JPH04351998A - Ｘ線ビームスプリッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＸ線光学素子の
反射率の測定等において、Ｘ線源からの単一ビームを複
数に分割するためのＸ線ビームスプリッタに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｘ線リソグラフィやＸ線顕微鏡に
使用するＸ線光学素子の開発が行われている。その開発
において、前記素子のＸ線に対する反射率や散乱特性等
の測定は重要な課程である。従来このような測定には、
Ｘ線源として、例えばＸ線発生装置やシンクロトロン放
射光装置が用いられていたが、１つの測定装置に対して
１つのＸ線発生装置、もしくはシンクロトロン放射光の
ビームラインが設けられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように測定装置に対して各々Ｘ線源を用意することは効
率が悪く、特にシンクロトロン放射光発生装置を用いる
の場合、１つのビームラインの設置だけで莫大な資金が
必要であり、これを複数用意することはコスト面からみ
て容易に実現できるものではなかった。このため、１つ
のＸ線源から発生したＸ線を分割して、同時に複数の測
定を行うことが望まれていた。

【０００４】本発明は、上記問題を解消し、Ｘ線を簡便
に分割して効率良く用いることが可能となるＸ線ビーム
スプリッタを得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本請求項１に記載の発明
に係るＸ線ビームスプリッタでは、特定の波長を有する
Ｘ線を反射する多層膜と、該多層膜を支持する基板と、
該基板の前記多層膜におけるＸ線照射領域を支持する部
分に設けられたＸ線透過部とからなるものである。

【０００６】また、本請求項２に記載の発明に係るＸ線
ビームスプリッタでは、前記請求項１に記載のＸ線ビー
ムスプリッタにおいて、前記Ｘ線透過部が、Ｘ線透過可
能な厚さ以下に形成された前記基板からなるものである
。

【０００７】

【作用】本発明は、下記の式を満たす波長のＸ線を反射
する多層膜が支持基板上に形成され、該基板のＸ線照射
領域がＸ線透過部で形成されてなるＸ線ビームスプリッ
ターである。 ２ｄｓｉｎθ＝ｎλ （ｄ：多層膜周期長，θ：Ｘ線入射角度，ｎ：次数，λ
：Ｘ線波長）

【０００８】従って、前記多層膜に入射したＸ線の内、
反射されなかったＸ線は多層膜部を通過しＸ線入射面の
裏面まで達するが、Ｘ線照射領域の支持基板部がＸ線透
過可能な厚さ以下に形成された透過部であるので、前記
裏面に達したＸ線は、基板に吸収されることなく透過す
る。このように、本発明においては、Ｘ線の一部を反射
し、残りを透過させることによって、Ｘ線を分割するこ
とが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を説明する。図１
は、本発明の一実施例に係るＸ線ビームスプリッタであ
る。図において、シリコン基板２上にＸ線を反射する多
層膜１が成膜されており、シリコン基板２のエッチング
により透過部３が形成されている。透過部３における基
板のエッチングは、多層膜１によって反射される以外の
Ｘ線のうち、多層膜１を介して基板２にまで到達したＸ
線がその基板２に吸収されることなく透過できる程度の
厚さ以下になるまで行なう。

【００１０】ここで、基板の厚さに対応したＸ線透過率
を表１に示す。尚、基板の厚さにおいて、０μｍは多層
膜のみの場合であり、４００μｍは一般に用いられる多
層膜反射鏡のシリコン基板の厚さである。

【００１１】

【表１】

【００１２】表１に示す結果から明らかなように、シリ
コン基板の厚さが０．１μｍの場合のＸ線透過率は、基
板の厚さが０μｍ，即ち多層膜のみの場合の透過率とほ
とんど変わらない。従って、本実施例におけるＸ線ビー
ムスプリッタの透過部３の基板の厚さは、０．１μｍ程
度およびそれ以下が望ましい。なお、透過部３を形成す
る基板部分は、完全に除去してしまっても良い。また、
ポリプロピレンのようなＸ線を透過する自立膜上に前記
多層膜を形成させても同様の効果が得られる。

