atmosphere gas during film formation and a change from the value assumed in the design of the optical constant due to the decrease in the density of the thin film.
The main one is X-ray scattering due to the roughness of the multilayer film. The causes of the roughness include the roughness of the substrate itself, the one caused by the film forming method, and the one caused by the material. Among them, the roughness of the substrate itself has become considerably smooth due to the progress of the substrate polishing technique.

【0009】粗さの生ずる原因のうち材料に起因するも
のは、反射層として用いる金属元素の結晶化の問題であ
る。一般に、高融点な遷移金属元素を薄膜に積層する場
合、金属元素は結晶化し結晶粒を形成し、多結晶の状態
になる。この結晶粒界により多層膜界面での粗さが増大
し、粗さによるX線の散乱のため多層膜の反射率を減少
させている。従って、高反射率の多層膜の実現のために
はこの結晶粒界による粗さをいかに低減するかが、解決
すべき最も重要な問題となる。
Among the causes of roughness, the cause of the material is the problem of crystallization of the metal element used as the reflection layer. Generally, when a transition metal element having a high melting point is laminated on a thin film, the metal element is crystallized to form crystal grains and become in a polycrystalline state. The grain boundaries increase the roughness at the interface of the multilayer film and reduce the reflectance of the multilayer film due to scattering of X-rays due to the roughness. Therefore, how to reduce the roughness due to the crystal grain boundaries is the most important problem to be solved in order to realize a high reflectance multilayer film.

【0010】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、多層膜反射鏡とな
る多層膜における金属元素の結晶粒界による粗さを低減
することが可能な技術を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to reduce roughness due to crystal grain boundaries of a metal element in a multilayer film serving as a multilayer film reflecting mirror. To provide possible technology.

【0011】本発明の前記ならびにその他の目的及び新
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、互いに屈折率が異なる2種の物質を交互
に蓄積した多層構造を有する多層膜反射鏡において、前
記多層構造の各層のうちの一層は高融点な遷移金属元素
の合金からなり、該合金の組成比は共晶反応が得られる
共晶点付近の組成とすることを最も主要な特徴とする。
前記合金の成分として、遷移金属元素のうち白金属元素
を含むことを特徴とする。また、前記合金の成分とし
て、遷移金属元素に加え、共晶材料として半金属元素を
含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a multilayer film mirror having a multilayer structure in which two kinds of substances having different refractive indexes are alternately accumulated, and each layer of the multilayer structure. One of the layers is composed of an alloy of a transition metal element having a high melting point, and the composition of the alloy is most characterized in that it has a composition near the eutectic point at which a eutectic reaction is obtained.
A white metal element among transition metal elements is contained as a component of the alloy. In addition to the transition metal element, a semi-metal element as a eutectic material is contained as a component of the alloy.

【0013】また、全反射臨界角以下の斜入射における
反射を利用した全反射反射鏡において、前記合金層を反
射面とすることを特徴とする。
Further, in a total reflection mirror using reflection at an oblique incident angle of not more than the critical angle for total reflection, the alloy layer is used as a reflection surface.

【0014】[0014]

【作用】前述の手段によれば、単体では結晶化しやすい
高融点の遷移金属元素をアモルファス化するために、合
金における共晶反応を利用し結晶化を抑制する。つま
り、多層膜の重元素層を高融点な遷移金属元素の合金と
し、合金化する遷移金属の組成比を、共晶反応が得られ
る範囲内(共晶線の範囲内)、すなわち、共晶点付近の
組成比を選ぶことにより、アモルファス化を達成する。
合金化する材料としては、遷移金属元素の中でも特に融
点の高い、Mo,Nb,Os,Re,Ta,Wをはじめ
として、Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,N
i,Cu,Y,Zr,Tc,Ag,La,Ce,Pr,
Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,E
r,Tm,Yb,Lu,Hf,Auなどの高融点な遷移
金属元素を用いる。
According to the above means, the eutectic reaction in the alloy is used to suppress crystallization in order to amorphize the high melting point transition metal element which is easily crystallized by itself. That is, the heavy element layer of the multilayer film is made of an alloy of a transition metal element having a high melting point, and the composition ratio of the transition metals to be alloyed is within the range where the eutectic reaction can be obtained (within the range of the eutectic line), that is, the eutectic crystal. Amorphization is achieved by selecting the composition ratio near the point.
As a material to be alloyed, among the transition metal elements, Mo, Nb, Os, Re, Ta, W, which have a particularly high melting point, and Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, N are included.
i, Cu, Y, Zr, Tc, Ag, La, Ce, Pr,
Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, E
A high melting point transition metal element such as r, Tm, Yb, Lu, Hf, or Au is used.

