(57)【要約】【課題】イオンビームスパッタやマグネトロンスパッタによって形成された多層膜においても、高反射率を得ることが可能となる多層膜による反射部材、特にＥＵＶ多層膜ミラーを提供する。【解決手段】軟Ｘ線の使用波長域内で、相対的に一方が低屈折率で他方が高屈折率の二つの材料層間２，３に、該二つの材料層の中間の屈折率を有する中間層４を介在させ、これらを順次に繰り返し積層した多層膜による反射部材であって、前記中間層をアルカリ金属またはアルカリ金属の化合物を含む炭化硼素で構成する。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟Ｘ線の使用波長域内で、相対的に一方が低屈折率で他方が高屈折率の二つの材料層間に、該二つの材料層の中間の屈折率を有する中間層を介在させ、これらを順次に繰り返し積層した多層膜による反射部材であって、
前記中間層が、アルカリ金属またはアルカリ金属の化合物を含む炭化硼素で構成されていることを特徴とする多層膜による反射部材。
【請求項２】
前記二つの材料層は、低屈折率の材料層がモリブデンであり、高屈折率の材料層がシリコンであることを特徴とする請求項１に記載の多層膜による反射部材。
【請求項３】
前記中間層は、厚さ方向に前記炭化硼素と前記アルカリ金属またはアルカリ金属の化合物が濃度分布を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層膜による反射部材。
【請求項４】
前記アルカリ金属がリチウムであり、前記アルカリ金属の化合物がリチウム化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層膜による反射部材。
【請求項５】
前記リチウム化合物が、ＬｉＢ2、ＬｉＢ12であることを特徴とする請求項４に記載の多層膜による反射部材。
【請求項６】
前記多層膜が、イオンビームスパッタまたはマグネトロンスパッタで形成された極端紫外光を反射する多層膜ミラーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の多層膜による反射部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜による反射部材に関し、より具体的にはイオンビームスパッタやマグネトロンスパッタによって形成される多層膜による光学部品、特にＥＵＶ多層膜ミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来において、極端紫外（以下、ＥＵＶと記す）光を反射するＥＵＶ多層膜ミラーとして、１３．４ｎｍで吸収の少ない軽元素で高屈折率材料であるＳｉ層と、重元素で低屈折率材料であるＭｏ層が、交互に所定の膜厚で繰り返し形成された多層構造を有するＥＵＶ多層膜ミラーが知られている。
このような従来例のＥＵＶ多層膜ミラーにおいては、上記Ｍｏ層とＳｉ層の界面で、相互拡散や相互反応を起こし、シリサイドが形成され、界面の粗れや屈折率変化等が起こり、期待通りの反射率や帯域幅が得られない等の問題を有していた。
【０００３】
これらの問題を解決するため、例えば特許文献１のようにＭｏ層とＳｉ層の界面に水素化層の中間層を形成して、シリサイド反応を防止する方法が提案されている。
また、特許文献２では第１及び第２材料層であるＭｏ層とＳｉ層の界面に、第３の材料層としてＲｂ、ＲｂＣｌ、ＲｂＢｒ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｃ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｂｅを含む族、並びにそれらの材料の合金および化合物を含む中から選択された材料による中間層を形成した多層ミラーが提案されている。
【特許文献１】特開平５−２９７１９４号公報
【特許文献２】特開２００１−５１１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例において第１及び第２と第３材料層による多層膜形成方法においては、主にイオンビームスパッタやマグネトロンスパッタが用いられるが、このようなイオンビームスパッタやマグネトロンスパッタで形成された膜は、成膜方法の原理から未結合手が多く、上記従来例のように中間層に相互拡散や相互反応を防止する第３材料を入れても、未結合手との反応が生じ、高反射率の多層膜ミラーを得ることは困難であった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、イオンビームスパッタやマグネトロンスパッタによって形成された多層膜においても、高反射率を得ることが可能となる多層膜による反射部材、特にＥＵＶ多層膜ミラーを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のように構成した多層膜による部材を提供するものである。
すなわち、本発明の多層膜による反射部材は、軟Ｘ線の使用波長域内で、相対的に一方が低屈折率で他方が高屈折率の二つの材料層間に、該二つの材料層の中間の屈折率を有する中間層を介在させ、これらを順次に繰り返し積層した多層膜による反射部材であって、前記中間層がアルカリ金属またはアルカリ金属の化合物を含む炭化硼素で構成されていることを特徴としている。
