(57)【要約】【課題】Ｘ線領域において用いる光学素子において、入射角度に依存した反射率の低下を防止する。【解決手段】基板１１にＭｏ層１２とＳｉ層１４の交互層からなる反射多層膜を有する光学素子において、Ｍｏ層１２とＳｉ層１４の層間に拡散防止層であるＢ４Ｃ層１３を設ける。Ｘ線の入射角度が光学素子の面内で矢印Ａの方向に増大する場合に、拡散防止層であるＢ４Ｃ層１３の膜厚に同じ方向の分布を持たせることにより、拡散防止効果を増大させて、Ｘ線の入射角度による反射率の低下を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線領域で屈折率が互に異なる２つの層を交互に積層した反射多層膜を有する光学素子において、
前記反射多層膜は、
前記２つの層の層間に配置された拡散防止層を有し、
前記拡散防止層は、前記光学素子の面内における反射率のバラつきを低減するために、Ｘ線の入射角度に応じた膜厚又は材質の分布を持たせたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記２つの層のうちの第１層はＭｏ層、第２層はＳｉ層であり、
前記拡散防止層はＢ４Ｃ層であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線領域において用いられる光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線領域（軟Ｘ線領域）を用いた露光技術であるＥＵＶリソグラフィが開発されている。ＥＵＶリソグラフィに用いられる照明光学系や投影光学系に搭載される反射鏡では、反射鏡面内の各点におけるＸ線の入射角度が異なっており、照度ムラなど、光学系の光学特性の劣化を招く。このため、入射角度に起因する反射率ムラを抑えることが要求されている。
【０００３】
Ｘ線露光装置においては、全反射入射角度領域外で高い反射率のミラーを得るためには、必ず多層膜構成にせねばならない。一般に広く知られているのは、全体が一定膜厚の１／４波長積層体に似た分布ブラッグ反射材で構成されるものである。例えば、波長１３．５ｎｍの軟Ｘ線用のミラーとして用いられる、膜厚２．８ｎｍのＭｏ層と膜厚４．１ｎｍのＳｉ層からなる一定膜厚基本構造のＭｏ／Ｓｉ交互層の場合は、入射角度０度の直入射で最大理論反射率は７０％を超える（特許文献１参照）。
【０００４】
このようなミラーの場合、入射角度に応じて最大反射率を得るためには以下のブラッグの式を満たすように多層膜の１層対の膜厚である周期長を変化させる必要がある。
２ｄｓｉｎ（π／２―θ）＝ｎλ
ここで、ｄ：多層膜の周期長
θ：入射角度
λ：Ｘ線の波長
【０００５】
しかしながら上記の一定膜厚基本構造の交互層では、軟Ｘ線領域においての光吸収により、入射角度が増すにつれて、理論反射率も低下することが知られている。
【０００６】
図２（ａ）及び図３に示すように、Ｍｏ／Ｓｉの交互多層膜における理論ピーク反射率は、Ｘ線の入射角度が増すにつれて下がっていく。
【０００７】
そのため、面内でＸ線の入射角度分布を持つ光学素子の場合は、面内の反射率にも分布を持ってしまうという課題があった。
【０００８】
これを解決する方法として、特許文献２に開示されたように、非周期構造の多層膜を用いることにより、広い入射角度において一定の反射率を得る技術が開発されている。また、光学素子面内の反射率を制御するために、特許文献３に開示されたように、多層膜表面に反射率を調整する層を設ける方法がある。さらに、特許文献４に開示されたように、多層膜を荒らすことによって、反射率をコントロールする方法や、特許文献５に開示されたように、ＭｏとＳｉの膜厚比を変えることによって反射率をコントロールする方法がある。
【０００９】
一般には、Ｍｏ／Ｓｉ交互層を成膜した場合、Ｍｏ層とＳｉ層の界面において相互拡散が起こることが知られている。それを解決する手段として、Ｍｏ層とＳｉ層の間に他の材料からなる拡散防止層を挟むことにより、拡散を防止することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−５１１０６号公報
