JPH05126999A - Production of x-ray multilayered film reflecting mirror - Google Patents
Production of x-ray multilayered film reflecting mirrorInfo
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- JPH05126999A JPH05126999A JP3256695A JP25669591A JPH05126999A JP H05126999 A JPH05126999 A JP H05126999A JP 3256695 A JP3256695 A JP 3256695A JP 25669591 A JP25669591 A JP 25669591A JP H05126999 A JPH05126999 A JP H05126999A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高反射率の多層膜反射鏡の製造方法を提供す
る。
【構成】 Ｘ線多層膜反射鏡を高周波マグネトロンスパ
ッタ法で製造する際の成膜条件を設定した。この条件
は、基板４とターゲット間が 100〜200mm、アルゴンガ
ス圧力が１〜５ mTorr、印加する高周波電力がターゲッ
トの単位面積あたり1.7〜2.8Ｗ／cm2、基板温度が室温
〜100℃、成膜中連続して高周波電力を印加する、各タ
ーゲット１ａ，１ｂにシャッタ３ａ，３ｂを設けて一方
のターゲット物質の成膜中はそのターゲットのシャッタ
のみ開ける、基板４をターゲットに対向して一定速度で
複数回通過させて一つの薄膜層を形成させる、というも
のである。
(57) [Summary] (Modified) [Objective] To provide a method of manufacturing a multilayer-film reflective mirror having high reflectance. [Structure] Film forming conditions were set when an X-ray multilayer mirror was manufactured by a high frequency magnetron sputtering method. The conditions are as follows: the substrate 4 and the target are 100 to 200 mm, the argon gas pressure is 1 to 5 mTorr, the applied high frequency power is 1.7 to 2.8 W / cm 2 per unit area of the target, and the substrate temperature is room temperature to 100 ° C. High frequency power is continuously applied in the film, shutters 3a and 3b are provided for each target 1a and 1b, and only one target material shutter is opened during film formation of one target material. The substrate 4 is opposed to the target at a constant speed. Then, a single thin film layer is formed by passing it through a plurality of times.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、軟Ｘ線の波長域で使用
する多層膜反射鏡の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer film reflecting mirror used in the wavelength range of soft X-rays.
【０００２】[0002]
【従来の技術】Ｘ線多層膜反射鏡は、Ｘ線に対する散乱
の大きい物質と小さい物質とを交互に積層してなる人工
周期構造である。前記反射鏡は、多層膜の周期長をｄ、
Ｘ線の斜入射角をθ、Ｘ線の波長をλとするとき、ブラ
ッグの条件式２ｄｓｉｎθ＝ｎλ（ｎ：整数）を満たす
ときにＸ線を反射する。2. Description of the Related Art An X-ray multilayer mirror has an artificial periodic structure in which a substance having a large scattering of X-rays and a substance having a small scattering of X-rays are alternately laminated. The reflecting mirror has a periodic length d of the multilayer film,
When the oblique incidence angle of the X-ray is θ and the wavelength of the X-ray is λ, the X-ray is reflected when the Bragg's conditional expression 2d sin θ = nλ (n: integer) is satisfied.
【０００３】モリブデン／シリコン多層膜は、シリコン
のＬ吸収端（123 Å）の長波長側で高い反射率を示す材
料であり、とくに直入射光学系によるＸ線縮小投影露光
装置に用いる多層膜反射鏡として重要である。このよう
な多層膜は、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなど各
種の薄膜形成技術により作製されている。そして一般に
は、マグネトロンスパッタリングにより比較的高反射率
の多層膜が作製できることが知られている。The molybdenum / silicon multilayer film is a material exhibiting a high reflectance on the long wavelength side of the L absorption edge (123 Å) of silicon. In particular, the multilayer film reflection used in an X-ray reduction projection exposure apparatus using a direct incidence optical system. It is important as a mirror. Such a multilayer film is manufactured by various thin film forming techniques such as vacuum deposition, sputtering and CVD. It is generally known that a multilayer film having a relatively high reflectance can be produced by magnetron sputtering.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】モリブデン／シリコン
多層膜の垂直入射での反射率は、理論上は使用される波
長域において70〜80％の値が得られるようになってい
る。しかし現実には、マグネトロンスパッタリングで作
製された比較的高反射率の多層膜でも、界面の不完全性
（界面粗さ、相互拡散など）のために50％程度の反射率
しか得られていなかった。（例えば、J.Vac.Sci.Techno
l.B7(6),1989,P1702 参照）ところで、Ｘ線縮小投影露
光では、マスクの照明光学系および結像光学系を構成す
るために何枚もの多層膜反射鏡が必要となる。従って、
露光時間を短縮してスループットを上げるためには、多
層膜反射鏡の反射率を高める事が非常に重要である。The reflectance of the molybdenum / silicon multilayer film at normal incidence is theoretically 70% to 80% in the wavelength range used. However, in reality, even with a relatively high-reflectivity multilayer film produced by magnetron sputtering, only about 50% reflectance was obtained due to the imperfections of the interface (interface roughness, mutual diffusion, etc.). .. (For example, J.Vac.Sci.Techno
By the way, in X-ray reduction projection exposure, many multilayer film reflecting mirrors are required to constitute the illumination optical system and the imaging optical system of the mask. Therefore,
In order to shorten the exposure time and increase the throughput, it is very important to increase the reflectance of the multilayer film reflecting mirror.
