JPH1031096A - Half mirror type filter for x-ray and wave length selecting method using it - Google Patents

Half mirror type filter for x-ray and wave length selecting method using it

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JPH1031096A
JPH1031096A JP18574296A JP18574296A JPH1031096A JP H1031096 A JPH1031096 A JP H1031096A JP 18574296 A JP18574296 A JP 18574296A JP 18574296 A JP18574296 A JP 18574296A JP H1031096 A JPH1031096 A JP H1031096A
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JP
Japan
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light
thin film
filter
ray
incident
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Pending
Application number
JP18574296A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuneyuki Haga
恒之 芳賀
Yuichi Uchiumi
裕一 内海
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH1031096A publication Critical patent/JPH1031096A/en
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a half mirror type filter which is excellent in wave length selectivity by making light obliquely incident on a film surface of an extremely thin film, transmitting soft X-rays, and totally reflecting them by setting the incident angle as an angle not more than a total reflection critical angle of the light of an ultraviolet ray area from a vacuum ultraviolet rays. SOLUTION: An extremely thin film 1 is independently supported on a base board 2, and a half mirror type filter is formed. The extremely thin film 1 is formed of alight element such as silicon, aluminum and carbon or its nitride, carbide, an oxide or the like, and the base board 2 is formed of silicon or the like. When an incident angle 6 of the incident light 3 on the extremely thin film 1 is set as an angle not less than a total reflection critical angle to soft X-rays 4 transmitting the extremely thin film 1 and is set as an angle not more the total reflection critical angle to the light 5 of an ultraviolet ray area from reflecting vacuum ultraviolet rays, the light 5 is totally reflected by the extremely thin film 1. That is, when the incident angle 6 of the incident light 3 is changed, the light 5 of an ultraviolet ray area from vacuum ultraviolet rays of specific wave length or more is totally reflected. Therefore, the incident light 2 having a continuous spectrum can be separated into soft X-rays 4 and the light 5 of an ultraviolet ray area from vacuum ultraviolet rays.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、波長200nm以
下の真空紫外から軟X線領域の光を対象としたハーフミ
ラー型フィルタと、それを用いた波長選択方法に関する
ものである。このハーフミラー型フィルタは、シンクロ
トロン放射光や、レーザープラズマX線源等から得られ
る連続スペクトルを持つ光から、軟X線領域の光と、真
空紫外から紫外線領域の光を分離するものである。軟X
線領域の光学系の特性に悪影響を与える真空紫外から紫
外線領域の光を分離することができるため、軟X線縮小
投影露光や回折格子分光器などの高次光カットのための
フィルタとして適用が可能であり、軟X線光学の分野に
おいて広い利用分野を持つものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a half-mirror type filter for light in a vacuum ultraviolet to soft X-ray region having a wavelength of 200 nm or less, and a wavelength selecting method using the same. This half-mirror type filter separates light in the soft X-ray region and light in the ultraviolet region from vacuum ultraviolet from light having a continuous spectrum obtained from synchrotron radiation light or a laser plasma X-ray source. . Soft X
Since it can separate light in the ultraviolet region from vacuum ultraviolet, which adversely affects the characteristics of the optical system in the line region, it can be applied as a filter for high-order light cut such as soft X-ray reduction projection exposure or diffraction grating spectroscope. It has a wide field of application in the field of soft X-ray optics.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長が200nm以下の真空紫外から軟
X線領域の光は、シンクロトロン放射光や、レーザープ
ラズマX線源等の高輝度な光源の出現により、産業上へ
の応用が大いに期待されている。これらの光源から得ら
れる光は連続スペクトルを持つが、ほとんどの応用にお
いては、その中の特定の波長領域を用いて行われてお
り、特定の波長領域を取り出すために種々の方法が用い
られている。例えば、簡便な方法としては、元素の吸収
端を利用したフィルタを用いて特定の波長領域の光を透
過あるいは吸収させる方法がある。また、ブラッグ(Br
