JPH05180993A

JPH05180993A - Ｘ線反射鏡

Info

Publication number: JPH05180993A
Application number: JP35926191A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Miyazaki; 司宮崎; Masaharu Seki; 正治関; Motoshige Tatsumi; 元茂辰己
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】プラスチツクフイルムなどの可撓性基材を用
いて、その表面粗さに影響されることのない高い反射率
を得ることができるＸ線反射鏡を提供する。【構成】可撓性基材１上に、この基材１の表面粗さを
小さくする緩衝層２を設け、この上にＸ線領域での屈折
率の異なる層３ａ，３ｂを周期的に積層して、ブラツグ
反射によりＸ線を反射させるＸ線反射鏡を構成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線望遠鏡、Ｘ線リソ
グラフイ、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線レ―ザなどのＸ線集光装置
や、Ｘ線結像装置に使われるＸ線反射鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、物質のＸ線に対する屈折率は、
１よりわずかに小さい。たとえば、波長１．５４ÅのＸ
線の場合、タングステンは０．９９９９５４８、炭素は
０．９９９９９２７８となる。このことは、Ｘ線の位相
速度が物質中では真空中よりも速いことを示しており、
このため真空中からある角度（臨界角θ_c）よりも浅い
角度で物質との境界面に入射したＸ線は、境界面で全反
射される。

【０００３】Ｘ線領域での屈折率ｎは複素数で表わさ
れ、近似的に、ｎ＝１−δ−ｉβで表される。ここで、
１−δは屈折率の実部、βは屈折率の虚部で、δ，βは
両者共非常に小さい値をとる。また、臨界角θ_cは、ス
ネルの法則を用いることにより、θ_c＝√２δで表され
る。用いる角度は、反射面からの角度であり、反射面と
平行のときの角度は０度である。δは物質により異な
り、白金、金、イリジウムなどの密度の高い（１９．３
〜２２．５）金属では大きな値をとる。したがつて、臨
界角θ_cも大きくなる。

【０００４】通常、Ｘ線反射鏡は、表面を精密研摩した
光学ガラスの上に上述の如き金属がコ―テイングされて
なるものである。δは同じ金属でもＸ線の波長が短いほ
ど小さく、入射Ｘ線の波長が数nmのときθ_cは１度から
２度程度と非常に小さい。このことから、波長の短いＸ
線を反射させるためには、反射面に対して非常に浅い角
度でＸ線を入射させざるを得ず、このため、Ｘ線ビ―ム
に対して反射面は非常に大きな面積が必要とされ、反射
面の作製に対しても光学ガラスを大面積にわたり高精度
の平滑度を有するように研磨することが要求される。

【０００５】これらの問題を解決するため、多層薄膜の
干渉、つまりブラツグ反射を利用した多層膜反射鏡が用
いられる。多層膜反射鏡は、基材上に屈折率の異なる物
質を交互に多数積層した構造であり、各々の層界面から
の反射光が干渉により強め合いＸ線の反射率を向上させ
ることができる。反射光が強め合うときの入射角度θと
多層膜の一周期の長さｄの関係は、いわゆるブラツグ条
件である、つぎの式；ｍλ＝２ｄｓｉｎθで表される。
ここで、ｍは正の整数、λはＸ線の波長である。このと
きのθは、臨界角θ_cより大きくできるので、全反射を
利用した反射鏡よりは入射角度を大きくとれる利点があ
る。ただし、入射Ｘ線の波長が数Å以下（硬Ｘ線）と短
くなると、膜厚ｄが原子間距離より短くなるので、硬Ｘ
線に対してはθを小さくしなければならない。

【０００６】一般に、斜めにＸ線を入射させて反射を得
る反射鏡は、斜入射型反射鏡と呼ばれている。この種の
反射鏡は、Ｘ線の入射方向からみた場合、鏡の有効部分
は鏡筒の内側のごく薄い環状の部分であるので、有効面
積が少なくなる欠点がある。多層膜反射鏡とすることで
入射角度が大きくなり、ある程度は有効面積は大きくな
るが、波長の短いＸ線では、やはり浅い角度で入射させ
ざるを得ない。そこで、径の異なる反射鏡をいくつか筒
の内側に重ね入れて組み立てる。これをネステイングと
いい、これによつて幾何学的有効面積を増加させる。