【０００５】一枚の多層膜反射鏡の反射率をＲとし、こ
のような多層膜反射鏡ｎ枚で構成された光学系を想定し
た場合、光学系全体の反射率はＲn となる。ここで多層
膜反射鏡の反射率をΔＲだけ高める事ができれば、光学
系全体の反射率は、（Ｒ＋△Ｒ）n 〜Ｒn （１＋ｎ△Ｒ
／Ｒ）に増加する。従って、例えばもしそれぞれの多層
膜反射鏡の反射率を２％高める事ができれば、５枚の多
層膜反射鏡で構成された光学系全体の反射率を１０％向
上させることができる。このことから多層膜反射鏡の反
射率を少しでも向上させる事が、光学系全体の効率を大
きく左右することが分かる。Assuming that the reflectance of one multilayer film reflecting mirror is R and an optical system composed of n such multilayer film reflecting mirrors is assumed, the reflectance of the entire optical system is R n . If the reflectance of the multilayer-film reflective mirror can be increased by ΔR, the reflectance of the entire optical system is (R + ΔR) n to R n (1 + nΔR).
/ R). Therefore, for example, if the reflectance of each multilayer-film reflective mirror can be increased by 2%, the reflectance of the entire optical system composed of five multilayer-film reflective mirrors can be improved by 10%. From this, it can be seen that improving the reflectance of the multilayer-film reflective mirror as much as possible greatly affects the efficiency of the entire optical system.
【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、高周波マグネトロンスパッタリング法によるモリ
ブデン／シリコン多層膜の作製において、その成膜条件
を最適化して従来にない高反射率の多層膜反射鏡の製造
方法を提供する事を目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and in the production of a molybdenum / silicon multilayer film by a high frequency magnetron sputtering method, the film forming conditions are optimized to obtain a multilayer film reflection having a high reflectance which has never been seen before. It is an object to provide a method for manufacturing a mirror.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的のために、本発
明者らは鋭意研究の結果、モリブデンとシリコンを交互
に積層してなるＸ線多層膜反射鏡の製造方法において、
高周波マグネトロンスパッタ法により、以下の（ａ）な
いし（ｇ）の条件下で成膜を行うＸ線多層膜反射鏡の製
造方法を見出した。 （ａ）基板とターゲット間の距離が、 100〜200 mmの範
囲であること。 （ｂ）アルゴンガス圧力が、１〜５ mTorrの範囲である
こと。 （ｃ）前記ターゲットに印加する高周波電力が、該ター
ゲットの単位面積あたり1.7〜2.8Ｗ／cm2の範囲である
こと。 （ｄ）基板温度が、室温ないし100℃以下の温度に保た
れていること。 （ｅ）前記モリブデンとシリコンのターゲットに、多層
膜の成膜中それぞれ連続して高周波電力（13.56MHzの高
周波電力）を印加し続けること。 （ｆ）それぞれのターゲットの正面に各々シャッタを設
け、一方のターゲット物質の成膜を行うときはこのター
ゲットのシャッタを開き、他方のターゲットのシャッタ
を閉じること。 （ｇ）前記基板をターゲットの正面のスパッタされた原
子の飛来する領域で、該ターゲットに対向して一定速度
で複数回通過させることにより、一つの薄膜層を形成さ
せること。To achieve the above object, the inventors of the present invention have earnestly studied, and as a result, in a method of manufacturing an X-ray multilayer mirror, in which molybdenum and silicon are alternately laminated,
The present inventors have found a method for manufacturing an X-ray multilayer film reflecting mirror in which film formation is performed by the high-frequency magnetron sputtering method under the following conditions (a) to (g). (A) The distance between the substrate and the target is in the range of 100 to 200 mm. (B) Argon gas pressure is in the range of 1 to 5 mTorr. (C) The high frequency power applied to the target is in the range of 1.7 to 2.8 W / cm 2 per unit area of the target. (D) The substrate temperature is kept at room temperature or below 100 ° C. (E) High frequency power (high frequency power of 13.56 MHz) should be continuously applied to the molybdenum and silicon targets during the formation of the multilayer film. (F) A shutter is provided in front of each target, and when one target material is deposited, the shutter of this target is opened and the shutter of the other target is closed. (G) Forming one thin film layer by passing the substrate through a region where sputtered atoms fly in front of the target, facing the target a plurality of times at a constant speed.
