JPH06167599A - Production method for multilayer film mirror for x-ray - Google Patents

Production method for multilayer film mirror for x-ray

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JPH06167599A
JPH06167599A JP43A JP31808992A JPH06167599A JP H06167599 A JPH06167599 A JP H06167599A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 31808992 A JP31808992 A JP 31808992A JP H06167599 A JPH06167599 A JP H06167599A
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JP
Japan
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multilayer film
target
molybdenum
mirror
rays
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Application number
JP43A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Oshino
哲也 押野
Katsuhiko Murakami
勝彦 村上
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06167599A publication Critical patent/JPH06167599A/en
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Abstract

PURPOSE:To produce a multilayer film mirror for X-ray which is superior in heat resistance and has a high reflectivity. CONSTITUTION:A multilayer film consisting of molybdenum and silicon oxide is produced with a microwave magnetron spatter method by setting one of the following conditions. The gap between a base plate 4 and a target 1 is 100 to 200mm, argon gas pressure is 1 to 5mTorr, electric power per unit area impressing to the target 1 is 1.7 to 2.8W/cm<2>, the temperature of the base plate 4 is below 100 deg.C and the electric power is impressed to each target continuously. Each target of 1a, 1b is placed in a sputtering space and shutters 3a, 3b are provided, which other one is closed when one layer is formed. The base plate 4 is passed at a constant velocity in the region sputter atoms fly.

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、X線の波長域で使用す
る多層膜ミラーの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a multilayer mirror used in the X-ray wavelength range.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線用多層膜ミラーは、X線に対する散
乱の大きい物質と小さい物質とを交互に積層してなる人
工周期構造を有する。そして、多層膜の周期長をd、X
線の斜入射角をθ、X線の波長をλとしたとき、ブラッ
グの条件式2dsinθ=nλ(n:整数)を満たす場
合にX線を反射する。
2. Description of the Related Art A multilayer film mirror for X-rays has an artificial periodic structure in which a substance having a large scattering for X-rays and a substance having a small scattering for X-rays are alternately laminated. Then, the cycle length of the multilayer film is d, X
When the oblique incidence angle of the rays is θ and the wavelength of the X-rays is λ, the X-rays are reflected when the Bragg's conditional expression 2d sin θ = nλ (n: integer) is satisfied.

【0003】モリブデンと珪素(Si)の組み合わせから
なる多層膜(以下、「モリブデン/珪素の多層膜」と略
す)は、珪素のL吸収端(123 Å)の長波長側で高い反
射率を示し、直入射光学系によるX線縮小投影露光装置
に用いる多層膜ミラーとして重要である。このようなX
線ミラーとして使用される多層膜は、真空蒸着、スパッ
タリング、CVDなど各種の薄膜形成技術により形成さ
れている。そして一般には、スパッタリングの一種であ
るマグネトロンスパッタリング法によって比較的高い反
射率を有する多層膜が形成されることが知られている。
A multilayer film made of a combination of molybdenum and silicon (Si) (hereinafter abbreviated as “molybdenum / silicon multilayer film”) exhibits a high reflectance on the long wavelength side of the L absorption edge (123 Å) of silicon. , Is important as a multilayer mirror used in an X-ray reduction projection exposure apparatus using a direct incidence optical system. X like this
The multilayer film used as the line mirror is formed by various thin film forming techniques such as vacuum deposition, sputtering and CVD. It is generally known that a multilayer film having a relatively high reflectance is formed by a magnetron sputtering method which is a kind of sputtering.

