(57)【要約】【課題】分子内にフッ素原子を含むガスが存在する環境下では、残留する水との反応でフッ化水素酸が生成される。このような環境においてもフッ化水素酸により腐食されずに使用できる反射光学素子を提供する。【解決手段】反射鏡の材料である金から成る金属層１２及び１３を複数、基板１１上に積層し、各金属層の間及び最下層の金属層と基板１１の間にクロムから成る接着層１４を設ける。金属層のうちの最表層１３が反射光学素子としての働きを担う。この構成により、金属層１２及び１３に形成された欠陥１５１及び１５２からフッ化水素酸が素子内部に侵入することを防ぎ、基板１１がフッ化水素酸により腐食されて金属層１２及び１３が剥離することを防ぐことができる。さらにこの上からフッ化水素酸に対し耐久性の高い保護膜２１により覆えば、より完全に金属層１２及び１３の剥離を防止できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射鏡の材料となる金属から成る金属層を複数、基板上に積層し、各金属層間及び最下層の金属層と基板の間に接着層を設けたことを特徴とする反射光学素子。
【請求項２】
前記金属層のうち、少なくとも最表層が金から成ることを特徴とする請求項１に記載の反射光学素子。
【請求項３】
前記接着層がクロム又はニクロムから成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射光学素子。
【請求項４】
フッ化水素酸に対する耐久性を持つ材料から成る保護膜により前記最表層の表面を覆ったことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射光学素子。
【請求項５】
前記保護膜により更に前記金属層と前記接着層から成る積層体の側面及び該積層体の周辺の基板を覆ったことを特徴とする請求項４に記載の反射光学素子。
【請求項６】
前記保護膜が酸化セリウムから成ることを特徴とする請求項４又は５に記載の反射光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子内にフッ素原子を含むガスが存在する環境下で使用するのに適した反射光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスにおける微量ガスや残留水分の計測には光学的手法がよく用いられ、そのためプロセス装置排気系に接続された計測器の光学系に反射鏡などの反射光学素子を配置することがある。
【０００３】
一方、半導体プロセスにおいては、原料ガスや洗浄剤として分子内にフッ素原子を含むガス（以下、「フッ素系ガス」と呼ぶ。例えば、CF4, NF3, SiF4, SF6, WF6, BF3等）がしばしば用いられる。プラズマ装置内に残留する微量の水分とフッ素系ガスが反応するとフッ化水素酸（フッ酸）が生成し、その強力な溶解性のため計測装置内に配置された反射光学素子の腐食が起こる。
【０００４】
特許文献１には、金から成る蒸着膜により平板基材を被覆して成る、反射分光分析等に用いられる反射鏡について記載されている。金は高い光学反射率を有し、且つ化学的に不活性でフッ化水素酸により腐食されないという特長を持つ。
【０００５】
【特許文献１】特開2006-098211号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ステンレス鋼等の基板上に金薄膜を形成した反射鏡をフッ素系ガスが存在する環境下で用いると、金薄膜にある若干の欠陥ないし空隙よりフッ化水素酸が基板と金薄膜の間に侵入し、基板を腐食し基板表面上に隆起や亀裂を生じ、金薄膜がはがれ落ちるという問題がある。
【０００７】
一方、金薄膜の表面を保護膜により保護することも考えられるが、保護膜に存在する欠陥を通じてフッ化水素酸が保護膜を通過するため、保護膜だけでは基板の腐食を完全に防ぐことはできず、やはり金薄膜のはがれ落ちが生じる。また、フッ化水素酸の透過を防ぐために保護膜を厚くしすぎると、保護膜が光の一部を吸収してしまい反射光学素子の特性が低下する。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、金薄膜を基板上に形成した反射光学素子において、基板がフッ化水素酸により腐食されて金薄膜が剥離することを防止できるものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
金薄膜と基板との間にフッ化水素酸が侵入する理由を検討したところ、原料中にわずかに存在する不純物や埃により生じる欠陥（ピンホール）、あるいは成膜中に生じる成膜物質の不均一性やスプラッシュ（しぶき）による欠陥が金薄膜や保護膜に形成され、これら欠陥を通してフッ化水素酸が金薄膜と基板との間に侵入することが判明した。かつ、これらの欠陥を完全に排除するのは困難であることも判明した。そして、これらの知見に基づき、本願発明者は以下の発明を成すに至った。
【００１０】
即ち、本発明に係る反射光学素子は、反射鏡の材料となる金属から成る金属層を複数、基板上に積層し、各金属層間及び最下層の金属層と基板の間に接着層を設けたことを特徴とする。
【００１１】