【０００８】[0008]
【作用】マグネトロンスパッタリング法による多層膜の
作製においては、アルゴンガスの圧力を下げた方が反射
率の高い多層膜ができる事が一般に知られている。（J.
J.A.P.29(3),1990,P569 参照） 断面の透過電子顕微鏡観察においても、アルゴン圧を下
げた方が、うねりの無い平坦な界面が形成されている様
子が明瞭に観察される。In the production of a multi-layer film by the magnetron sputtering method, it is generally known that lowering the pressure of argon gas makes a multi-layer film having a higher reflectance. (J.
(See JAP29 (3), 1990, P569) Also in the transmission electron microscope observation of the cross section, it is clearly observed that the flat interface without waviness is formed when the argon pressure is lowered.
【０００９】スパッタリングによる成膜においては、基
板表面には常にアルゴン原子が入射している。これらア
ルゴン原子は、一定時間物理吸着して基板表面に滞在し
た後脱離していく。一方、基板表面に入射したスパッタ
原子は、この表面を移動して安定な位置に落ち着くが、
表面に吸着したアルゴン原子が存在すると、この移動を
妨げられる。従って、アルゴンガス圧力を下げて基板表
面に入射するアルゴン原子の数を減少させると、スパッ
タ原子の表面移動度が大きくなり平坦な薄膜が成長す
る。In film formation by sputtering, argon atoms are always incident on the surface of the substrate. These argon atoms are physically adsorbed for a certain period of time, stay on the substrate surface, and then are desorbed. On the other hand, sputtered atoms incident on the substrate surface move on this surface and settle in a stable position.
The presence of adsorbed argon atoms on the surface prevents this migration. Therefore, when the argon gas pressure is lowered to reduce the number of argon atoms incident on the substrate surface, the surface mobility of sputtered atoms increases and a flat thin film grows.
【００１０】また、圧力が低い方が、気体分子の平均自
由行程が大きく、衝突によるエネルギーの損失が少な
い。そのため、スパッタされた原子の基板への入射エネ
ルギーが大きくなり、基板表面に吸着したアルゴン原子
があっても、ある程度表面移動度を維持できる。そのた
め、平坦な薄膜が成長するとともに、密度の高い緻密な
薄膜が形成される。Further, the lower the pressure, the larger the mean free path of the gas molecules, and the less the energy loss due to collision. Therefore, the incident energy of the sputtered atoms to the substrate increases, and even if there are argon atoms adsorbed on the substrate surface, the surface mobility can be maintained to some extent. Therefore, a flat thin film grows and a dense and dense thin film is formed.
【００１１】スパッタリングによる多層膜の作製におい
て、アルゴンガス圧力を下げることの効果は以上のよう
に説明できる。ただし、アルゴンガス圧力はいくらでも
下げられるわけではなく、放電を維持するのに必要な値
に制限される。そして、本発明では、このアルゴンガス
圧力を１〜５ mTorrの範囲とした。なお、高周波スパッ
タリングは直流スパッタリングよりも低い圧力で放電を
維持できるので、Ｘ線多層膜反射鏡の作製には有利であ
る。The effect of lowering the argon gas pressure in the production of a multilayer film by sputtering can be explained as above. However, the argon gas pressure cannot be lowered at all, and is limited to the value required to maintain the discharge. And in this invention, this argon gas pressure was made into the range of 1-5 mTorr. Since high-frequency sputtering can maintain the discharge at a lower pressure than DC sputtering, it is advantageous for manufacturing an X-ray multilayer mirror.