【0004】ところで、前記多層膜ミラーにシンクロト
ロン放射光のような強度の大きい光を照射すると、表面
が局所的に加熱される。例えば、X線縮小投影露光装置
の照明光学系で使用されるミラーには、光源から放射さ
れた光がほとんどその強度を減少させずに照射される。
また、反射部を多層膜で形成した反射型マスクでは集光
された光が照射される。このような場合、多層膜の表面
は数百度という高温に達する恐れがある。そのため、強
度の大きい光を対象とする多層膜では耐熱性が要求され
る。前記モリブデン/珪素の多層膜は耐熱性が低いた
め、加熱されると各層を形成する物質間で拡散が起こ
る。その結果、モリブデン層がシリサイド化したり、モ
リブデンと珪素の界面にシリサイドの界面層が形成され
たりして、多層膜がブラッグの条件式を満たさなくなり
反射率が著しく低下してしまう。多層膜の耐熱性を向上
させるためには、多層膜を形成する物質を高温において
も化学的に安定なものに変える、あるいは2種類の物質
の組み合わせを拡散を起こしにくいものに変える、等の
方法がある。従来は、これらの条件を満たす多層膜とし
て、モリブデンと炭化珪素の組み合わせの多層膜(以
下、「モリブデン/炭化珪素の多層膜」と略す)が使用
されていた。炭化珪素は珪素に比べ融点が高く、さらに
化学的にも安定な化合物であるため、加熱されてもモリ
ブデンとの相互拡散が起こり難い。
By the way, when the multi-layered film mirror is irradiated with light having high intensity such as synchrotron radiation, the surface is locally heated. For example, a mirror used in an illumination optical system of an X-ray reduction projection exposure apparatus is irradiated with light emitted from a light source with almost no reduction in its intensity.
In addition, in the reflective mask in which the reflective portion is formed of a multilayer film, the condensed light is irradiated. In such a case, the surface of the multilayer film may reach a high temperature of several hundreds of degrees. Therefore, heat resistance is required in the multilayer film for light with high intensity. Since the molybdenum / silicon multilayer film has low heat resistance, when it is heated, diffusion occurs between substances forming each layer. As a result, the molybdenum layer is silicidized, or a silicide interface layer is formed at the interface between molybdenum and silicon, and the multilayer film does not satisfy the Bragg's conditional expression, and the reflectance is significantly reduced. In order to improve the heat resistance of the multi-layer film, the material forming the multi-layer film is changed to one that is chemically stable even at high temperature, or the combination of two kinds of substances is changed to one that does not cause diffusion. There is. Conventionally, a multilayer film of a combination of molybdenum and silicon carbide (hereinafter abbreviated as “multilayer film of molybdenum / silicon carbide”) has been used as a multilayer film satisfying these conditions. Since silicon carbide has a higher melting point than silicon and is a chemically stable compound, mutual diffusion with molybdenum hardly occurs even when heated.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、モリブデン/
炭化珪素の多層膜には、反射率が低いという問題があっ
た。例えば、波長 130Å程度のX線を垂直入射させた時
の反射率の理論値を求めると、モリブデン/炭化珪素の
多層膜では約60%となる。この値は、前記モリブデン/
珪素の多層膜で同様にして求めた理論値(約75%)と比
べて小さい。実際に作製したモリブデン/珪素の多層膜
では、界面の不安定性やシリサイドの形成等により反射
率は理論値より小さくなるものの、50%程度が得られる
(例えば、J.Vac.Sci.Technol.B7(6),1989,P1702参
照)。これに対し、実際に作製したモリブデン/炭化珪
素の多層膜は、理論値の約半分の30%程度の反射率しか
得られない。
However, molybdenum /
The multilayer film of silicon carbide has a problem of low reflectance. For example, the theoretical value of the reflectance when X-rays having a wavelength of about 130 Å is vertically incident is about 60% for a molybdenum / silicon carbide multilayer film. This value is the molybdenum /
It is smaller than the theoretical value (about 75%) obtained in the same manner for a silicon multilayer film. In a molybdenum / silicon multilayer film that was actually manufactured, the reflectance was less than the theoretical value due to the instability of the interface and the formation of silicide, but about 50% was obtained (for example, J.Vac.Sci.Technol.B7 (6), 1989, p1702). On the other hand, the actually produced multilayer film of molybdenum / silicon carbide can obtain a reflectance of about 30%, which is about half the theoretical value.

【0006】反射率が低いと所望のX線強度を得るため
に照射時間を長くする必要が生じ、多層膜ミラーを用い
た装置の特性に大きく影響する。例えば、露光装置等で
は露光時間が長くなり、スループットが低下するという
問題が生じる。特に、X線縮小投影露光装置では、マス
クの照明光学系および結像光学系を構成するために何枚
もの多層膜ミラーが必要となる。1枚当たりの反射率を
Rとする多層膜ミラーをn枚用いて構成した光学系を考
えると、この光学系全体の反射率はRn となる。多層膜
ミラー1枚の反射率を△Rだけ高めることができれば、
光学系全体の反射率は(R+△R)n 〜Rn (1+n△
R/R)に増加する。従って、もしそれぞれの多層膜ミ
ラーの反射率を2%高めることができれば、5枚の多層
膜ミラーで構成された光学系全体の反射率は10%向上す
る。このことから多層膜ミラーの反射率を少しでも向上
させることが、光学系全体の効率を大きく左右すること
がわかる。
If the reflectance is low, it is necessary to lengthen the irradiation time in order to obtain the desired X-ray intensity, which greatly affects the characteristics of the device using the multilayer mirror. For example, in an exposure apparatus or the like, there arises a problem that the exposure time becomes long and the throughput decreases. Particularly, in the X-ray reduction projection exposure apparatus, many multi-layer film mirrors are required to form the illumination optical system and the imaging optical system of the mask. Considering an optical system composed of n multi-layer film mirrors each having a reflectance of R, the reflectance of the entire optical system is R n . If the reflectance of one multilayer film mirror can be increased by ΔR,
The reflectance of the entire optical system is (R + ΔR) n to R n (1 + nΔ)
R / R). Therefore, if the reflectance of each multilayer mirror can be increased by 2%, the reflectance of the entire optical system composed of five multilayer mirrors is improved by 10%. From this, it can be seen that improving the reflectance of the multilayer mirror even a little affects the efficiency of the entire optical system.

