(57)【要約】      （修正有）【課題】電界強度耐性及び耐熱性を有すると共に、反射率の低下を抑制することが可能となる軟Ｘ線多層膜ミラーを提供する。【解決手段】軟Ｘ線多層膜ミラーを、Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が相対的に小さい材料からなる高屈折率層２と、屈折率の差が相対的に大きい材料からなる低屈折率層３とを、基板側から交互に繰り返し積層してなる多層膜層によって構成する。その際、前記多層膜層には、該多層膜層の表面側部分に積層された前記高屈折率層２と前記低屈折率層３の間にのみ中間層４が挿入された構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が相対的に小さい材料からなる高屈折率層と、屈折率の差が相対的に大きい材料からなる低屈折率層とを、基板側から交互に繰り返し積層してなる多層膜層により構成された軟Ｘ線用多層膜ミラーにおいて、
前記多層膜層には、該多層膜層の表面側部分に積層された前記高屈折率層と前記低屈折率層の間にのみ中間層が挿入されていることを特徴とする軟Ｘ線用多層膜ミラー。
【請求項２】
前記多層膜層は、前記高屈折率層と前記低屈折率層の２層で１組の組み合せを１周期としたとき３０周期以上６０周期以下で構成され、
前記中間層は前記多層膜層の表面側からみて１周期以上２０周期以下の部分にのみ挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の軟Ｘ線用多層膜ミラー。
【請求項３】
前記高屈折率層が、Ｓｉによって形成され、前記低屈折率層が、Ｍｏによって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軟Ｘ線多層膜ミラー。
【請求項４】
前記中間層が、Ｂ4ＣまたはＳｉＯ2によって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軟Ｘ線多層膜ミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟Ｘ線用多層膜ミラーに関するものである。
具体的には、１１〜１４ｎｍの領域の波長を有する光に対して用いられる多層膜反射鏡、すなわち、Ｘ線レーザ、Ｘ線望遠鏡、Ｘ線リソグラフィー、Ｘ線顕微鏡等に光学素子として用いられる高反射率の軟Ｘ線多層膜ミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路素子の微細化の進展に伴い、従来の紫外線以外に軟Ｘ線（１１〜１４ｎｍ）を使用したリソグラフィーである極端紫外（以下、ＥＵＶと記す）リソグラフィー技術が開発されている。このようなＸ線領域の波長の光に対して、物質の屈折率は１に非常に近く、またその吸収も大きいため、原理的に屈折を利用するレンズを用いることができない。
すなわち、Ｘ線波長域の光に対する物質の屈折率は、ｎ＝１−δ−ｉβ（δ、β：正の実数）と表され、δ、βともに１に比べて非常に小さい（屈折率の虚部βはＸ線の吸収を表す）。したがって、屈折率がほぼ１に近くなりＸ線はほとんど屈折せず、また、必ずＸ線を吸収する。そのため、可視光領域の光のように屈折を利用したレンズはＸ線波長域の光には使用できないのである。
従って、このような領域の光に対しては、一般的に反射鏡を利用した光学系が用いられる。しかしながら、反射鏡を利用した光学系においても、やはり屈折率が１に近いために反射率は非常に低く、大部分のＸ線は透過するか或いは吸収されてしまうこととなる。
【０００３】
このようなの問題を解決するために、つぎのような反射鏡が開発されている。すなわち、使用するＸ線の波長域での屈折率と真空の屈折率（＝１）との差が大きい物質と、差の小さい物質とを交互に何層も積層した多層膜反射鏡である。この多層膜反射鏡では各層の界面すべてが反射面となっている。そして、それぞれの界面からの反射波の位相が一致するように、光学的干渉理論に基づいて各層の厚さを調整した多層膜によって構成される。
【０００４】
このような多層膜反射鏡の代表的なものとして、Ｗ（タングステン）／Ｃ（炭素）、Ｍｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）等の組み合せが知られている。そして、これらの多層膜はスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ等の薄膜形成技術によって作製されている。
【０００５】
また、Ｘ線多層膜反射鏡の開発が進むにしたがって、多層膜の評価が行われるようになってきている。このような評価により、いくつかの材料の組み合せについてその実用性が明らかになってきている。
例えば、前記Ｍｏ／Ｓｉの組み合せの多層膜は、１２３Åというシリコンの吸収端の長波長側で高い反射率を示すため、軟Ｘ線縮小投影露光装置の反射光学系に用いる多層膜反射鏡として優れていることが分かってきた。