また、本発明においては、前記二つの材料層を、低屈折率の材料層がモリブデンで、また高屈折率の材料層をシリコンで構成することができ、以上の本発明の構成を適用することで、イオンビームスパッタまたはマグネトロンスパッタで形成した高反射率のＥＵＶ多層膜ミラーを構成することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、イオンビームスパッタやマグネトロンスパッタによって形成された多層膜においても、高反射率を得ることが可能となる多層膜による反射部材、特にＥＵＶ多層膜ミラーを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以上の本発明の構成によれば、軟Ｘ線の使用波長域内で異なる低屈折率を有する第１の材料層と第２の材料層との間に、アルカリ金属またはアルカリ金属の化合物を含む炭化硼素の中間層を介在させたことにより、第１の材料層と第２の材料層との界面での相互拡散や相互反応を抑制することができ、高反射率の多層膜による反射部材を実現することができる。これらは、本発明者らのつぎのような知見に基づくものである。
イオンビームスパッタやマグネトロンスパッタ法で形成された中間層が無い一般的な（Ｍｏ）／（Ｓｉ）構成の場合、Ｍｏ膜上にＳｉ膜を形成した時と逆にＳｉ膜上にＭｏ膜を形成した場合では、相互拡散や相互反応によるシリサイド層の厚さが異なる。これらは、スパッタ粒子のエネルギーの差によるものと考えられ、プロセス条件の最適化で相互拡散や相互反応の少ない多層膜を形成するのは難しい。その際、シリサイド形成を防止する方法として、単に、炭化硼素（Ｂ4Ｃ）の中間層でＭｏとＳｉ層を挟み込む対策を採った場合、一般的にスパッタリングで形成された膜は、アルゴン（Ａｒ）をイオン化してターゲット材料をたたき出す成膜方法なので、特に化合物ターゲット材料の炭化硼素（Ｂ4Ｃ）を成膜する際に、基板上でストイキオメトリーな炭化硼素膜にすることは非常に困難で、未結合手（ダングリングボンド）を数多く有する炭化硼素膜となってしまう。この未結合手は、活性で膜構成のＭｏやＳｉと結合し相互拡散や相互反応が起きて安定する。
本発明では、中間層の炭化硼素（Ｂ4Ｃ）膜中に１価のアルカリ金属又はアルカリ金属の化合物を最適な比率、または厚さ方向に最適な濃度分布となる比率で入れることにより、前記の未結合手をターミネートして安定化させることで相互拡散や相互反応をより一層抑制するようにしたものである。
特に、アルカリ金属は、ＥＵＶ光波長で吸収の少ないリチウム（Ｌｉ）が好ましく、またアルカリ金属化合物は、前記同様にＥＵＶ光波長で吸収の少ないボロン（Ｂ）とリチウム化合物であるＬｉＢ2、ＬｉＢ12が好ましい。
【０００９】
すなわち、リチウムは金属元素の中で、イオン半径が０．０７４ｎｍと一番小さく、ボロン、炭素の隙間に入り込むことが可能で、未結合手をターミネートする確率が高く且つ平滑な界面にすることができる。つまり、この１価のアルカリ金属であるＬｉで、成膜時に発生する未結合手をターミネートすることにより、相互拡散や相互反応を抑えることができ、これにより滑らかな界面が形成され、このような滑らかな界面が反射面となり、更に干渉で強め合い、高反射率のＥＵＶ多層膜ミラーを実現することが可能となる。
【００１０】
つぎに、本実施の形態におけるＥＵＶ多層膜ミラーの構成を、図を用いて説明する。
図１に、本実施の形態によるＥＵＶ多層膜ミラーの断面図を示す。
図１に示すように、ＥＵＶ多層膜ミラーは、表面が平滑なミラー基板１に、ＥＵＶ光に対し吸収が小さく、且つ屈折率の大きな材料層２及び屈折率の小さな材料層３との間に、同様に使用波長に対し吸収が小さく且つ材料層２と３の中間の屈折率を有する材料層４をサンドイッチさせ、このようにサンドイッチさせた構成を順次繰り返して積層する。
【００１１】
ここでは、例えば材料層２はシリコン（Ｓｉ）、材料３層はモリブデン（Ｍｏ）、材料層４はアルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素による材料を用い、それらを繰り返し積層したものである。
この多層構造における各層の厚さは、各層の境界面で反射される前記ＥＵＶ光が互いに強め合う値に設定され、シリコンによる材料層２は約３ｎｍ、モリブデンによる材料層３は約４ｎｍであり、またアルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素による材料層４は約０．５ｎｍである。
【実施例】
【００１２】
以下に、本発明の実施例について説明する。
本実施例では、本発明を適用してＥＵＶ多層膜ミラーを形成した。
図２に、本実施例のＥＵＶ多層膜ミラーの製造に用いるスパッタ装置の概略構成を示す。
図２において、１はミラー基板、２はシリコン（Ｓｉ）層、３はモリブデン（Ｍｏ）層、４はアルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素による中間層である。
５は真空チャンバー、６はメインバルブ、７は排気系、８はガス供給系、９はマスフローコントローラである。