【0007】以上のような理由から、従来より耐熱性に
優れ、高い反射率を有する多層膜ミラーが望まれてい
た。本発明は、このような要求を満たすことを目的とす
る。
For the above reasons, there has been a demand for a multilayer mirror having a higher heat resistance and a higher reflectance than ever before. The present invention aims to meet such a need.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的のために、本発
明者らが鋭意研究した結果、モリブデンからなる層と炭
化珪素からなる層が交互に積層された多層膜を有するX
線用多層膜ミラーの製造方法において、前記各層を高周
波マグネトロンスパッタ法により形成すると共に、該高
周波マグネトロンスパッタ法による形成時に以下の
(a)ないし(g)のいずれかの条件を設定すること
で、耐熱性に優れ、高い反射率を有する多層膜ミラーが
製造されることを見出した。 (a)前記多層膜を形成する基板とターゲットとの間隔
を 100〜200 mmの範囲に設定すること(請求項1)。 (b)アルゴンガス圧力を1〜5mTorr の範囲に設定す
ること(請求項2)。 (c)ターゲットに印加する高周波電力を該ターゲット
の単位面積あたり 1.7〜2.8 W/cm2 の範囲に設定する
こと(請求項3)。 (d)前記多層膜を形成する基板の温度を室温ないし 1
00℃以下の温度に維持すること(請求項4)。 (e)前記モリブデンまたは炭化珪素からなるターゲッ
トに、多層膜の形成中それぞれ連続して高周波電力を印
加し続けること(請求項5)。 (f)スパッタリングを行なう空間にモリブデンおよび
炭化珪素からなるターゲットを設置してそれぞれのター
ゲットの正面にシャッタを設け、一方のターゲット物質
の層を形成する時は該物質のターゲットのシャッタを開
いて他方のシャッタを閉じること(請求項6)。 (g)前記多層膜を形成する基板をターゲットの正面の
スパッタされた原子の飛来する領域内で、該ターゲット
に対向して一定速度で通過させることにより前記各層を
形成させること(請求項7)。
[Means for Solving the Problems] As a result of intensive studies conducted by the present inventors for the above purpose, an X having a multilayer film in which molybdenum layers and silicon carbide layers are alternately laminated.
In the method for manufacturing a multilayer mirror for wires, by forming each of the layers by a high frequency magnetron sputtering method and setting any one of the following conditions (a) to (g) at the time of forming by the high frequency magnetron sputtering method, It has been found that a multilayer mirror having excellent heat resistance and high reflectance can be manufactured. (A) The distance between the substrate on which the multilayer film is formed and the target is set within a range of 100 to 200 mm (claim 1). (B) The argon gas pressure is set within the range of 1 to 5 mTorr (Claim 2). (C) The high frequency power applied to the target is set in the range of 1.7 to 2.8 W / cm 2 per unit area of the target (claim 3). (D) The temperature of the substrate on which the multilayer film is formed is room temperature to 1
Maintaining a temperature below 00 ° C (claim 4). (E) The high frequency power is continuously applied to the target made of molybdenum or silicon carbide during the formation of the multilayer film (claim 5). (F) A target made of molybdenum and silicon carbide is placed in a space for sputtering, and a shutter is provided in front of each target. When a layer of one target material is formed, the shutter of the target of the material is opened and the other is opened. Closing the shutter (claim 6). (G) Forming each of the layers by passing the substrate on which the multilayer film is formed at a constant speed in a region where sputtered atoms come in front of the target, facing the target (claim 7). .

【0009】なお、これら(a)ないし(g)の条件
は、1つだけを設定してもよいし複数を組み合わせて設
定してもよい。
Incidentally, these conditions (a) to (g) may be set only one, or may be set in combination.

【0010】[0010]

【作用】マグネトロンスパッタ法による多層膜の形成に
おいては、スパッタリングを行なう空間に導入するアル
ゴンガスの圧力を下げた方が反射率の高い多層膜ができ
ることが一般に知られている(J.J.A.P.29(3),1990,P56
9 参照)。また、多層膜断面の透過電子顕微鏡観察にお
いても、アルゴンガス圧を下げた方が、うねりのない平
坦な界面が形成されている様子が明瞭に観察される。
[Function] When forming a multilayer film by the magnetron sputtering method, it is generally known that a multilayer film having a high reflectance can be obtained by lowering the pressure of the argon gas introduced into the space for sputtering (JJAP29 (3), 1990, P56
9). Also, when the cross section of the multilayer film is observed by a transmission electron microscope, it is clearly observed that the flat interface without waviness is formed when the argon gas pressure is lowered.

【0011】スパッタリングによる成膜においては、基
板表面には常にアルゴン原子が入射している。アルゴン
原子は、一定時間物理吸着して基板表面に滞在し、その
後脱離していく。一方、基板表面に入射したスパッタ原
子(ターゲット物質)は、この表面を移動して安定な位
置に落ち着くが、表面に吸着したアルゴン原子が存在す
ると、この移動を妨げられる。従って、アルゴンガス圧
力を下げて基板表面に入射するアルゴン原子の数を減少
させると、スパッタ原子の表面移動度が大きくなり平坦
な薄膜(層)が成長する。
In film formation by sputtering, argon atoms are always incident on the surface of the substrate. The argon atom physically adsorbs for a certain period of time, stays on the substrate surface, and then desorbs. On the other hand, sputtered atoms (target material) incident on the surface of the substrate move on this surface and settle at a stable position, but if there are argon atoms adsorbed on the surface, this movement is hindered. Therefore, when the argon gas pressure is reduced to reduce the number of argon atoms incident on the surface of the substrate, the surface mobility of sputter atoms increases and a flat thin film (layer) grows.

