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JPS63106703A - 光学素子 - Google Patents

光学素子

Info

Publication number
JPS63106703A
JPS63106703A JP61253461A JP25346186A JPS63106703A JP S63106703 A JPS63106703 A JP S63106703A JP 61253461 A JP61253461 A JP 61253461A JP 25346186 A JP25346186 A JP 25346186A JP S63106703 A JPS63106703 A JP S63106703A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
film
carbon film
diamond carbon
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61253461A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Sugimura
博之 杉村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP61253461A priority Critical patent/JPS63106703A/ja
Publication of JPS63106703A publication Critical patent/JPS63106703A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Optical Filters (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は波長1人程度から数百人までのX線用光学素子
に関するものである。
〔従来の技術〕
X線露光装置、X線顕微鏡等のX線光学機器の開発が盛
んに行われ、X線用光学素子の重要性が高まりつつある
X線用光学素子は機能的に大別すると、反射、分光、結
像、フィルターの四つになる。ひとつの素子でふたつの
機能を持つものもある。
(複素屈折率) X線領域では物質の屈折率がきわめて1に近く、さらに
吸収も無視し得ない、そのため一般に屈折率nは複素表
示で次のように表わされる。
n=1−δ−1β・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(1)ここで δ=Nγ。λす、/2π・・・・・・・・・・・・・・
・(2)n= N r oλ”fz/2π・・・・・・
・・・・・・・・・(3)と表わされる。δは位相変化
、βは吸収を与える。
Nは単位体積中の原子の数。γ。は古典電子半径、λは
波長である。さらに、f、+tfzは複数原子散乱因子
で、元素によって固有の値を持つが波長依存性がある。
波長10人のところでのδおよびβの値を求めて見ると
、δ=1.5 Xl0−3、β−6,0×10−’とな
る。このように比較的波長の長い軟X線でも屈折率は1
に近く屈折率のレンズは絶望的である。このような事実
はすべての物質について成り立つ。
(X線の反射) 次に反射の場合を考えて見よう。入射面に対し垂直に偏
光しているX線が屈折率n、の媒質からn2の鏡面に垂
直入射したとすると反射率Rは、で表わされる。真空中
から鏡面に入射する場合にはn1=1およびn2=1−
δ−1βとして近似的に n=(δ2+β2)/4・・・・・・・・・・・・・・
・(5)となる。前述の値を代入すると反射率がほとん
どゼロになることがわかる。
(多層膜反射鏡) 式(5)かられかるようにX線領域では垂直入射の反射
率は10−4〜10−8程度である。このため単層の反
射鏡は直入射光学系には使えない。しかし、このときの
振幅反射率は10−2〜10−4である。わずかばかり
の振幅反射ではあるが、うまい具合に何層かの反射面を
正確に積み重ね、反射光の位相が合うように鏡面をつく
れば反射率は増加してくる。
原理的には可視域の多層膜反射鏡と同じである。
X線の振幅反射率は一般的には重元素の方が軽元素に比
べて大きいので、重元素を反射面とし吸収の小さい軽元
素を厚み調整膜として使っている。
膜厚を0.1 Å以下の着崩でコントロールしなければ
ならないので高精度の薄膜形成技術が必要とされる。蒸
着法、スパッタ法、分子線エピタキシー法などが用いら
れている。多層膜は原理的にも明らかなように反射率の
向上と単色化用の分光素子としての役目も果たしている
。平面のほか球面反射鏡の試みもある。
(フィルタとハーフミラ−) X線を結晶や回折格子で単色化すると波長分散が太き(
強度が著しく減少してしまう、X線リソグラフィや非破