agg)反射を用いた多層膜反射鏡により、特定の波長を
反射させたり、回折格子分光器を用いて波長選択を行う
方法などもある。フィルタを用いる方法は簡便ではある
が、その透過特性は元素に固有なものとなり、選択でき
る波長範囲が限定される。さらに、軟X線領域の光は吸
収が非常に大きく、透過率を大きくするためには、膜厚
が100nm程度の極薄フィルタが必要となる。極薄フ
ィルタの作製方法としては、金属塩の結晶上に、蒸着に
より薄膜を成膜した後に、水により下地の金属塩を溶解
し、多層膜を支持体によりすくい取る方法が採られてい
る。しかしながら、この方法では、下地から薄膜を剥離
する際に、薄膜の持つ内部応力により剥離した薄膜に亀
裂が生じ、歩留まりが低いという問題がある。さらに
は、支持体にメッシュを用いるとメッシュによる透過率
の減少、支持体にリング開口を用いると開口面積の制限
などの問題がある。また、ブラッグ反射を用いた多層膜
反射鏡により、特定の波長を反射させる方法では、反射
鏡の入射角が全反射臨界角を満足するような長波長の真
空紫外や紫外領域の光が混じったり、高次のブラッグ反
射の条件を満足する短波長の光が混じるという問題があ
る。さらに、回折格子分光器を用いる方法では、波長選
択性は高いものの、強度低下が著しく、また、取り出す
波長の整数倍の高次の回折光が混じるという問題があ
る。フィルタを用いないこれらの場合においても、長波
長の真空紫外や紫外領域の光は結像光学系の結像特性
に、長波長の高次の回折光は分光器の波長選択性に悪影
響を与えるため、フィルタを併用して取り除く必要があ
った。
2. Description of the Related Art Light in the range from vacuum ultraviolet to soft X-rays having a wavelength of 200 nm or less is expected to be applied to industrial applications due to the emergence of high-intensity light sources such as synchrotron radiation and laser plasma X-ray sources. Have been. The light obtained from these light sources has a continuous spectrum, but in most applications it is performed using a specific wavelength region within it, and various methods are used to extract the specific wavelength region. I have. For example, as a simple method, there is a method of transmitting or absorbing light in a specific wavelength region using a filter using an absorption edge of an element. Also, Bragg (Br
agg) There is a method of reflecting a specific wavelength by a multilayer reflector using reflection, or a method of selecting a wavelength by using a diffraction grating spectroscope. Although a method using a filter is simple, its transmission characteristics are specific to the element, and the selectable wavelength range is limited. Furthermore, light in the soft X-ray region has a very large absorption, and an ultra-thin filter with a thickness of about 100 nm is required to increase the transmittance. As a method for producing an ultra-thin filter, a method has been employed in which a thin film is formed on a crystal of a metal salt by vapor deposition, the underlying metal salt is dissolved with water, and the multilayer film is scooped with a support. However, in this method, when the thin film is peeled from the base, there is a problem that cracks occur in the peeled thin film due to internal stress of the thin film, and the yield is low. Furthermore, when a mesh is used for the support, there is a problem that transmittance decreases due to the mesh, and when a ring opening is used for the support, the opening area is limited. In the method of reflecting a specific wavelength by using a multilayer reflector using Bragg reflection, long-wavelength light in the vacuum ultraviolet or ultraviolet region where the incident angle of the reflector satisfies the critical angle for total reflection may be mixed. There is a problem that short-wavelength light that satisfies the condition of high-order Bragg reflection is mixed. Further, the method using the diffraction grating spectroscope has problems that although the wavelength selectivity is high, the intensity is remarkably reduced, and high-order diffracted light having an integral multiple of the wavelength to be extracted is mixed. Even in these cases without filters, long-wavelength light in the vacuum ultraviolet or ultraviolet region has an adverse effect on the imaging characteristics of the imaging optical system, and long-wavelength higher-order diffracted light has an adverse effect on the wavelength selectivity of the spectroscope. Therefore, it was necessary to remove the filter together.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来技術における問題点を解決するものであって、
ハーフミラー型のフィルタにより、不要な長波長の真空
紫外から紫外線領域の光を反射させ、必要とする軟X線
領域の光のみを透過させることにより、従来法における
波長選択性の不完全さを解消し、高い透過率を有する波
長選択性の良好なハーフミラー型のフィルタを提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art.