【0012】スパッタリングによる多層膜の作製におい
て、アルゴンガス圧力を下げることの効果は以上のよう
に説明できる。ただし、アルゴンガスの圧力はいくらで
も下げられるわけではなく、放電を維持するのに必要な
値に制限される。そして、本発明では、このアルゴン圧
力を1〜5mTorr の範囲とした。なお、高周波電圧を印
加する高周波スパッタリングは、直流電圧を印加する直
流スパッタリングよりも低い圧力で放電を維持できる。
そのため、スパッタリング空間の圧力が低い方が好まし
いX線用多層膜ミラーの作製には有利となる。
The effect of lowering the argon gas pressure in the production of a multilayer film by sputtering can be explained as above. However, the pressure of the argon gas cannot be reduced as much as possible, and is limited to the value required to maintain the discharge. Then, in the present invention, the argon pressure is within the range of 1 to 5 mTorr. Note that high-frequency sputtering in which a high-frequency voltage is applied can maintain discharge at a lower pressure than DC sputtering in which a direct-current voltage is applied.
Therefore, it is advantageous to manufacture a multilayer film mirror for X-ray in which the pressure in the sputtering space is preferably low.

【0013】マグネトロンスパッタ装置は高速成膜を特
徴とする装置なので、通常はスパッタリング空間中での
衝突散乱による損失が小さくなるよう、ターゲットと多
層膜を形成する基板との間隔をなるべく小さくして設計
されている。そのため、一般に前記間隔は5〜10cmに設
定してあった。本発明者らが、ターゲットと基板との間
隔をパラメータとしてモリブデン/炭化珪素の多層膜の
成膜実験を行ったところ、ターゲットと基板の間隔が5
〜10cmの時はモリブデンの層と炭化珪素の層が混ざり合
ってX線の反射率は低かった。一方、この間隔を大きく
して10〜20cmの範囲に設定したところ、各層間での混ざ
り合いは界面付近だけに限定されるようになり、X線反
射率は著しく向上した。
Since the magnetron sputtering apparatus is characterized by high-speed film formation, it is usually designed by making the space between the target and the substrate on which the multilayer film is formed as small as possible so that the loss due to collision scattering in the sputtering space becomes small. Has been done. Therefore, the distance is generally set to 5 to 10 cm. When the inventors conducted a film forming experiment of a molybdenum / silicon carbide multilayer film using the distance between the target and the substrate as a parameter, the distance between the target and the substrate was 5
At ~ 10 cm, the X-ray reflectance was low because the molybdenum layer and the silicon carbide layer were mixed together. On the other hand, when the distance was increased and set within the range of 10 to 20 cm, the intermixing between the layers became limited only near the interface, and the X-ray reflectance was significantly improved.

【0014】このような多層膜の各層間での混合は、ス
パッタ原子、特に重元素であるモリブデン原子が基板に
入射する際の運動エネルギーが大きいため、成長しつつ
ある多層膜の表面に激しく衝突することに起因すると考
えられる。そして、本発明において高いX線反射率が得
られたのは、ターゲットと基板との間隔を大きくするこ
とでスパッタ原子とアルゴン原子との衝突の頻度が大き
くなり、基板に入射するスパッタ原子の運動エネルギー
が適度に減衰したためと考えられる。
Mixing between the layers of such a multilayer film causes a large amount of kinetic energy when sputter atoms, particularly molybdenum atoms, which are heavy elements, enter the substrate, and thus violently collides with the surface of the growing multilayer film. It is thought that this is due to The high X-ray reflectance obtained in the present invention is that the frequency of collision between sputter atoms and argon atoms increases as the distance between the target and the substrate increases, and the movement of the sputter atoms incident on the substrate increases. It is considered that the energy was moderately attenuated.

【0015】ところで、ターゲットと基板の間隔を大き
くする代わりにガス圧力を高くしても、スパッタ原子と
アルゴン原子との衝突頻度が高まるという効果は得られ
る。しかし、その場合には前述のように基板表面に吸着
したアルゴン原子によりスパッタ原子の表面移動が妨げ
られる効果が大きくなり、平坦な界面が形成されなくな
ってしまう。
By the way, even if the gas pressure is increased instead of increasing the distance between the target and the substrate, the effect of increasing the frequency of collision between sputtered atoms and argon atoms can be obtained. However, in that case, as described above, the effect of hindering the surface movement of the sputtered atoms by the argon atoms adsorbed on the substrate surface becomes large, and the flat interface is not formed.

【0016】以上に説明したように、本発明は、アルゴ
ンガス圧力を下げることにより基板表面に吸着したアル
ゴン原子がスパッタ原子の表面移動を妨げる効果を減少
させることができる。また、ターゲットと基板との間隔
を比較的大きくとり、アルゴン原子との衝突によりスパ
ッタ原子の基板へ入射する際の運動エネルギーを下げる
ことで衝突による混合を防ぐことができる。そして、こ
れらの結果、X線に対し高い反射率を有する多層膜を作
製することが可能となる。
As described above, the present invention can reduce the effect that the argon atoms adsorbed on the substrate surface hinder the surface movement of sputtered atoms by lowering the argon gas pressure. Further, by making the distance between the target and the substrate relatively large and lowering the kinetic energy when the sputtered atoms are incident on the substrate due to the collision with the argon atoms, it is possible to prevent mixing due to the collision. As a result of these, it becomes possible to manufacture a multilayer film having a high reflectance for X-rays.

