(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モリブデン（Ｍｏ）層と酸化モリブデン層とシリコン（Ｓｉ）層とをこの順に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の多層膜反射鏡であって、
前記酸化モリブデン層の厚さが０．５ｎｍ以上であることを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項３】
モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層とを交互に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡の製造方法であって、
積層するＭｏ層の少なくとも１層に対して酸素イオンを照射し、その上にＳｉ層を形成することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の多層膜反射鏡の製造方法であって、
酸素ガスまたはオゾンガスを供給し、そのガスをもとに酸素イオンを作ることを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項５】
モリブデン（Ｍｏ）層と酸化モリブデン層とシリコン（Ｓｉ）層とをこの順に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡の製造方法であって、
積層するＭｏ層の少なくとも１層の界面部分を酸素雰囲気中で形成することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線望遠鏡、Ｘ線レーザー、Ｘ線リソグラフィー等のＸ線装置に用いられる多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物質の複素屈折率は次式（１）で表されるが、Ｘ線領域においてはδ、ｋのいずれもが１に比べて非常に小さいため、Ｘ線を用いる装置の光学系には反射光学系が用いられる。なお、式（１）において ｉ*ｉ＝−１であり、虚部ｋは物質によるＸ線の吸収を表す。
【０００３】
ｎ＝１−δ−ｉ・ｋ    …（１）
しかし、全反射を利用した斜入射光学系の場合には、全反射臨界角θcよりも小であって垂直に近い入射角では反射率が非常に小さい。そのため、Ｘ線領域で使用される反射光学系では、多層膜反射鏡が用いられている。多層膜反射鏡は界面の振幅反射率の大きな２種類の物質を交互に積層したものであって、各層の厚さは、光学干渉理論に基づいて、各界面で反射された反射波の位相が一致するように設定される。このとき、積層される物質の一方には、使用Ｘ線波長における屈折率と真空の屈折率（＝１）との差が小さい物質が用いられ、他方の物質には前記差の大きな物質が用いられる。
【０００４】
また、多層膜反射鏡は垂直にＸ線を反射することも可能なので、垂直反射を利用した光学系では、全反射を利用した斜め入射光学系よりも収差を小さくすることができる。さらに、多層膜反射鏡は次式（２）で表されるブラッグ条件を満たすときだけＸ線を強く反射するので、波長選択性という性質を有している。なお、式（２）において、ｄは多層膜の周期長、θは斜入射角、λはＸ線の波長、ｍは次数である。
【０００５】
２ｄ・sinθ＝ｍ・λ    …（２）
多層膜反射鏡に用いられる多層膜の例としては、Ｗ（タングステン）とＣ（炭素）とを交互に積層したＷ／Ｃ多層膜や、Ｍｏ（モリブデン）とＣとを積層したＭｏ／Ｃ多層膜などが従来から知られている。なお、これらの多層膜はスパッタリングや真空蒸着やＣＶＤ（Chmical Vapor Deposition）等の薄膜形成技術により形成される。
【０００６】
このような多層膜反射鏡に用いられる多層膜の中でも、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜はＳｉのＬ吸収端（波長12.6nm）の長波長側で高い反射率を示し、13nm付近の波長において６０％以上の反射率（直入射）を有する多層膜を比較的容易に作製することができる。このＭｏ／Ｓｉ多層膜による反射鏡は、Ｘ線望遠鏡やＸ線レーザー共振器などの研究分野で使用されており、ＥＵＶＬ（Extreme Ultraviolet Lithography）と呼ばれる軟Ｘ線を用いた縮小投影リソグラフィー技術への応用が期待されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高い反射率を有するＭｏ／Ｓｉ多層膜反射鏡はスパッタリング法により作製されるが、スパッタリング法で形成した薄膜は一般に圧縮内部応力を有することが知られている（Sey-Shing Sun：J.Vac.Sci.Technol.A4(3),Maay/Jun1986）。そのため、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜に内部応力が生じるとその内部応力によって多層膜反射鏡の基板が変形し、光学系に波面収差が発生して光学特性が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、多層膜の内部応力を低減した多層膜反射鏡及び多層膜反射鏡を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の手段は、
モリブデン（Ｍｏ）層と酸化モリブデン層とシリコン（Ｓｉ）層とをこの順に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡である。
【００１０】
