光学超薄膜作成技術と軟X線用新機能性光学素子の開発

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452099
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山本 正樹 東北大学, 科学計測研究所, 助教授 (00137887)
• 研究分担者: 柳原 美廣 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (40174552)
• キーワード: 軟X線 / 多層膜 / 超薄膜 / 光学定数 / 軟X線偏光子 / 軟X線移相子 / 透過多層膜 / 軟X線偏光解析

研究概要

本研究は、各種薄膜物質の軟X線光学定数の測定収集や光学超薄膜成膜の成長基礎過程等の基盤的研究のうえに、短波長用多層膜反射フィルター、多層膜偏光子、多層膜位相子、などの軟X線用新機能性光学素子を開発することを目的とする。
光学定数の測定に関しては、新たにマグネトロンスパッタ法で成膜したRuとRhの超薄膜について、反射率の入射角依存性の精密測定を行なった。また、測定データの解析を進め、溶融石英、BK7ガラス、及び、C、Mo、Ru、Rh、W、Pt、Auの超薄膜について60〜900eVの領域で光学定数を明らかにした。さらに、Auについて、光学定数の膜厚依存性、成膜法依存性も明らかにした。
光学超薄膜の成膜基礎過程に関しては、液体窒素で-80℃程度に冷却したSiウェファー基板に金膜を蒸着し、成長初期過程が室温基板上とは大きく異なることをその場観測エリプソメトリーと電子顕微鏡観測で確認できた。また、本年度購入したイオン銃をもちいたイオンアシスト成膜プロセスのその場測定を開始した。
これらの研究と平行して新機能性光学素子の開発を行った。反射型多層膜偏光子は、光子エネルギー100eVで偏光能98%、非偏光に対するスループットも40%(s偏光の反射率が80%)とれるので、十分に実用になる。また、透過形の多層膜素子として、フォトレジストを剥離膜として使用する方法で内径8mmのフリースタンディングMo/Si多層膜を試作し、透過形偏光子及び位相子として使用できることを確認した。
試作した多層膜偏光子を二結晶分光器型に配置して、光子エネルギー80eV〜120eVで高純度の完全直線偏光を得た。さらに、この高純度直線偏光を光源として、上述の光学定数の精密測定を行なった。

研究成果

• [文献書誌] M.Yamamoto: "Soft-x-ray polanzation measure ment with a Labaratory reflectometer" Proc.Soc.Photo-optical Instr.Engineers. 1720. 390-394 (1992)
• [文献書誌] M.Yanagihara: "Thickness dependence of the optical eonstants of thin Pt,Ak and Rh films in the soft-x-ray region" Proc.Soc.Photo-Dptical Instr-Engineers. 1720. 246-251 (1992)
• [文献書誌] M.Yamamoto: "X-ray/EUV multilayer Optics" Proc.Sino-Japan Symposium on Engineening Optics25-28 Oct.1992,Beijing,P.R.China. 166-171 (1992)
• [文献書誌] M.Yanagihara: "Power Density of Multipole-Wiggler Radiation Measured by Photocalorimetric Method" Proc.Sino-Japan Symposium on Engineeving Optics 25-28 Oct.1992,Beijing,P,R.China. 176-179 (1992)
• [文献書誌] T.Maehara: "Optical Constants of very thin Pt and Rh films determined from soft-x-ray reflectance and Photoelecrtric yield measurements" Nucl.Instrum.Meth.B. (1993)
• [文献書誌] M.Yamamoto: "In-situ ellipsometry of soft-x-ray multilayer fabrication" Thin Solid Films. (1993)