JP5103583B2

JP5103583B2 - Ｘ線ナノビーム強度分布の精密測定方法及びその装置

Info

Publication number: JP5103583B2
Application number: JP2007220306A
Authority: JP
Inventors: 和人山内; 秀和三村; 浩巳岡田
Original assignee: Osaka University NUC; JTEC Corp
Current assignee: Osaka University NUC; JTEC Corp
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: JP2009053055A

Description

本発明は、Ｘ線ナノビーム強度分布の精密測定方法及びその装置に係わり、更に詳しくは軟Ｘ線から硬Ｘ線領域のＸ線ビームの強度分布をｎｍオーダーの空間分解能で測定することが可能なＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法及びその装置に関する。

SPring-8に代表される第三世代放射光施設において軟Ｘ線から硬Ｘ線までの様々な波長領域において、高輝度、低エミッタンス、高コヒーレンスという特徴を持つＸ線を利用することができるようになった。このことは蛍光Ｘ線分析や光電子分光、Ｘ線回折等の様々な分析の感度や空間分解能を飛躍的に向上させた。このような放射光を利用したＸ線解析やＸ線顕微法は高感度、高分解能であるだけでなく非破壊で観察が可能であるため、現在、医学、生物、材料学等の分野で利用されつつある。

放射光施設において、Ｘ線を用いた様々な分析技術に高い空間分解能を付加するためには、高度に集光されたＸ線ナノビームが必要となる。既に、本発明者らのグループは、Ｋ−Ｂ（Kirkpatrick and Baez）ミラーからなる集光光学系により、波長が０．６ÅのＸ線をスポット径が１００ｎｍ以下になるように集光することに成功している。これは、独自に開発したミラーの高精度加工技術と高精度形状測定技術によるとことが大きい。この加工技術とは、数値制御ＥＥＭ（Elastic
emission machining）であり、加工面に沿って微粒子を混合した超純水の高剪断流を形成し、一種の化学反応によって微粒子が表面原子と結合し、微粒子の移動とともに表面原子が除去される加工原理である。また、形状測定技術とは、MSI(Microstitching
Interferometry)とRADSI(Relative Angle Determinable Stitching Interferometry)であり、小面積を高精度に形状測定可能な干渉計の部分形状データをつなぎ合わせて全体形状を得るという測定原理で、Ｘ線ミラーの形状を全空間波長領域でＰＶ値：１ｎｍ以下の測定再現性をもって高精度に計測することが可能である。これらの技術を用いて、２ｎｍ(ＰＶ値)の精度を持つＸ線集光ミラーを作製し、SPring-8の硬Ｘ線をSub-３０ｎｍレベルの回折限界集光に成功している。

我々は、世界最高の超高分解能走査型Ｘ線顕微鏡及び超高分解能Ｘ線マイクロＣＴを実現するために、Sub-１０ｎｍ集光の実現を目指している。この場合、Ｘ線ミラーに求められる形状精度が非常に厳しく、中・長周期空間波長で形状誤差がＰ-Ｖ１ｎｍ以下であること、設計形状が深いカーブを持っていること、そして深いＸ線入射角を確保するためにミラー表面への多層膜形成が不可欠なことなどが挙げられる。そのため、Ｘ線ミラーの理想面に対する位相誤差を、干渉計等によるオフライン計測により求めるのは非常に困難である。そこで、本発明者らは、集光面におけるＸ線強度プロファイル情報のみから位相回復計算によってミラー面位相誤差を算出するAt-wavelength形状計測法を提案し、それに基づいて集光光学系の位相誤差を補正し、焦点面での波面の乱れを修正するＸ線集光方法を提案している（特願２００６-３５７５６６号）。位相回復法によってＸ線ミラーの位相誤差を精確に算出するには、精確なＸ線集光強度プロファイルの取得が不可欠である。