【００１３】図２に、本発明の一実施例に係るＸ線ビー
ムスプリッタを用いて試料のＸ線反射率を測定する場合
の光学系の一例を示す。Ｘ線ビームスプリッタ５を配置
してＸ線源であるＸ線発生装置４からのＸ線を反射及び
透過することによって分割する。Ｘ線ビームスプリッタ
５によって反射したＸ線は反射率測定装置７に入射させ
、透過したＸ線はＸ線検出器６によって強度を測定する
。

【００１４】反射率測定装置７は、被反射率測定試料（
図示せず）と、該試料に入射するＸ線強度を測定する入
射強度測定器（図示せず）と、前記試料によって反射し
たＸ線強度を測定する反射強度測定器（図示せず）とを
備えている。

【００１５】Ｘ線ビームスプリッタ５は、厚さ４００μ
ｍのシリコンウエハ上に積層数３０ペアのニッケル（Ｎ
ｉ）／炭素（Ｃ）からなり各層厚がニッケル０．８ｎｍ
，炭素３．２ｎｍである多層膜を形成した後、透過部の
基板をエッチングにより０．１μｍとしたものである。

【００１６】ここでＸ線ビームスプリッタ５の波長０．
８４９ｎｍＸ線に対する反射率および透過率を測定した
ところ、それぞれ約２９％と１９％であった。さらに、
前記透過部を設けていない同じ多層膜で同様に測定した
ところ、反射率は約２９％であったが、透過したＸ線は
検出限界以下であった。上記Ｘ線ビームスプリッタ５に
ついて、基板の厚さとＸ線透過率との関係を図４に示す
。

【００１７】上記光学系における、前記試料のＸ線反射
率測定の過程を説明する。まず、Ｘ線ビームスプリッタ
５によって反射されたＸ線強度を前記入射強度測定器で
測定すると同時に、透過したＸ線強度をＸ線検出器６に
よって測定し、その強度比を求めておく。次に、多層膜
で反射した前記Ｘ線を前記試料に照射し、その反射強度
を前記反射強度測定器によって測定する。このとき同時
にＸ線ビームスプリッタ５を透過したＸ線強度をＸ線検
出器６によって常に測定し、前記強度の時間変動をモニ
タしておく。

【００１８】試料の反射率は、反射強度測定器で測定さ
れた反射強度値を入射強度測定器で測定された入射強度
値で割ることによって求められるが、このとき、入射強
度の値を測定中にモニタしておいた値と、予め測定して
求めておいたＸ線強度比から補正することによって正確
な反射率を得ることができる。本例において前記試料の
反射率を測定したところ、、１０回の測定でばらつきが
０．６１％と非常に少ないものであった。

【００１９】ここで比較のために、従来法によって同じ
試料の反射率を求めたところ、１０回の測定で、そのば
らつきは２．８％であった。従来法は、あらかじめ測定
しておいた入射強度の値と試料の反射強度値とから反射
率を求めるものであるが、入射強度は時間によって変動
しており、試料の反射率測定時の入射強度が必ずしもあ
らかじめ測定しておいた入射強度と等しいわけではない
。従って、入射強度の時間変動を無視した従来の測定法
では決して正確な反射率は得られない。

【００２０】以上の結果から明らかなように、本実施例
のＸ線ビームスプリッタを用いれば試料のＸ線反射率測
定において、同一のＸ線源から発したＸ線を、試料に照
射して反射強度を測定するためのＸ線と、測定中の入射
強度の時間変動を求めるためのＸ線分割することが可能
であるため、より正確な反射率を得ることができる。

【００２１】図３に、本発明の一実施例に係るＸ線ビー
ムスプリッタを用いて構成した分光器の光学系の例を示
す。Ｘ線ビームスプリッタ９と結晶１０をＸ線源である
シンクロトロン放射光発生装置８のビームラインに配置
して２結晶分光器を製作した。シンクロトロン放射発生
装置８から発生したＸ線は、Ｘ線ビームスプリッタ９に
よって分割され、反射されたＸ線が結晶１０によって分
光される。該分光されたＸ線はＸ線検出器６で測定され
る。