【０００７】従来のガラス基材を用いたＸ線反射鏡の場
合、研磨時の強度保持と反射鏡としたときの精度を保つ
ため、２cmから３cmの厚さが必要である。それゆえに幾
何学的有効面積を増加させるためのネステイングが十分
にできず、せいぜい４重ほど重ねる程度である。また、
Ｘ線望遠鏡のような筒状の反射鏡の場合、筒の内側に膜
厚制御された多層膜を形成することは不可能である。さ
らに、ガラス基材の自重のため、反射鏡全体が重くなる
欠点がある。しかも、ガラス基材で作られているため、
ガラス面を平滑な曲面に精密研磨することが難しい。

【０００８】これに対し、上記のようなＸ線反射鏡の基
材として、ポリエステルフイルムやポリイミドフイルム
などのプラスチツクフイルムからなる可撓性基材を用い
ると、これが薄くて可撓性であり、しかも軽いＸ線反射
鏡を作製できることから、上記のような問題点をほとん
ど解決することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＸ線反射鏡を用いて高いＸ線反射率を得るには、基
材上の屈折率の異なる層の周期的な積層構造において、
層界面の平坦性が高いことが必要とされる。積層構造の
形成法にもよるが、一般的には表面粗さの大きな基材を
用いると、その上に形成した積層構造の層界面の平坦性
が低くなる。すなわち、積層構造の層界面の平坦性は、
基材表面の平坦性を反映する。

【００１０】プラスチツクフイルムのような可撓性基材
は、研磨などができないため、一般的に、金属やガラス
のような無機物基材に比べると表面粗さは大きい。この
ため同様の作製法で、同様の条件で作製したＸ線反射鏡
は、プラスチツクフイルムなどの可撓性基材を用いたも
のよりも、たとえばシリコンウエハや高精度に研磨され
たガラスを用いたものの方が反射率が高くなる。

【００１１】本発明者らの検討によれば、プラスチツク
フイルムなどの可撓性基材を用いて実用的な反射鏡を作
製するには、表面粗さが中心線平均粗さで積層構造の１
周期の厚さの１／３以下の基材を用いる必要がある。し
かも、短い波長のＸ線に対して上記のような積層構造の
ブラツグ反射で臨界角よりも大きな角度に反射を得るた
めには、上記積層構造の１周期をできるだけ小さくしな
ければならない。特に、数Å程度の波長のＸ線の場合、
１周期は数十Å程度になり、基材として使用できるプラ
スチツクフイルムは限られてくる。また、この限られた
プラスチツクフイルムを用いても、研磨した無機物基材
を用いた場合のような高い反射率を得ることは、一般に
難しい。

【００１２】本発明は、上記のような事情に鑑み、プラ
スチツクフイルムなどの可撓性基材を用いて、その表面
粗さに影響されることのない高い反射率を得ることがで
きるＸ線反射鏡を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために、鋭意検討した結果、プラスチツク
フイルムなどの可撓性基材と反射層との間に、基材の表
面粗さを小さくするための緩衝層を介在させることによ
り、表面粗さの大きな可撓性基材であつても、反射層を
構成する積層構造の各層界面の平坦性が向上し、これに
より高い反射率を示すＸ線反射鏡が得られることを見い
出し、本発明を完成するに至つた。

【００１４】すなわち、本発明は、プラスチツクフイル
ムなどの可撓性基材上に、この基材の表面粗さを小さく
する緩衝層が設けられ、この上にＸ線領域での屈折率の
異なる層が周期的に積層されていることを特徴とするブ
ラツグ反射によりＸ線を反射させるＸ線反射鏡に係るも
のである。

【００１５】

【発明の構成・作用】本発明における可撓性基材として
は、薄くて可撓性を有するものであれば特に限定なく使
用できる。一般には、ポリエステル、ポリイミド、ポリ
アミド、ポリカ―ボネ―ト、ポリプロピレンなどのプラ
スチツクフイルムが好適である。その厚さは、通常は数
十μｍから５００μｍ程度であるのがよい。

【００１６】本発明においては、上記の可撓性基材上
に、この基材の表面粗さを小さくするための緩衝層を形
成する。緩衝層に用いる物質は特に限定されず、珪素、
ボロン、炭素などの軽金属から、タンタル、タングステ
ン、白金、金などの重金属までの金属や、酸化珪素、酸
化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物、
弗化マグネシウムなどの酸化物以外のセラミツク、ある
いはそれらの混合物などが用いられる。