従来、Ｘ線ビームの強度プロファイルを測定するには、特許文献１に記載されているように、Ｘ線ビームをナイフエッジやワイヤーで少しずつ遮蔽していきながら、ビーム強度の変化を測定する方法がとられている。図１１にワイヤースキャン法による測定光学系を示している。この光学系では、入射Ｘ線１００はスリット１０１を通して所定幅に制限し、そしてイオンチャンバー１０２を通り、Ｘ線ミラー１０３の表面で反射し集光される。集光面において、Ｘ線ビームの直径よりも十分に大きな直径２００μｍのＡｕワイヤー１０４をミラー表面に対して垂直にピエゾステージにより走査することで集光ビームを徐々に遮り、この間の焦点の後方におけるＸ線の強度変化を、スリット１０５を通してＸ線検出器１０６により測定する。ここで、Ｘ線検出器１０６には、感度が良く、出力応答も速いアバランシェフォトダイオード(ＡＰＤ)が使用される。前記Ｘ線検出器１０６で測定したＸ線強度は、イオンチャンバー１０２で測定された入射Ｘ線強度により規格化する。また、前記スリット１０５は、ワイヤー１０４のビームに対する傾きが集光強度プロファイル計測に与える影響を排除するために設けている。図１２（ａ）は、Ｘ線検出器１０６で測定されたＸ線強度プロファイルの変化を示し、これをワイヤー位置について微分することにより図１２（ｂ）の集光強度プロファイルが得られる。
特開平１０−３１９１９６号公報

しかしながら、ワイヤースキャン法の問題点として、幾何学的にシャープかつＸ線が透過しないような十分な厚さのナイフエッジを作製するのが困難であることと、微分する際に強度計測時におけるノイズが強調されることの２点が挙げられる。また、位相回復法によってＸ線ミラーの位相誤差を精確に算出する場合には、Ｘ線強度プロファイルの裾野の広い領域にわたって精確な情報が必要であるが、従来のワイヤースキャン法ではこの領域の信頼性は低い。

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、ワイヤースキャン法のバックグラウンドノイズと微分によってノイズが強調される問題点を克服し、より高精度なＸ線ビームプロファイル計測を行うことが可能なＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法及びその装置を提供することにある。

本発明は、前述の課題解決のために、Ｘ線ビームを横切るようにナイフエッジを走査するとともに、該ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側でＸ線源に対して幾何学的暗部となる位置に配置したＸ線検出器でＸ線強度を測定する暗視野計測法を用い、ビームウエストの半値全幅が１００ｎｍ以下に集光したＸ線ナノビームの断面におけるＸ線強度分布をｎｍオーダーの空間分解能で測定するＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法であって、前記ナイフエッジは、透過するＸ線の位相を進める作用を有する重金属で作製するとともに、厚さを、透過するＸ線の透過率が８０％〜２０％の範囲で、位相シフトが０．３λ〜０．７λ（λはＸ線の波長）になるように設定し、前記ナイフエッジを透過して位相が進んだ透過Ｘ線と前記ナイフエッジの先端で回折して該ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側に回り込んだ回折Ｘ線とが重ね合わさったＸ線をＸ線検出器で測定することを特徴とするＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法を提供する（請求項１）。

ここで、前記ナイフエッジの材料がＰｔ又はＡｕであることが好ましい（請求項２）。そして、先端部を含む前記ナイフエッジの断面形状が略長方形であり、該ナイフエッジの先端面の傾斜角が１mrad以下であること（請求項３）、あるいは先端部を含む前記ナイフエッジの断面形状が略長方形であり、該ナイフエッジの先端面とＸ線ビームの光軸とのなす角度を１mrad以下に設定すること（請求項４）がより好ましい。

