NL1027836C2 - Meerlagenspiegel voor straling in het zachte-röntgen- en XUV-golflengtegebied. - Google Patents

Description

MEERLAGENSPIEGEL VOOR STRALING IN HET ZACHTE-RÖNTGEN- EN XUV-GOLFLENGTEGEBIED

De uitvinding heeft betrekking op een meerlagenspiegel voor straling met een golflengte in het golflengtegebied tussen 0,1 nm en 30 nm, omvattend een stapeling van dunne films die in hoofdzaak verstrooiende deeltjes bevatten die de 5 straling verstrooien, welke dunne films zijn gescheiden door scheidingslagen met een dikte in de orde van grootte van de golflengte van de straling, welke scheidingslagen in hoofdzaak niet-verstrooiende deeltjes bevatten die de straling niet althans in mindere mate dan de verstrooiende 10 deeltjes verstrooien. Het golflengtegebied tussen 0,1 nm en 30 nm omvat het zachte-röntgengebied (golflengte tussen 0,1 nm en 10 nm) en een deel van het zogenaamde XUV-gebied (golflengte tussen 10 nm en 100 nm).

Meerlagenspiegels voor straling met een golflengte in het 15 golflengtegebied tussen 0,1 nm en 30 nm worden toegepast als optische elementen in opstellingen in laboratoria en productiefaciliteiten, bijvoorbeeld voor lithografie in het golflengtegebied tussen ca. 10 nm en 15 nm (het zogenaamde extreme UV-gebied (EUV)), voor röntgenfluorescentie-analyse 20 van elementen met een laag atoomnummer Z, of ten behoeve van röntgenmicroscopie aan biologische preparaten.

Bekend uit het Nederlandse octrooi nr. 1018139 is een meerlagenspiegel, waarbij de verstrooiende deeltjes zijn geselecteerd uit de groepen overgangselementen uit de vierde 25 en de zesde periode van het periodiek systeem der elementen, in het bijzonder uit de overgangselementen cobalt (Co), nikkel (Ni), wolfraam (W), renium (Re) en iridium (Ir), waarbij de niet-verstrooiende deeltjes in hoofdzaak gepassiveerde deeltjes lithium (Li) zijn.

30 Ook bekend zijn meerlagenspiegels met dunne films van wolfraam (W), gescheiden door scheidingslagen van Si.

Het is een doel van de uitvinding een meerlagenspiegel te verschaffen die een substantieel hogere reflectiviteit voor 1027836 <· 2 straling in het XUV-gebied bezit dan de bekende meerlagenspiegels.

Dit doel wordt bereikt met een meerlagenspiegel van het in de aanhef omschreven type, waarin overeenkomstig de 5 uitvinding de scheidingslagen telkens aan ten minste één zijde zijn bedekt door een tussenlaag van een met het materiaal van de dunne films en het materiaal van de scheidingslagen mengbaar materiaal.

Gevonden is dat bij de productie van een meerlagenspiegel 10 volgens de stand der techniek tijdens de depositie van een dunne film op een scheidingslaag zich eilanden kunnen vormen van het materiaal van de dunne films. Dergelijke eilanden verlenen het oppervlak van de scheidingslaag een niet-uniforme structuur, die resulteert in een verslechtering van 15 de reflectiviteit van dat oppervlak.

Door het telkens bedekken van de scheidingslaag met een tussenlaag van een met het materiaal van de dunne films en het materiaal van de scheidingslagen mengbaar materiaal in een meerlagenspiegel volgens de uitvinding wordt de 20 reflectiviteit van de dunne films in belangrijke mate verhoogd, doordat met de tussenlagen het vormen van eilanden van het materiaal van dunne films wordt voorkomen.

In een uitvoeringsvorm van een meerlagenspiegel overeenkomstig de uitvinding zijn de niet-verstrooiende 25 deeltjes geselecteerd uit de groep die koolstof (C) en gepassiveerd silicium (Si:H) omvat, en is het materiaal van de tussenlaag silicium (Si).

De verstrooiende deeltjes in een meerlagenspiegel overeenkomstig de uitvinding zijn bijvoorbeeld geselecteerd 30 uit de groepen overgangselementen uit de vierde, vijfde en zesde periode van het periodiek systeem der elementen, meer in het bijzonder uit de overgangselementen cobalt (Co), nikkel (Ni), molybdeen (Mo), wolfraam (W), renium (Re) en iridium (Ir).

35 In weer een uitvoeringsvorm zijn de verstrooiende deeltjes deeltjes nikkel, en zijn de niet-verstrooiende deeltjes deeltjes koolstof.