【特許文献２】特開２００５−５６９４３号公報
【特許文献３】特開２００５−２６００７２号公報
【特許文献４】特開２００５−２９４６２２号公報
【特許文献５】特開２００３−１４８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２に開示された技術は、入射角度の適用範囲が広く、非常に有効であるが、各層の膜厚がバラバラであるため、高精度な膜厚制御技術が求められるという特徴があり、製造が難しいという課題がある。
【００１２】
また、特許文献３に開示された反射率調整層は、吸収、干渉の原理によって、高い反射率の部分の反射率を下げることにより、面内の均一化を図っている。同様に、特許文献４及び特許文献５に開示されたものは、散乱、干渉及び吸収の効果によって高い反射率の部分の反射率を下げることにより、面内の反射率をコントロールしている。これら一連の方法では、高い反射率の部分を下げることによって、面内の反射率をコントロールするため、光学素子全面での反射率は低くなってしまうという課題がある。
【００１３】
本発明は、全体的に反射率が高く、しかも反射率のムラや製造コストの上昇を抑制できる光学素子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】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の光学素子は、Ｘ線領域で屈折率が互に異なる２つの層を交互に積層した反射多層膜を有する光学素子において、前記反射多層膜は、前記２つの層の層間に配置された拡散防止層を有し、前記拡散防止層は、前記光学素子の面内における反射率のバラつきを低減するために、Ｘ線の入射角度に応じた膜厚又は材質の分布を持たせたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
光学素子面内でＸ線の入射角度に分布がある場合、入射角度による反射率のバラつきを防ぐために、拡散防止層の膜厚等に、光学素子の面内方向の分布を持たせることで、反射率を均一にする。拡散防止層の膜厚等を制御するのみであるから、繰り返しの交互層の各層の膜厚を制御する方法に比べて、製造コストを抑制できる。
【００１６】
また、拡散防止層の効果により、通常に得られる反射率よりも高い反射率が得られるため、従来技術のように反射率が高い部分を下げるのではなく、反射率の低い部分を上げることが可能となり、光学素子全面での反射率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施例による光学素子の膜構成を示す図である。
【図２】Ｍｏ／Ｓｉ交互多層膜における反射率の変化を示すもので、（ａ）は拡散防止層を用いない場合のＸ線の入射角度に応じた理論ピーク反射率の変化を示すグラフ、（ｂ）は拡散防止層としてＢ４Ｃを用いた場合のその膜厚に対するピーク反射率の変化を示すグラフである。
【図３】Ｍｏ／Ｓｉ交互多層膜において、界面拡散があった場合のＸ線の入射角度に応じたピーク反射率の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、基板１１に第１層であるＭｏ層１２、拡散防止層であるＢ４Ｃ層１３、第２層であるＳｉ層１４からなる反射多層膜を積層する。Ｘ線領域で屈折率が互に異なる２つの層であるＭｏ層１２とＳｉ層１４の界面における相互拡散を解決する手段として、Ｍｏ層１２とＳｉ層１４の層間に他の材料からなる拡散防止層を配置することにより、拡散を防止する。そして、拡散防止層の光学素子面内の拡散防止効果、入射角度に応じた分布を持たせることによって、面内の反射率のバラつきを低減する。拡散防止層の拡散防止効果をコントロールする方法として、拡散防止層の膜厚を変える方法が挙げられる。
【００１９】
図２（ｂ）に、Ｍｏ／Ｓｉ交互層の拡散防止層として、Ｂ４Ｃを用いた場合のその膜厚とピーク反射率Ｒの変化量の関係を示す。成膜方法はスパッタリングである。Ｂ４Ｃの膜厚に応じて、ピーク反射率が変化している。しかし、ある一定以上の膜厚では、拡散防止効果よりもＢ４Ｃ自体の吸収によって反射率は下がっていく。