The half-mirror type filter reflects light in the ultraviolet region from unnecessary long-wavelength vacuum ultraviolet light and transmits only light in the required soft X-ray region, thereby eliminating imperfect wavelength selectivity in the conventional method. An object of the present invention is to provide a half-mirror type filter having high transmittance and good wavelength selectivity.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構
成とするものである。すなわち、本発明は請求項1に記
載のように、極薄膜の膜面に対し斜めに入射する軟X線
から真空紫外ないし紫外領域の光の入射角と、上記入射
光に含まれる特定波長λcの光の全反射臨界角とを等し
くする材料からなる極薄膜により少なくとも構成したX
線用ハーフミラー型フィルタとするものである。このよ
うな構成のフィルタとすることにより、独立支持された
平坦かつ平滑な極薄膜の反射面により全反射臨界角の違
いを利用して、シンクロトロン放射光や、レーザープラ
ズマX線源等から得られる連続スペクトルを持つ光か
ら、軟X線領域の光と、真空紫外ないし紫外線領域の光
を効率良く分離することができる。したがって、軟X線
領域の光学系の特性に悪影響を与える真空紫外ないし紫
外線領域の光をカットすることができるので、軟X線縮
小投影露光や、回折格子分光器の高次光カットのための
フィルタとして軟X線光学の分野において広く利用でき
る効果がある。また、本発明は請求項2に記載のよう
に、請求項1に記載のX線用ハーフミラー型フィルタに
おいて、極薄膜は、珪素、アルミニウム、炭素、ダイヤ
モンド、硼素、ベリリウムのうちから選択される少なく
とも1種の軽元素、もしくは該軽元素の窒化物、炭化
物、酸化物のうちから選択される少なくとも1種の化合
物、もしくは上記軽元素および上記化合物のうちから選
択される少なくとも1種の物質により構成したX線用ハ
ーフミラー型フィルタとするものである。このように、
フィルタの構成材料として、上記の軽元素や、軽元素の
化合物を用いることにより、面粗さの小さい極めて平滑
な反射面を得ることができ、かつ透過する軟X線に対す
る吸収が小さいため、吸収による光の損失を抑えること
ができ、大きな透過光強度を得ることができる。また、
本発明は請求項3に記載のように、請求項1または請求
項2に記載のX線用ハーフミラー型フィルタにおいて、
該フィルタを構成する極薄膜上に、高融点金属(例え
ば、白金、イリジウム、クロム、モリブデン、タングス
テン等)および該高融点金属の窒化物、炭化物、酸化物
のうちから選択される少なくとも1種の物質よりなる単
層膜、もしくは多層膜を積層した構造のX線用ハーフミ
ラー型フィルタとするものである。このように、上記金
属薄膜または金属化合物薄膜を積層することにより、光
の全反射臨界角をいっそう大きくすることができ、より
大きな入射角で反射率を高め、波長選択性を向上できる
効果がある。また、本発明は請求項4に記載のように、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のX線用
ハーフミラー型フィルタを用いて波長選択を行う方法で
あって、上記フィルタの表面に、軟X線から真空紫外な
いし紫外領域の光を所定の入射角で斜めに入射して、該
入射角と、上記入射光に含まれる特定波長λcの光の全
反射臨界角とが等しくなるように調整して、特定波長λ
c以上の波長の光を反射させ、かつ特定波長λcよりも小
さい波長の光を透過させることにより波長の選択を行う
方法とするものである。このように、特定の波長以上の
光を反射させて分離するため、元素の吸収端を用いた波
長カットとは異なり、複数の吸収端による長波長領域で
の再透過が無く、完全に長波長のカットを行える効果が
ある。
Means for Solving the Problems In order to achieve the object of the present invention, the present invention is configured as described in the claims. That is, according to the present invention, as described in claim 1, the incident angle of light in the vacuum ultraviolet to ultraviolet region from soft X-ray obliquely incident on the film surface of the ultra-thin film, and the specific wavelength λ included in the incident light X at least constituted by an ultrathin film made of a material for equalizing the critical angle of total reflection of light of c
This is a line half mirror type filter. By adopting a filter having such a configuration, it is possible to obtain from a synchrotron radiation beam, a laser plasma X-ray source, etc. by utilizing the difference in the critical angle of total reflection by the independently supported flat and smooth ultra-thin reflective surface. From light having a given continuous spectrum, light in the soft X-ray region and light in the vacuum ultraviolet or ultraviolet region can be efficiently separated. Therefore, light in the vacuum ultraviolet or ultraviolet region that adversely affects the characteristics of the optical system in the soft X-ray region can be cut off, so that it can be used as a filter for soft X-ray reduction projection exposure or high-order light cut of a diffraction grating spectroscope. There is an effect that can be widely used in the field of soft X-ray optics. According to a second aspect of the present invention, in the X-ray half-mirror filter according to the first aspect, the ultra-thin film is selected from silicon, aluminum, carbon, diamond, boron, and beryllium. At least one light element, or at least one compound selected from nitrides, carbides, and oxides of the light elements, or at least one substance selected from the light elements and the compounds; This is a half mirror type filter for X-rays configured. in this way,