また、本発明は、前述の課題解決のために、Ｘ線ビームを横切るようにナイフエッジを走査するとともに、該ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側でＸ線源に対して幾何学的暗部となる位置に配置したＸ線検出器でＸ線強度を測定する暗視野計測法を用い、ビームウエストの半値全幅が１００ｎｍ以下に集光したＸ線ナノビームの断面におけるＸ線強度分布をｎｍオーダーの空間分解能で測定するＸ線ナノビーム強度分布の精密測定装置であって、所定厚さを有するとともに、先端部を含む断面形状が略長方形であり、Ｘ線ビームの光軸に対して先端面の傾斜角が１mrad以下になるように配置するナイフエッジと、該ナイフエッジを保持してＸ線ビームを横切るように走査する移動ステージと、前記ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側でＸ線源に対して幾何学的暗部となる位置に配置したＸ線検出器とよりなり、前記ナイフエッジは、透過するＸ線の位相を進める作用を有する重金属で作製するとともに、厚さを、透過するＸ線の透過率が８０％〜２０％の範囲で、位相シフトが０．３λ〜０．７λ（λはＸ線の波長）になるように設定し、前記ナイフエッジを透過して位相が進んだ透過Ｘ線と前記ナイフエッジの先端で回折して該ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側に回り込んだ回折Ｘ線とが重ね合わさったＸ線を前記Ｘ線検出器で測定することを特徴とするＸ線ナノビーム強度分布の精密測定装置を構成した（請求項５）。

また、前記Ｘ線検出器の前に、Ｘ線源に対して幾何学的暗部となる位置に開口を位置させたスリットを配置してなることがより好ましい（請求項６）。

本発明のＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法及びその装置によれば、幾何学的暗部でナイフエッジの先端位置でのＸ線強度に比例した回折Ｘ線強度を直接検出し、従来のワイヤースキャン法のように微分処理する必要がないため、バックグラウンドノイズの低い計測が可能になる。更に、前記ナイフエッジは、それを透過するＸ線の位相を進める作用を有する重金属で作製するとともに、透過Ｘ線と該ナイフエッジの先端で回折した回折Ｘ線とが強め合う範囲の位相シフトが得られる厚さに設定し、回折Ｘ線と透過Ｘ線とが重ね合わさったＸ線をＸ線検出器で測定することにより、信号レベルを高めることができ、もってＳ／Ｎ比を高め、高感度、高空間分解能でＸ線強度分布を測定することができる。特に、ビームウエストの半値全幅が１００ｎｍ以下に集光したＸ線ナノビームの強度分布をｎｍオーダーの空間分解能で測定することができる。

次に添付図面に基づいて本発明の詳細を更に詳しく説明する。図１は、本発明のＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法の測定光学系を示す全体配置図、図２及び図３は測定に用いたＸ線ビームの集光光学系を示している。

本実施形態では、図１に示すように、入射Ｘ線１はスリット２を通して楕円形状が作り込まれたＸ線ミラー３に斜入射して１次元集光される。そして、Ｘ線ビームの焦点面にナイフエッジ４を配置するとともに、その後方にスリット５を配置して直接のＸ線ビームを遮蔽し、ナイフエッジ４の前記Ｘ線ビームの照射側の反対側（以下、単に「背後」と表す）でＸ線源に対して幾何学的暗部となる位置に配置したＸ線検出器６でＸ線強度を測定するのである。前記ナイフエッジ４は、移動ステージ７に保持され、該移動ステージ７を駆動してＸ線ビームを横切るようにナイフエッジ６を走査する。本実施形態では、移動ステージ７をピエゾステージで構成し、１ｎｍの走査精度を持っている。また、移動ステージ７は、ナイフエッジ６をＸ線ビームの光軸方向に移動させたり、Ｘ線ビームに対して傾斜確度を調節できるようになっている。

ここで、前記Ｘ線検出器６には、感度が良く、出力応答も速いアバランシェフォトダイオード(ＡＰＤ)を用いている。そして、前記Ｘ線検出器６で測定したＸ線強度を規格化するため、前記Ｘ線ミラー３の直前にイオンチャンバー８を配置し、入射Ｘ線強度を常に測定している。

本実施形態で用いたＸ線ビームは、SPring-8の１ｋｍ長尺ビームライン(ＢＬ２９ＸＵＬ)で、Ｘ線エネルギーが１５ｋｅＶ（波長λ＝０．８Å）である。Ｘ線ビームの集光光学系の特性は図２及び図３に示している。図２に示すように、Ｘ線ビームは、幅１０μｍのスリットを通して１ｋｍ進んだ先に配置したＸ線ミラーで、焦点距離１５０ｍｍの位置に集光される。このＸ線ミラーの反射面の設計形状は、図３（ａ）に示しているように、長さが１００ｍｍで、中央部の深さが約１０μｍの楕円形状である。そして、Ｘ線ミラーの反射面の形状精度は２ｎｍ（ＰＶ値）以下である。図３（ｂ）に、設計形状のＸ線ミラーで集光した理想集光プロファイルを示している。理想的なＸ線ミラーで集光した場合には、ビームウエストの半値全幅(ＦＷＨＭ)は約２５ｎｍとなる。楕円型Ｘ線集光ミラーは、楕円の幾何学的な性質を利用することにより、光源から焦点までのＸ線全光路長を一定にすることで波面を保存し、焦点において完全に位相が一致する理想集光を得るものである。