【0015】また、本発明においては、アモルファス化
を達成し易くするため、上記の組成比の選択に加え、合
金化により臨界冷却速度が小さくなりアモルファス化し
易くなるような材料選択を行う。すなわち、単体では臨
界冷却速度が大きく、結晶化し易い高融点な遷移金属元
素を、臨界冷却速度を小さくする合金材料として貴金属
である金、銀、白金属の合金または半金属を含む合金と
することにより、スパッタにおいてアモルファス化を達
成し易くする。例えば、白金属元素であるIr,Os,
Pd,Pt,Rh,Ruを合金化する材料として用いる
ことによりアモルファス化を達成し易くしている。
In addition, in the present invention, in order to easily achieve amorphization, in addition to the selection of the above composition ratio, material selection is performed such that alloying reduces the critical cooling rate and facilitates amorphization. That is, a transition metal element having a high critical cooling rate and a high melting point which is easily crystallized as a simple substance is an alloy containing a noble metal such as gold, silver, a white metal, or a semimetal as an alloy material for reducing the critical cooling rate. This makes it easier to achieve amorphization in sputtering. For example, white metal elements such as Ir, Os,
By using Pd, Pt, Rh, and Ru as a material for alloying, it is easy to achieve amorphization.

【0016】さらに、本発明では、アモルファス化を達
成し易くする方法として、上記の組成比の選択に加え、
原子半径の著しく異なる元素による合金の組み合わせを
用いる。すなわち、遷移金属元素に較べ原子半径の小さ
い半金属との組み合わせによる合金化を行う。本発明で
は、共晶材料として、半金属であるB,C,Al,S
i,P,Ge,Asなどを遷移金属元素もしくは遷移金
属の合金に添加することによりアモルファス化を達成し
易くしている。
Furthermore, in the present invention, in addition to the selection of the above composition ratio, as a method for facilitating the achievement of amorphization,
A combination of alloys of elements with significantly different atomic radii is used. That is, alloying is performed by combining a transition metal element with a semi-metal having a smaller atomic radius. In the present invention, as the eutectic material, B, C, Al and S which are semi-metals are used.
Amorphization is facilitated by adding i, P, Ge, As, etc. to a transition metal element or an alloy of transition metals.

【0017】重元素である金属元素を合金化し、合金化
における共晶反応により金属元素の結晶化を抑制する。
また、合金の組成比を共晶点付近とすることで初晶の影
響の少ないアモルファスな構造を持つ多層膜が実現可能
である。従って、本発明による多層膜は、金属元素の結
晶粒界のない極めて平滑な界面を有するため、粗さによ
る反射率の低下を抑制し高反射率の多層膜が実現可能で
ある。さらに、この極めて平滑な面を持つ合金の薄膜
は、斜入射の全反射反射鏡の反射面に適用しても高反射
率が実現可能である。
The metal element which is a heavy element is alloyed and the crystallization of the metal element is suppressed by the eutectic reaction in the alloying.
Further, by setting the composition ratio of the alloy near the eutectic point, it is possible to realize a multilayer film having an amorphous structure with little influence of primary crystals. Therefore, since the multilayer film according to the present invention has an extremely smooth interface without crystal grain boundaries of metal elements, it is possible to suppress the decrease in reflectance due to roughness and realize a multilayer film with high reflectance. Further, this thin film of an alloy having an extremely smooth surface can realize high reflectance even when applied to the reflecting surface of a total reflection mirror for oblique incidence.