【００２２】Ｘ線ビームスプリッタ９は、厚さ４００μ
ｍのシリコンウエハ上に、積層数１５０ペアのタングス
テン（Ｗ）／シリコン（Ｓｉ）からなり、各層厚がタン
グステン０．５ｎｍ，シリコン０．５ｎｍである多層膜
を形成した後、透過部の基板をエッチングにより０．１
μｍとしたものである。

【００２３】ここでＸ線ビームスプリッタ９の波長０．
１５４ｎｍＸ線に対する反射率および透過率を測定した
ところ、それぞれ約４１％，３５％であった。なお、前
記透過部を設けていない同じ多層膜を用いて同様に測定
したところ、反射率約４１％に対して透過率は０．１％
であった。

【００２４】従来の２結晶分光器は第一結晶，第二結晶
の２つの結晶で構成されその分解能は高いものである。 しかしながら、結晶はＸ線を照射すると劣化しやすいと
いう欠点を有していた。例えば第一結晶としてＫＡＰと
呼ばれる結晶を使用した場合、シンクロトロン放射光を
照射すると３日で劣化が目立ち始め、１週間で結晶構造
が崩れて使用不可能となっていた。なお、第二結晶（本
例における結晶１０の位置に配置される）については、
第一結晶での反射光のみが照射されるため劣化はほとん
どない。

【００２５】本例は、第一結晶の代わりに本発明に係る
Ｘ線ビームスプリッタ９を用いたものである。この場合
、分光器を４週間連続使用してもＸ線ビームスプリッタ
９の劣化は認められなかった。また、分光器の分光性能
は第二結晶１０で決定されるため、本例においても従来
の分光器と同様な性能を得ることができた。

【００２６】以上の結果から明らかなように、本発明に
係るＸ線ビームスプリッタを分光器に利用することによ
り、従来の２結晶分光器で見られていたＸ線による第一
結晶の劣化を防ぎ、分光器自身の長寿命化を達成するこ
とが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、Ｘ線反射
多層膜が支持基板上に形成され、該基板のＸ線照射領域
がＸ線透過部で形成されてなるＸ線ビームスプリッター
であるため、所定波長のＸ線を反射し、残りを透過させ
ることによって、Ｘ線を分割することが可能となる。

【００２８】また、Ｘ線を多層膜に照射すると、反射さ
れたＸ線以外のＸ線は基板に入りこみ吸収されてしまう
。しかし本発明においては、前述したＸ線ビームスプリ
ッタの支持基板のＸ線照射領域がＸ線透過部となってい
るため、基板のＸ線吸収率は非常に低下する。従って、
Ｘ線の吸収による素子の劣化，破壊を防止し、長寿命化
を図ることが可能となる。さらに、本発明のＸ線ビーム
スプリッタはＸ線ビームを容易に分割することができる
ため、様々な応用分野で利用可能であるという効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＸ線ビームスプリッタ
の説明図である。

【図２】本発明の一実施例によるＸ線ビームスプリッタ
を用いたＸ線反射率測定系の要部光学系の構成図である
。

【図３】本発明の一実施例によるＸ線ビームスプリッタ
を用いた２結晶分光器の要部光学系の構成図である。

【図４】本発明の一実施例によるＸ線ビームスプリッタ
における基板の厚さとＸ線透過率との関係を示した図で
ある。

【符号の説明】

１：多層膜 ２：シリコン基板 ３：Ｘ線透過部 ４：Ｘ線発生装置 ５：ニッケル／炭素多層膜からなるＸ線ビームスプリッ
タ ６：Ｘ線検出器 ７：反射率測定装置 ８：シンクロトロン放射光装置 ９：タングステン／シリコン多層膜からなるＸ線ビーム
スプリッタ １０：結晶

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　特定の波長を有するＸ線を反射する多
   層膜と、該多層膜を支持する基板と、該基板の前記多層
   膜におけるＸ線照射領域を支持する部分に設けられたＸ
   線透過部とからなることを特徴とするＸ線ビームスプリ
   ッタ。
2. 【請求項２】　　前記Ｘ線透過部が、Ｘ線透過可能な厚
   さ以下に形成された前記基板であることを特徴とする請
   求項１に記載のＸ線ビームスプリッタ。