一方、このような多層膜反射鏡を放射光のビームラインやＸ線レーザーの光学系への応用について考えると極めて強い光の負荷を受けることになり、多層膜内の電界強度分布による多層構造の破壊や、光吸収による素子の温度上昇が発生してしまう。
そのため、過酷な条件下での使用にも耐えうる安定な多層膜反射鏡が求められている。
【０００６】
上記Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は、波長１３ｎｍ近傍の直入射領域において高い反射率を示すにも関わらず、特に３００℃以上では熱的に不安定となる。
これにより、Ｓｉ層とＭｏ層との界面においてＳｉ化合物が生成され、界面がぼやけることが原因となり反射率が低下することが知られている。
これらについては、Ｓ．Ｙｕｌｉｎ，Ｔ．Ｋｕｈｌｍａａａ，  ｅｔ．ａｌ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．４３４３（２００１）及びＴ．Ｆｅｉｇｌ，Ｓ．Ｙｕｌｉｎ，ｅｔ．ａｌ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．４５０６（２００１）等に紹介されている。
【０００７】
従来においては、このようなＭｏ／Ｓｉ多層膜の耐久性改善のため、Ｍｏ／Ｂ4Ｃ（モリブデン／炭化ホウ素）、Ｍｏ／ＳｉＣ（モリブデン／炭化シリコン）、Ｗ／ＢＮ（タングステン／窒化ホウ素）等、軽元素層に耐熱性材料が用いられてきた。あるいは、Ｍｏに代えてＭｏシリサイドを使用すること、等により耐久性の向上が図られてきた。
さらに、これらの耐久性の向上を図るため、例えば、特許文献１ではＭｏ層とＳｉ層の間に中間層としてＢ4Ｃを使用する提案がなされている。
また、特許文献２ではホウ化物、炭化物、ケイ化物を使用すること、特許文献３ではＳｉＯ2を使用すること、等が提案されている。
【特許文献１】特開昭６０−７４００号公報
【特許文献２】特開昭６３−０８８５０３号公報
【特許文献３】特開２００２−２７７５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１〜３の従来例によれば、電界強度耐性や耐熱性の向上を図る際に、つぎのような問題を有している。
すなわち、これらにおいて、上記Ｂ4ＣやＳｉＯ2等の安定な物質を中間層としてＭｏとＳｉの間に成膜することで電界強度耐性、あるいは耐熱性の向上を図る際、従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーと比べ大幅な反射率低下を招くことになる。例えば、従来のＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーと比べて、Ｂ4Ｃを０．５ｎｍ挿入した多層膜では１．８％、ＳｉＯ2を０．５ｎｍ挿入した多層膜では７．５％もの反射率低下を招くことになる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、電界強度耐性及び耐熱性を有すると共に、反射率の低下を抑制することが可能となる軟Ｘ線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】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するため、つぎのように構成した軟Ｘ線多層膜ミラーを提供するものである。
まず、本発明の軟Ｘ線多層膜ミラーは、Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が相対的に小さい材料からなる高屈折率層と、屈折率の差が相対的に大きい材料からなる低屈折率層とを、基板側から交互に繰り返し積層してなる多層膜層により構成されている。
そして、前記多層膜層には、該多層膜層の表面側部分に積層された前記高屈折率層と前記低屈折率層の間にのみ中間層が挿入されている。
更に、前記多層膜層は、前記高屈折率層と前記低屈折率層の２層で１組の組み合せを１周期としたとき３０周期以上６０周期以下で構成される。また、前記中間層は前記多層膜層の表面側からみて１周期以上２０周期以下の部分にのみ挿入されていることを特徴としている。
また、本発明の軟Ｘ線用多層膜ミラーは、前記高屈折率層が、Ｓｉによって形成されており、前記低屈折率層が、Ｍｏによって形成されており、前記中間層が、Ｂ4ＣまたはＳｉＯ2によって形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電界強度耐性及び耐熱性を有すると共に、反射率の低下を抑制することが可能となる軟Ｘ線用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】