壊検査などでは単色化の要求はあまり厳しくない。この
ような場合はある厚みを持った薄膜で長波長をカットし
たり、吸収端を利用して特定波長域をカットしている。
前述の多層膜を比較的波長幅の広いバンドパスフィルタ
ーとしても使用できる。さらに、多層膜の支持基板を取
り除いた薄膜多層膜を使えば透過と反射を兼ね備えたハ
ーフミラ−も可能となる。
展と共に実用化の持たれる素子である。
以上のとおり、X線用光学素子は、軽元素(炭素、はう
素、シリコン等)層と重元素(タングステン、タンタル
等)層とを一層の厚みが数人から画数十人の薄層を交互
に規則正しく積層した多層膜からなる。例えば 0pt
ical Enginerring Vol。
p197を参照されたい。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、従来のX線用光学素子は、軽元素として
炭素を用いた場合、軽元素層はグラファイト状カーボン
Δ膜からなり、そのためかどうか判らないが、耐久性に
乏しく長期間使用すると膜が剥離を起ごしたり、性能が
劣化あるいはドリフトしてしまう等の問題点があった。
本発明の目的は、以上の欠点を解決し、耐久性のある安
定したX線用光学素子を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、多層膜の軽元素層を、ダイヤモンド状カーボ
ン膜で構成することを技術的要点としている。
〔作用〕
本発明で使用されるダイヤモンド状カーボン膜それ自体
は、既に知られており、例えばプラズマCVDやイオン
ビームスパッタリングにより形成される。この場合、形
成方法によりダイヤモンド状カーボン膜は結晶の多いも
のから少ないものまで種々形成されるが、本発明の目的
からは多結晶より非晶質、非晶質より単結晶の順に好ま
しい。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
〔実施例1〕 第1図は本実施例の多層膜反射鏡の縦断面を示す概念図
である。
これは、シリコン単結晶基板3の上に、イオンビームス
パックリングにより、重元素層としての厚さ20人のレ
ニウム(Re)の層2と軽元素層としての厚さ50人の
非晶質ダイヤモンド状カーボン膜の層2が交互に50組
形成したものである。
第4図はその反射鏡の軟X線反射特性(X線の入射角6
5 ” )を表わす。縦軸にX線反射率R〔%〕、横軸
にX線の波長λ 〔人〕をとっである。
第7図はこれに用いたイオンビームスパッタリング装置
の概略図である。排気ポンプで排気される真空チャンバ
ー10に、カウフマン型イオン源6が取りつけられてい
る。イオンa6には流411節器11を通してアルゴン
と水素が供給されている。イオン源より引き出されたイ
オンビームでターゲット7.8を照射し、イオンビーム
スパッタにより基板θ上に成膜する。ターゲット7はグ
ラファイト、ターゲット8はレニウムからなり、回転し
てどちらか一方の面が、イオンビームに向けられるよう
になっている。
〔実施例2〕 第2図は本実施例の多層膜反射鏡の縦断面を示す概念図
である。
この反射鏡は、デュアルイオンビームスパッタ法により
作成した。本実施例では成膜中にもう一つのイオンビー
ムによって膜面が常に照射されるため、ダイヤモンド状
カーボン層1とレニウム層2の間に2つの層成骨が連続
的に変化する混合層4が形成されている。混合層の中心
を基準にしてダイヤモンド状カーボン層の厚さを50人
、レニウム層の厚さを120人とし、50組積層した。
第5図は、その軟X線反射特性(X線の入射角65°)
を表わす。縦軸に軟X線反射率R〔%〕を横軸に軟X線
の波長λ〔人〕をとった。第4図と比較すると反射率の
最大値が下がったかわりに、比較的大きな反射率をもつ
領域が広くなっている。
第8図はこの反射鏡を製造するのに用いたデュアルイオ
ンビームスパッタ装置の概略図である。
真空チャンバー10に2つのイオン源がとりつけられて
いる。スパッタ用イオン源6には、流量調節器11を通
しアルゴンガスが供給されている。
6より引き出されたイオンビームでターゲット7.8を
照射し、基板S上に製膜する。基板照射用イオン−a1
4には、水素とアルゴンの混合ガスが供給されており、
水素とアルゴンの混合イオンビームで基板を照射できる
ようになっている。成膜中に基板を照射することにより
、実施例2の混合層が形成されろ。
〔実施例3〕 第2図は本実施例の多層膜反射鏡の縦断面を示す概念図
である。
この反射鏡は、反応性スパッタリング法により、シリコ
ン単結晶基板3の上に、重元素層としての厚さ10人の
タンタル(Ta)の層5と軽元素層としての非晶質ダイ
ヤモンド状カーボン膜の層2を交互に40組形成したも
のである。
第6図はAxvA反射特性を表わしている。縦軸にX線
反射率R〔%〕、横軸にX線の入射角θをとっである。
Xiの波長は44.7人である。
