JP2995371B2 - X線反射鏡用材料 - Google Patents
X線反射鏡用材料Info
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Description
反射鏡、多層膜鏡などのX線反射鏡の反射面材料に関す
る。
において、反射光学系では、その用途および波長に合わ
せて全反射鏡、多層膜反射鏡などが用いられる。斜入射
角が小さい場合、ミラーの面積が大きくなり、また集光
・結像素子として用いる光学系においては、開口が小さ
く、収差が大きくなる。このため、X線の反射面に対す
る全反射の臨界角は大きいことが望まれ、全反射の臨界
角の大きさは反射材料の密度に比例することから、Au
(金),Pt(白金)などの高密度物質を用いる。A
u、Ptは化学的に非常に安定で、反射特性の信頼性か
らX線の反射面として、これらの物質が用いられる。こ
れらの反射鏡は非常に平滑に研磨できる石英ガラス、単
結晶シリコン、SiCなどの材料の表面にAu,Ptな
ど材料が真空蒸着法、スパッタリング法などの物理的あ
るいは化学的ベイパーデポジッション法、またはメッキ
法で成膜される。
視光と比べて、およそ10〜10000倍、波長が短い
ため、この波長領域で高効率の反射率を得るためには、
反射面の表面粗さ及び界面の粗さ10〜1000倍程度
小さくしなてはならない。平滑に研磨された石英ガラス
などの基板においても、成膜時に膜表面の粗さが大きく
なる可能性がある。特に、Pt,Auなどの物質はデバ
イ温度が低く、室温での原子のモビリティーが大きい。
このため、真空蒸着やスパッタリング時に結晶粒が成長
し表面粗さが大きくなる原因となる。さらに、成膜する
膜厚は全反射鏡に対しては100〜1000Å、多層膜
鏡に対しては一層の膜厚が10〜100Åであり、この
ような膜厚範囲においては薄膜の密度は上記のような方
法で作製する場合、バルク材料の密度に比べて5〜30
%程度小さくなる傾向がある。このため十分なX線反射
性能が得られていない。
成膜方法により作製したPt膜の表面粗さの低減化をは
かり、純Pt膜の密度とほぼ等しい密度を有し、反射特
性に優れ、かつ化学的に安定なX線反射鏡用反射材料を
得ることである。
に、本発明ではX線反射鏡の反射面として、一般式がP
t1-x Mx で表される合金膜を用い、膜密度をあまり低
下させずに、表面粗さを小さくする。
Ta,W,Auの一種類以上であり、 0.005≦x≦0.10 を満たす組成を有する。つまり、xは%でいうと、0.
5%〜10%の範囲のPt100-x Mx である。
%を添加すると、従来純Pt膜の結晶粒径より、本願発
明の合金膜の結晶粒径が、かなり小さくなる。そして、
その結晶粒径のばらつきも小さくなり、そして、表面粗
さも小さくなる。また、添加量が小さいため、膜密度も
それ程低下しないため、X線反射能が高くなる。添加物
の量を10%以上にすると、表面粗さが悪くなると同時
に、膜の密度も低下するためX線反射能も低下すること
になる。
る。 (実施例1)この発明で使用するX線反射鏡用材料はP
t−Pd膜は次のような方法で成膜することができる。
成膜は、スパッタリング法で行われたが、そのほかの多
くの成膜技術によっても作製することができる。また基
板には単結晶シリコンとBK7ガラスが用いられたが、
その他の非常に平滑に研磨された材料においても同様で
ある。スパッタリング法で行う場合、スパッタリング中
の基板温度ほぼ室温に保たれている。
において全反射鏡として用いる場合のPt−Pd合金膜
である。ターゲットはPtターゲット上にPdチップを
配置した複合ターゲットを用い、精密にPd量を調整を
した。Pt−Pd合金膜の膜厚は500Åとした。Pd
含有量は、1原子%〜10原子%の間で調整された。従
来の純Pt膜の結晶粒径は100〜500Åで、様々な
大きさの結晶粒径からなっている。平均粒径は200Å
であった。Pdを添加することによって、1〜2原子%
のPd添加したPt−Pd合金膜の結晶粒径は50〜1
50Åで、かなり結晶粒径が小さくなる。そして結晶粒
径のばらつきも小さくなった。平均結晶粒径はおよそ9
0Åである。結晶粒のばらつきを抑え、しかも微細な結