【0017】なお、ターゲットに印加する高周波電力
は、スパッタ原子が適切な運動エネルギーを持ち、また
適度な成膜速度が得られるように、実験により 1.7〜2.
8 W/cm2 という値を求め、この範囲に設定した。これ
は、直径6インチのターゲットでは、300 〜500 Wの印
加電力に相当する。また、成膜中の基板温度が高いと、
多層膜の各層間の相互拡散を促進するほか、スパッタ原
子の基板表面での移動度が大きくなりすぎて層の厚さよ
りも大きい微結晶粒が成長し、界面の平坦さを損なうこ
とになる。これを防ぐために各層を形成する時の基板温
度は、室温ないし100 ℃以下に維持するようにした。
The high-frequency power applied to the target is 1.7-2. 7 by experiments so that the sputtered atoms have an appropriate kinetic energy and an appropriate deposition rate can be obtained.
A value of 8 W / cm 2 was obtained and set within this range. This corresponds to an applied power of 300-500 W for a 6 inch diameter target. Also, if the substrate temperature during film formation is high,
In addition to promoting mutual diffusion between the layers of the multilayer film, the mobility of sputtered atoms on the substrate surface becomes too large, and fine crystal grains larger than the layer thickness grow, impairing the flatness of the interface. In order to prevent this, the substrate temperature at the time of forming each layer was kept from room temperature to 100 ° C. or lower.

【0018】以下に、本発明を実施例によりさらに詳し
く説明する。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples.

【0019】[0019]

【実施例】図1は、本発明のX線用多層膜ミラーの製造
方法に用いた平行平板型高周波マグネトロンスパッタリ
ング装置の概略構成図である。本装置は、モリブデンタ
ーゲット1a、炭化珪素ターゲット1bおよびそれら各
ターゲットに対して個別に制御された高周波電力を供給
する高周波電源2a、2b、前記ターゲットに対して個
別に設けられたシャッタ3a、3b、および基板4を保
持して回転する機構(図示せず)を有する基板ホルダ5
を備えている。基板ホルダ5は、一定回転数で回転可能
になっている。ターゲットの直径はいずれも6インチで
あり、基板と各ターゲットの間の距離dは 130mmであ
る。なお、2つのターゲットの間にはモリブデンと炭化
珪素のスパッタ原子が混ざることのないように仕切板6
が設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a parallel plate type high frequency magnetron sputtering apparatus used in the method for manufacturing an X-ray multilayer mirror of the present invention. This apparatus includes a molybdenum target 1a, a silicon carbide target 1b, high-frequency power supplies 2a and 2b for supplying individually controlled high-frequency power to the respective targets, shutters 3a and 3b individually provided to the targets, And a substrate holder 5 having a mechanism (not shown) for holding and rotating the substrate 4.
Is equipped with. The substrate holder 5 is rotatable at a constant rotation speed. Each target has a diameter of 6 inches, and the distance d between the substrate and each target is 130 mm. It should be noted that the partition plate 6 is provided so that sputtered atoms of molybdenum and silicon carbide do not mix between the two targets.
Is provided.

【0020】モリブデン/炭化珪素の多層膜の作製は以
下のような手順で行った。まず、洗浄した(100)シ
リコンウエハを基板として用い、これを基板ホルダ5に
取り付けた。そして、5×10-7Torr以下の圧力まで排気
したのち、マスフローコントローラーで流量を制御して
アルゴンガスを装置内に導入した。(排気系、ガス導入
系は図示せず)この時、アルゴンガスの圧力は3mTorr
とした。各層の形成を行なう前に、シャッタ3a、3b
を両方とも閉じたまま、各ターゲットに高周波電力を印
加して30分間プレスパッタを行った。このプレスパッタ
は、放電を安定させるとともに、ターゲットの表面の汚
れた部分を除去するための行程である。なお、高周波電
力は、いずれのターゲットに対しても300 Wを印加し
た。ターゲットへの高周波電力の印加は、多層膜の形成
が終了するまで中断ぜずに連続して行った。これによ
り、放電状態を安定させて多層膜形成途中の成膜速度の
変動を防ぐことができる。
The molybdenum / silicon carbide multilayer film was manufactured by the following procedure. First, a cleaned (100) silicon wafer was used as a substrate and attached to the substrate holder 5. Then, after exhausting to a pressure of 5 × 10 −7 Torr or less, the flow rate was controlled by a mass flow controller to introduce argon gas into the apparatus. (The exhaust system and the gas introduction system are not shown.) At this time, the pressure of the argon gas is 3 mTorr.
And Before forming each layer, the shutters 3a, 3b
While both were closed, high frequency power was applied to each target to perform pre-sputtering for 30 minutes. This pre-sputtering is a process for stabilizing the discharge and removing the dirty portion on the surface of the target. The high frequency power was 300 W applied to any target. The high frequency power was applied to the target continuously without interruption until the formation of the multilayer film was completed. This makes it possible to stabilize the discharge state and prevent fluctuations in the film formation rate during the formation of the multilayer film.

