(57)【要約】【課題】軟Ｘ線多層膜光学素子に十分な耐久性を持たせ、かつ反射特性を向上させること。【解決手段】軟Ｘ線多層膜ミラー１００の製造方法は、Ｓｉ層２とＭｏ層３とからなる多層膜４と、この多層膜の最表層３ｅに重ねて設けられた保護膜用Ｓｉ層５とＣ層６とからなる保護膜７とを備えた、軟Ｘ線を反射する軟Ｘ線多層膜ミラー１００の製造するものであり、多層膜４をＡｒガスによるスパッタリングによって形成した後、多層膜４に保護膜７を形成し、保護膜７にＸｅ８を含有させて、軟Ｘ線多層膜ミラー１００を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層膜と前記多層膜の最表層に重ねて設けられた保護膜とを備えた軟Ｘ線を反射する軟Ｘ線光学素子の製造方法において、
前記多層膜をＡｒガスによるスパッタリングによって形成した後、
前記多層膜に前記保護膜を形成し、前記保護膜にＸｅを含有させた、
ことを特徴とする軟Ｘ線光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記保護膜を、ＸｅガスによるスパッタリングによってＳｉ層とＣ層とを積層し、Ｃ層を最表層にして形成した、
ことを特徴とする請求項１に記載の軟Ｘ線光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記保護膜を、Ｓｉ層とＣ層とを積層し、Ｃ層を最表層にして形成した後、前記保護膜にＸｅビームを打ち込んで、Ｘｅを含有させた、
ことを特徴とする請求項１に記載の軟Ｘ線光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記多層膜が、異なる元素の膜を重ねて形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の軟Ｘ線光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記多層膜を、Ｓｉ層とＭｏ層とを交互に積層して最表層をＳｉ層とし、前記最表層に前記保護膜を形成した、
ことを特徴とする請求項１又は４に記載の軟Ｘ線光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記Ｓｉ層と前記Ｍｏ層との間にＢ４Ｃ層を形成した、
ことを特徴とする請求項５に記載の軟Ｘ線光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記多層膜を、Ｍｏ層を積層して形成した、
ことを特徴とする請求項１に記載の軟Ｘ線光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟Ｘ線多層膜光学素子に十分な耐久性を持たせ、かつ反射特性を向上させる軟Ｘ線多層膜光学素子の製造方法を提供することにある。
【背景技術】
【０００２】
軟Ｘ線領域の光を物質に照射する場合、軟Ｘ線領域の光は全ての物質に強く吸収されるとともに、ほとんどの物質が軟Ｘ線領域の光に対する屈折率が１に近い。このため、原理的には屈折によるレンズ作用を利用することができない。そこで、反射ミラーを利用して光学系を組むことになるが、通常の単層膜を形成した反射鏡は、直入射反射率がほとんどゼロに近く、反射ミラーとして機能しない。しかし、比較的、光の吸収の少ない材料を用いた多層膜は、反射率が高くミラー光学素子として機能できることから、現在その効果を利用した反射光学系に用いられている。
【０００３】
具体的には、上記のミラー光学素子は、Ａ，Ｂ二種類の物質を交互に積層させて形成されている。この場合のミラー光学素子は、物質Ａと物質Ｂの１界面（反射面１つ）あたりの反射率は１％以下となり反射ミラーとしては機能しない。しかし、ミラー光学素子は、その反射面を多数形成することで各界面での反射光が強めあいの干渉条件に一致するような周期的構造となる。十分な反射光を得ることができるほど物質Ａと物質Ｂを交互に積層し多層化した、例えば波長オーダーの厚さである極薄膜を数十に積層した積層体は、反射ミラーとして用いることができる。
【０００４】
得られた積層体が高反射率を持つためには、物質Ａ、物質Ｂの組み合わせとして、吸収係数をできるだけ小さくして、屈折率ｎＡとｎＢの差が大きい２つの物質を選ぶ必要がある。反射ミラーに入射させる光が軟Ｘ線領域での波長である１１ｎｍ≦λ≦１４ｎｍの範囲のとき、最も高反射率が得られる物質対の候補してはＭｏとＳｉの交互多層膜が知られている。この交互多層膜は、スパッタリング法や蒸着法、ＣＶＤ法等の薄膜形成技術によって形成することができる。また、高反射率ミラーを得るためのスパッタリングのアシストガスに関しては、一般的なＡｒガスに加え、ＸｅやＫｒを使っても形成している（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、軟Ｘ線に対応した反射ミラーであり軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーは、物理的、化学的損傷に敏感であり、軟Ｘ線光の照射による膜破壊や、最表面の酸化により反射度や光学特性が低下することがあった。
【０００６】