上記課題を解決するための第２の手段は、
第１の手段であって、
前記モリブデン層の基板側でない界面に酸化モリブデン層を有する多層膜反射鏡である。
【００１１】
上記課題を解決するための第３の手段は、
前記第２の手段であって、
前記酸化モリブデンの厚さが０．５nm以上である多層膜反射鏡である。
【００１２】
上記課題を解決するための第４の手段は、
モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層とを交互に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡を製造方法であって、
積層するＭｏ層の少なくとも１層に対して酸素イオンを照射し、その上にＳｉ層を形成する多層膜反射鏡の製造方法である。
【００１３】
上記課題を解決するための第５の手段は、
上記第４の手段であって、
酸素ガスまたはオゾンガスを供給し、そのガスをもとに酸素イオンを作る多層膜反射鏡の製造方法である。
【００１４】
上記課題を解決するための第６の手段は、
モリブデン（Ｍｏ）層と酸化モリブデン層とシリコン（Ｓｉ）層とを交互に積層して成るＭｏ／Ｓｉ多層膜を基板上に形成した多層膜反射鏡方法であって、
積層するＭｏ層の少なくとも１層の界面部分を酸素雰囲気中で形成する多層膜反射鏡の製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は上記多層膜反射鏡の応力がＭｏ層のＳｉ層との界面に酸化Ｍｏ層を有すると大幅に低減されることを見いだしたことに基づいている。そして、その酸化モリブデン層の厚さが０．５nm以上になるとその効果が顕著になることを見いだしたことに基づいている。
【００１６】
以下に、実施例を記す。
【００１７】
【実施例１】
実施例１の多層膜反射鏡は、Ｓｉ基板上に、Ｍｏ、Ｓｉの各層からなるＭｏ／Ｓｉ多層膜をイオンビームスパッタリングにより形成したものである。ただし、各層対のＭｏ層の上にＳｉ層を形成する前に、Ｍｏ層の表面にイオンビームを照射した。このイオンビームのイオン種は、Ｏ２ガスである。イオンビームの照射条件は、ビームのエネルギー６００eVである。多層膜の周期長は６９Åで、Ｍｏ層は２４Å、Ｓｉ層は４５Åで、積層数は４０層対とした。
作製した多層膜を組成分析した結果、Ｏ２ガスによるイオンビームを照射したＭｏ層の表面に酸素原子の存在が確認され、Ｓｉ層を形成する前のＭｏ層表面が酸化されていることが確認された。この多層膜の内部応力は、−７０ＭＰａであった。これに対し、イオンビームを照射しない従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜の場合には、内部応力は−４００ＭＰａであり、内部応力を従来の６分の１程度に小さくできた。
【００１８】
【実施例２】
実施例２の多層膜反射鏡は、Ｓｉ基板上に、Ｍｏ、Ｓｉの各層からなるＭｏ／Ｓｉ多層膜をイオンビームスパッタリングにより形成したものである。ただし、各層対のＭｏ層の上にＳｉ層を形成する前に、Ｍｏ層の表面にイオンビームを照射した。このイオンビームのイオン種は、ＡｒガスおよびＯ２ガスの混合ガスである。Ａｒガスはイオン源に供給され、Ｏ２ガスはチャンバに供給された。ＡｒガスとＯ２ガスの分圧比は４：１であった。イオンビームの照射条件は、ビームのエネルギー６００eVである。多層膜の周期長は６８Åで、Ｍｏ層は２４Å、Ｓｉ層は４４Åで、積層数は４０層対とした。
作製した多層膜を組成分析した結果、Ｏ２ガスによるイオンビームを照射したＭｏ層の表面に酸素原子の存在が確認され、Ｓｉ層を形成する前のＭｏ層表面が酸化されていることが確認された。この多層膜の内部応力は、−４０ＭＰａであった。これに対し、イオンビームを照射しない従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜の場合には、内部応力は−４００ＭＰａであり、内部応力を従来の１０分の１程度に小さくできた。
【００１９】
【実施例３】
実施例３の多層膜反射鏡は、Ｓｉ基板上に、Ｍｏ、酸化Ｍｏ、Ｓｉの各層からなる多層膜をイオンビームスパッタリングにより形成したものである。周期長が７０Åである従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜のＭｏ層の厚さ２５Åに対し、２０ÅまではＭｏ層をイオンビームスパッタによって積層した。残り５Åの積層の際に、チャンバ内にＯ２ガスを供給しながらＭｏをイオンビームスパッタによって積層する反応性スパッタリングにより、酸化Ｍｏ層を積層した。この上にＳｉ層を４５Å積層した。積層数は、４０層対である。ただし、この実施例での層対とは、Ｍｏ層、酸化Ｍｏ層、Ｓｉ層からなる３層を指す。酸化Ｍｏ層を形成する時のＯ２分圧は、スパッタガス（Ａｒガス）の分圧の４分の１であった。
作製した多層膜を組成分析した結果、反応性スパッタリングにより積層した部分には、Ｍｏと酸素の両方の存在が認められ、酸化Ｍｏ層を形成していることが確認された。この多層膜の内部応力は、−６５ＭＰａであった。これに対し、反応性スパッタリングにより酸化Ｍｏ層を設けない従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜の場合には、内部応力は−４００ＭＰａであり、内部応力を従来の６分の１程度に小さくできた。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜請求項３の発明によれば多層膜の内部応力が低減された多層膜反射鏡が得られる。また、請求項４から６の方法を用いれば容易に応力の低い多層膜反射鏡が製造される。