【0021】前記プレスパッタの後、多層膜の形成を行
う。この時、基板ホルダ5を3.7 rpm の速度で回転させ
る。そして、まず、炭化珪素ターゲット1bのシャッタ
3bを閉じたまま、モリブデンターゲット1aのシャッ
タ3aを開いた。そして、基板ホルダ5を6回転させて
この間成膜を行い、35Åの厚さのモリブデン層を形成し
た。次に、シャッタ3aを閉じて炭化珪素ターゲット1
bのシャッタ3bを開く。そして、基板ホルダ5を19
回転させてこの間成膜を行い、38Åの厚さの炭化珪素層
を形成した。以上の操作を50回繰り返すことにより、周
期長d=73Å、積層数N=50組のモリブデン/炭化珪素
の多層膜を作製した。
After the pre-sputtering, a multilayer film is formed. At this time, the substrate holder 5 is rotated at a speed of 3.7 rpm. Then, first, the shutter 3a of the molybdenum target 1a was opened while the shutter 3b of the silicon carbide target 1b was closed. Then, the substrate holder 5 was rotated 6 times to form a film during this period, and a molybdenum layer having a thickness of 35 Å was formed. Next, the shutter 3a is closed and the silicon carbide target 1
The shutter 3b of b is opened. Then, the substrate holder 5 is set to 19
During rotation, film formation was performed during this period to form a silicon carbide layer having a thickness of 38Å. By repeating the above operation 50 times, a molybdenum / silicon carbide multilayer film having a period length d = 73Å and a stacking number N = 50 was produced.

【0022】多層膜の周期長およびそれぞれの層の厚さ
を変えるときには、基板ホルダ5の回転数と各ターゲッ
トに印加する高周波電力を調整すればよい。本実施例に
おいて、多層膜の各層を一回の回転で形成させずに、複
数回転にわけて形成したのは、膜厚の制御性を向上させ
るためと、基板温度の上昇を防ぐためである。本実施例
では、成膜中の基板温度の制御は特に行っていないが、
基板温度の上昇は50℃程度以下であった。なお、装置が
複雑になるが、基板の冷却機構を取り付けて温度制御を
行っても良い。また、本実施例では平行平板型の高周波
マグネトロンスパッタ装置を用いたが、他のタイプの装
置、例えば図2に示すようなカローセル(carrousel) タ
イプの高周波マグネトロンスパッタ装置を用いても同様
の効果を奏することが可能である。
When changing the cycle length of the multilayer film and the thickness of each layer, the rotation speed of the substrate holder 5 and the high frequency power applied to each target may be adjusted. In this embodiment, each layer of the multilayer film is formed in a plurality of rotations without being formed in one rotation in order to improve the controllability of the film thickness and prevent the substrate temperature from rising. . In this embodiment, the substrate temperature during film formation is not particularly controlled,
The rise in substrate temperature was less than about 50 ° C. Although the apparatus becomes complicated, the temperature control may be performed by attaching a substrate cooling mechanism. Further, although the parallel plate type high frequency magnetron sputtering apparatus is used in the present embodiment, the same effect can be obtained by using another type of apparatus, for example, a carrousel type high frequency magnetron sputtering apparatus as shown in FIG. It is possible to play.

【0023】このようにして作製したモリブデン/炭化
珪素の多層膜を有するX線用多層膜ミラーに対して、S
偏光を用いたX線反射率測定を行った。図3にこの測定
結果を示す。グラフの横軸は波長を、縦軸は反射率を示
す。法線からの入射角が30°のところで測定したとこ
ろ、約 130Åの波長で55%を超える高い反射率を示し
た。これらの結果と計算シミュレーションから、本発明
によるモリブデン/炭化珪素の多層膜は、X線が垂直入
射する場合でも、この波長域で約50%以上という従来に
ない高い反射率をもつことが分かった。
For the multilayer mirror for X-ray having the multilayer film of molybdenum / silicon carbide manufactured in this way, S
X-ray reflectance measurement using polarized light was performed. FIG. 3 shows the measurement result. The horizontal axis of the graph represents wavelength and the vertical axis represents reflectance. When measured at an angle of incidence of 30 ° from the normal, it showed a high reflectance of over 55% at a wavelength of about 130Å. From these results and calculation simulation, it was found that the molybdenum / silicon carbide multilayer film according to the present invention has an unprecedented high reflectance of about 50% or more in this wavelength range even when X-rays are vertically incident. .

【0024】また、このX線用多層膜ミラーを 400℃の
真空中で1時間加熱し、その後、同様にして反射率を測
定したところ、反射率の低下は見られなかった。さら
に、反射波長やピークの半値幅にも変化が見られず、周
期長の変化等の構造の変化も認められなかった。一方、
モリブデン/珪素の多層膜を有する多層膜ミラーを同様
に加熱すると、その反射率は加熱前に比べ200 ℃で約90
%、400 ℃で約5%に減少した。
When the X-ray multilayer mirror was heated in a vacuum at 400 ° C. for 1 hour and then the reflectance was measured in the same manner, no decrease in reflectance was observed. Furthermore, no change was observed in the reflection wavelength or the half-value width of the peak, and no change in the structure such as a change in the cycle length was observed. on the other hand,
When a multilayer mirror having a molybdenum / silicon multilayer film is heated in the same manner, its reflectance is about 90 at 200 ° C compared to before heating.
% At 400 ° C. to about 5%.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来よ
りも耐熱性に優れ、高い反射率を有するモリブデン/炭
化珪素の多層膜を有するX線用多層膜ミラーを提供でき
る。このようなX線用多層膜ミラーは、X線縮小投影露
光装置などにおける垂直入射で使用される多層膜ミラー
や、X線縮小投影露光装置における照明光学系や反射型
マスクのような高温に加熱されるような多層膜(ミラ
ー)として使用することができる。また、従来のミラー
よりも反射率が高いので、露光時間を短縮することがで
きる。そのため、露光装置等のスループットを向上させ
ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a multilayer film mirror for X-rays, which has a molybdenum / silicon carbide multilayer film which is superior in heat resistance and has a higher reflectance than ever before. Such a multi-layer film mirror for X-ray is heated to a high temperature such as a multi-layer film mirror used for vertical incidence in an X-ray reduction projection exposure device, an illumination optical system in an X-ray reduction projection exposure device, or a reflective mask. It can be used as a multilayer film (mirror) as described above. Further, since the reflectance is higher than that of the conventional mirror, the exposure time can be shortened. Therefore, the throughput of the exposure apparatus and the like can be improved.