1027836 3

In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de verstrooiende deeltjes deeltjes wolfraam, en zijn de niet-verstrooiende deeltjes deeltjes gepassiveerd silicium.

In een meerlagenspiegel volgens de uitvinding omvat de 5 stapeling bij voorbeeld ten minste 10 door scheidingslagen gescheiden lagen dunne film.

Bij voorkeur omvat de stapeling ca. 100 door scheidingslagen gescheiden lagen dunne film, bij meer voorkeur omvat de stapeling ca. 500 door scheidingslagen 10 gescheiden lagen dunne film.

De voorkeur voor een zo hoog mogelijk aantal door scheidingslagen gescheiden lagen dunne film wordt ingegeven door het gegeven dat de reflectiviteit van een meerlagenspiegel volgens de uitvinding toeneemt bij een 15 toenemend aantal lagen dunne film.

De uitvinding zal in het nu volgende worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden, onder verwijzing naar de tekeningen.

In de tekeningen tonen 20 Fig. 1 in dwarsdoorsnede een schematisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van een meerlagenspiegel volgens de uitvinding, en

Fig. 2 de reflectiviteit van twee meerlagenspiegels volgens de stand der techniek en van een meerlagenspiegel 25 volgens de uitvinding als functie van het aantal lagen.

Fig. 1 toont een schematisch aanzicht in dwarsdoorsnede van een meerlagenspiegel 4, die is opgebouwd uit een groot aantal (250 - 500) lagen van afwisselend dunne films 9 van wolfraam, tussenlagen 12 van silicium en scheidingslagen 10 30 van met waterstof gepassiveerd silicium, opeengestapeld op een substraat 11 van een geschikt materiaal, bijvoorbeeld silicium wafers of glas. Ter voorkoming van oxidatie is de bovenste wolfraam dunne filmlaag 9 eveneens bedekt door een laag silicium 12. De dunne films 9 hebben onderling dezelfde 35 dikte, evenals de scheidingslagen 10, waarbij de som der diktes van een dunne film 9, een tussenlaag 12 en een scheidingslaag 10 de roosterafstand d definieert. In een 1027836 ' 4 meerlagenspiegel volgens de uitvinding heeft de roosterafstand d een waarde tussen 0,5 nm en 15 nm. Een inkomende stralenbundel wordt symbolisch voorgesteld door een golvende pijl λ*, de op de dunne films gereflecteerde 5 uittredende stalenbundels worden symbolisch weergegeven door de golvende pijlen λ0. De reflectiehoek Θ voor een bepaalde golflengte X wordt bepaald door de voorwaarde van Bragg, als volgt ηλ = 2d sin0 (l-sin20c/sin20)1/2 10 waarin n een geheel getal is (n = 1, 2, 3, ...) en 0C de kritische hoek is. Door de meerlagenspiegel 4 onder een bepaalde hoek 0 in te stellen ten opzichte van de invallende stralenbundel Λ, werkt deze spiegel 4 dus als monochromator. Gevonden is dat de bandbreedte van een als monochromator 15 werkende röntgenspiegel 4 volgens de uitvinding, uitgedrukt als fractie van de golflengte, kleiner is dan ca. 1% (Δλ/λ £ 0,01, en afhankelijk van het totale aantal lagen). Omwille van de duidelijkheid zijn slechts enkele van het totale aantal dunne films 9, tussenlagen 12 en 20 scheidingslagen 10 afgebeeld.

Fig. 2 toont de tijdens de productie gemeten reflectiviteit R (uitgedrukt in arbitraire eenheden a.u.) van een uit 10 lagen wolfraam en silicium samengestelde meerlagenspiegel (Si/W, middelste curve), een uit 10 lagen 25 wolfraam en met waterstof gepassiveerd silicium samengestelde meerlagenspiegel (SiH/W, onderste curve), en van een. meerlagenspiegel volgens de uitvinding, samengesteld uit 10 dunnefilmlagen wolfraam, tussenlagen silicium en scheidingslagen van met waterstof gepassiveerd silicium 30 (SiHSi/W, bovenste curve), als functie van het aantal lagen N. De meerlagenspiegels zijn volgens een op zich bekende werkwijze vervaardigd door middel van elektronenbundelverdamping van wolfraam en silicium in een ultra-hoog vacuümsysteem, bij een basisdruk van 10'9 mbar, 35 waarbij het silicium en wolfraam werden opgedampt op silicium (100) substraten. Het proces werd instantaan gevolgd door middel van in situ reflectometrie van koolstof-K straling. De 1027836 5 energierijke ionen werden geleverd door een Kaufman ionenbron. Voor het passiveren van de siliciumlagen werd een totale dosis van ongeveer 1016 H+-ionen per cm2 geïmplanteerd. De dikte van de wolfraam dunne films en de silicium of 5 gepassiveerd silicium scheidingslagen bedroeg ca. 2 nm, terwijl de dikte van de op de scheidingslagen gedeponeerde silicium tussenlaag in de meerlagenspiegel volgens de uitvinding ca. 0,3 nm bedroeg.