晶粒化はPdが10原子%まで効果がある。
mean squares)表面粗さの関係を示したの
である。Pdを添加することによって、純Ptスパッタ
リング膜に比べてかなり表面粗さが小さくなる。単結晶
シリコン及びBK7ガラス基板ともに同様の効果があ
り、3〜4原子%のPd含有量で最もPt−Pd合金膜
の表面粗さは小さくなる。
で測定したX線反射率である。実線で示した曲線はPt
膜が理想的な表面(粗さ=0)とバルクに等しい密度を
有したときの理論反射率である。実際に計測されたX線
反射率は図2に示すごとく、理論反射率に比較して小さ
い反射率を示す。この原因は、表面粗さとバルク材料と
比べて低いPt膜の密度によるものである。Pdを添加
したPt−Pd合金膜のほとんどが0.5゜以下の斜入
射角で純Pt膜よりも高い反射率が得られる。
以上のPdの添加で密度がかなり減少するため、低下す
る。およそ3原子%以下のPd添加であれば純Pt膜密
度とほとんど同じ値であり、純Pt膜の反射率よりも高
い反射率がPt−Pd膜から得られる。
は、M=Ptの他に特許請求範囲に記載の、M=Mo,
Ru,Rd,Ta,Wについても同様の効果がある。 (実施例2)実施例1に示す結果をもとに、一般式がP
t1-x Mx で表される合金膜を用いて高反射率を有する
X線多層膜反射鏡を製作できる。
Ta,W,Auの一種類以上であり、 0.005≦x≦0.10 を満たす組成を有する。
質の組み合わせで1層が10〜100Åで10〜200
層程度積層させたものである。X線多層膜反射鏡は真空
蒸着法によって作製した。多層膜は一層の厚さが25Å
のPtと炭素(C)の組み合わせとPt−1原子%Pd
とCの組み合わせの2種類が製作された。
1原子%Pd/CX線多層膜反射鏡のAlKαX線(波
長:8.34Å)で計測したX線反射率である。図3に
示すごとく、ピークX線反射率は2〜3%である。Pt
とC膜が理想的な表面と界面(粗さ=0)を有し、そし
てバルクに等しい密度を有したときのPt/CX線多層
膜反射鏡の理論反射率は32%である。理想反射率との
違いは表面と界面の粗さおよび膜密度の低下である。作
製したPt/CX線多層膜反射鏡の多層膜のrms表面
粗さ及び界面の粗さは4.5〜5.5Å、PtおよびC
の膜密度はバルク材料の密度の80%程度と見積もるこ
とができる。
せのX線多層膜反射鏡では、ピーク反射率15%程度が
得られ、膜表面と界面の粗さは2.5〜3Åである。膜
表面と界面粗さの低減化は、多層膜の1層の厚さが10
〜100Åの領域でも、ほぼ同じ効果で可能であり、同
様の結果が得られる。図3は、Pt−1原子%Pd/C
の組み合わせの例であるが、一般式;Pt1-x Mx で表
される合金膜が多層膜の組み合わせの一方を構成すると
き、同様の効果が得られる。
Ta,W,Auの一種類以上であり、 0.005≦x≦0.10 を満たす組成を有する。
の低減化は、微細結晶化でによるものであったが、合金
化でアモルファス膜とし、表面粗さの低減化ができる。
一般式;Pt1-xMx で表される合金膜においてX線回
折的に、回折ピークは認められず、アモルファス膜であ
る。
種類以上であり、 0.10≦x≦0.20 を満たす組成を有する。
X線の反射面として、一般式がPt1- x Mx で表される
合金膜は表面及び界面粗さを低減化することができ、し
かも密度の減少が少なく、安定なX線反射鏡用反射材料
を提供することができる。
Ta,W,Auの一種類以上であり、 0.005≦x≦0.10 を満たす組成を有する。
量と表面粗さの変化を示したものである。
X線によるX線反射率曲線を示したものである。
(C)の組み合わせから成るX線多層膜反射鏡のAlK
αX線によるX線反射率曲線を示したものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 X線反射鏡用の反射面の材料として一般
式が Pt1-xMx で表され、Mは、Mo,Ru,Rh,Pd,Ta,W,
Au の一種類以上であり、 0.005≦x≦0.10 を満たすことを特徴とするX線反射鏡用材料。
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