極紫外域(60nm〜20nm)における高反射率多層膜鏡の開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07559002
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 渡辺 誠 東北大学, 科学計測研究所, 教授 (00025397)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江島 丈雄 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (80261478) ; 柳原 美廣 東北大学, 科学計測研究所, 助教授 (40174552) ; 山本 正樹 東北大学, 科学計測研究所, 助教授 (00137887)
• Keywords: 極紫外光 / 真空紫外光 / ヘリウム共鳴線 / 多層膜鏡 / 反射鏡 / 反射率 / 超薄膜 / 光学定数

Research Abstract

本研究では極紫外光を用いた顕微鏡、極紫外光によるプラズマ計測・天体観測、極紫外レーザーの開発等から要請されている高い直入射反射率の得られる多層膜鏡の開発を行った。開発を計画した波長領域は60nm〜20nmの領域であり、代表的な波長としてHeI共鳴線58.4nm,HeII共鳴線30.4nmおよびNiの3p内殻吸収端近傍の20nmを選んだ。はじめにそれぞれの波長において高い反射率が得られるものを理論的に設計し、次いでそれらを実際に作製・評価した。多層膜鏡を作製にはマグネトロンスパッタ装置およびイオンビームスパッタ装置を用いた。界面粗さを減少させるため、購入した赤外線加熱装置で基板の温度を制御した。反射率の測定には、我々の研究室のレーザープラズマ光源を用いた斜入射分光器およびHeIランプを用いた瀬谷・波岡型分光器を利用した。測定の結果、波長58.4nmにおいて最高21.6%の反射率のもの(Si/W)、波長30.4nmにおいて最高27%のもの(Sc/Mg)および波長およそ20nmにおいて最高17%のもの(Mo/Si)が得られ、おおむね目標は達成できた。本研究の発展として、我々は特に回折格子の高効率化に注目し、開発したものからMo/Si多層膜を選んで回折格子に蒸着し、30nmにおいて直入射で5%もの回折効率を得られるものを製作した。これは直入射分光器で従来困難であった30nm近傍の分光を可能にする画期的なものである。
上記の反射率は、まだ理論値までは到着しておらず、今後、さらに高反射率の実現を試みる。また分子線エピタキシ-成膜装置(電子ビーム蒸着)を用い、反射高速電子線回折装置で確認しながら結晶性の多層膜成膜を作る試みは、まだ成功していないのでこれを追及する。一方、これらの試みとは別に球面鏡に多層膜を蒸着させてHeII共鳴線30.4nmの集光系を作り、顕微光電子分光装置を製作する予定である。

Research Products

• [Publications] W. Hu: "Development of EUV Free-Standing Multilayer Plarizers" SPIE Proceedings. 2873. 74-77 (1996)
• [Publications] M. Yanagihara: "Consistency of the Surface Roughness Determined from Soft-X-Ray Reflectance and Surface Profiles Measured Using a Scanning Tunnelling Microscope : Coherence Length of the Soft X-Rays" Optical Review. 3. 65-70 (1996)
• [Publications] M. Yamamoto: "The First Film Ellipsometry at a Photon Energy of 97eV with Use of High Performance Multilayer Polarizers" SPIE Proceedings. 2873. 70-73 (1996)