【0018】[0018]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0019】〔実施例1〕本実施例1は、軽元素である
Siの吸収端を利用したMo/Si多層膜において、高
融点な遷移金属であるMoの結晶化を抑制するため、重
元素を白金族金属であるRuとMoとの合金とした多層
膜反射鏡を作製した。Ruとの合金とすることにより、
臨界冷却速度がMo単体に較べ小さくなり、スパッタに
おける急冷でアモルファス化の効果が期待できる。さら
に、合金組成比としては、Mo1-xRuxとした場合、共
晶線の範囲であるx=0.3〜0.5の範囲の組成におい
て、共晶反応によるアモルファス化の効果が期待でき
る。しかし、共晶点からの組成のずれによる初晶の影響
を考慮し、本実施例1では、共晶点であるMo0.57Ru
0.43の組成を選んだ。合金の組成については、オージェ
電子分光分析(AES:Auger Electron Spectrosco
py )による定量分析を用いて最適化を行うと同時に、深
さ方向の均一性を確認した。また、面内での合金の均一
性については、EPMAを用いて分布を調べ、面内での
均一性を確認した。
Example 1 In Example 1, in a Mo / Si multilayer film using the absorption edge of Si which is a light element, a heavy element is used in order to suppress crystallization of Mo which is a transition metal having a high melting point. A multi-layered film reflection mirror was prepared by using as an alloy of Ru and Mo, which are platinum group metals. By alloying with Ru,
The critical cooling rate is smaller than that of Mo alone, and the effect of amorphization can be expected by rapid cooling in sputtering. Further, when the alloy composition ratio is Mo 1-x Ru x , the effect of amorphization by the eutectic reaction is expected in the composition of x = 0.3 to 0.5 which is the range of the eutectic line. it can. However, in consideration of the influence of the primary crystal due to the composition shift from the eutectic point, in Example 1, Mo 0.57 Ru which is the eutectic point was used.
A composition of 0.43 was chosen. Regarding the composition of the alloy, Auger electron spectroscopy (AES: Auger Electron Spectrosco
At the same time as the optimization was carried out using a quantitative analysis by py), the uniformity in the depth direction was confirmed. Regarding the homogeneity of the alloy within the plane, the distribution was examined using EPMA to confirm the homogeneity within the plane.

【0020】成膜は、面粗さ3Å(二乗平均粗さ:RM
S:Root Mean Square )以下に研磨されたSi基板
上にマグネトロンスパッタにより行った。成膜した多層
膜は波長124Å直入射用であり、図1に示すように、
周期長61.7Å、重元素層(Mo0.57Ru0.43)23.
4Å、軽元素層(Si)38.3Åで30組積層した。
面粗さが無いとした場合の理論反射率は、80.4%得
られる。また、基板の粗さ(3Å(RMS))による散
乱での反射率低下を考慮しても、73.3%の反射率が
期待できる。
The film is formed by surface roughness 3Å (root mean square roughness: RM).
S: Rot Mean Square) This was performed by magnetron sputtering on a Si substrate polished to the following. The formed multilayer film is for direct incidence at a wavelength of 124Å, and as shown in FIG.
Periodic length 61.7Å, heavy element layer (Mo 0.57 Ru 0.43 ) 23.
30 sets of 4Å and 38.3Å of light element layer (Si) were laminated.
The theoretical reflectance is 80.4% when there is no surface roughness. In addition, a reflectance of 73.3% can be expected even in consideration of a reduction in reflectance due to scattering due to the roughness of the substrate (3Å (RMS)).

【0021】成膜した多層膜について、広角X線回折
(XD:X−ray Diffraction)による結晶ピークを調
べると、従来のMo/Si多層膜では、Moの(11
0)の結晶面による回析ピークが認められるのに対し、
本実施例1の多層膜では、MoおよびRuの結晶による
回析ピークは認められず、アモルファス構造を持つ多層
膜となっていることがわかった。また、TEMによる断
面観察においても、従来のMo/Si多層膜ではMo層
内に結晶格子はまったく確認されず、アモルファス構造
を持つことが確認された。
The crystal peaks of the formed multilayer film by wide-angle X-ray diffraction (XD: X-ray Diffraction) were examined, and in the conventional Mo / Si multilayer film, Mo (11
While the diffraction peak due to the crystal plane of 0) is observed,
In the multilayer film of Example 1, no diffraction peaks due to Mo and Ru crystals were observed, and it was found that the multilayer film had an amorphous structure. Also, in the cross-sectional observation by TEM, it was confirmed that the conventional Mo / Si multilayer film had no crystal lattice in the Mo layer and had an amorphous structure.

【0022】さらに、本実施例1の多層膜について粗さ
が評価を行った。評価法として非常に短い空間波長を持
つ結晶粒界による粗さが評価できるよう、高い空間分解
能を持つ原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Mi
croscopy )を用いた。従来のMo/Si多層膜が、5〜
6Å(RMS)と基板の持つ粗さ以上の粗さを持つのに
対し、本実施例1の多層膜では、3Å(RMS)程度
と、ほぼ基板の持つ粗さ程度に粗さが低減されているこ
とがわかった。また、透過電子顕微鏡(TEM:Trans
mission Electron Microscopy )による断面観察やA
ESの深さ方向の分析においても、従来のMo/Si多
層膜に較べ、本実施例1の多層膜では、界面の急峻性が
高いことが確認された。
Further, the roughness of the multilayer film of Example 1 was evaluated. As an evaluation method, the atomic force microscope (AFM: Atomic Force Mi) with high spatial resolution can be used to evaluate the roughness due to grain boundaries with extremely short spatial wavelengths.
croscopy). The conventional Mo / Si multilayer film has
In contrast to the surface roughness of 6 Å (RMS), which is greater than that of the substrate, the multilayer film of Example 1 has a roughness reduced to about 3 Å (RMS), which is almost the same as that of the substrate. I found out that In addition, a transmission electron microscope (TEM: Trans)
Cross-section observation and A by mission Electron Microscopy)
Also in the analysis of the ES in the depth direction, it was confirmed that the interface of the multilayer film of Example 1 had higher steepness than that of the conventional Mo / Si multilayer film.

