薄膜堆積法によるX線光学素子用非球面形状の創製

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650049
• 研究機関: 姫路工業大学
• 研究代表者: 新部 正人 姫路工業大学, 高度産業科学技術研究所, 助教授 (10271199)
• 研究分担者: 渡邊 健夫 姫路工業大学, 高度産業科学技術研究所, 助手 (70285336) ; 木下 博雄 姫路工業大学, 高度産業科学技術研究所, 教授 (50285334)
• キーワード: 軟X線 / 光学素子 / 非球面 / 薄膜 / 多層膜 / リソグラフィ / 点回折干渉法 / 波面収差

研究概要

本研究は薄膜の堆積法を用いた新規の非球面形状創製法を提案し、実際に非球面形状を設計・作製・評価することにより、その実用化への問題点を明らかにしていくことを目的としている。平成12年度の研究計画でも述べたように、前年に比べ研究環境が大きく変化した。姫路工業大学付置の放射光実験施設ニュースバルが本格稼働し、特にアンジュレータ光を用いた軟X線干渉計測法を利用できるようになりつつある。非球面形状の創製には作製法とともに、非球面の形状計測法の高精度化が必須である。本研究代表者はニュースバルの長尺(11m)アンジュレータ光を利用するコヒーレント光応用ビームラインの建設担当者であり、ビームラインを立ち上げるとともに、軟X線を用いた点回折干渉計測法の基礎検討をはじめた。
点回折干渉(PDI)法は、小さなピンホールを透過した光が理想的な球面波となることを利用し、これと被検光学系(光学素子)を通り、収差を含んだ波面を干渉させることにより、光学素子の形状等を計測する方法である。フィゾー干渉計など従来の干渉計測法のような加工精度が不十分な参照球面用いないため、軟X線領域で用いる非球面の形状を高い精度で評価できる。
本研究ではシュワルツシルト光学系の非球面化にあたり、まず軟X線PDI法でどの程度の計測精度が得られるかを検討するため、球面のシュワルツシルト光学系を準備した。マグネトロンスパッタリング法で波長13.1nmの直入射に対応した、多層反射膜をコートした10:1縮小光学系で、PDI法の基礎検討をはじめた。回折格子分光器により分光したアンジュレータ光を用いて、まず、多層膜反射率のピーク波長が13.1nmに一致していることを確認した。また、ピンホールのサイズを小さくしていくと、径1μmのピンホールで開口数0.01の光学系のほぼ全面を照明できることがわかった。
干渉縞の形成にあたっては、アンジュレータ光のコヒーレント性がどの程度必要かを計算した結果、波長分解能:λ/Δλ=100程度あれば十分であることがわかった。これよりピンホールと透過型回折格子を通過した軟X線を前記シュワルツシルト光学系に入れることにより、回折光同士による干渉縞を観測でき、軟X線を用いた干渉計測が可能であることを示した。
また、コートする、低応力の多層膜の面粗さと反射率を放射光装置を用いて評価した。

研究成果

• [文献書誌] K.Sugisaki,M.Niibe,T.Watanabe,H.Kinoshita et al.: "Present Status of the ASET At-Wavelength Phase-Shifting Point Diffraction Interferometer"Proc.SPIE. 4166. 47-53 (2000)
• [文献書誌] M.Niibe,T.Watanabe,H.Nii,T.Tanaka and H.Kinoshita: "Contrast Measurement of Reflection Masks Fabricated from Cr and Ta Absorbers for Extreme Ultraviolet Lithography"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 6815-6818 (2000)
• [文献書誌] M.Niibe,T.Watanabe,H.Nii,T.Tanaka and H.Kinoshita: "Contrast Measurement of Reflection Masks for Extreme Ultraviolet Lithography"UVSOR Activity Report. 1999. 48-49 (2000)
• [文献書誌] M.Niibe: "Phase-measuring interferometry using soft x-rays from long undulator"Iost.for Molecular Sci.Symposium on Vacuum Ultraviolet Radiation Light Sources and Their Materials Applications. 9/18-19. 108-114 (2000)
• [文献書誌] 新部正人: "NewSUBARU 11m挿入光源のねらい"UVSORワークショップ. VII. 108-116 (2000)
• [文献書誌] 小倉繁太郎編,新部正人, 他共著: "生産現場における光学薄膜の設計・作製・評価技術"技術情報協会. 337 (2000)