本発明のＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法は、Ｘ線ビームを横切るようにナイフエッジを走査するとともに、該ナイフエッジの背後でＸ線源に対して幾何学的暗部となる位置に配置したＸ線検出器でＸ線強度を測定する暗視野計測法を用い、Ｘ線ビームの断面におけるＸ線強度分布を測定するＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法であって、前記ナイフエッジは、透過するＸ線の位相を進める作用を有する重金属で作製するとともに、透過Ｘ線と該ナイフエッジの先端で回折した回折Ｘ線とが強め合う範囲の位相シフトが得られる厚さに設定し、回折Ｘ線と透過Ｘ線とが重ね合わさったＸ線をＸ線検出器で測定することを特徴とする。

本発明の測定原理を簡単に説明する。ナイフエッジの先端エッジ部を平面波からなるＸ線ビーム中に位置させると、エッジ部で球面波が発生してナイフエッジの背後にＸ線が回り込む現象（回折）が発生する。また、Ｘ線の一部は、ナイフエッジの先端エッジ部を透過する。このナイフエッジの材質が透過するＸ線の位相を進める作用を有すると、ナイフエッジの厚さに応じて透過Ｘ線の位相がシフトするとともに、強度が減少する。そして、ナイフエッジの先端エッジ部の背後で、回折Ｘ線と透過Ｘ線が重ね合わされる。もし、透過Ｘ線の位相シフトが半波長分だけ生じ、十分な透過強度を維持していれば、回折Ｘ線と重ね合わされる際に強め合うことになる。このナイフエッジの背後に到達したＸ線は、エッジ部の位置でのＸ線ビーム強度に比例していることがわかっており、このＸ線を、Ｘ線ビームに対して幾何学的暗部となる位置で強度を測定することにより、バックグラウンドノイズに影響されずに、直接Ｘ線ビームの強度プロファイルを測定できるのである。また、従来のワイヤースキャン法のように、微分をする必要がないので、ノイズが強調されることもなく、ノイズの影響を最小限に抑制することができるので、高感度、高精度の測定ができる。

また、前記ナイフエッジ４を透過した透過Ｘ線を直接検出しない位置にＸ線検出器を配置し、あるいはＸ線検出器６の前に配置したスリット５でＸ線ビームを遮るようにしている。そして、Ｘ線検出器６は、可能な限りＸ線ビームの幾何学的光路から離れた位置に設置して回折Ｘ線の強度を検出するようにする。この場合、Ｘ線検出器６の位置が３〜５ｍｍずれても、回折Ｘ線の強度は大して変化はないので、Ｘ線検出器６の位置及びスリット５の位置に対する要求精度は低い。

ここで、透過するＸ線の位相を進める作用を有する重金属としては、Ｐｔ又はＡｕが代表的であるが、Ｘ線の波長や焦点深度、要求される空間分解能に応じて厚さを最適に設計するために、その他の重金属を用いることも可能である。本実施形態で対象としているＸ線ビームのエネルギーは、１０〜２０ｋｅＶ（波長は１．２〜０．６Å）であるが、もっと広範囲の波長のＸ線ビームの強度分布を測定することも可能である。Ｘ線の波長が長いほど、位相シフト量が大きくなるので、より薄いナイフエッジでより空間分解能が高い測定が可能となる。更に、本発明の技術を応用して、次世代の半導体露光技術であるＥＵＶＬ(Extreme Ultra Violet Lithography)で使用する波長１３．５ｎｍの極端紫外線の強度分布を高精度に測定することができる可能性がある。