【0023】本実施例1の多層膜について、軟X線によ
る反射率評価を行った結果、71.3%の反射率が得ら
れた。同一条件で成膜したMo/Si多層膜の反射率
は、53.6%であった。従来のMo/Si多層膜に対
し、本実施例の多層膜では1.3倍以上の反射率が得ら
れていることがわかった。さらに、同一条件で成膜した
Ru/Si多層膜の反射率は、59.4%であった。こ
れらの結果を表1にまとめる。表より、本実施例1の多
層膜の場合、粗さが無いとした場合の理論反射率に対
し、90%近い実測反射率を得ており、アモルファス化
による界面での粗さ低減の効果により反射率が向上して
いることがわかる。
The reflectance of the multilayer film of this Example 1 was evaluated by soft X-ray, and as a result, a reflectance of 71.3% was obtained. The reflectance of the Mo / Si multilayer film formed under the same conditions was 53.6%. It was found that the multilayer film of this example provided a reflectance of 1.3 times or more that of the conventional Mo / Si multilayer film. Furthermore, the reflectance of the Ru / Si multilayer film formed under the same conditions was 59.4%. These results are summarized in Table 1. From the table, in the case of the multilayer film of the present Example 1, the measured reflectance is close to 90% with respect to the theoretical reflectance when there is no roughness, and it is possible to reduce the roughness at the interface due to the amorphization. It can be seen that the reflectance is improved.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】また、この多層膜を曲面の石英基板上に成
膜し、実際の光学系に適用したところ、粗さによるX線
の散乱が低減され、光学系の解像度が従来の多層膜反射
鏡に較べて向上した。
Further, when this multilayer film is formed on a curved quartz substrate and applied to an actual optical system, scattering of X-rays due to roughness is reduced, and the resolution of the optical system is a conventional multilayer film reflecting mirror. Improved compared to.

【0026】上記の実施例1以外にも、高融点な遷移金
属としてMoを例にとった場合について、Ru以外の白
金族元素との組み合わせにおける共晶点付近の組成によ
る合金の例を以下に挙げる。IrとMoとの合金の場
合、合金組成比としては、共晶点であるMo0.69Ir
0.31付近の組成を選ぶ。OsとMoとの合金の場合、合
金組成比としては、共晶点であるMo0.79Os0.21付近
の組成を選ぶ。PdとMoとの合金の場合、合金組成比
としては、共晶点であるMo0.46Pd0.54付近の組成を
選ぶ。PtとMoとの合金の場合、合金組成比として
は、共晶点であるMo0.74Pt0.26付近の組成を選ぶ。
RhとMoとの場合、合金組成比としては、共晶点であ
るMo0.60Rh0.40付近の組成を選ぶ。これらの、組み
合わせにおける理論反射率と実測反射率を表2に示す。
いずれの場合も、上記の実施例と同様にアモルファス化
による粗さ低減の効果が得られ従来のMo/Si多層膜
に較べ高い反射率が得られた。
In addition to Example 1 described above, in the case where Mo is taken as an example of a transition metal having a high melting point, an example of an alloy having a composition near the eutectic point in combination with a platinum group element other than Ru will be given below. I will give you. In the case of an alloy of Ir and Mo, the alloy composition ratio is Mo 0.69 Ir which is the eutectic point.
Select a composition around 0.31 . In the case of an alloy of Os and Mo, as the alloy composition ratio, a composition around Mo 0.79 Os 0.21 which is the eutectic point is selected. In the case of an alloy of Pd and Mo, the composition around the eutectic point Mo 0.46 Pd 0.54 is selected as the alloy composition ratio. In the case of an alloy of Pt and Mo, as the alloy composition ratio, a composition around Mo 0.74 Pt 0.26 , which is the eutectic point, is selected.
In the case of Rh and Mo, as the alloy composition ratio, a composition around Mo 0.60 Rh 0.40 which is the eutectic point is selected. Table 2 shows the theoretical reflectance and the actually measured reflectance in these combinations.
In each case, the effect of reducing roughness due to amorphization was obtained as in the above-described examples, and a higher reflectance was obtained compared to the conventional Mo / Si multilayer film.