【００１２】本発明者らは、以上のような指針に基づい
てモリブデン／シリコン多層膜の成膜条件の最適化を行
ったが、界面が同じ様に平坦に形成されていても軟Ｘ線
反射率に大きな違いを生じる事を見出し、その原因がシ
リサイドの形成状態の違いによることを発見した。すな
わち、モリブデン層全体がシリサイド化している多層膜
では軟Ｘ線反射率は低く、シリサイドが界面の近傍だけ
に制限されている多層膜では反射率が高かった。このこ
とは、多層膜反射率のシミュレーション計算でも確かめ
られた。The inventors of the present invention have optimized the film forming conditions for the molybdenum / silicon multilayer film based on the above guidelines. Even if the interface is formed flat similarly, the soft X-ray reflection We found that there was a big difference in the rate, and found that the cause was due to the difference in the state of silicide formation. That is, the soft X-ray reflectance was low in the multilayer film in which the entire molybdenum layer was silicidized, and was high in the multilayer film in which the silicide was limited only near the interface. This was also confirmed by simulation calculation of multilayer reflectance.
【００１３】マグネトロンスパッタ装置は、高速成膜を
特徴とする装置なのでターゲットと基板の間の距離は、
空間中での衝突散乱による損失が小さくなるよう、なる
べく小さく設計されているのが普通である。そのため、
一般には前記距離は５〜10cmに設定してあった。これに
対して、本発明者らは、ターゲットと基板間の距離をパ
ラメータとしてモリブデン／シリコン多層膜の成膜実験
を行った。その結果、ターゲット基板間距離が５〜10cm
のときはモリブデン層の全体がシリサイド化し軟Ｘ線反
射率は低かったが、この距離を更に大きくして10〜20cm
にしたところ、シリサイドの形成は界面付近だけに限定
されるようになり、軟Ｘ線反射率が著しく向上した。Since the magnetron sputtering apparatus is characterized by high-speed film formation, the distance between the target and the substrate is
It is usually designed to be as small as possible so that the loss due to collision scattering in space is small. for that reason,
Generally, the distance is set to 5 to 10 cm. On the other hand, the present inventors conducted a film formation experiment of a molybdenum / silicon multilayer film using the distance between the target and the substrate as a parameter. As a result, the distance between target substrates is 5-10 cm
At that time, the molybdenum layer was entirely silicided and the soft X-ray reflectance was low, but if this distance is further increased, it is 10 to 20 cm.
As a result, the formation of silicide is limited only to the vicinity of the interface, and the soft X-ray reflectance is significantly improved.
【００１４】シリサイドが形成される原因は、スパッタ
原子が基板に入射する際の運動エネルギーが大きいため
に、成長しつつある多層膜の界面を衝突により混合して
しまうこと（Inter mixing）であると考えられる。本発
明において、ターゲットと基板間の距離を大きくするこ
とで高い軟Ｘ線反射率が得られたのは、スパッタ原子と
アルゴン原子との衝突の頻度が大きくなり、基板に入射
する際のスパッタ原子の運動エネルギーが適度に減衰し
たためである。The reason why the silicide is formed is that the kinetic energy of the sputtered atoms incident on the substrate is large, so that the interface of the growing multilayer film is mixed by collision (Inter mixing). Conceivable. In the present invention, the high soft X-ray reflectance was obtained by increasing the distance between the target and the substrate because the frequency of collision between the sputtered atoms and the argon atoms increased, and the sputtered atoms when entering the substrate were increased. This is because the kinetic energy of was attenuated moderately.
【００１５】ところで、スパッタ原子とアルゴン原子の
衝突頻度を高めるためには、ターゲットと基板間の距離
を大きくする代わりにガス圧力を高くしても同じ効果が
得られる。しかしながら、そのようにすると前述のよう
に基板表面に吸着したアルゴン原子によりスパッタ原子
の表面移動が妨げられる効果が大きくなり、平坦な界面
が形成されなくなってしまう。In order to increase the frequency of collision between sputtered atoms and argon atoms, the same effect can be obtained by increasing the gas pressure instead of increasing the distance between the target and the substrate. However, in this case, the effect of hindering the surface movement of the sputtered atoms by the argon atoms adsorbed on the substrate surface becomes large as described above, and a flat interface is not formed.
【００１６】以上説明したように、本発明では、アルゴ
ンガス圧力を下げることにより基板表面に吸着したアル
ゴン原子がスパッタ原子の表面移動を妨げる効果を減少
させることができる。また、ターゲットと基板間の距離
を比較的大きくとり、アルゴン原子との衝突によりスパ
ッタ原子の基板へ入射する際の運動エネルギーを下げる
ことで衝突による混合を防ぐことができる。As described above, in the present invention, by reducing the argon gas pressure, the effect of the argon atoms adsorbed on the substrate surface hindering the surface movement of sputtered atoms can be reduced. Further, by making the distance between the target and the substrate relatively large and lowering the kinetic energy when the sputtered atoms are incident on the substrate due to collision with the argon atoms, it is possible to prevent mixing due to the collision.