該損傷による反射度や光学品質の低下を防止するため、軟Ｘ線多層膜ミラーの最表面に保護膜をコーティングする技術が知られている。保護膜の材料、層数、膜厚は限定されていない。しかし、保護膜は、軟Ｘ線多層膜ミラーを外部侵害から保護するために十分な厚さを有している必要があるが、入射放射線を過剰に吸光するほど過剰な厚さであってはならない。これまで軟Ｘ線多層膜ミラーの反射率の低下を最小限に抑えつつ、劣化を防止できる材料の組み合わせや厚さに関して様々な手段が提案されている（特許文献２参照）。Ｃ（カーボン）は、比較的不活性な材料で硬質であり、かつ抗酸化性を持つため、軟Ｘ線多層膜ミラーの最表面を覆うキャッピング層の候補材料の一つとなっている（特許文献２参照）。
【０００７】
なお、軟Ｘ線光学素子とは、照明システムと投影システムに含まれる近直角入射ミラーもしくは近全反射角入射ミラー等の反射材か、または多層マスクかなどの光学素子のいずれかである。また、本発明における軟Ｘ線とは、軟Ｘ線領域がＶＵＵ領域と軟Ｘ線領域を含む範囲を指し、数値的には波長λが、０.２ｎｍ≦λ≦３０ｎｍの光を指す。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３３１９９８号公報
【特許文献２】特開昭６３-１０６７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献２に記載の技術を用いて、カーボン層を表面に設けただけの軟Ｘ線多層膜ミラーは、耐久性が向上するが、反射率が低下して、光学特性が低下することがある。逆にカーボン層を薄く積層すれば反射率の低下が抑えられるが、耐久性が低下してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、軟Ｘ線多層膜光学素子に十分な耐久性を持たせ、かつ反射特性を向上させる軟Ｘ線多層膜光学素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の軟Ｘ線光学素子の製造方法は、多層膜と前記多層膜の最表層に重ねて設けられた保護膜とを備えた軟Ｘ線を反射する軟Ｘ線光学素子の製造するようになっており、前記多層膜をＡｒガスによるスパッタリングによって形成した後、前記多層膜に前記保護膜を形成し、前記保護膜にＸｅを含有させた、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の軟Ｘ線光学素子の製造方法は、保護膜にＸｅを含有させるようになっているので、軟Ｘ線多層膜光学素子に十分な耐久性を持たせ、かつ反射特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態における軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの製造方法を説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法によって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー１００の断面模式図である。軟Ｘ線多層膜ミラー１００は、軟Ｘ線多層膜４を備えている。軟Ｘ線多層膜４は、スパッタリング法により、異なる元素からなる多層膜としてのＳｉ層２とＭｏ層３を交互に積層して、Ｍｏ層３ｅを最終層にして形成される。このときの軟Ｘ線多層膜４の成膜は、スパッタガスにＡｒガスを用いて行われる。軟Ｘ線多層膜４は、軟Ｘ線９が近直角入射で入射したとき、高反射率を実現させるものである。
【００１５】
基板１の材質としては、熱伝導率の高いものがよく、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及び、それらを含む化合物が良い。
【００１６】
軟Ｘ線多層膜４を被覆する２層構成保護膜７は、Ｘｅガスイオンを使用したスパッタリングにより、軟Ｘ線多層膜４の最終層（最表層）のＭｏ層３ｅに重ねて、保護膜用Ｓｉ層５とＣ層６とで形成される。このとき、Ｃ層６の方が最表面に位置している形で２層構成保護膜７が作られる。保護膜用Ｓｉ層５の膜厚は４ｎｍ、Ｃ層６の膜厚は２ｎｍであり、２層構成保護膜７全体の膜厚は６ｎｍとなっている。また、２層構成保護膜７はＸｅガスイオンでスパッタリングされていることから、一部のＸｅ原子８が２層構成保護膜７中にトラップされている。
【００１７】
このような方法で作成された軟Ｘ線多層膜ミラー１００の耐久性を、耐久性を測定する一つの方法として従来から用いられている二次電子放出率（いわゆるβ値）の経時変化を計測することで測定した。具体的には１ｋｅＶの出力で２０時間、電子ビームを軟Ｘ線多層膜ミラー１００の表面に照射し、放出される二次電子を計測することによって耐久性を測定する方法である。その結果、軟Ｘ線多層膜４と２層構成保護膜７が共にＡｒガスを使用してスパッタリングされた従来の軟Ｘ線多層膜ミラーのβ値と比べて、本発明の軟Ｘ線多層膜ミラーのβ値は、照射時間に対して約４倍以上長く低いβ値を維持できることが分かった。
【００１８】