By using the above light element or a compound of the light element as a constituent material of the filter, an extremely smooth reflecting surface with small surface roughness can be obtained, and the absorption of transmitted soft X-rays is small. Light loss due to light transmission can be suppressed, and a large transmitted light intensity can be obtained. Also,
According to a third aspect of the present invention, there is provided an X-ray half mirror type filter according to the first or second aspect,
On the ultra-thin film constituting the filter, at least one selected from a high melting point metal (for example, platinum, iridium, chromium, molybdenum, tungsten, etc.) and a nitride, carbide, or oxide of the high melting point metal This is an X-ray half mirror type filter having a structure in which a single-layer film made of a substance or a multilayer film is laminated. As described above, by laminating the metal thin film or the metal compound thin film, the critical angle of total reflection of light can be further increased, the reflectance can be increased at a larger incident angle, and the wavelength selectivity can be improved. . Further, the present invention provides, as set forth in claim 4,
A method for selecting a wavelength using the half-mirror filter for X-rays according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface of the filter in a vacuum ultraviolet to ultraviolet region from soft X-rays is provided. and the light incident obliquely at a predetermined incident angle, and the angle of incidence, and adjusted so that the total reflection critical angle of the light of a particular wavelength lambda c contained in the incident light becomes equal to the specific wavelength lambda
It reflects light of wavelength longer than c, and it is an method for selecting a wavelength by transmitting light of wavelength less than a specific wavelength lambda c. As described above, since light having a specific wavelength or more is reflected and separated, unlike wavelength cut using the absorption edge of an element, there is no re-transmission in a long wavelength region due to a plurality of absorption edges, and a completely long wavelength. There is an effect that can be cut.

【0005】本発明のX線用ハーフミラー型フィルタ
は、軟X線領域の光を透過し、真空紫外から紫外線領域
の光をカットするフィルタを実現するためのものであ
る。そのため、フィルタの構成材料を極めて平滑な反射
面として、真空紫外から紫外線領域のカットする光の全
反射臨界角を満足するような斜め入射角として反射させ
ることを最も主要な特徴とするものである。すなわち、
カットする光をフィルタの構成材料に吸収させるのでは
なく、反射させることにより分離する点が従来技術と異
なるところである。反射によって波長選択を行うため、
極めて平滑な反射面が得られるように、フィルタの構成
材料としては面粗さの小さい元素および成膜法を用い、
必要に応じて、超平滑研磨を加えることを特徴とするも
のである。また、全反射臨界角を満足するような斜め入
射角を用いるため、高い歩留まりで大きな開口部が得ら
れる極薄膜のメンブレン化技術を用いることを特徴とす
るものである。さらに、全反射臨界角を大きくとれるよ
うに、極薄膜のメンブレン上に、高融点金属よりなる平
滑な反射面を有する金属薄膜または金属化合物薄膜を積
層する構造とすることを特徴とするものである。本発明
は、極めて平滑な反射面を持つ極薄膜のメンブレンを、
全反射臨界角を満足するような斜め入射角で用い、真空
紫外から紫外線領域の光を反射させ、軟X線領域の光を
透過させることにより、連続したスペクトルを持つ光か
ら、真空紫外ないし紫外線領域の光を完全にカットし、
特定の波長領域の軟X線領域の光を透過するフィルタと
して作用する。特定の波長以上の光を反射させて分離す
るため、元素の吸収による波長カットとは異なり、複数
の吸収端による長波長領域での再透過が無く、完全な長
波長のカットが可能である。極めて平滑な反射面が得ら
れるように、フィルタの構成材料としては面粗さの小さ
な元素および成膜法を用い、場合によっては超平滑研磨
を加えることにより反射光の反射率を高め、これにより
波長選択性を高める。さらに、極薄膜メンブレン上に、
金属薄膜を積層する構成とすることにより、全反射臨界
角がさらに大きくなり、より大きな入射角で反射率を高
め、波長選択性を高めるものである。また、極薄膜のメ
ンブレン化技術をフィルタの作製方法として用いること
により、全反射臨界角を満足するような斜め入射角で用
いることが可能な大きい開口部を持つフィルタを高い歩
留まりで作製することができる。