Omdat de dichtheid van gepassiveerd silicium lager is dan 10 de dichtheid van zuiver silicium, is het optische contrast in een meerlagenspiegel met gepassiveerd silicium hoger dan in een meerlagenspiegel met zuiver silicium, en zou de reflectiviteit van eerstgenoemde meerlagenspiegel hoger moeten zijn dan de reflectiviteit van laatstgenoemde. De 15 figuur toont echter aan dat een meerlagenspiegel samengesteld uit lagen wolfraam en gepassiveerd silicium een lagere reflectiviteit vertoont dan een meerlagenspiegel samengesteld uit wolfraam en zuiver silicium. Deze verslechtering van de reflectiviteit, die ongeveer 25% bedraagt, valt toe te 20 schrijven aan de vorming van eilanden van wolfraam op de lagen gepassiveerd silicium. Gevonden is dat in een meerlagenspiegel waarin overeenkomstig de uitvinding de scheidingslaag (in dit voorbeeld gepassiveerd silicium) is bedekt met een tussenlaag van een met het materiaal van de 25 dunne films (in dit voorbeeld wolfraam) en de scheidingslagen mengbaar materiaal (silicium), de reflectiviteit aanmerkelijk is toegenomen (bovenste curve). De verbetering van de effectieve reflectiviteit bedraagt in dit voorbeeld ca. 20% ten opzichte van de reflectiviteit van de meerlagenspiegel 30 met wolfraam en zuiver silicium.

1027836

Claims (10)

1. Meerlagenspiegel (4) voor straling met een golflengte in het golflengtegebied tussen 0,1 nm en 30 nra, omvattend een j stapeling van dunne films (9) die in hoofdzaak verstrooiende deeltjes bevatten die de straling verstrooien, welke dunne 5 films (9) zijn gescheiden door scheidingslagen (10) met een dikte in de orde van grootte van de golflengte van de straling, welke scheidingslagen (10) in hoofdzaak niet-verstrooiende deeltjes bevatten die de straling niet althans in mindere mate dan de verstrooiende deeltjes verstrooien, 10 met het kenmerk, dat de scheidingslagen (10) telkens aan ten minste één zijde zijn bedekt door een tussenlaag (12) van een met het materiaal van de dunne films (9) en het materiaal van de scheidingslagen (10) mengbaar materiaal.

2. Meerlagenspiegel (4) volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk, dat de niet-verstrooiende deeltjes zijn geselecteerd uit de groep die koolstof (C) en gepassiveerd silicium (Si:H) omvat, en het materiaal van de tussenlaag (12) silicium (Si) is.

3. Meerlagenspiegel (4) volgens een der conclusies 1-2, 20 met het kenmerk, dat verstrooiende deeltjes zijn geselecteerd uit de groepen overgangselementen uit de vierde, vijfde en zesde periode van het periodiek systeem der elementen.

4. Meerlagenspiegel (4) volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de verstrooiende deeltjes zijn geselecteerd uit 25 de overgangselementen cobalt (Co), nikkel (Ni), molybdeen (Mo), wolfraam (W), renium (Re) en iridium (Ir).

5. Meerlagenspiegel (4) volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de verstrooiende deeltjes deeltjes wolfraam en de niet-verstrooiende deeltjes deeltjes gepassiveerd silicium 30 (Si:H) zijn.

6. Meerlagenspiegel (4) volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de verstrooiende deeltjes deeltjes nikkel en de niet-verstrooiende deeltjes deeltjes koolstof zijn.

7. Meerlagenspiegel (4) volgens een der conclusies 1-6, 1027836 met het kenmerk, dat de tussenlaag (12) een dikte heeft van ca. 0,3 nm.

8. Meerlagenspiegel (4) volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de stapeling ten minste 10 door 5 scheidingslagen (10) gescheiden lagen dunne film (9) omvat.

9. Meerlagenspiegel (4) volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de stapeling ten minste 100 door scheidingslagen (10) gescheiden lagen dunne film (9) omvat.

10. Meerlagenspiegel (4) volgens conclusie 9, met het 10 kenmerk, dat de stapeling ca. 500 door scheidingslagen (10) gescheiden lagen dunne film (9) omvat. 1027836"11