JPH08262198A - X線多層膜反射鏡 - Google Patents

X線多層膜反射鏡

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JPH08262198A
JPH08262198A JP6797195A JP6797195A JPH08262198A JP H08262198 A JPH08262198 A JP H08262198A JP 6797195 A JP6797195 A JP 6797195A JP 6797195 A JP6797195 A JP 6797195A JP H08262198 A JPH08262198 A JP H08262198A
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JP
Japan
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film
ray
multilayer
multilayer film
substrate
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JP6797195A
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English (en)
Inventor
Tamio Hara
民夫 原
Toshio Sada
登志夫 佐田
Tadashi Hattori
服部  正
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Denso Corp
Toyota Gauken
Original Assignee
Toyota Gauken
NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により、軟X線が照射された際
に、X線多層膜反射鏡の反射率が低下しない安定したX
線多層膜反射鏡を提供することを目的とする。 【構成】 X線多層膜反射鏡19は、モリブデン膜22
とシリコン膜23とからなる多層膜と、基板20との間
に、相互拡散防止膜としての窒化珪素膜21を形成した
ため、基板20と多層膜との間の原子の相互拡散が防止
できる。その結果、上述した軟X線レーザの共振器のX
線多層膜反射鏡として利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、VUV〜軟X線(波長
λ:0.2nm<λ<30nm、2オングストローム〜
300オングストローム)領域の波長を有する光に対し
て用いられるX線多層膜反射鏡に関し、例えばX線レー
ザ、X線リソグラフィー、X線顕微鏡等に用いられる光
学素子として有用である。特に、X線レーザの共振器の
出力ミラーに用いて有効である。
【0002】
【従来の技術】従来から、使用するX線の波長域での屈
折率と真空中での屈折率(n=1)との差が大きい物質
(低屈折率)と、その差が小さい物質(高屈折率)とを
交互に何層も積層することで、それらの界面である反射
面を多数設け、それぞれの界面からの反射波の位相が一
致するように、光学的干渉理論に基づいて、各層の厚さ
を調整したX線多層膜反射鏡が知られ、代表的なX線多
層反射膜としては、Mo(モリブデン)/Si(シリコ
ン)、W(タングステン)/C(炭素)等の多層膜があ
る。
【0003】しかし、X線レーザの共振器のミラーなど
に用いると、そのX線の強度が高いため、X線の一部が
X線多層反射膜およびその基板に吸収され、X線多層膜
反射鏡の温度が上昇する。そのため、X線多層反射膜を
構成する2種類の薄膜の界面および基板と多層膜との界
面において、原子の相互拡散や化合物形成などの反応が
促進され、、短時間に多層膜の構造が劣化し、その結果
としてX線多層膜反射鏡の反射率が低下するという問題
が知られていた。
【0004】そこで、従来は、特開平2−242201
号などに示されるように、モリブデンとシリコンからな
る多層膜の界面に、反応性スパッタにより形成した酸化
珪素(SiO2 )層を設けることや、特開平5−232
298号などに示されるように、モリブデンとシリコン
からなる多層膜において、そのシリコン膜の両界面を酸
化珪素だけで形成し、その内部はシリコンの組成比を徐
々に増加させる特殊な膜を形成することが提案されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来方法においては、X線多層膜反射鏡の多層膜の界面に
おける原子の相互拡散などが改善されるが、X線多層膜
反射鏡を構成する要件の内、基板と多層膜との界面で
は、従来と同様な原子の相互拡散などにより、反射率が
劣化するという問題があった。
【0006】また、X線レーザの共振器の出力ミラー
に、このようなX線多層膜反射鏡を用いる場合には、X
線多層膜反射鏡の基板の裏面側より、基板全体を除去
し、多層膜のみで構成する方法や、基板の裏面側より基
板の一部をエッチングし窓を形成する方法が提案されて
いる。ところが、このように形成したX線多層膜反射鏡
の多層膜に、縮み方向の内部応力が残っていると、多層
膜に、いわゆる皺が発生し、多層膜の界面が乱れ、反射
率が低下するという問題があった。
【0007】本発明は、上記問題点を解決し、簡単な構
成により、軟X線等が照射された際に、X線多層膜反射