次に、前記ナイフエッジの材質をＰｔとしたときに、波長０．８ÅのＸ線を斜入射光学系によって集光した集光強度プロファイルを測定するのに最適な厚さと、先端のエッジ部の形状精度について、シミュレーションによって見積もった結果を図４及び図５に基づいて説明する。図４（ａ）に示すように、ナイフエッジの厚さを光軸方向に向けて、エッジ部をＸ線ビームの中央に位置させ、その状態を固定し、厚さを変化させたときの透過Ｘ線の強度（実線）、透過Ｘ線の位相シフト（一点鎖線）、回折Ｘ線の強度（点線）を計算した結果を図４（ｂ）に示す。ナイフエッジの厚さの増加につれて、透過Ｘ線の位相シフトは直線状に増加するのに対し、透過Ｘ線の強度は指数関数的に減少するので、透過Ｘ線の位相シフトが半波長のときに必ずしも回折Ｘ線の強度が最大にならない。実用的には、回折Ｘ線の強度が最大値の８０％程度の範囲になるように厚さを設定すれば良い。但し、ナイフエッジの厚さが薄いほど、空間分解能が高くなるので、許容範囲内でできるだけ薄くすることが好ましい。以上の結果より、本実施形態では、波長が０．８ÅのＸ線ビームに対して、厚さ２０００ｎｍ（２μｍ）のＰｔ製のナイフエッジを用いる。

また、ナイフエッジの先端エッジ部に対して要求される形状精度について、図５（ａ）に示したモデルに基づき、ｘを変化させたときの強度プロファイルを計算することにより見積もった。具体的には、厚さが２０００ｎｍで先端部を含む断面形状が長方形のナイフエッジの先端面に直角三角形の異形部を延長した形状で、図中のｘを０ｎｍ、２ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍと変化させることにより、端面の傾斜角度を変えたそれぞれの場合について、回折Ｘ線の強度を計算した。その結果を図５（ｂ）に示している。尚、ｘが０ｎｍの場合は、理想集光プロファイルに対応する。

この結果、ｘが２ｎｍの場合は、理想集光プロファイルに対する偏差が少なく許容できるが、ｘが５ｎｍになると偏差が大き過ぎることがわかり、ナイフエッジの先端面の傾斜角度が１mrad以下となるように作製する必要がある。また、ナイフエッジの先端部を含む断面形状を正確に長方形に作製しても、移動ステージ７に保持した状態で、ナイフエッジの先端面がＸ線ビームの光軸に対して傾斜しても同様に理想集光プロファイルからずれるので、前記同様に該ナイフエッジの先端面とＸ線ビームの光軸とのなす角度を１mrad以下に設定する必要がある。従って、前記移動ステージ７は、ナイフエッジ４の姿勢を任意に微調節できる構造にしている。

楕円型Ｘ線集光ミラーによる斜入射集光光学系は焦点深度が深いため、Ｘ線ビームの半値全幅と比較して、十分に厚さが厚いナイフエッジを用いても空間分解能の高い測定が可能である。つまり、Ｘ線ビームをビームウエストが１０ｎｍ程度になるように集光した場合であっても、厚さ２０００ｎｍで先端エッジ部の形状が長方形のナイフエッジを用いて、空間分解能がｎｍオーダーの精度でＸ線強度プロファイルを測定することができる。

以上の結果を総合して、本発明は、前記ナイフエッジの厚さを、透過するＸ線の透過率が８０％〜２０％の範囲で、位相シフトが０．３λ〜０．７λ（λはＸ線の波長）になるように設定し、前記ナイフエッジの先端で回折して該ナイフエッジの背後に回り込んだ回折Ｘ線と、ナイフエッジを透過して位相が進んだ透過Ｘ線とが重ね合わさったＸ線をＸ線検出器で測定するのである。好ましくは、前記ナイフエッジの厚さを、透過するＸ線の透過率が８０％〜２０％の範囲で、位相シフトが０．４λ〜０．６λになるように設定する。