金薄膜等の金属層は、注意深く作製しても欠陥をゼロにすることはできない。しかし、注意深く作製すれば欠陥は少数とすることができるので、多層構造とすれば、上下の金属層の欠陥位置が互いに重なることはまれとなり、フッ化水素酸の侵入を防止できる。基板としては、製造の便宜と価格の観点から、通常フッ化水素酸により腐食されうるステンレス鋼や石英等が用いられるが、このように金属層を多層としてフッ化水素酸の透過を防止することにより、金属層と基板の間にフッ化水素酸が侵入することがなくなり、金属層の剥離を防止することができる。
【００１２】
前記金属層の材料には金やアルミニウム等を用いることができる。特に最表層には、フッ化水素酸に対する耐久性が高く、反射率が高い金を用いることが望ましい。最表層以外の金属層についても、フッ化水素酸に対する耐久性の点で、金を好適に用いることができる。
【００１３】
金属層を構成する金属となじみのよい金属を接着層の材料に用いることにより、金属層同士又は金属層と基板を好適に接着することができる。例えば、金属層が金から成る場合には、接着層の材料にはクロム又はニクロム（クロムとニッケルの合金）を好適に用いることができる。
【００１４】
さらに、フッ化水素酸に対する耐久性を持つ保護膜により金属層の最表層の表面を覆うことにより、より確実に腐食を防止することができる。また、最表層の表面に加えて、金属層と接着層から成る積層体の側面及びその積層体の周辺の基板も覆えば、さらに完全となる。この保護膜としては、酸化セリウムを好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、フッ素系ガスが存在する環境下において、フッ素系ガスから生成されたフッ化水素酸により反射光学素子が腐食され劣化するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の反射光学素子の一実施形態を、図１を用いて説明する。図１は本実施形態の反射光学素子１０の縦断面図である。基板１１の材料には、従来の反射光学素子で用いられてきたステンレス鋼又はアルミニウムを用いることができる。
【００１７】
基板１１の直上には、付着力が強くかつ金となじみの良い金属、例えばクロムの薄膜（接着層）１４を形成する。その上にフッ化水素酸に侵されない金の薄膜から成る金属層１２を形成し、さらに上にはクロムの薄膜から成る接着層１４を形成し、という具合に、図１に示すように積層する。最表層には反射光学素子としての働きを担い、他の金属層１２と同じ金から成る層１３を形成する。金属層１２は、積層数を増やす程、表面からのフッ化水素酸の侵入をより効果的に防止できるが、製造の手間とコストを考慮して適当な層数とする。
これら金属層１２（最表層１３を含む）及び接着層１４の形成には蒸着法等を用いることができる。
接着層１４の材料にはクロムの代わりにニクロムを用いることもできる。
【００１８】
金属層１２を多層とすることによりフッ化水素酸の侵入を防止できる理由をこの図を用いて説明する。最表層１３には少数の欠陥１５１が存在する。その下の接着層１４にはやはり少数の欠陥１５３が存在する。欠陥１５１と欠陥１５３が連結され、連結欠陥１６が生じることはまれである。しかし連結欠陥１６が存在するとすれば、フッ化水素酸は連結欠陥１６を通してその下の金属層１２の表面までは達する。しかし、その下の金属層１２の欠陥１５２が連結欠陥１６とつながることはさらにまれであるため、これ以上フッ化水素酸が侵入することはない。
【００１９】
本発明の反射光学素子の他の実施形態を図２に示す。基板表面に金属多層薄膜を形成するところまでは上記と同じである。
本実施形態の反射光学素子２０では、表面からのフッ化水素酸の侵入をより完全に防止し、さらに側面からの侵入を防止するため、フッ化水素酸に対し耐久性の高い保護膜２１で金属多層薄膜の上面及び側面を覆う。保護膜には、例えば酸化セリウム(CeO2)を用いる。
【００２０】
真空容器内で金属多層薄膜を形成後、セリウムイオンと酸素イオンを含むプラズマを形成し、保護膜２１の形成を予定している領域に対して電界によりこれらのイオンを入射させる（イオンアシスト法）方法により酸化セリウム保護膜を形成することができる。この方法によれば、蒸着法によるよりもより緻密な酸化セリウム膜が得られる。
【００２１】
なお、以上の説明において、各構成要素の位置関係を示すために便宜上、基板１１を基準として最表層１３側を「上」側と表現したが、これは単に一つの方向性を示すための便宜上の表記であって、本発明の反射光学素子の実装時の向きを何ら規定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る光学素子の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】本発明に係る光学素子の他の実施形態を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１０、２０…反射光学素子
１１…基板
１２…金属層
１３…金属層（最表層）
１４…接着層
１５１…最表層１３の欠陥
１５２…金属層１２の欠陥
１５３…接着層１４の欠陥
１６…２層を貫く欠陥
２１…保護層
【図１】
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【図２】
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