【００１７】緩衝層の形成は、真空蒸着法やスパツタリ
ング法、イオンビ―ムスパツタ法などで行えばよい。中
でも、ＲＦスパツタリング法が簡便で、効果が大きい。
これは、緩衝層形成中の層へのイオンボンバ―ドメント
効果が層表面の粗さを小さくするのに寄与するためと考
えられる。同様の効果は、真空蒸着法で層形成中に同時
にイオンビ―ムを照射することによつても得られる。

【００１８】緩衝層の厚さは、所望の表面粗さに応じて
決められるが、通常１０〜５００Å程度とするのがよ
い。一般には、膜厚を増加させると表面の平坦性は向上
する。緩衝層は、１種の物質または多種の物質の混合物
からなる単層であつても、物質を変えた膜を複数積層し
た複合層であつてもよい。なお、後者の複合層とする場
合は、各層の屈折率をほぼ同じに設定するなどして、各
層間の屈折率が周期的に異なる積層構造となるのを排除
すべきである。そうでなければこの上に設ける反射層と
の区別がつかなくなる。

【００１９】これらの層を、前記方法で形成する場合、
一般に、層の構造は非晶質であり、これが緩衝層表面の
平坦化に好結果を与える。しかし、一般の金属を使用し
て、その層厚を増加させていくと、しだいに結晶化し、
かえつて表面の平坦性が悪化することがある。よつて、
層厚を増加させて表面平坦性を向上させたい場合は、既
述のように、異なる物質の層を複数積層させるのがよ
い。

【００２０】このようにして緩衝層を形成したのち、こ
の上に反射層としての積層構造を形成して、本発明のＸ
線反射鏡を得る。積層構造の形成は、従来と同じであ
り、スパツタリング法やイオンビ―ムスパツタ法あるい
は真空蒸着法などにより、Ｘ線に対して比較的δの大き
い層つまり屈折率の低い層と、比較的δの小さい層つま
り屈折率の高い層とを、交互に積層すればよい。

【００２１】ここで、屈折率の低い層としては、白金、
金、イリジウム、鉄、ニツケル、タングステン、モリブ
テン、タンタルなどが用いられ、屈折率の高い層として
は、炭素、珪素、ベリリウムなどが用いられる。屈折率
の程度は、入射Ｘ線の波長により変わるので一概にいえ
ないが、数nm以下の波長のＸ線に対しては、屈折率の高
い層としては炭素またはこれを含む化合物がよく、屈折
率の低い層としては白金、タングステンまたはこれらを
含む化合物がよい。たとえば、波長０．１５４nmのＸ線
に対しては、炭素のδ，βはそれぞれ７．２／１０⁶，
１．１／１０⁸であり、タングステンのδ，βはそれぞ
れ４．５／１０⁵，３．７／１０⁶である。

【００２２】また、このような屈折率の低い層と屈折率
の高い層とを１周期として、通常は５〜１００周期の積
層構造とされるが、ここで、１周期を構成する各層の厚
さは、屈折率の低い層で数Å〜１，０００Å、屈折率の
高い層で数Å〜１，０００Åであり、全周期からなる反
射層全体の厚さは数十Å〜数千Åであるのがよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、これま
で表面粗さが大きすぎてＸ線反射鏡の基材として使用不
可とされていた可撓性基材を用いて、実用可能なＸ線反
射鏡を得ることができる。また、表面粗さが比較的小さ
い可撓性基材を用いた場合は、得られるＸ線反射鏡の反
射率を従来よりもさらに向上させることができる。

【００２４】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を記載して、より具
体的に説明する。なお、以下の例で用いたスパツタリン
グ装置は、真空室内に二つのタ―ゲツトを備えて、それ
ぞれ個別にまたは同時に異なる物質を製膜でき、またプ
ラスチツクフイルムの巻き取り装置を備えて、このフイ
ルムを二つのタ―ゲツト上を往復させることによつて、
このフイルム上に積層膜を形成できるように構成されて
いる。