【００１２】
つぎに、本発明の実施の形態における軟Ｘ線用多層膜ミラーについて説明する。
図１に、本実施の形態における軟Ｘ線用多層膜ミラーーの断面図を示す。図１において、１はミラー基板、２は使用するＸ線波長における屈折率と真空の屈折率（＝１）との差が相対的に小さい物による高屈折率層、３は差が相対的に大きい材料からなる低屈折率層、４は中間層である。
本実施の形態の構成例では、真空の屈折率（＝１）との差が小さい高屈折率層の材料としてＳｉを用い、また差が大きい低屈折率層の材料としてＭｏを用いた。また中間層としては、比較的安定で且つ反射率への影響が小さい物質が望ましく、Ｂ４Ｃ、ＳｉＯ２を使用することができる。
【００１３】
本発明について説明するため、まず従来技術であるＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーに波長１３．５ｎｍの軟Ｘ線を照射した際の多層膜中の電界強度を図２に示す。
図２において、横軸には膜厚（右側が多層膜表面）が、また縦軸には電界強度が示されている。すると、図２に示されるように、入射光による多層膜中の電界強度分布は、多層膜表面に近づくにつれて指数関数的に増加している。
【００１４】
そこで本発明では、これらの多層膜の表面部分に積層されたＭｏ層とＳｉ層との間にのみ、中間層４としてＢ4ＣもしくはＳｉＯ2を挿入した。これにより中間層挿入による反射率の低下を最小限に抑え、且つ光耐性を向上させることができた。
具体的には、ＭｏとＳｉとの積層によるＭｏ／Ｓｉの一組を１周期としたとき、特に電界強度分布の強い多層膜表面側からみて１周期〜２０周期の部分にのみ中間層を挿入することで、反射率の低下を最小限に抑え、光耐性を向上させることができることを見出した。
すなわち、中間層挿入が２０周期以上になると耐久性は微増するものの、反射率の低下が大きくなり、全周期にわたって挿入した場合との差がなくなってしまう。したがって、中間層４は多層膜表面側からみて１周期〜２０周期の部分にのみ挿入することが有効である。
なお、この時の中間層を挿入する層数は、Ｍｏ／Ｓｉの層数に依存する。すなわち、Ｍｏ／Ｓｉの周期数に対して、中間層を挿入する周期数が１／３以下となるようにすれば、光耐久力及び良好な反射率を有する多層膜ミラーを形成することができる。
【実施例】
【００１５】
以下に、本発明を適用した実施例について説明する。
［実施例１］
図３に、実施例１の軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの断面図を示す。
図３において、１はミラー基板、５は使用する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であるＳｉによる層、６は真空の屈折率（＝１）との差が大きい物質であるＭｏによる層、７は中間層であるＢ4Ｃである。本実施例では、多層膜の表面より５周期までのみ、ＭｏとＳｉの間にＢ4Ｃによる中間層が挿入されている。
中間層を含む多層構造部は、Ｍｏによる層の膜厚が２．２２ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚が３．６８ｎｍ、Ｂ4Ｃによる中間層の膜厚が０．５ｎｍである。
また、中間層を含まない多層構造部は、Ｍｏによる層の膜厚が２.６７ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚が４.２３ｎｍである。
【００１６】
［実施例２］
実施例２における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーは、前述の実施例１と同様の膜構成を有しているが、多層膜の表面より１０周期まで、ＭｏとＳｉの間にＢ4Ｃによる中間層が挿入されている。
この形態では、多層膜表面側１０周期分までにおいて、Ｍｏによる層の膜厚を２.２２ｎｍ、Ｂ4Ｃによる中間層の膜厚を０.５ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚を３.６８ｎｍとし、この順に各層が交互に１０周期分積層されている。
【００１７】
［実施例３］
実施例３における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーは、前述の実施例１と同様の膜構成を有しているが、多層膜の表面より２０周期まで、ＭｏとＳｉの間にＢ4Ｃによる中間層が挿入されている。
この形態では、多層膜表面側２０周期分までにおいて、Ｍｏによる層の膜厚を２.２２ｎｍ、Ｂ４Ｃによる中間層の膜厚を０.５ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚を３.６８ｎｍとし、この順に各層が交互に２０周期分積層されている。
【００１８】
（比較例１）