【0026】本発明は、多層膜を形成する際のアルゴン
ガス圧力の設定、および基板とターゲットとの間隔の設
定など、従来の市販の高周波マグネトロンスパッタリン
グ装置に大きな変更を行わないでも実施することができ
るという利点を有する。なお、X線用多層膜ミラーはX
線縮小投影露光での使用に限るものではなく、全てのX
線用多層膜ミラーの用途、例えばX線顕微鏡、X線望遠
鏡、X線レーザーなどに適用できることは言うまでもな
い。
The present invention can be carried out without making major changes to the conventional commercially available high-frequency magnetron sputtering apparatus, such as setting the argon gas pressure when forming a multilayer film and setting the distance between the substrate and the target. It has the advantage of being able to. The multilayer mirror for X-ray is X
Not limited to use in line-reduction projection exposure, it can be used for all X
It goes without saying that it can be applied to the use of the multilayer mirror for lines such as an X-ray microscope, an X-ray telescope, and an X-ray laser.

【0027】また、本発明において多層膜の各層間の界
面の混ざり合いを軽減できた理由の1つは、スパッタ原
子、特にモリブデン原子の運動エネルギーを適度な値に
調整できたことにある。従って、本発明は、モリブデン
と炭化珪素の組み合わせの多層膜に限らず、モリブデン
と他の軽元素(例えば酸化珪素、窒化珪素、炭化ホウ素
など)との組み合わせの多層膜にも応用することが可能
である。
Further, in the present invention, one of the reasons why the mixing of the interfaces between the layers of the multilayer film can be reduced is that the kinetic energy of sputter atoms, especially molybdenum atoms, can be adjusted to an appropriate value. Therefore, the present invention can be applied not only to a multilayer film of a combination of molybdenum and silicon carbide, but also to a multilayer film of a combination of molybdenum and another light element (eg, silicon oxide, silicon nitride, boron carbide). Is.

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

【図1】は、本発明による多層膜の製造方法の実施例に
用いた平行平板型高周波マグネトロンスパッタ装置の概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a parallel plate type high frequency magnetron sputtering apparatus used in an example of a method for producing a multilayer film according to the present invention.

【図2】は、本発明による多層膜の製造方法の他の実施
例であるカローセル型高周波マグネトロンスパッタ装置
の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a carousel type high frequency magnetron sputtering apparatus which is another embodiment of the method for producing a multilayer film according to the present invention.

【図3】は、本発明の製造方法により作製したモリブデ
ン/炭化珪素の多層膜の放射光によるX線反射率の測定
結果である。
FIG. 3 is a measurement result of X-ray reflectance by synchrotron radiation of a molybdenum / silicon carbide multilayer film manufactured by the manufacturing method of the present invention.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of symbols for main parts]

1a モリブデンターゲット 1b 炭化珪素ターゲット 2a 高周波電源 2b 高周波電源 3a シャッタ 3b シャッタ 4 基板 5 基板ホルダ 6 仕切板 1a Molybdenum target 1b Silicon carbide target 2a High frequency power supply 2b High frequency power supply 3a Shutter 3b Shutter 4 Substrate 5 Substrate holder 6 Partition plate