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】本実施例1では、高融点な遷移金属である
Moと白金属との2元合金の場合を例に挙げたが、Mo
以外の遷移金属と白金属との組み合わせ、あるいは遷移
金属同士の組み合わせ、さらにはそれらの3元以上の多
元合金においても本発明の効果は得られる。
In the first embodiment, the case of a binary alloy of a high melting point transition metal Mo and a white metal is taken as an example.
The effect of the present invention can be obtained in a combination of a transition metal and a white metal other than the above, a combination of transition metals, and a multi-component alloy of three or more elements.

【0029】〔実施例2〕本実施例2は、高融点な遷移
金属元素と半金属との合金による多層膜の実施例とし
て、MoとCの組み合わせによる多層膜を作成した。合
金の組成比としては共晶点であるMo0.830.17を選ん
だ。この場合も上記実施例1と同様、アモルファス化が
達成され、高反射率の多層膜が得られた。本実施例2で
は、高融点な遷移金属元素と半金属との合金による多層
膜の実施例として、MoとCの2元合金について挙げた
が、Mo以外の遷移金属との組み合わせ、他の半金属と
の組み合わせ、さらには、それらの3元以上の多元合金
においても本発明の効果は得られる。
Example 2 In Example 2, a multilayer film made of a combination of Mo and C was prepared as an example of a multilayer film made of an alloy of a high melting point transition metal element and a semimetal. As the composition ratio of the alloy, Mo 0.83 C 0.17 which is the eutectic point was selected. In this case as well, similar to Example 1 above, amorphization was achieved and a multilayer film with high reflectance was obtained. In Example 2, a binary alloy of Mo and C was given as an example of a multilayer film made of an alloy of a transition metal element having a high melting point and a semimetal. However, a combination of a transition metal other than Mo and other semimetals are used. The effect of the present invention can be obtained even in combination with a metal and further in a multi-component alloy of three or more elements.

【0030】以上の実施例は多層膜反射鏡について例を
挙げたが、本発明の合金化によりアモルファス化された
膜を斜入射の全反射反射鏡の反射面に利用しても結晶化
抑制による粗さ低減の効果が期待できる。この確認のた
め、本実施例のMo0.57Ru0.43合金膜を単層膜とし
て、斜入射全反射反射鏡の反射面として応用したとこ
ろ、従来のPt薄膜による反射面の全反射反射鏡に較べ
面粗さの低下による反射率の向上が得られた。
In the above-mentioned embodiments, an example is given of the multilayer film reflecting mirror, but even if the film made amorphous by the alloying of the present invention is used for the reflecting surface of the oblique reflection total reflection mirror, the crystallization is suppressed. The effect of reducing roughness can be expected. To confirm this, the Mo 0.57 Ru 0.43 alloy film of this example was applied as a single-layer film as a reflecting surface of a grazing incidence total reflection mirror. An improvement in reflectance was obtained due to a decrease in roughness.

【0031】以上の実施例においては、多層膜反射鏡の
重元素層ないし斜入射全反射鏡の反射面に対し、本発明
による合金化を行うことにより、アモルファス化を達成
し、粗さの少ない極めて平滑な界面及び表面を持つ高反
射率な反射鏡を実現した。そのため、以上の実施例にお
いては、アモルファス化の達成のため初晶等の影響を考
慮し共晶点の組成を選んだ。
In the above embodiments, the heavy element layer of the multilayer film reflecting mirror or the reflecting surface of the oblique incidence total reflecting mirror is alloyed according to the present invention to achieve amorphization and to reduce roughness. We have realized a highly reflective mirror with an extremely smooth interface and surface. Therefore, in the above examples, the composition of the eutectic point was selected in consideration of the influence of the primary crystal and the like in order to achieve the amorphization.