以上のようにして、軟Ｘ線多層膜４はＡｒガスを用い、かつＣ層６を表面に備えた２層構成保護膜７はＸｅガスを用いてスパッタリングすることで作成した軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー１００は耐久性が約４倍向上することが分かった。このような構成の軟Ｘ線多層膜ミラー１００は、Ｃ層６の厚みを維持したままで耐久性を向上させることができるので、反射率を低下させることなく高い耐久性を得ることができる。
【００１９】
（第２実施形態）
図２は、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーを作成する成膜室１２の概略断面図である。図３は、第２実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法によって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー２００の断面模式図である。
【００２０】
成膜室１２内には、移動可能な基板ホルダー１３とターゲット１８が設置されている。成膜室１２内で、基板１に、スパッタリング法で異なる元素からなる多層膜としてのＳｉ層２とＭｏ層３を交互に積層させて、Ｓｉ層２を最終層とする軟Ｘ線多層膜１４を成膜する。さらに、軟Ｘ線多層膜１４の最終層であるＳｉ層２ｅを被覆するＣ層６を成膜する。これによって、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー２００が作製される。
【００２１】
なお、軟Ｘ線多層膜１４の最終層（最表層）のＳｉ層２ｅは、２層構成保護膜１７の保護膜用Ｓｉ層５と兼用されている。保護膜用Ｓｉ層５（＝最終層のＳｉ層２ｅ）の膜厚は４ｎｍ、Ｃ層６の膜厚は２ｎｍであり、２層構成保護膜１７全体の膜厚は６ｎｍとなっている。
【００２２】
また、このときの軟Ｘ線多層膜１４の成膜は、スパッタガスにＡｒガスが使用されている。これによって、軟Ｘ線多層膜ミラー２００は、軟Ｘ線を近直角入射で入射させられたとき、高反射率を実現することができる。
【００２３】
基板１の材質としては、熱伝導率の高いものがよく、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及び、それらを含む化合物が良い。
【００２４】
軟Ｘ線多層膜ミラー２００を作製した後、成膜室１２に設置されているイオンガン１９で、ＸｅビームであるＸｅイオンビーム１６を２層構成保護膜１７に打ち込む。イオンガン１９から発生されるＸｅイオンビーム１６は、その一部がＣ層６を通り抜けて保護膜用Ｓｉ層５に到達して保護膜用Ｓｉ層５内に入り込むようなエネルギーを与えられて２層構成保護膜１７に打ち込まれる。
【００２５】
このようにして、保護膜用Ｓｉ層５とＣ層６からなる２層構成保護膜１７にＸｅ原子８を含有させることができる。この製造方法により作製した軟Ｘ線多層膜ミラー２００は、従来のＡｒガスを用いたスパッタリングで軟Ｘ線多層膜及びＣ層を形成した従来の軟Ｘ線多層膜ミラーと、前述のβ値の経時変化を計測して比較すると、耐久性が約２倍以上向上することが分かった。
【００２６】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法よって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー３００の断面模式図である。
【００２７】
軟Ｘ線多層膜ミラー３００は、軟Ｘ線多層膜２４と２層構成保護層７とで構成されている。まず、軟Ｘ線多層膜２４は、スパッタリング法により、Ｓｉ層２とＭｏ層３を交互に積層されて形成される。このとき、Ｓｉ層２とＭｏ層３の界面に自然生成され反射率特性を低下させる“拡散層”が形成されることがある。そこで、Ｂ４Ｃ膜（ボロンカーバイト膜）１０を、Ｓｉ層２とＭｏ層３の間に挟んで成膜する。このため、軟Ｘ線多層膜２４は、（Ｓｉ層２−Ｂ４Ｃ層１０−Ｍｏ層３−Ｂ４Ｃ層１０）を１周期とし、数十周期積層成膜されて形成される。このとき、軟Ｘ線多層膜２４の成膜には、スパッタガスにＡｒガスを用いて行われる。軟Ｘ線多層膜２４は、軟Ｘ線９が近直角入射で入射したとき、高反射率を実現させるものである。
【００２８】
基板１の材質としては、熱伝導率の高いものがよく、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及び、それらを含む化合物が良い。
【００２９】
軟Ｘ線多層膜２４を被覆する２層構成保護膜７は、Ｘｅガスイオンによるスパッタリングにより、最終層（最表層）のＢ４Ｃ層１０ｅの上に保護膜用Ｓｉ層５とＣ層６とで成膜される。このとき、Ｃ層６の方が最表面に位置している形で２層構成保護膜７が成膜される。保護膜用Ｓｉ層５の膜厚は３.５ｎｍ、Ｃ層６の膜厚は２ｎｍで、２層構成保護膜７全体の膜厚は５.５ｎｍとなっている。２層構成保護膜７は、Ｘｅガスイオンでスパッタリングされていることから、一部のＸｅ原子８が２層構成保護膜７中にトラップされている。
【００３０】
以上の製造方法により作製した軟Ｘ線多層膜ミラー３００は、従来のＡｒガスを用いたスパッタリングで軟Ｘ線多層膜及びＣ層を形成した従来の軟Ｘ線多層膜ミラーと、前述のβ値の経時変化を計測して比較すると、耐久性が４倍以上向上することが分かった。
【００３１】