１０はモリブデン（Ｍｏ）ターゲット、１１はシリコン（Ｓｉ）ターゲット、１２はアルカリ金属化合物を含む炭化硼素ターゲット（高濃度）、１３はアルカリ金属化合物を含む炭化硼素ターゲット（低濃度）である。
１４はスパッタ電源、１５はシャッター、１６はターゲット切り替え駆動系である。  
【００１３】
本実施例におけるＥＵＶ多層膜ミラーのＳｉ層２、Ｍｏ層３、及びアルカリ金属化合物を含む炭化硼素による中間層４による多層膜の成膜は、つぎのような手順で行われる。
図２に示すように、凹凸又は平面の形状を有する表面が滑らかな基板１が、基板ホルダーにセットされた状態で、真空チャンバー５の内部をメインバルブ６を介してメインポンプであるクライオポンプやターボ分子ポンプ等の排気系７で排気する。
真空チャンバー内部の到達圧力が１×１０−５Ｐａ以下に十分に排気された後、ガス供給系８よりマスフローコントローラ９で制御されたアルゴンガスをモリブデン（Ｍｏ）ターゲット１０とシリコン（Ｓｉ）ターゲット１１、アルカリ金属化合物と炭化硼素の比率が異なるターゲット１２、１３に各々１０ｓｃｃｍ供給する。マスフローコントローラで制御されたアルゴンガスは、回転ガス導入機構を介してモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）カソードに供給され真空チャンバー内部の圧力は、０．０６Ｐａとなる。
【００１４】
次に、スパッタ電源１４より各カソードに２００Ｗのスパッタ電力を供給すると各ターゲットとアース間で放電が形成される。各ターゲット表面のクリーニング及びターゲット温度が一定となり、成膜速度が安定したところでＳｉターゲット前面のシャッター１５を開き、凹凸又は平面形状を有する基板の膜厚が均一となる条件で第１層を成膜する。
シリコンの膜厚を３ｎｍ成膜した後、Ｓｉのシャッターを閉じる。
【００１５】
次に、ターゲット切り替え駆動系１６でターゲットを切り替え、上記同様な操作でアルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素の成膜を０．５ｎｍ、Ｍｏの成膜を４ｎｍ、アルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素の成膜を０．５ｎｍする。これらのシリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）、アルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素の４層を１対として、４０から５０対繰り返し積層する。更に最終層をＳｉ膜で成膜して終了する。
尚、アルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素膜に厚さ方向に濃度分布をもたせるには、比率が高いターゲット１２と比率の低いターゲット１３を切り替えて、成膜することで達成できる。厚さ方向の濃度分布として界面近傍にアルカリ金属またはアルカリ金属化合物濃度が高いのが好ましい。これらはターゲット１２、１３、１２と切り替える成膜によって達成できる。
最後に、スパッタ電力の供給及びガス導入を停止した後、メインバルブを閉じ真空チャンバー内部にＮ2ガスを供給して大気開放し、基板を取り出して成膜工程は終了する。
【００１６】
本実施例によれば、以上の中間層により、Ｓｉ層２とＭｏ層３との界面での相互拡散や相互反応を抑制することができ、このように、相互拡散や相互反応を抑えるようにした構成により、滑らかな界面が形成され、このような各層の滑らかな界面が反射面となり、更に干渉で強め合い、高反射率のＥＵＶ多層膜ミラーを実現することが可能となる。
【００１７】
なお、以上の本発明の実施の形態及び実施例においては、ミラー基板１上にシリコン層、中間層、モリブデン層、中間層の順に積層した膜構成について説明したが、本発明はこのような膜構成の多層膜に限定されるものではなく、ミラー基板１上にモリブデン層、中間層、シリコン層、中間層の順に積層する膜構成の多層膜にも、当然に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態におけるＥＵＶ多層膜ミラーの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１におけるＥＵＶ多層膜ミラーの製造に用いるスパッタ装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００１９】
１：ミラー基板
２：シリコン（Ｓｉ）
３：モリブデン（Ｍｏ）
４：アルカリ金属やアルカリ金属化合物を含む炭化硼素
５：真空チャンバー
６：メインバルブ
７：排気系
８：ガス供給系
９：マスフローコントローラ
１０：モリブデン（Ｍｏ）ターゲット
１１：シリコン（Ｓｉ）ターゲット
１２：アルカリ金属化合物を含む炭化硼素ターゲット（高濃度）
１３：アルカリ金属化合物を含む炭化硼素ターゲット（低濃度）
１４：スパッタ電源
１５：シャッター
１６：ターゲット切り替え駆動系
【図１】
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【図２】
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