【0032】ここで、本発明における解決すべき問題
は、多層膜反射鏡における粗さの低減による高反射率化
であり、初晶等の影響により完全なアモルファス化が達
成されてない場合、すなわち、非常に微細な結晶を含む
アモルファスライクな構造を有する場合においても、合
金化の効果により結晶粒界の成長が妨げられ、粗さ低減
が達成されるので、本発明の目的とする高反射率化に対
し十分な効果を持つ。従って、初晶等の影響により完全
なアモルファス化が達成されていない場合、すなわち、
非常に微細な結晶を含むアモルファスライクな構造を有
する場合においても、本発明の効果は十分期待できる。
Here, the problem to be solved in the present invention is to increase the reflectance by reducing the roughness of the multilayer film reflecting mirror, and when complete amorphization is not achieved due to the influence of primary crystals, that is, , Even when it has an amorphous-like structure containing very fine crystals, the growth of the crystal grain boundaries is hindered by the effect of alloying, and the roughness reduction is achieved, so that the high reflectance targeted by the present invention is achieved. Have a sufficient effect on Therefore, when complete amorphization is not achieved due to the influence of primary crystals, that is,
Even in the case of having an amorphous-like structure containing extremely fine crystals, the effects of the present invention can be expected sufficiently.

【0033】次に、本発明に係る合金化の製法につい
て、高融点な遷移金属元素と白金属元素の2元合金の場
合を例にとり説明する。合金化する方法としては、合金
化する材料の融点にあまり差がない場合は、あらかじめ
所定の組成比に混合した粉末を焼結したターゲットを用
いることが可能である。しかし、合金化する材料の融点
の差が大きい場合や、組成比を調整する場合焼結ターゲ
ットでは不都合となる。そこで、図2に示すように合金
化する各材料をモザイク状に組み合わせた複合ターゲッ
トを用いる。モザイクの形状としては、放射状、井桁
状、同軸リング状などがあるが、マグネトロンのエロー
ジョン分布を考慮し、ターゲットの面積と組成比が比例
するような形状を選び組成比の調整が可能なようにす
る。
Next, the alloying method according to the present invention will be described by taking a binary alloy of a transition metal element and a white metal element having a high melting point as an example. As a method for alloying, if there is not much difference in melting points of the materials to be alloyed, it is possible to use a target obtained by sintering powders mixed in advance in a predetermined composition ratio. However, when the difference in melting point between the materials to be alloyed is large or when the composition ratio is adjusted, the sintering target is inconvenient. Therefore, as shown in FIG. 2, a composite target in which materials to be alloyed are combined in a mosaic shape is used. The shape of the mosaic includes radial, double-sided, and coaxial ring shapes, but considering the erosion distribution of the magnetron, it is possible to adjust the composition ratio by selecting a shape that is proportional to the target area and composition ratio. To do.

【0034】また、図3に示すように、高周波(RF)
の電極を同軸リング状の構成とし、合金化する材料を同
軸リング状に配置し、同時にスパッタすることにより、
スパッタ中に合金化を行う方法がある。図3において、
6は真空容器、7は回転式の基板ホルダー、8は多層膜
を成膜する基板、9は高速に開閉できるシャッター、1
0はスパッタ粒子による真空容器内の汚染を防ぐ防着
板、11,12は同軸リング状に配置した高融点な遷移
金属元素ターゲット及び白金族元素ターゲット、13は
軽元素ターゲットである。多層膜は、回転式の基板ホル
ダーに取り付けられた基板がターゲット上を公転する間
に、高速シャッターの開閉により任意の時間スパッタさ
れ成膜される。この方法の場合、シャッターは、同軸リ
ングターゲットを一つのターゲットとみなし開閉を行
う。また、組成比の調整は各ターゲットへの高周波(R
F)パワーを制御することにより行う。従って、モザイ
クターゲットを用いた場合よりも調整が容易に行える特
徴を持つ。
Further, as shown in FIG. 3, high frequency (RF)
By making the electrode of the coaxial ring shape and arranging the material to be alloyed in the coaxial ring shape and sputtering at the same time,
There is a method of alloying during sputtering. In FIG.
6 is a vacuum container, 7 is a rotary substrate holder, 8 is a substrate for forming a multilayer film, 9 is a shutter that can be opened and closed at high speed, 1
Reference numeral 0 is a deposition preventive plate for preventing contamination of the vacuum container due to sputtered particles, 11 and 12 are high melting point transition metal element targets and platinum group element targets arranged in a coaxial ring shape, and 13 is a light element target. The multilayer film is sputtered and formed by opening and closing a high-speed shutter for an arbitrary time while the substrate mounted on the rotary substrate holder revolves around the target. In this method, the shutter opens and closes by regarding the coaxial ring target as one target. In addition, the composition ratio can be adjusted by applying high frequency (R
F) It is performed by controlling the power. Therefore, it has a feature that adjustment can be performed more easily than when a mosaic target is used.