【００１７】なお、ターゲットに印加する高周波電力
は、スパッタ原子が適切な運動エネルギーを持ち、また
適度な成膜速度が得られるように、実験により1.7 〜2.
8W/cm2 という値を求め、この範囲に設定した。これ
は、直径６インチのターゲットでは、300 〜500Wに相当
する。また、成膜中の基板温度が高いと、多層膜の層間
の相互拡散およびシリサイド形成を促進するほかに、ス
パッタ原子の基板表面での移動度が大きくなりすぎて、
層の厚さよりも大きい微結晶粒が成長するようになり界
面の平坦さを損なう事になる。これを防ぐために成膜中
の基板温度は、100 ℃以下に保つようにした。The high frequency power applied to the target is 1.7 to 2. 2 by experiment so that the sputtered atoms have appropriate kinetic energy and a proper film formation rate can be obtained.
A value of 8 W / cm 2 was obtained and set in this range. This corresponds to 300-500 W for a 6 inch diameter target. Further, when the substrate temperature during film formation is high, in addition to promoting interdiffusion between layers of the multilayer film and formation of silicide, the mobility of sputtered atoms on the substrate surface becomes too large,
The fine crystal grains larger than the thickness of the layer grow to impair the flatness of the interface. To prevent this, the substrate temperature during film formation was kept at 100 ° C or lower.
【００１８】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく
説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
【００１９】[0019]
【実施例】図１は、本発明のＸ線多層膜反射鏡の製造方
法において使用された平行平板型高周波マグネトロンス
パッタリング装置の概略構成図である。本装置は、モリ
ブデンターゲット１ａ、シリコンターゲット１ｂおよび
それら各ターゲットに個別に制御された高周波電力を供
給する高周波電源２ａ、２ｂ、前記各ターゲットに対し
て個別に設けられたシャッタ３ａ、３ｂ、および基板４
を保持して回転する機構（図示せず）を有する基板ホル
ダ５を備えている。基板ホルダ５は、一定回転数で回転
可能になっている。ターゲットの直径はいずれも６イン
チであり、基板と各ターゲットの間の距離ｄは130mm で
ある。なお、２つのターゲットの間には、モリブデンと
シリコンのスパッタ原子が混ざることのないように仕切
板６が設けられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a parallel plate type high frequency magnetron sputtering apparatus used in a method of manufacturing an X-ray multilayer mirror of the present invention. This apparatus includes a molybdenum target 1a, a silicon target 1b, high-frequency power supplies 2a and 2b for supplying individually controlled high-frequency power to the respective targets, shutters 3a and 3b individually provided for the respective targets, and a substrate. Four
A substrate holder 5 having a mechanism (not shown) for holding and rotating is provided. The substrate holder 5 is rotatable at a constant rotation speed. Each target has a diameter of 6 inches, and the distance d between the substrate and each target is 130 mm. A partition plate 6 is provided between the two targets so that sputtered atoms of molybdenum and silicon do not mix with each other.
【００２０】モリブデン／シリコン多層膜の作製は以下
のような手順で行った。まず、洗浄した（１００）シリ
コンウエハを基板として用い、これを基板ホルダ５に取
り付けた。そして、 5×10-7Torr以下の圧力まで排気し
たのち、マスフローコントローラで流量を制御してアル
ゴンガスを装置内に導入した。（排気系、ガス導入系は
図示せず。）この時、アルゴンガスの圧力は3mTorrとし
た。最初は、シャッタ３ａ、３ｂを両方とも閉じたま
ま、各ターゲットに高周波電力を印加して30分間プレス
パッタを行った。このプレスパッタは、放電を安定させ
るとともに、ターゲットの表面の汚れた部分を除去する
ための工程である。The molybdenum / silicon multilayer film was manufactured by the following procedure. First, a cleaned (100) silicon wafer was used as a substrate and attached to the substrate holder 5. Then, after evacuating to a pressure of 5 × 10 −7 Torr or less, the flow rate was controlled by a mass flow controller to introduce argon gas into the apparatus. (The exhaust system and the gas introduction system are not shown.) At this time, the pressure of the argon gas was 3 mTorr. Initially, with both shutters 3a and 3b closed, high-frequency power was applied to each target to perform pre-sputtering for 30 minutes. This pre-sputtering is a process for stabilizing the discharge and removing the dirty portion on the surface of the target.