鏡の反射率が低下しない安定したX線多層膜反射鏡を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1では、X線を反
射させるべく基板の表面上に、高屈折率膜・低屈折率膜
を交互に多層積層した多層膜を有するX線多層膜反射鏡
において、 前記基板と前記多層膜との間に、前記基板
と前記多層膜との原子の相互拡散を防止する相互拡散防
止膜を設けたことを特徴とする。
【0009】請求項2では、前記請求項1において、前
記基板の裏面側の一部に出力窓を形成し、前記相互拡散
防止膜を露出させたことを特徴とする。請求項3では、
前記請求項2において、前記露出した相互拡散防止膜
は、X線を透過させることを特徴とする。請求項4で
は、前記請求項1において、前記相互拡散防止膜は、窒
化珪素(SiN)であることを特徴とする。
【0010】請求項5では、前記請求項1において、前
記相互拡散防止膜は、四窒化三珪素(Si3 4 )であ
ることを特徴とする。請求項6では、前記請求項1にお
いて、前記低屈折率膜は、モリブデンシリサイド(Mo
Si2 )であることを特徴とする。
【0011】
【発明の作用効果】本発明は、X線多層膜反射鏡の基板
と多層膜との間に、前記基板と前記多層膜との原子の相
互拡散を防止する相互拡散防止膜を設けたことにより、
基板と多層膜との界面における原子の相互拡散が防止で
きる。このため、従来に比較して、多種類の材料の基板
がX線多層膜反射鏡基板として利用できる。
【0012】さらに基板の裏面側の一部に窓を形成し、
前記相互拡散防止膜を露出させた場合も、内部応力によ
る影響が小さくなり、出力窓部分に皺が発生しにくくな
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ
説明する。図1は、本発明のX線多層膜反射鏡を利用し
た軟X線レーザ発振装置の全体構成図である。YAGレ
ーザ装置11から発振した励起用レーザ−光12(波長
λ=1.06μm、パルス幅3ns、発振周期10〜1
000Hz、エネルギー出力2.3J)を、半透明反射
鏡13で反射させて、軟X線レーザ発振装置14内に導
入する。一方、半透明反射鏡13を透過したレーザは、
レーザパワーモニター15に入る。
【0014】励起用レーザー光12は、装置14内に設
けられたシリンドリカルレンズ16により、固体ターゲ
ット17表面において、50μm以下の線幅の線状に、
いわゆるラインフォーカスさせて集光させる。図2は、
軟X線レーザの発振が得られる概念図である。アルミ製
の固体ターゲット17の表面に、ラインフォーカスとし
て集光した励起用レーザ12が照射されると、固体ター
ゲット17の表面近傍20に、高温プラズマが発生す
る。この高温プラズマ中の多価イオンが軟X線レーザの
媒質となり、この媒質から発生した光が、共振器として
両端に設けられた、後述する一対のX線多層膜反射鏡1
8、19で反射され、媒質へ戻されて増幅されのを、何
度も繰り返すことにより強められたX線レーザ光の一部
が出力側のX線多層膜反射鏡18の中央の窓部分からレ
ーザ光Lとして出力される。
【0015】なお、この軟X線レーザ装置のターゲット
としては、特開平2−256285号に示されるような
表面に凹凸を設けたターゲットや、ドラム形状のターゲ
ットも利用可能である。次に、本発明のX線多層膜反射
鏡18、19について、図3に基づいて説明する。図3
(A)は、軟X線レーザ発振装置の共振器としてのX線
多層膜反射鏡19の断面図を示し、図3(B)は、軟X
線レーザ発振装置の出力側のX線多層膜反射鏡(出力窓
の形成された)18の断面図を示す。
【0016】ここで、このX線多層膜反射鏡18、19
の構成・製作方法を説明する。基板20として、シリコ
ンウエハを用いた。シリコンウエハの裏側はウェットエ
ッチングする為に、あらかじめ研磨するとよい。基板2
0の表面に、相互拡散防止膜として、約1000オング
ストローム程度の窒化珪素(SiN、Si3 4 )膜2
1、いわゆるシリコンナイトライドを、スパッタ法によ
り成膜する。
【0017】次に、このように相互拡散防止膜としての
窒化珪素膜21を形成した後、窒化珪素膜21の上に、
スッパタリングにより多層膜の低屈折率膜と高屈折率膜
となるモリブデン層22とシリコン層23を交互に積層
する。一対のモリブデン層22とシリコン層23は、膜
厚65オングストロームで成膜され、これらを交互に5
0層ずつ積層して多層膜を成膜した。
【0018】なお、多層膜を成膜する方法としては、公
知の方法を利用でき、例えば複数のターゲットが同時に
固定されるとともに、イオン源に対して回転可能なター
ゲットホルダを用いるスッパタ装置を利用し、まずモリ
ブデンターゲットにイオンビームを照射し、モリブデン
膜22を、所定膜厚だけ成膜した後、ターゲットホルダ
を回転させ、シリコンターゲットにイオンビームを照射
してシリコン膜23を所定膜厚だけ成膜する。
【0019】このようにして基板20と窒化珪素膜21
と多層膜とからX線多層膜反射鏡19が製造される。こ
のX線多層膜反射鏡19は、モリブデン膜22とシリコ
ン膜23とからなる多層膜と、基板20との間に、相互
拡散防止膜としての窒化珪素膜21を形成したため、基
板20と多層膜との間の原子の相互拡散が防止できる。
その結果、上述した軟X線レーザの共振器のX線多層膜
反射鏡19(図2参照)として利用できる。次に、図2
に示した軟X線レーザの出力側のX線多層膜反射鏡18
について、図3(B)に基づいて説明する。