【0035】さらに、図4に示すように、合金化する各
材料のターゲットを各々スパッタし、基板をこれらの複
数のターゲット上を回転させることにより、非常に薄い
(1原子層以下)積層膜とすることにより成膜中に合金
化を行う方法がある。この方法の場合、重元素スパッタ
中は、軽元素のターゲット(13)のシャッター(9
C)を閉じておき、合金化する金属元素ターゲット(1
1,12)のシャッター(9A,9B)を開いて、基板
(8)を公転させ、基板回転により金属元素の極薄膜積
層を行う。
Further, as shown in FIG. 4, a target of each material to be alloyed is sputtered respectively, and the substrate is rotated on these targets to form a very thin (one atomic layer or less) laminated film. By doing so, there is a method of alloying during film formation. In the case of this method, during the heavy element sputtering, the shutter (9) of the light element target (13) is used.
C) is closed and the metal element target (1
The shutters (9A, 9B) of 1, 12) are opened, the substrate (8) is revolved, and the ultrathin film of the metal element is laminated by rotating the substrate.

【0036】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得
ることはいうまでもない。
Although the present invention has been specifically described based on the embodiments above, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments and can be variously modified without departing from the scope of the invention. Absent.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、多層膜反射鏡は、合金化によるアモルファス構造を
持つことにより、多層膜界面での結晶粒界が無く、極め
て平滑な界面を持つので、理論値に近い高反射率を有す
ることができる。従って、波長200nm以下の真空紫
外から軟X線領域の光を対象とした光学系の反射鏡とし
て用いた場合、直入射に近い角度において光学系の設計
が可能であり、X線リソグラフィー、X線顕微鏡、X線
望遠鏡など高解像度X線光学系に非常に有用である。さ
らに、高反射率を有するため、従来の光学設計の問題と
なっていたミラー枚数の増加による反射率の著しい低下
も抑えることが可能であり、従来に較べ、設計の自由度
が大きく広がるなどの効果を有する。
As described above, according to the present invention, since the multilayer film reflecting mirror has an amorphous structure by alloying, there is no crystal grain boundary at the multilayer film interface and an extremely smooth interface is formed. Since it has, it can have a high reflectance close to the theoretical value. Therefore, when used as a reflecting mirror of an optical system for light in the vacuum UV to soft X-ray region having a wavelength of 200 nm or less, the optical system can be designed at an angle close to direct incidence, and X-ray lithography and X-ray can be used. It is very useful for high resolution X-ray optical systems such as microscopes and X-ray telescopes. Furthermore, since it has a high reflectance, it is possible to prevent a significant decrease in reflectance due to an increase in the number of mirrors, which has been a problem in conventional optical design. Have an effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の多層膜反射鏡の実施例1の構成を示
す断面図、
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of Example 1 of a multilayer-film reflective mirror of the present invention,

【図2】 本発明に係る合金化の製法を説明するための
モザイクターゲットの構成図、
FIG. 2 is a configuration diagram of a mosaic target for explaining the alloying manufacturing method according to the present invention,

【図3】 本発明に係る合金化の製法を説明するための
同軸リングターゲットを用いたスパッタ装置の概念図、
FIG. 3 is a conceptual diagram of a sputtering apparatus using a coaxial ring target for explaining an alloying manufacturing method according to the present invention,