次に、前記ナイフエッジの製法について、図６に基づいて説明する。前述の結果より、ナイフエッジは、厚み２０００ｎｍ、高さ０．５μｍ以上、幅５０μｍの形状のＰｔ製と設定した。先ず、Ｓｉウエハを０．９ｍｍ×９ｍｍ(厚さ０．５ｍｍ)の短冊状に切ってベースを用意し（図６（ａ）参照）、次にベースの表面にＰｔを電子ビーム蒸着により２μｍの厚さに蒸着させ（図６（ｂ）参照）、最後にＦＩＢ加工により厚さ２μｍのナイフエッジを切り出した（図６（ｃ）参照）。ナイフエッジを作り込んだエッジ部材の全体形状を図７に模式的に示す。実際には、このエッジ部材のベースを前記移動ステージに取り付ける。

前述のスペックのナイフエッジを用いて、図１に示した測定光学系で、理想集光プロファイルが図３（ｂ）に示したＸ線ビームを焦点面でＸ線強度プロファイルを測定した結果を図８に示している。この結果、Ｘ線ビームのビームウエストにおける半値全幅は、理想集光プロファイルの２５ｎｍより若干大きくなっただけで、裾野の広い領域にわたって波動性が再現されている。従来のワイヤースキャン法で測定された図１２（ｂ）の結果と比較すれば、本発明の測定方法の優位は明白である。

図９は、焦点面（Ｙ＝０μｍ）とその前後位置（Ｙ＝±５０μｍ）で測定したＸ線ビーム強度分布のグラフである。このように、本発明の測定方法は、焦点面のみならず、小胆面から離れた位置のＸ線強度分布も精確に測定することができ、単にスポット径だけではなく、ビームウエストの微細構造を解析し、集光の質の向上にもつなげることができる。また、ナイフエッジでＸ線ビームを複数の方向から走査してＸ線強度プロファイルを測定し、それらを合成して立体的な強度プロファイルを求めることも可能である。

Ｘ線ミラーの形状誤差や多層膜の厚み誤差の影響によって、Ｘ線を反射する際に波面が乱れる。その影響は形状誤差の大きさ、空間波長によって焦点面での実際に測定したＸ線ビームの強度プロファイルに異なった影響を及ぼす。またこの際、形の乱された集光プロファイルは、Ｘ線ミラーの形状誤差の情報を含んだものであると考えられる。従って、焦点面又は焦点面近傍のＸ線強度プロファイルから、位相回復法によって、Ｘ線ミラーの位相誤差を算出することができる（特願２００６-３５７５６６号参照）。

図８に示したＸ線ビームの強度プロファイルの測定結果を用いて、位相回復法によって計算したＸ線ミラーの形状誤差を図１０に太い実線（低周期のもの）で示す。また、図１０には、併せて干渉計によってオフライン計測した結果を細い実線（高周期のもの）で示している。両者は非常に良い一致を示し、本発明の測定方法の有効性、信頼性が実証された。

本発明のＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法を実現するための測定光学系を示す全体配置図である。Ｘ線ビーム強度分布の測定に使用したSub‐３０ｎｍ集光光学系を示す説明図である。（ａ）はSub‐３０ｎｍ集光光学系の設計ミラー形状を示すグラフ、（ｂ）は理想集光プロファイルを示すグラフである。（ａ）はナイフエッジとＸ線ビームとの関係を示す配置図、（ｂ）はナイフエッジの厚さを変化させたときの透過Ｘ線の強度、透過Ｘ線の位相シフト、回折Ｘ線の強度の関係を示すグラフである。（ａ）はナイフエッジの先端形状とＸ線ビームの位置関係を示す説明図、（ｂ）はナイフエッジの先端の傾斜を変化させたときの集光プロファイルの計算結果を示すグラフである。本発明のナイフエッジの製造方法を示し、（ａ）はＳｉウエハから切り出したベース、（ｂ）はベース上にＰｔを蒸着した状態、（ｃ）はＦＩＢ加工装置で周囲を削り、所定厚さのナイフエッジを形成した状態をそれぞれ示している。本発明で用いたナイフエッジを作り込んだエッジ部材の外観を示す斜視図である。本発明により測定したＸ線ビーム強度分布のグラフである。同じく焦点面とその前後位置で測定したＸ線ビーム強度分布のグラフである。図８のＸ線強度分布のみから位相回復法によって算出したＸ線ミラーの形状誤差分布と、干渉計によるオフライン計測（RADSI）による形状誤差分布を示すグラフである。従来のワイヤースキャン法による測定光学系を示す全体配置図である。従来のワイヤースキャン法による測定結果を示し、（ａ）はワイヤーの変位に伴うＸ線強度の変化を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）を微分して得たＸ線強度プロファイルを示すグラフである。