第9図はこの多層膜反射鏡を製造するのに用いた、マグ
ネトロンスパッタ装置の概略図である。
真空に排気されたチャンバー内に、炭素ターゲット17
とタンタル(Ta)ターゲット18が設置され、それぞ
れ整合回路19を通してRF電源20に接続されている
。チャンバー内にはアルゴンと水素の混合ガスが供給さ
れ、RF放電を起こすと炭素ターゲット上では、水素に
よる反応性スパッタにより非晶質ダイヤモンド状カーボ
ン膜が形成され、タンフルクーゲット上ではアルゴンに
よりスパッターされタンタル膜が形成される。基板16
はそれぞれのターゲット上へ移動できるようになってい
る。また、両者の混入をおさえるためのターゲット間の
シールド21を設けた。
〔比較例〕
実施例1と全く同じ構成で、非晶質ダイヤモンド状カー
ボン膜のかわりに、通常のグラファイト状カーボン膜を
使った軟X線反射鏡をマグネトロンスパッタ法により作
製した。
そして、実施例1〜3の反射鏡と比較例のそれについて
、MIL規格に基き耐久性をテストしてみた。この結果
を次に示す。
■、耐食性試験 1〜3 耐湿性試験    変化なし   膜が剥離した(MI
L−C−675A para、4.6.9 )塩水ふん
霧    変化なし   膜が剥離した(MrL−C−
675A para、6.6.10)温度サイクル  
 変化なし   膜が剥離した(MIL−M−1350
8Cpara、4.4.4 )2、耐摩耗性試験 RCA摩擦摩耗試験機を用いて、実施例および比較例の
耐摩耗性を比較したところ、実施例1.2.3は比較例
の100倍以上の耐摩耗性を示した。
試験には日立マクセル製磁気テープUD−35を用い、
荷重500gで行った。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によるX線用多層膜光学素子は、耐
久性にすぐれ長期間安定した性能を発揮する。また耐薬
品性にもすぐれているため、汚れてしまっても洗浄する
ことが可能である。さらに第10図のように多層膜の側
面をダイヤモンド状カーボン膜でおおうことにより、よ
り一層の耐久性を持たせることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1〜3及び10図は、本発明の実施例にかかる多層膜
光学素子の縦断面図を示す概略図である。 第4〜6図は実施例の光学素子のX線反射特性を示すグ
ラフである。 第7〜9図は本発明の実施例にかかる多層膜光学素子を
製造するための装置Φ概略図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1、非晶質ダイヤモンド状カーボン膜 2、レニウム膜(重元素層の一例) 3、シリコン単結晶基板 4、非晶質ダイヤモンド状カーボンとレニウムの混合層 5、タンタル膜(重元素層の一例) 6、スパッタ用イオン源 7、カーボンターゲット 8、レニウムターゲット 9、 基冬反 10、真空チャンバー 11、流量調節器 12、アルゴン 13、水素 14、基板照射用イオン源 15、基板ホルダー 16、基板 17、カーボンターゲット 18、タンタルターゲット 19、整合回路 20、RF電源 21、シールド 22、非晶質ダイヤモンド状カーボン膜23、重元素層 24、基板 箆1図 第2図 第3図 λ「人」 第4図 λ「入」 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重元素層と軽元素層とを交互に積層してなるX線用
    多層膜光学素子に於いて、 前記軽元素層の少なくとも1層にダイヤモ ンド状カーボン膜を用いたことを特徴とする光学素子。 2 前記多層膜の最外層をダイヤモンド状カーボン膜と
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学
    素子。 3 前記最外層のダイヤモンド状カーボン膜が、多層膜
    の上面だけでなく側面をも被覆していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項記載の光学素子。 4 前記ダイヤモンド状カーボン膜が少量の炭素−水素
    結合を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第1
    〜3項記載の光学素子。 5 前記多層膜が光学干渉理論に基づく反射鏡、フィル
    タ、偏光フィルタ、ハーフミラー又はエタロンの機能を
    有するものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の光学素子。
JP61253461A 1986-10-24 1986-10-24 光学素子 Pending JPS63106703A (ja)

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