【図4】 本発明に係る合金化の製法を説明するための
多層構造による合金化のためのスパッタ装置の概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a sputtering apparatus for alloying with a multilayer structure for explaining the alloying manufacturing method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…重元素層(Mo0.67Ru0.43)、2…軽元素層(S
i)、3…基板、4…白金族元素、5…高融点な遷移金
属元素、6…真空容器、7…回転式基板ホルダー、8…
基板、9A,9B,9C…高速シャッター、10…防着
板、11…白金族元素ターゲット、12…高融点な遷移
金属元素ターゲット、13…軽元素ターゲット。
1 ... Heavy element layer (Mo 0.67 Ru 0.43 ), 2 ... Light element layer (S
i) 3 ... Substrate, 4 ... Platinum group element, 5 ... High melting point transition metal element, 6 ... Vacuum container, 7 ... Rotating substrate holder, 8 ...
Substrate, 9A, 9B, 9C ... High-speed shutter, 10 ... Adhesive plate, 11 ... Platinum group element target, 12 ... High melting point transition metal element target, 13 ... Light element target.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥居 康弘 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 溝田 勉 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiro Torii 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Tsutomu Mizoda 1-6-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに屈折率が異なる2種の物質を交互
に蓄積した多層構造を有する多層膜反射鏡において、前
記多層構造の各層のうちの一層は高融点な遷移金属元素
の合金からなり、該合金の組成比は共晶反応が得られる
共晶点付近の組成とすることを特徴とする多層膜反射
鏡。
1. A multi-layered film mirror having a multi-layered structure in which two kinds of substances having different refractive indexes are alternately accumulated, wherein one layer of each layer of the multi-layered structure is made of an alloy of a transition metal element having a high melting point, A multilayer film mirror, wherein the composition ratio of the alloy is a composition near the eutectic point at which a eutectic reaction is obtained.
【請求項2】 請求項1に記載の多層膜反射鏡におい
て、合金の成分として、遷移金属元素のうち白金属元素
を含むことを特徴とする多層膜反射鏡。
2. The multilayer-film reflective mirror according to claim 1, wherein a white metal element among transition metal elements is contained as a component of the alloy.
【請求項3】 請求項1に記載の多層膜反射鏡におい
て、合金の成分として、遷移金属元素に加え、共晶材料
として半金属元素を含むことを特徴とする多層膜反射
鏡。
3. The multilayer-film reflective mirror according to claim 1, wherein, in addition to a transition metal element, a semi-metal element is included as a eutectic material as a component of the alloy.
【請求項4】 全反射臨界角以下の斜入射における反射
を利用した全反射反射鏡において、前記請求項1乃至3
に記載される合金層を反射面とすることを特徴とする全
反射反射鏡。
4. A total reflection mirror, which utilizes reflection at oblique incidence below a critical angle for total reflection, according to any one of claims 1 to 3.
A total reflection mirror, wherein the alloy layer described in 1) is used as a reflection surface.
JP25114391A 1991-09-30 1991-09-30 Multi-layer film reflex mirror Pending JPH0589818A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25114391A JPH0589818A (en) 1991-09-30 1991-09-30 Multi-layer film reflex mirror

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25114391A JPH0589818A (en) 1991-09-30 1991-09-30 Multi-layer film reflex mirror

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0589818A true JPH0589818A (en) 1993-04-09

Family

ID=17218316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25114391A Pending JPH0589818A (en) 1991-09-30 1991-09-30 Multi-layer film reflex mirror

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0589818A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110941107A (en) * 2018-09-21 2020-03-31 三星电子株式会社 Multilayer thin film structure and phase shift device using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110941107A (en) * 2018-09-21 2020-03-31 三星电子株式会社 Multilayer thin film structure and phase shift device using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6226349B1 (en) X-ray analysis apparatus with a graded multilayer mirror
JPS607400A (en) X-ray dispersive structure, reflectivity and resolution thereof are improved, and manufacture of said structure
JPS6098399A (en) Point source x-ray focusing device
US20030128810A1 (en) Protective layer for multilayers exposed to x-rays
JPH0589818A (en) Multi-layer film reflex mirror
US5454021A (en) X-ray mirror and material
JP2648599B2 (en) Method of making multilayer reflector for X-ray or vacuum ultraviolet
Kearney et al. Materials for multilayer x-ray optics at wavelengths below 100 A
JP4442728B2 (en) Spatial resolution evaluation element in X-ray transmission image measuring device
Keem et al. Neutron, X-ray scattering and TEM studies of Ni-Ti multilayers
Kaiser et al. Si-based multilayers with high thermal stability
JP2692881B2 (en) Method for producing multilayer film for soft X-ray or vacuum ultraviolet ray and optical element
JPH05126999A (en) Production of x-ray multilayered film reflecting mirror
JP2004068109A (en) Reactive sputtering target, and optical thin film deposited by using the target
Thompson et al. Reactive gas magnetron sputtering of lithium hydride and lithium fluoride thin films
El-Nahass et al. Structural and optical characterization of polycrystalline CdSe x Te 1-x thin films
Yulin et al. Reflectivity and stability of Cr/Sc multilayers for the soft x-ray range
Ishiguro Determination of pole distribution for thin film on a thick substrate by x-ray diffraction
Yuanru et al. Protective behaviour against high temperature oxidation of silicon nitride films synthesized by ion-beam-assisted deposition
JP3566779B2 (en) Magneto-optical recording medium
JPH11258396A (en) Multilayer film x-ray reflector and laser plasma x-ray generator using it
Abdali et al. Determination of crystallization as a function of Mo layer thickness in Mo/Si multilayers
GB2027570A (en) X-ray analyzing crystals
Song et al. Roughness Reduction of Large-Area High-Quality Thick Al Coatings for Large-Size Echelle Gratings by Chemical Mechanical Polishing
Cheng et al. Annealing studies of Ru/Si multilayer by high-angle annular dark-field microscopy and HREM