【００２５】実施例１厚さが１２５μｍのポリイミドフイルムを可撓性基材と
し、この基材上に、上記のスパツタリング装置を用い
て、ＲＦスパツタリング法により、厚さが２５０ÅのＳ
ｉＯ₂からなる単層の緩衝層を形成した。ついで、この
緩衝層上に、上記装置を用いて、厚さが４０Åのタング
ステン層からなる屈折率の低い層と、厚さが６０Åの炭
素層からなる屈折率の高い層とを、この順に積層形成
し、さらにこのタングステン層と炭素層とを１周期とし
て、９周期積層することにより、それぞれの層界面から
の反射光が干渉して強め合う、図１に示す構造のＸ線反
射鏡を作製した。

【００２６】図１中、１はポリイミドフイルムからなる
可撓性基材、２はＳｉＯ₂からなる単層の緩衝層、３
（３₁，………，３_n）は、厚さが４０Åのタングステ
ン層からなる屈折率の低い層３ａと、厚さが６０Åの炭
素層からなる屈折率の高い層３ｂとで構成される反射層
である。

【００２７】このようにして作製したＸ線反射鏡に、波
長１．５４ÅのＸ線を照射し、そのときの反射率と入射
角度の関係を調べた。その結果、図２に示すように、１
次のブラツグ反射（Ａ）により比較的大きな入射角度で
も干渉による高い反射光が得られた。この１次のブラツ
グ反射率は約３０％であつた。

【００２８】実施例２緩衝層として、厚さが２５ÅのＳｉ層と厚さが３０Åの
ＳｉＯ₂層とをこの順に積層し、かつこの両層を１周期
として１０周期積層した複合層を形成するようにした以
外は、実施例１と同様にして、Ｘ線反射鏡を作製した。
このＸ線反射鏡は、１次のブラツグ反射率が３５％とな
り、実施例１よりもさらに良好な結果が得られた。

【００２９】比較例１緩衝層を形成しなかつた以外は、実施例１と同様にし
て、Ｘ線反射鏡を作製した。このＸ線反射鏡は、１次の
ブラツグ反射率が約２５％となり、実施例１，２の緩衝
層を有するものに比べて、劣つていた。

【００３０】実施例３可撓性基材として、厚さが１００μｍのポリエチレンテ
レフタレ―トフイルム（以下、ＰＥＴフイルムという）
を用いた以外は、実施例１と同様にして、Ｘ線反射鏡を
作製した。このＸ線反射鏡は、１次のブラツグ反射率が
１８％となり、実施例１，２のポリイミドフイルムを可
撓性基材としたものに比べて劣つていたが、十分に実用
可能であつた。

【００３１】実施例４可撓性基材として、厚さが１００μｍのＰＥＴフイルム
を用いた以外は、実施例２と同様にして、Ｘ線反射鏡を
作製した。このＸ線反射鏡は、１次のブラツグ反射率が
２６％となり、実施例３よりも良好な結果が得られた。

【００３２】比較例２緩衝層を形成しなかつた以外は、実施例３と同様にし
て、Ｘ線反射鏡を作製したが、１次のブラツグ反射率が
約１０％となり、実用的なＸ線反射鏡が得られなかつ
た。これは、可撓性基材としてのＰＥＴフイルムの表面
粗さがかなり大きいため、Ｘ線の散乱や、積層構造の界
面の平坦性が悪く、反射光の干渉が弱いためと考えられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線反射鏡の一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明のＸ線反射鏡にＸ線を照射したときの反
射率と入射角度との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１可撓性基材２緩衝層３ａ屈折率の低い層（タンダステン層）３ｂ屈折率の高い層（炭素層）３（３₁，………，３_n）反射層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性基材上に、この基材の表面粗さを
小さくする緩衝層が設けられ、この上にＸ線領域での屈
折率の異なる層が周期的に積層されていることを特徴と
するブラツグ反射によりＸ線を反射させるＸ線反射鏡。
【請求項２】可撓性基材がポリイミドフイルム、ポリ
エステルフイルムなどのプラスチツクフイルムからなる
請求項１に記載のＸ線反射鏡。
【請求項３】緩衝層がＳｉまたはＳｉＯ₂の単層また
は複合層からなり、この上にタングステン層と炭素層と
がＸ線領域での屈折率の異なる層として周期的に積層さ
れてなる請求項１または請求項２に記載のＸ線反射鏡。