比較例１における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーは、中間層を挿入せずに、Ｍｏによる膜厚を２.６７ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚を４.２３ｎｍとして、交互に６０周期積層して形成されている。
【００１９】
（比較例２）
比較例２における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーは、６０周期の全周期において、Ｍｏによる層の膜厚を２.２２ｎｍ、Ｂ4Ｃによる中間層の膜厚を０.５ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚を３.６８ｎｍとし、この順に各層が交互に６０周期分まで積層されている。
図４に、軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーを６０周期積層し、０度の入射角で軟Ｘ線を入射した際の本実施例と比較例とにおける反射分光特性を示す。
図４において９、１０、１１は実施例１、２、３における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの反射分光特性を示すものである。また、８、１２は、比較例１、２における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの反射分光特性を示すものである。
【００２０】
図４からわかるように、９に示されている実施例１の多層膜ミラーの波長１３.５ｎｍ近傍の軟Ｘ線に対する反射率は７３.９％となっている。
また、１０に示されている実施例２の波長１３.５ｎｍ近傍の軟Ｘ線に対する反射率は７３.５％となっている。また、１１に示されている実施例２の波長１３.５ｎｍの軟Ｘ線に対する反射率は７３.２％となっている。
これに対して図４の８に示されている、比較例１における波長１３.５ｎｍ近傍の軟Ｘ線に対する反射率は７４.８％となっている。また比較例２における波長１３.５ｎｍ近傍の軟Ｘ線に対する反射率は７３.０％となっている。
以上から明らかなように、多層膜表面側にのみＢ4Ｃによる中間層を挿入することによって、全周期に渡って中間層を挿入する場合よりも高い反射率を得ることが可能となる。また、電界強度が強い多層膜表面側に中間層が挿入してあるため、中間層がない場合に比較し光耐性を向上させることができる。
つまり、良好な反射率を維持しつつ高い光耐性を得ることができる。
【００２１】
［実施例４］
次に、本発明を適用した他の実施例について説明する。
図５に、実施例４である軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの断面図を示す。
図５において、図３と同様に１はミラー基板、５は使用する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であるＳｉによる層、６は真空の屈折率（＝１）との差が大きい物質であるＭｏによる層、１３は中間層であるＳｉＯ2である。
本実施例では、多層膜の表面より５周期までのみ、ＭｏとＳｉの間にＳｉＯ2による中間層が挿入されている。
中間層を含む多層構造部は、Ｍｏによる層の膜厚が２．４１ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚が３．５ｎｍ、ＳｉＯ2による中間層の膜厚が０．５ｎｍである。
また、中間層を含まない多層構造部は、Ｍｏによる層の膜厚が２.６７ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚が４.２３ｎｍである。
【００２２】
［実施例５］
実施例５における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーは、前述の実施例４と同様の膜構成を有しているが、多層膜の表面より１０周期まで、ＭｏとＳｉの間にＳｉＯ2による中間層が挿入されている。
この形態では、多層膜表面側１０周期分までにおいて、Ｍｏによる層の膜厚を２．４１ｎｍ、ＳｉＯ2による中間層の膜厚を０.５ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚を３．５ｎｍとし、この順に各層が交互に１０周期分積層されている。
【００２３】
［実施例６］
実施例６における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーは、前述の実施例４と同様の膜構成を有しているが、多層膜の表面より２０周期まで、ＭｏとＳｉの間にＳｉＯ2による中間層が挿入されている。