【００２１】高周波電力は、いずれのターゲットに対し
ても300 Ｗを印加した。ターゲットへの高周波電力の印
加は、多層膜の成膜が終了するまで中断する事なく連続
して行った。これにより、放電状態を安定させて多層膜
形成途中の成膜速度の変動を防ぐことができる。前記プ
レスパッタの後、多層膜の形成を行なう。この時、基板
ホルダ５を3.7rpm の速度で回転させる。まず、シリコ
ンターゲット１ｂのシャッタ３ｂを閉じておき、モリブ
デンターゲット１ａのシャッタ３ａを開いた。そして、
基板ホルダ５を３回転させてこの間成膜を行い、25Åの
厚さのモリブデン層を形成した。次に、シャッタ３ａを
閉じてシリコンターゲット１ｂのシャッタ３ｂを開く。
そして、基板ホルダ５を７回転させてこの間成膜を行
い、50Åの厚さのシリコン層を形成した。以上の操作を
50回繰り返すことにより、周期長ｄ＝75Å、積層数Ｎ＝
50組のモリブデン／シリコン多層膜を作製した。As the high frequency power, 300 W was applied to any of the targets. The high frequency power was applied to the target continuously without interruption until the formation of the multilayer film was completed. This makes it possible to stabilize the discharge state and prevent fluctuations in the film formation rate during the formation of the multilayer film. After the pre-sputtering, a multilayer film is formed. At this time, the substrate holder 5 is rotated at a speed of 3.7 rpm. First, the shutter 3b of the silicon target 1b was closed and the shutter 3a of the molybdenum target 1a was opened. And
The substrate holder 5 was rotated three times to form a film during this period, and a molybdenum layer having a thickness of 25 Å was formed. Next, the shutter 3a is closed and the shutter 3b of the silicon target 1b is opened.
Then, the substrate holder 5 was rotated 7 times to form a film during this time, and a silicon layer having a thickness of 50 Å was formed. The above operation
By repeating 50 times, cycle length d = 75Å, number of layers N =
Fifty sets of molybdenum / silicon multilayer films were prepared.
【００２２】多層膜の周期長およびそれぞれの層の厚さ
を変えるときには、基板ホルダ５の回転数と各ターゲッ
トに印加する高周波電力を調整すればよい。本実施例に
おいて各層を一回の回転で形成せずに、複数回転にわけ
て形成するのは、膜厚の制御性を向上するためと、基板
温度の上昇を防ぐためである。本実施例では、成膜中の
基板温度の制御は特に行っていないが、基板温度の上昇
は50℃程度以下であった。なお、装置が複雑になるが、
基板の冷却機構を取り付けて温度制御を行っても良い。
また、本実施例では平行平板型の高周波マグネトロンス
パッタ装置を用いたが、他のタイプの装置、例えば図２
に示すようなカローセル(carrousel) タイプの高周波マ
グネトロンスパッタ装置を用いても本発明が有効である
ことは言うまでもない。When changing the cycle length of the multilayer film and the thickness of each layer, the rotation speed of the substrate holder 5 and the high frequency power applied to each target may be adjusted. In the present embodiment, each layer is formed in a plurality of rotations instead of being formed in one rotation in order to improve the controllability of the film thickness and to prevent the substrate temperature from rising. In this example, the substrate temperature during film formation was not particularly controlled, but the substrate temperature rose by about 50 ° C. or less. Although the device becomes complicated,
A substrate cooling mechanism may be attached to control the temperature.
Further, although the parallel plate type high frequency magnetron sputtering apparatus is used in the present embodiment, another type of apparatus, for example, FIG.
Needless to say, the present invention is effective even when a carrousel type high frequency magnetron sputtering apparatus as shown in FIG.
【００２３】このようにして作製したモリブデン／シリ
コン多層膜の軟Ｘ線反射率測定を、Ｓ偏光で行った。図
３にこの測定結果を示す。グラフの横軸は波長を、縦軸
は反射率を示す。法線からの入射角が20°と30°のとこ
ろで測定したところ、それぞれ135 Å、125 Åの波長
で、いずれも70％を越える高い反射率を示した。これら
の結果と計算シミュレーションから、本発明によるモリ
ブデン／シリコン多層膜は、垂直入射の場合にも、この
波長域で約70％の従来にない高い反射率をもつ事は明ら
かである。The soft X-ray reflectivity of the molybdenum / silicon multilayer film thus manufactured was measured by S polarization. FIG. 3 shows the measurement result. The horizontal axis of the graph represents wavelength and the vertical axis represents reflectance. When measured at angles of incidence of 20 ° and 30 ° from the normal, they showed high reflectance of over 70% at wavelengths of 135 Å and 125 Å, respectively. From these results and calculation simulation, it is clear that the molybdenum / silicon multilayer film according to the present invention has an unprecedented high reflectance of about 70% in this wavelength range even in the case of vertical incidence.