１入射Ｘ線
２スリット
３Ｘ線ミラー
４ナイフエッジ
５スリット
６Ｘ線検出器
７移動ステージ
７移動ステージ
８イオンチャンバー
１００入射Ｘ線
１０１スリット
１０２イオンチャンバー
１０３Ｘ線ミラー
１０４Ａｕワイヤー
１０５スリット
１０６Ｘ線検出器

Claims

Ｘ線ビームを横切るようにナイフエッジを走査するとともに、該ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側でＸ線源に対して幾何学的暗部となる位置に配置したＸ線検出器でＸ線強度を測定する暗視野計測法を用い、ビームウエストの半値全幅が１００ｎｍ以下に集光したＸ線ナノビームの断面におけるＸ線強度分布をｎｍオーダーの空間分解能で測定するＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法であって、前記ナイフエッジは、透過するＸ線の位相を進める作用を有する重金属で作製するとともに、厚さを、透過するＸ線の透過率が８０％〜２０％の範囲で、位相シフトが０．３λ〜０．７λ（λはＸ線の波長）になるように設定し、前記ナイフエッジを透過して位相が進んだ透過Ｘ線と前記ナイフエッジの先端で回折して該ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側に回り込んだ回折Ｘ線とが重ね合わさったＸ線をＸ線検出器で測定することを特徴とするＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法。
前記ナイフエッジの材料がＰｔ又はＡｕである請求項１記載のＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法。
先端部を含む前記ナイフエッジの断面形状が略長方形であり、該ナイフエッジの先端面の傾斜角が１mrad以下である請求項１又は２記載のＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法。
先端部を含む前記ナイフエッジの断面形状が略長方形であり、該ナイフエッジの先端面とＸ線ビームの光軸とのなす角度を１mrad以下に設定する請求項１〜３何れかに記載のＸ線ナノビーム強度分布の精密測定方法。
Ｘ線ビームを横切るようにナイフエッジを走査するとともに、該ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側でＸ線源に対して幾何学的暗部となる位置に配置したＸ線検出器でＸ線強度を測定する暗視野計測法を用い、ビームウエストの半値全幅が１００ｎｍ以下に集光したＸ線ナノビームの断面におけるＸ線強度分布をｎｍオーダーの空間分解能で測定するＸ線ナノビーム強度分布の精密測定装置であって、所定厚さを有するとともに、先端部を含む断面形状が略長方形であり、Ｘ線ビームの光軸に対して先端面の傾斜角が１mrad以下になるように配置するナイフエッジと、該ナイフエッジを保持してＸ線ビームを横切るように走査する移動ステージと、前記ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側でＸ線源に対して幾何学的暗部となる位置に配置したＸ線検出器とよりなり、前記ナイフエッジは、透過するＸ線の位相を進める作用を有する重金属で作製するとともに、厚さを、透過するＸ線の透過率が８０％〜２０％の範囲で、位相シフトが０．３λ〜０．７λ（λはＸ線の波長）になるように設定し、前記ナイフエッジを透過して位相が進んだ透過Ｘ線と前記ナイフエッジの先端で回折して該ナイフエッジの前記Ｘ線ビームの照射側の反対側に回り込んだ回折Ｘ線とが重ね合わさったＸ線を前記Ｘ線検出器で測定することを特徴とするＸ線ナノビーム強度分布の精密測定装置。
前記Ｘ線検出器の前に、Ｘ線源に対して幾何学的暗部となる位置に開口を位置させたスリットを配置してなる請求項５記載のＸ線ナノビーム強度分布の精密測定装置。