この形態では、多層膜表面側２０周期分までにおいて、Ｍｏによる層の膜厚を２．４１ｎｍ、ＳｉＯ2による中間層の膜厚を０.５ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚を３．５ｎｍとし、この順に各層が交互に２０周期分積層されている。
【００２４】
（比較例３）
比較例３における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーは、中間層を挿入せずに、Ｍｏによる膜厚を２.６７ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚を４.２３ｎｍとして、交互に６０周期積層して形成されている。
【００２５】
（比較例４）
比較例４における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーは、６０周期の全周期において、Ｍｏによる層の膜厚を２.４１ｎｍ、ＳｉＯ2による中間層の膜厚を０.５ｎｍ、Ｓｉによる層の膜厚を３.５ｎｍとし、この順に各層が交互に６０周期分まで積層されている。
図６に、軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーを６０周期積層し、０度の入射角で軟Ｘ線を入射した際の本実施例と比較例とにおける反射分光特性を示す。
図６において、１５、１６、１７は実施例４、５、６における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの反射分光特性を示すものである。また、１４、１８は、比較例３、４における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの反射分光特性を示すものである。
【００２６】
図６からわかるように、１５に示されている実施例４の多層膜ミラーの波長１３.５ｎｍ近傍の軟Ｘ線に対する反射率は７１.０％となっている。また、１６に示されている実施例５の波長１３.５ｎｍ近傍の軟Ｘ線に対する反射率は６９.２％となっている。また、１７に示されている実施例６の波長１３.５ｎｍの軟Ｘ線に対する反射率は６７.８％となっている。
これに対して図６の１４に示されている、比較例３における波長１３.５ｎｍの軟Ｘ線に対する反射率は７４.８％となっている。
また、比較例４における波長１３.５ｎｍの軟Ｘ線に対する反射率は６７.３％となっている。
以上から明らかなように、多層膜表面側にのみＳｉＯ2による中間層を挿入することによって、全周期に渡って中間層を挿入する場合よりも高い反射率を得ることが可能となる。
また、電界強度が強い多層膜表面側に中間層が挿入してあるため、中間層がない場合に比較し光耐性を向上させることができる。
つまり、良好な反射率を維持しつつ高い光耐性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態における軟Ｘ線多層膜ミラーの断面図。
【図２】本発明の実施の形態を説明するためのＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーに波長１３．５ｎｍの軟Ｘ線を照射した際の多層膜中の電界強度を示す図。
【図３】本発明の実施例における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの断面図。
【図４】軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーを６０周期積層し、波長１３.５ｎｍ近傍の軟Ｘ線を０度入射した際の本実施例と比較例とにおける分光特性を示す図。
【図５】本発明の実施例における軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの断面図。
【図６】軟Ｘ線用Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーを６０周期積層し、波長１３.５ｎｍ近傍の軟Ｘ線を０度入射した際の本実施例と比較例とにおける分光特性を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１：ミラー基板
２：真空の屈折率（＝１）との差が小さい物質による層
３：真空の屈折率（＝１）との差が大きい物質による層
４：中間層
５：Ｓｉによる層
６：Ｍｏによる層
７：Ｂ4Ｃによる中間層
１３：ＳｉＯ2による中間層
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007155407.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007155407.tif 000007
【図６】
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