（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法よって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラー４００の断面模式図である。
【００３２】
軟Ｘ線多層膜ミラー４００は、軟Ｘ線多層膜３４を備えている。まず、軟Ｘ線多層膜３４は、スパッタリング法でＭｏ層３を数１０ｎｍ積層して成膜されたものであり、軟Ｘ線が近全反射入射で入射したときに高反射率を実現させるようになっている。このときの軟Ｘ線多層膜３４の成膜には、スパッタガスにＡｒガスが用いられる。
【００３３】
基板１の材質としては、熱伝導率の高いものがよく、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及び、それらを含む化合物が良い。
【００３４】
軟Ｘ線多層膜３４を被覆する２層構成保護膜７は、最終層（最表層）のＭｏ層３ｅの上に、Ｘｅガスイオンによるスパッタリングにより、保護膜用Ｓｉ層５とＣ層６とで成膜される。このとき、Ｃ層６の方が最表面に位置している。保護膜用Ｓｉ層５の膜厚は３ｎｍ、Ｃ層６の膜厚は３ｎｍで、２層構成保護膜７全体の膜厚は６ｎｍとなっている。２層構成保護膜７は、Ｘｅガスイオンでスパッタリングされていることから、一部のＸｅ原子８が２層構成保護膜７中にトラップされている。
【００３５】
以上の製造方法により作製した軟Ｘ線多層膜ミラー４００は、従来のＡｒガスを用いたスパッタリングで軟Ｘ線多層膜及びＣ層を形成した従来の軟Ｘ線多層膜ミラーと、前述のβ値の経時変化を計測して比較すると、耐久性が２倍以上向上することが分かった。
【００３６】
以上説明した、Ｘｅ原子が含有している２層構成保護膜７，１７において、Ｓｉ層をＭｏ層で置き換えたときの耐久性の効果を確認した結果、（Ｍｏ＋Ｃ）保護膜と（Ｓｉ＋Ｃ）保護膜とでは、後者の方が、耐久性が２倍から４倍ほど向上することが確認された。
【００３７】
また、Ｃ層直下の層の材料が保護膜用Ｓｉ層であることで耐久性が向上している。
【００３８】
さらに、Ｓｉ層とＣ層から成り、かつＡｒガススパッタリングで得られたＡｒ原子含有の２層構成保護膜を有する軟Ｘ線多層膜ミラーと、Ｘｅ原子がトラップされた２層構成保護膜を持つ軟Ｘ線多層膜ミラーとでは、後者の方が、耐久性が優れている。耐久性が３倍から４倍ほど向上していることが実験的に確認された。
【００３９】
以上の説明から、保護膜用のＳｉ層とＣ層の２種類の材料からなる２層構成保護膜を積層し、その保護膜中にＸｅ原子を含有させて形成した軟Ｘ線多層膜ミラーは、化学的、物理的侵害により耐え得るという優れた特性を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法によって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの断面模式図である。
【図２】軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーを作成する成膜室の概略断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法によって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの断面模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法よって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの断面模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態における、軟Ｘ線光学素子の製造方法よって製造された、軟Ｘ線光学素子としての軟Ｘ線多層膜ミラーの断面模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      基板
２      Ｓｉ層
２ｅ    最終層のＳｉ層（多層膜の最表層）
３      Ｍｏ層
３ｅ    最終層のＭｏ層（多層膜の最表層）
４      軟Ｘ線多層膜（多層膜）
５      保護膜用Ｓｉ層
６      Ｃ層
７      ２層構構成護膜（保護膜）
８      Ｘｅ原子
９      軟Ｘ線
１０      Ｂ４Ｃ層
１０ｅ    最終層のＢ４Ｃ層（多層膜の最表層）
１２      成膜室
１４      軟Ｘ線多層膜（多層膜）
１６      Ｘｅイオンビーム（Ｘｅビーム）
１７      ２層構成保護膜（保護膜）
２４      軟Ｘ線多層膜（多層膜）
３４      軟Ｘ線多層膜（多層膜）
１００      軟Ｘ線多層膜ミラー（軟Ｘ線光学素子）
２００      軟Ｘ線多層膜ミラー（軟Ｘ線光学素子）
３００      軟Ｘ線多層膜ミラー（軟Ｘ線光学素子）
４００      軟Ｘ線多層膜ミラー（軟Ｘ線光学素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009109193.tif 000006
【図５】
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