The half mirror type filter for X-rays according to the present invention is for realizing a filter that transmits light in a soft X-ray region and cuts light in a vacuum ultraviolet to ultraviolet region. Therefore, the most main feature of the filter is to make the filter material as an extremely smooth reflecting surface and reflect it as an oblique incident angle that satisfies the critical angle for total reflection of light cut in the vacuum ultraviolet to ultraviolet region. . That is,
The difference from the prior art is that the light to be cut is separated by reflecting the light instead of absorbing the constituent material of the filter. To select the wavelength by reflection,
In order to obtain an extremely smooth reflective surface, the filter is made of a material with a small surface roughness and a film forming method,
It is characterized by adding ultra-smooth polishing as required. Further, in order to use an oblique incident angle that satisfies the critical angle for total reflection, an ultra-thin membrane technology for forming a large opening with a high yield is used. Further, a metal thin film or a metal compound thin film having a smooth reflection surface made of a high melting point metal is laminated on an ultra-thin membrane so that a critical angle of total reflection can be obtained. . The present invention provides an ultra-thin membrane having an extremely smooth reflective surface.
It is used at an oblique angle of incidence that satisfies the critical angle for total reflection, reflects light in the ultraviolet region from vacuum ultraviolet, and transmits light in the soft X-ray region. Completely cut out the light in the area,
It functions as a filter that transmits light in a soft X-ray region in a specific wavelength region. Since light having a specific wavelength or more is reflected and separated, unlike a wavelength cut by absorption of an element, there is no re-transmission in a long wavelength region due to a plurality of absorption edges, and a complete long wavelength can be cut. In order to obtain an extremely smooth reflective surface, a filter is made of an element having a small surface roughness and a film forming method as a constituent material of the filter, and in some cases, the reflectance of reflected light is increased by adding ultra-smooth polishing, thereby increasing the reflectivity. Increase wavelength selectivity. Furthermore, on an ultra-thin membrane,
By laminating the metal thin films, the critical angle of total reflection is further increased, the reflectance is increased at a larger incident angle, and the wavelength selectivity is enhanced. Also, by using the ultra-thin membrane technology as a filter manufacturing method, a filter having a large opening that can be used at an oblique incident angle that satisfies the critical angle for total reflection can be manufactured with a high yield. it can.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

〈実施の形態1〉図1は、本実施の形態で例示するX線
用ハーフミラー型フィルタの構成を示す模式図である。
図において、1は独立支持された極薄膜構造体(極薄膜
とも言う)、2は基板である。3はシンクロトロン放射
光あるいはレーザープラズマX線源等の連続スペクトル
を持つ入射光、4はフィルタを透過する軟X線、5はフ
ィルタにより反射される真空紫外から紫外線領域の光、
6は入射光のフィルタへの入射角である。入射光のフィ
ルタへの入射角6を、入射光3のうちフィルタを透過す
る軟X線4に対しては全反射臨界角以上となし、フィル
タにより反射される真空紫外から紫外線領域の光5に対
しては全反射臨界角以下とすることにより、真空紫外か
ら紫外線領域の光5は、独立支持された極薄膜構造体1
により全反射される。すなわち、入射光のフィルタへの
入射角6を変えることにより、特定の波長以上の光、す
なわち真空紫外から紫外線領域の光5を全反射すること
ができる。なお、物質の全反射臨界角Θcに関しては下
記の(数1)式が成立する。
<Embodiment 1> FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an X-ray half-mirror type filter exemplified in this embodiment.
