基準面を用いない高精度非球面X線ミラーの超精密形状計測に関する研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360073
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
• Principal Investigator: 東 保男 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 機械工学センター, 助教授 (70208742)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上野 健治 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 機械工学センター, 教授 (40370069) ; 久米 達哉 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 機械工学センター, 助手 (40353362) ; 江並 和弘 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 機械工学センター, 助手 (00370073) ; 遠藤 勝義 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90152008) ; 山内 和人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10174575)
• Keywords: 放射光 / 集効用ミラー / 非球面形状 / 法線ベクトル計測 / 非基準面 / 大型ミラー

Research Abstract

シンクロトロン放射光や次世代半導体製造技術であるEUV(Extreme Ultraviolet)用リソグラフィーに使用される高精度X線ミラーには、PV値で1nmレベルでの形状精度が要求される。そのためミラー製作には、超精密加工技術と超精密形状計測技術の進展が不可欠である。
現在の形状計測技術は、平面や球面を基準とした干渉計測が主流である。しかし、一般に干渉計を用いた測定では、測定できるミラーの口径が限られていたり、非球面ミラーの測定は困難である。そこで本研究では、基準面を用いず、平面や凸面を含む非球面ミラーのスロープエラーを1×10^<-7>radオーダで測定するための超精密非球面形状測定装置を試作した。
試作した装置を用いて、硬X線集光特性^<[2]>から形状精度がPV4nm以下で保障された非球面ミラーの測定を行い、スティッチング干渉計と比較した結果について説明する。
本研究における表面形状測定の原理は次の通りである。レーザーの直進性を利用して、ミラーの任意測定点での入反射光を一致させることで、その点での法線ベクトルを測定する。この時に並進運動より精度の良い回転運動を用いることで、広範囲にわたって高精度での計測が可能である。また、測定した法線ベクトルを補間・積分することによって、形状を算出する。
これまでにφ30mmSiC平面ミラーの測定を行い、干渉計と比較した結果±2nm以下で一致した実績をもっているため、今回、硬X線集光特性よりPV4nm以下での形状精度が保障されているX線集光用楕円ミラーの測定を行った。ミラーの大きさは100mm×50mm(横×縦)で、PCVMとEEMにより、表面粗さが1nm(P-V)程度で加工されている。大阪大学で独自に開発された、スティッチング干渉計^<[3]>を用いて形状計測を用いて行い、最終形状を創成している。
スティッチング干渉計の形状と本測装置の形状は、±2nm以下、RMS1.5nmの一致度を達成していることがわかる。これにより、本測定装置を用いて非球面形状をPV4nm以下の精度で測定できることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] A New Designed Ultra-high Precision Profiler (2006)
  • Author(s): Y.HIGASHI^a, Y.TAKAIE^b, K.ENDO^b, T.KUME^a, K.ENAMI^a, K.YAMAUCHI^c, K.YAMAMURA^c, H.SANO^c, K.UENO^a, Y.MORI^c
  • Journal Title: Proc of SPIE : Advances in Mirror Technology for X-ray, EUV Lithography, laser, and Other Applications, 3 August 2005, Sandiego, CA, USA Vol.# 5921(In printing)
• [Journal Article] A New Designed Ultra-high Precision Profiler - Study on Slope Error Measurement of a Mandrel for Wolter type-I mirror Fabrication - (2006)
  • Author(s): Yasuo.HIGASHI^<*a>.Yuichi.TAKAIE^b, Katsuyoshi.ENDO^b, Tatsuya.KUME^a, Kazuhiro.ENAMI^a, Kazuto.YAMAUCHI^c, Kazuya.YAMAMURA^c, Toshihisa.SANO^c, Kenji.UENO^a, Yuzo.MORI^c
  • Journal Title: Proc.Of the 8^<th> International Conference on X-ray Microscopy ; 26-30, July, at Egret Himeji 2006.6月発行(In printing)