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モリブデンからなる層と炭化珪素からな
る層が交互に積層された多層膜を有するX線用多層膜ミ
ラーの製造方法において、 前記各層を高周波マグネトロンスパッタ法により形成す
ると共に、 形成時、前記多層膜を形成する基板とターゲットとの間
隔を 100〜200 mmの範囲に設定することを特徴とするX
線用多層膜ミラーの製造方法。
1. A method for manufacturing a multilayer film mirror for X-rays, which has a multilayer film in which layers made of molybdenum and layers made of silicon carbide are alternately laminated, wherein each of the layers is formed by a high frequency magnetron sputtering method and at the time of forming the layers. X is characterized in that the distance between the substrate on which the multilayer film is formed and the target is set in the range of 100 to 200 mm.
Method for manufacturing multilayer mirror for wire.
【請求項2】 モリブデンからなる層と炭化珪素からな
る層が交互に積層された多層膜を有するX線用多層膜ミ
ラーの製造方法において、 前記各層を高周波マグネトロンスパッタ法により形成す
ると共に、 形成時、アルゴンガス圧力を1〜5 mTorrの範囲に設定
することを特徴とするX線用多層膜ミラーの製造方法。
2. A method for manufacturing a multilayer film mirror for X-rays, which has a multilayer film in which layers made of molybdenum and layers made of silicon carbide are alternately laminated, wherein each layer is formed by a high frequency magnetron sputtering method, and A method for manufacturing a multilayer film mirror for X-rays, wherein the argon gas pressure is set within a range of 1 to 5 mTorr.
【請求項3】 モリブデンからなる層と炭化珪素からな
る層が交互に積層された多層膜を有するX線用多層膜ミ
ラーの製造方法において、 前記各層を高周波マグネトロンスパッタ法により形成す
ると共に、 形成時、ターゲットに印加する高周波電力を該ターゲッ
トの単位面積あたり1.7 〜2.8 W/cm2 の範囲に設定す
ることを特徴とするX線用多層膜ミラーの製造方法。
3. A method of manufacturing a multilayer film mirror for X-rays, which has a multilayer film in which layers made of molybdenum and layers made of silicon carbide are alternately laminated, wherein each layer is formed by a high frequency magnetron sputtering method, and A method of manufacturing a multilayer film mirror for X-rays, wherein the high frequency power applied to the target is set in the range of 1.7 to 2.8 W / cm 2 per unit area of the target.
【請求項4】 モリブデンからなる層と炭化珪素からな
る層が交互に積層された多層膜を有するX線用多層膜ミ
ラーの製造方法において、 前記各層を高周波マグネトロンスパッタ法により形成す
ると共に、 形成時、前記多層膜を形成する基板の温度を室温ないし
100 ℃以下に維持することを特徴とするX線用多層膜ミ
ラーの製造方法。
4. A method for manufacturing a multilayer film mirror for X-rays, which has a multilayer film in which layers made of molybdenum and layers made of silicon carbide are alternately laminated, wherein each layer is formed by a high frequency magnetron sputtering method, and The temperature of the substrate on which the multilayer film is formed is room temperature or
A method for producing a multilayer mirror for X-rays, characterized by maintaining the temperature below 100 ° C.
【請求項5】 モリブデンからなる層と炭化珪素からな
る層が交互に積層された多層膜を有するX線用多層膜ミ
ラーの製造方法において、 前記各層を高周波マグネトロンスパッタ法により形成す
ると共に、 形成時、前記モリブデンまたは炭化珪素からなるターゲ
ットに、多層膜の形成中それぞれ連続して高周波電力を
印加し続けることを特徴とするX線用多層膜ミラーの製
造方法。
5. A method for manufacturing a multilayer film mirror for X-rays, which has a multilayer film in which layers made of molybdenum and layers made of silicon carbide are alternately laminated, wherein each layer is formed by a high frequency magnetron sputtering method and at the time of formation. A method for producing a multilayer film mirror for X-rays, wherein high frequency power is continuously applied to the target made of molybdenum or silicon carbide during the formation of the multilayer film.
【請求項6】 モリブデンからなる層と炭化珪素からな
る層が交互に積層された多層膜を有するX線用多層膜ミ
ラーの製造方法において、 前記各層を高周波マグネトロンスパッタ法により形成す
ると共に、 スパッタリングを行なう空間にモリブデンおよび炭化珪
素からなるターゲットを設置してそれぞれのターゲット
の正面にシャッタを設け、 一方のターゲット物質の層を形成する時は該物質のター
ゲットのシャッタを開いて他方のシャッタを閉じること
を特徴とするX線用多層膜ミラーの製造方法。
6. A method of manufacturing a multilayer mirror for X-rays, which has a multilayer film in which a layer made of molybdenum and a layer made of silicon carbide are alternately laminated, wherein each layer is formed by a high frequency magnetron sputtering method, and sputtering is performed. A target made of molybdenum and silicon carbide is installed in the space to be operated, and a shutter is provided in front of each target. When forming a layer of one target material, open the shutter of the target of that material and close the other shutter. A method for manufacturing an X-ray multilayer mirror, comprising:
【請求項7】 モリブデンからなる層と炭化珪素からな
る層が交互に積層された多層膜を有するX線用多層膜ミ
ラーの製造方法において、 前記各層を高周波マグネトロンスパッタ法により形成す
ると共に、 前記多層膜を形成する基板をターゲットの正面のスパッ
タされた原子の飛来する領域内で、該ターゲットに対向
して一定速度で通過させることにより前記各層を形成さ
せることを特徴とするX線用多層膜ミラーの製造方法。
7. A method of manufacturing a multilayer film mirror for X-rays, which has a multilayer film in which layers made of molybdenum and layers made of silicon carbide are alternately laminated, wherein each of the layers is formed by a high frequency magnetron sputtering method. A multilayer film mirror for X-rays, characterized in that each layer is formed by passing a substrate on which a film is to be formed, in front of a target, in a region where sputtered atoms fly, facing the target at a constant speed. Manufacturing method.
JP43A 1992-11-27 1992-11-27 Production method for multilayer film mirror for x-ray Pending JPH06167599A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162499A (en) * 2000-11-27 2002-06-07 Technos Kenkyusho:Kk X-ray reflecting element, and method and device for manufacturing the same, and x-ray analyzer
WO2023213189A1 (en) * 2022-05-06 2023-11-09 北京北方华创微电子装备有限公司 Semiconductor process device, and method for forming stacked film structure

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