In the drawing, reference numeral 1 denotes an independently supported ultrathin film structure (also referred to as an ultrathin film), and 2 denotes a substrate. 3 is incident light having a continuous spectrum such as synchrotron radiation or laser plasma X-ray source, 4 is soft X-ray transmitted through the filter, 5 is light in the vacuum ultraviolet to ultraviolet region reflected by the filter,
Reference numeral 6 denotes an incident angle of the incident light to the filter. The incident angle 6 of the incident light to the filter is set to be equal to or greater than the total reflection critical angle with respect to the soft X-rays 4 passing through the filter out of the incident light 3, and the light 5 in the vacuum ultraviolet to ultraviolet region reflected by the filter is reflected. On the other hand, when the angle is equal to or less than the total reflection critical angle, the light 5 in the vacuum ultraviolet to ultraviolet region can be transmitted to the independently supported ultrathin film 1
Is totally reflected. That is, by changing the incident angle 6 of the incident light to the filter, light having a specific wavelength or more, that is, light 5 in a vacuum ultraviolet to ultraviolet region can be totally reflected. Note that equation (1) below is satisfied with respect to the total reflection critical angle theta c substances.

【0007】[0007]

【数1】 (Equation 1)

【0008】ここで、1−δ:複素屈折率の実数部、r
e:古典電子半径、λ:波長、ρ:密度、N0:アボガド
ロ数、Α:原子量、f1:原子散乱因子、を表わす。な
お、上記(数1)式において、元素に固有な量として、
下記(数2)式を代入すれば、
Where 1-δ: real part of complex refractive index, r
e : classical electron radius, λ: wavelength, ρ: density, N 0 : Avogadro number, Α: atomic weight, f 1 : atomic scattering factor. In the equation (Equation 1), the amount specific to the element is
By substituting the following (Equation 2),

【0009】[0009]

【数2】 (Equation 2)

【0010】ξが大きいほど全反射臨界角Θcは大きく
なる。これは、後述する実施の形態3で説明するよう
に、極薄膜1に、全反射臨界角Θcを大きくするための
金属薄膜を積層することに繋がる。また、波長λについ
ても、λが大きくなれば全反射臨界角Θcは大きくな
る。したがって、入射光のフィルタへの入射角6を適当
に選ぶことにより、特定の波長以上の光に対して全反射
条件を満足させることができる。極薄膜1の構成材料と
しては、珪素、アルミニウム、炭素、ダイアモンド、硼
素、ベリリウム等の軽元素、あるいはこれらの軽元素の
窒化物、炭化物、酸化物等の化合物の中から選択される
少なくとも1種類以上を用いることができる。基板2と
しては、シリコン等の基板を用いることができる。図2
(a)〜(f)に、本実施の形態で例示したX線用ハー
フミラー型フィルタの作製過程を示す。Siよりなる基
板2〔図2(a)〕に、ECR(電子サイクロトロン共
鳴)プラズマCVD(化学気相成長)法により、SiC
よりなる極薄膜1を積層する〔図2(b)〕。この際、
基板2をバックエッチした後に、反射面が平坦性を保つ
ように、積層する薄膜の応力を弱い引っ張り応力に調整
しておく。次に、レジスト7を裏面に塗布し〔図2
(c)〕、透過部分にあたる窓を紫外線露光等により、
露光現像する〔図2(d)〕。その後、CF4あるいは
SF6等のハロゲンガスによるリアクティブイオンエッ
チ等のドライエッチングによりレジスト7をマスクとし
て極薄膜1をエッチングする〔図2(e)〕。さらに、
KOHあるいはアミン系等のエッチャントを用いて、基
板2をウエットエッチングにより除去する〔図2
(f)〕。このようなプロセスにより、独立支持された
極薄膜構造体1を作製する。さらに、この製造プロセス
は半導体の製造プロセスをそのまま用いることが可能で
あり、特殊な工程がないため、安価に簡便に作製するこ
とができ、また大量生産にも適する。極薄膜1の形成に
は、ECRプラズマCVD法の他に、減圧CVDやスパ
ッタ法などを用いることができるが、特に、ECRプラ
ズマCVD法は低温成膜が可能で、面粗さの小さい平滑
性の高い薄膜を形成することができ、反射率を向上させ
ることが可能となる。