【0020】図2(A)に示したように、基板20の表
面上に、相互拡散防止膜としての窒化珪素膜21、多層
膜としてのモリブデン膜22とシリコン膜23を成膜す
る点は、上述したX線多層膜反射鏡19と同じである。
その後、基板20の裏面側から、ウエットエッチングに
より、出力窓24を形成する。出力窓24は、開口部分
の形状は、円形、または正方形で、その直径、または一
辺は約1mm程度である。この出力窓24を介して、前
記相互拡散防止膜としての窒化珪素膜21が露出してい
る。この時の窒化珪素膜21の膜厚は、軟X線レーザ光
を透過できる程度の膜厚に設定され、かつ出力窓24の
開口部分の多層膜に、皺が発生しない程度かつ過度の変
形が生じない程度の膜厚が好ましい。
【0021】この出力窓24を有するX線多層膜反射鏡
18は、上記軟X線レーザ発振装置の共振器の出力側の
X線多層膜反射鏡として使用され、レーザー光Lが、上
記出力窓24の開口部を透過して出力される。なお、上
記X線多層膜反射鏡18、19の多層膜は、多層膜間で
原子の相互拡散が生じる場合があるため、一旦多層膜を
全て成膜後、700°C程度の熱処理を実施し、モリブ
デン膜22を、モリブデンシリサイド(MoSi2 )膜
に改質すると、より安定した多層膜、すなわち反射率の
劣化が少ない多層膜を作ることができる。また、多層膜
を全て成膜した後に熱処理する他に、多層膜の第1層の
モリブデン膜22とシリコン膜23を成膜後、この第1
層のみを熱処理し、モリブデン膜の全てを熱的に安定し
たモリブデンシリサイドに改質してもよい。なお、これ
らの様な熱処理を実施する場合は、シリコン膜の一部が
改質されるため、熱処理後にもシリコン膜が残るよう
に、予め膜厚を厚めに成膜する必要がある。
【0022】ここで、多層膜を構成する低屈折率と高屈
折率の層としては、次のものを用いることができる。す
なわち低屈折率層としては、モリブデン、モリブデンシ
リサイドの他に、白金、金、イリジウム、鉄、ニッケ
ル、タングステン、タンタルなどが用いることができ、
高屈折率層としては、珪素(シリコン)の他に、炭素、
ベリリウムなどが用いることができる。
【0023】また、上記相互拡散防止膜としては、窒化
珪素膜、四窒化三珪素のほかに、珪素の酸化物、炭化物
でもよい。以上説明したように、X線多層膜反射鏡19
は、モリブデン膜22とシリコン膜23とからなる多層
膜と、基板20との間に、相互拡散防止膜としての窒化
珪素膜21を形成したため、基板20と多層膜との間の
原子の相互拡散が防止できる。その結果、上述した軟X
線レーザの共振器のX線多層膜反射鏡として利用でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のX線多層膜反射鏡を利用した
軟X線レーザ発振装置の全体構成図である。
【図2】図2は、軟X線レーザ発振装置の発振が得られ
る概念図である。
【図3】図3(A)は、軟X線レーザ発振装置の共振器
としてのX線多層膜反射鏡19の断面図を示し、図3
(B)は、軟X線レーザ発振装置の出力側のX線多層膜
反射鏡(出力窓の形成された)18の断面図を示す。
【符号の説明】
18 X線多層膜反射鏡 19 X線多層膜反射鏡 20 基板 21 窒化珪素膜 22 モリブデン膜 23 シリコン膜
フロントページの続き (72)発明者 服部 正 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線を反射させるべく基板の表面上に、
    高屈折率膜・低屈折率膜を交互に多層積層した多層膜を
    有するX線多層膜反射鏡において、 前記基板と前記多層膜との間に、前記基板と前記多層膜
    との原子の相互拡散を防止する相互拡散防止膜を設けた
    ことを特徴とするX線多層膜反射鏡。
  2. 【請求項2】 前記請求項1において、前記基板の裏面
    側の一部に出力窓を形成し、前記相互拡散防止膜を露出
    させたことを特徴とするX線多層膜反射鏡。
  3. 【請求項3】 前記請求項2において、前記露出した相
    互拡散防止膜は、X線を透過させることを特徴とするX
    線多層膜反射鏡。
  4. 【請求項4】 前記請求項1において、前記相互拡散防
    止膜は、窒化珪素(SiN)であることを特徴とするX
    線多層膜反射鏡。
  5. 【請求項5】 前記請求項1において、前記相互拡散防
    止膜は、四窒化三珪素(Si3 4 )であることを特徴
    とするX線多層膜反射鏡。
  6. 【請求項6】 前記請求項1において、前記低屈折率膜
    は、モリブデンシリサイド(MoSi2 )であることを
    特徴とするX線多層膜反射鏡。
JP6797195A 1995-03-27 1995-03-27 X線多層膜反射鏡 Pending JPH08262198A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1675164A1 (en) * 2003-10-15 2006-06-28 Nikon Corporation Multilayer film reflection mirror, production method for multilayer film reflection mirror, and exposure system
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