【００２４】また、このモリブデン／シリコン多層膜を
断面の透過電子顕微鏡観察及び深さ方向のオージェ電子
分光分析により調べたところ、界面の近傍にシリサイド
の形成がみられるものの、モリブデン層の内部はシリサ
イド化していないことが確認された。When the molybdenum / silicon multilayer film was examined by a transmission electron microscope observation of the cross section and Auger electron spectroscopic analysis in the depth direction, formation of silicide was observed near the interface, but inside the molybdenum layer was silicide. It has been confirmed that it has not changed.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、平坦な界
面を有し、しかもシリサイドの形成の少ないモリブデン
／シリコン多層膜を作製できる。そのため、Ｘ線縮小投
影露光装置などに使用される垂直入射で高反射率の多層
膜反射鏡を容易に再現性良く製造することが可能とな
る。As described above, according to the present invention, a molybdenum / silicon multilayer film having a flat interface and less silicide formation can be manufactured. Therefore, it becomes possible to easily manufacture a multilayer film reflecting mirror having high reflectance at normal incidence, which is used in an X-ray reduction projection exposure apparatus, with good reproducibility.
【００２６】本発明の要点は、アルゴンガス圧力を下げ
ることと、基板とターゲット間の距離を広げることなの
で、従来の市販の装置を大きな変更なしにそのまま使用
できるという利点もある。また、装置を大型化すれば、
一度に多数の多層膜反射鏡を作製でき、製造コストの低
減を図ることができる。なお、本発明によるＸ線多層膜
反射鏡は、Ｘ線縮小投影露光に限らず他の全てのＸ線多
層膜反射鏡の用途、例えばＸ線顕微鏡、Ｘ線望遠鏡、Ｘ
線レーザーなどに適用できることは言うまでもない。ま
た、多層膜の材料についても、モリブデンとシリコンの
組み合わせに限らず、化合物を形成し易い物質の組み合
わせに対しては、本発明を応用する事が可能である。Since the main point of the present invention is to lower the argon gas pressure and to widen the distance between the substrate and the target, there is also an advantage that the conventional commercially available apparatus can be used as it is without making a great change. Also, if the device is enlarged,
A large number of multi-layered film reflecting mirrors can be manufactured at one time, and the manufacturing cost can be reduced. The X-ray multilayer film reflecting mirror according to the present invention is not limited to X-ray reduction projection exposure and is used for all other X-ray multilayer film reflecting mirrors such as an X-ray microscope, an X-ray telescope, and an X-ray telescope.
It goes without saying that it can be applied to a line laser or the like. Also, the material of the multilayer film is not limited to the combination of molybdenum and silicon, but the present invention can be applied to a combination of substances that easily form a compound.
【図１】は、本発明による多層膜の製造方法の実施例に
用いた平行平板型高周波マグネトロンスパッタ装置の概
略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a parallel plate type high frequency magnetron sputtering apparatus used in an example of a method for producing a multilayer film according to the present invention.
【図２】は、本発明による多層膜の製造方法の他の実施
例であるカローセル型高周波マグネトロンスパッタ装置
の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a carousel type high frequency magnetron sputtering apparatus which is another embodiment of the method for producing a multilayer film according to the present invention.
【図３】は、本発明の製造方法により作製したモリブデ
ン／シリコン多層膜の放射光による軟Ｘ線反射率の測定
結果である。FIG. 3 is a measurement result of a soft X-ray reflectance by synchrotron radiation of a molybdenum / silicon multilayer film manufactured by the manufacturing method of the present invention.