【００２０】
他に、拡散防止効果をコントロールする方法として、拡散防止効果の異なる材料の混合比を変えるなどして、材質の分布を持たせることで拡散防止効果をコントロールする手法も考えられる。
【００２１】
図３はＭｏ／Ｓｉ交互層において、界面拡散があった場合のＸ線の入射角度に対するピーク反射率の変化量ΔＲを示す。このように、通常の成膜で拡散層が形成されると、ピーク反射率は下がってしまう。しかし、拡散防止層の拡散防止効果をコントロールすれば、光学素子面内において入射角度の大きい所では拡散防止効果を高めることにより、反射率の低下を抑えることが可能となる。例えば、拡散防止層の膜厚を図２（ｂ）のグラフに従ってコントロールすることにより、拡散防止効果を高め、反射率を上げることが可能となる。
【実施例】
【００２２】
図１は、一実施例による反射多層膜を備えた光学素子の膜構成を示す。これは、波長１３．５ｎｍの軟Ｘ線を反射する光学素子であり、基板１１上にＭｏ／Ｂ４Ｃ／Ｓｉ／Ｂ４Ｃの交互層が繰り返し積層されている。第１層はＭｏ層１２、拡散防止層はＢ４Ｃ層１３、第２層はＳｉ層１４である。この素子上へのＸ線の入射角度は、矢印Ａで示すように、図示右方向に向かって大きくなっており、ブラッグの式に従い、Ｍｏ層とＳｉ層とＢ４Ｃ層の膜厚の和である周期長も長くなっている。この際、入射角度が大きくなることによる反射率低下（反射率のバラつき）を防ぐため、Ｂ４Ｃ層１３の膜厚を、矢印Ａの方向に厚くなるように変化させている。
【００２３】
Ｂ４Ｃの膜厚は、入射角度による反射率の落ち込みの関係と、Ｂ４Ｃの膜厚による反射率向上の関係の２つの関係によって決定される。例えば、基板１１の左端における入射角度が１０度であり、右端の入射角度が１５度であった場合、従来のＭｏ／Ｓｉ交互層では図２（ａ）に示すように、右端では約１．５％の反射率低下が生ずる。そこで、拡散防止層であるＢ４Ｃ層１３の膜厚を図２（ｂ）のデータから算出する。この場合、左端ではＢ４Ｃの膜厚は０ｎｍとし、右端でのＢ４Ｃの膜厚を１ｎｍとすれば、右端では約１．５％の反射率向上が見込まれる。入射角度による反射率低下分と、拡散防止層の効果による反射率増加分を差し引くと、結果として左端と右端の反射率差は０％となり、入射角度による反射率のバラツキを抑えることが可能となる。
【００２４】
本実施例に示す膜構造の光学素子の成膜方法は、スパッタリングや蒸着法など、種々の方法が考えられるが、本実施例では、マグネトロンスパッタリングを用いた。基板には、表面粗さ０．２ｎｍＲＭＳ以下に抑えられたＳｉウェハを用いており、マグネトロンスパッタ法におけるプロセスガスはＡｒである。また、反射率の計測には軟Ｘ線に対応した分光光度計を用いており、±０．１％の精度で反射率が計測可能である。
【００２５】
Ｍｏ／Ｓｉ交互層における１０度入射の反射率は約６７．２％、１５度入射の反射率は６５．７％であったが、本実施例では、１０度入射の反射率は約６７．５％、１５度入射の反射率は６７．５％となった。素子全体の反射率が向上するとともに、反射率差も無くなっていることが分かる。Ｂ４Ｃの膜厚は、１０度入射で０．２ｎｍ、１５度入射で１．５ｎｍとした。
【００２６】
本実施例は、最大１．７％の反射率分布を制御することが可能となるが、光学素子によっては、入射角度分布が大きく、反射率差が１．７％以上になる場合も想定される。その場合は、反射率の高いところを下げる従来の方法と組み合わせることによって、反射率分布を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
軟Ｘ線を用いる光学系を搭載するＥＵＶ露光装置やＸ線顕微鏡などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１１    基板
１２    Ｍｏ層
１３    Ｂ４Ｃ層
１４    Ｓｉ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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