１ａ モリブデンターゲット １ｂ シリコンターゲット ２ａ 高周波電源 ２ｂ 高周波電源 ３ａ シャッタ ３ｂ シャッタ ４ 基板 ５ 基板ホルダ ６ 仕切板 1a Molybdenum target 1b Silicon target 2a High frequency power source 2b High frequency power source 3a Shutter 3b Shutter 4 Substrate 5 Substrate holder 6 Partition plate
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成３年１１月２１日[Submission date] November 21, 1991
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２６[Correction target item name] 0026
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２６】また、同一波長のＸ線に対応する周期長の
等しい多層膜において、マグネトロンスパッタ法で作製
したものと、イオンビーム法で作製したものの耐熱性を
比較したところ、マグネトロンスパッタ法で作製した方
が耐熱性が高いことが分かった。従って、マグネトロン
スパッタ法を用いる本発明によって作製された多層膜反
射鏡は耐熱性が高く、反射鏡を発熱させてその周期構造
を破壊する恐れのある高強度のＸ線に対しても使用可能
となる。本発明の要点は、アルゴンガス圧力を下げるこ
とと、基板とターゲット間の距離を広げることなので、
従来の市販の装置を大きな変更なしにそのまま使用でき
るという利点もある。また、装置を大型化すれば、一度
に多数の多層膜反射鏡を作製でき、製造コストの低減を
図ることができる。なお、本発明によるＸ線多層膜反射
鏡は、Ｘ線縮小投影露光に限らず他の全てのＸ線多層膜
反射鏡の用途、例えばＸ線顕微鏡、Ｘ線望遠鏡、Ｘ線レ
ーザーなどに適用できることは言うまでもない。また、
多層膜の材料についても、モリブデンとシリコンの組み
合わせに限らず、化合物を形成し易い物質の組み合わせ
に対しては、本発明を応用する事が可能である。Further, the period length corresponding to X-rays of the same wavelength is
Manufactured by magnetron sputtering method in the same multilayer film
And the heat resistance of those produced by the ion beam method
By comparison, the one made by magnetron sputtering method
Was found to have high heat resistance. Therefore, the magnetron
A multilayer film prepared by the present invention using a sputtering method.
The reflecting mirror has high heat resistance, and the reflecting mirror is heated to generate its periodic structure.
Can be used for high-intensity X-rays that may damage
Becomes Since the main point of the present invention is to lower the argon gas pressure and to widen the distance between the substrate and the target,
There is also an advantage that the conventional commercially available device can be used as it is without any major change. Further, if the device is upsized, a large number of multilayer film reflecting mirrors can be manufactured at one time, and the manufacturing cost can be reduced. The X-ray multilayer mirror according to the present invention is applicable not only to X-ray reduction projection exposure but also to all other applications of the X-ray multilayer mirror, such as an X-ray microscope, an X-ray telescope, and an X-ray laser. Needless to say. Also,
The material of the multilayer film is not limited to the combination of molybdenum and silicon, and the present invention can be applied to a combination of substances that easily form a compound.
Claims (1)
なるＸ線多層膜反射鏡の製造方法において、 高周波マグネトロンスパッタ法により、以下の（ａ）な
いし（ｇ）の条件下で成膜を行うことを特徴とするＸ線
多層膜反射鏡の製造方法。 （ａ）基板とターゲット間の距離が、 100〜200 mmの範
囲であること。 （ｂ）アルゴンガス圧力が、１〜５ mTorrの範囲である
こと。 （ｃ）前記ターゲットに印加する高周波電力が、該ター
ゲットの単位面積あたり1.7〜2.8Ｗ／cm2の範囲である
こと。 （ｄ）基板温度が、室温ないし100℃以下の温度に保た
れていること。 （ｅ）前記モリブデンとシリコンのターゲットに、多層
膜の成膜中それぞれ連続して高周波電力を印加し続ける
こと。 （ｆ）それぞれのターゲットの正面に各々シャッタを設
け、一方のターゲット物質の成膜を行うときはこのター
ゲットのシャッタを開き、他方のターゲットのシャッタ
を閉じること。 （ｇ）前記基板をターゲットの正面のスパッタされた原
子の飛来する領域で、該ターゲットに対向して一定速度
で複数回通過させることにより、一つの薄膜層を形成さ
せること。1. In a method for manufacturing an X-ray multilayer film reflection mirror in which molybdenum and silicon are alternately laminated, film formation is performed by a high frequency magnetron sputtering method under the following conditions (a) to (g). And a method for manufacturing an X-ray multilayer mirror. (A) The distance between the substrate and the target is in the range of 100 to 200 mm. (B) Argon gas pressure is in the range of 1 to 5 mTorr. (C) The high frequency power applied to the target is in the range of 1.7 to 2.8 W / cm 2 per unit area of the target. (D) The substrate temperature is kept at room temperature or below 100 ° C. (E) Continuously applying high frequency power to the molybdenum and silicon targets during the formation of the multilayer film. (F) A shutter is provided in front of each target, and when one target material is deposited, the shutter of this target is opened and the shutter of the other target is closed. (G) Forming one thin film layer by passing the substrate through a region where sputtered atoms fly in front of the target, facing the target a plurality of times at a constant speed.
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1991
- 1991-10-03 JP JP3256695A patent/JP3018648B2/en not_active Expired - Fee Related
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