[0010] The total reflection critical angle Θ c as ξ is large increases. This is because, as explained in the third embodiment to be described later, leading to stacking the metal thin film to increase the ultra-thin 1, the total reflection critical angle theta c. As for the wavelength lambda, the total reflection critical angle theta c the larger lambda is the greater. Therefore, by appropriately selecting the incident angle 6 of the incident light to the filter, the condition of total reflection can be satisfied for light having a specific wavelength or more. The constituent material of the ultra-thin film 1 is at least one selected from light elements such as silicon, aluminum, carbon, diamond, boron and beryllium, or compounds such as nitrides, carbides and oxides of these light elements. The above can be used. As the substrate 2, a substrate such as silicon can be used. FIG.
(A) to (f) show a manufacturing process of the X-ray half-mirror filter exemplified in the present embodiment. The substrate 2 made of Si (FIG. 2A) is coated with SiC by ECR (electron cyclotron resonance) plasma CVD (chemical vapor deposition).
An ultra-thin film 1 is laminated [FIG. 2 (b)]. On this occasion,
After the substrate 2 is back-etched, the stress of the thin film to be laminated is adjusted to a low tensile stress so that the reflection surface maintains flatness. Next, a resist 7 is applied to the back surface [FIG.
(C)], the window corresponding to the transmission portion is exposed to ultraviolet light or the like,
Exposure and development [FIG. 2 (d)]. Thereafter, the ultra-thin film 1 is etched using the resist 7 as a mask by dry etching such as reactive ion etching using a halogen gas such as CF 4 or SF 6 (FIG. 2E). further,
The substrate 2 is removed by wet etching using an etchant such as KOH or an amine [FIG.
(F)]. Through such a process, the independently supported ultrathin film structure 1 is manufactured. Further, since this manufacturing process can use the semiconductor manufacturing process as it is and has no special steps, it can be easily manufactured at low cost and is suitable for mass production. The ultra-thin film 1 can be formed by low pressure CVD or sputtering in addition to ECR plasma CVD. In particular, ECR plasma CVD can be formed at a low temperature and has low surface roughness and smoothness. , A thin film having a high refractive index can be formed, and the reflectance can be improved.

【0011】〈実施の形態2〉図3(a)〜(g)に、
本実施の形態で例示するX線用ハーフミラー型フィルタ
の作製過程を示す。本実施の形態では、極薄膜1の形成
時に生じる面粗さを超平滑研磨加工を施すことにより向
上して、高い反射率を得ることを目的とする。Siより
なる基板2に、減圧CVDによりSiNよりなる極薄膜
1を積層する〔図3(b)〕。この際、基板2をバック
エッチした後に、反射面が平坦性を保つように、積層す
る薄膜の応力を弱い引っ張り応力に調整しておく。次
に、超平滑研磨工程により、積層した極薄膜1の表面を
研磨する〔図3(c)〕。ついで、レジスト7を裏面に
塗布し〔図3(d)〕、透過部分にあたる窓を紫外線露
光等により、露光現像する〔図3(e)〕。その後、C
4あるいはSF6等のハロゲンガスによるリアクティブ
イオンエッチ等のドライエッチングにより、レジスト7
をマスクとして、極薄膜1をエッチングする〔図3
(f)〕。さらに、KOHあるいはアミン系等のエッチ
ャントを用いて、基板2をウエットエッチングにより除
去する〔図3(g)〕。これらのプロセスにより、独立
支持された極薄膜構造体1を得ることができる。なお、
この製造プロセスは、半導体の製造プロセスをそのまま
用いることが可能であり、特殊な工程がないため安価に
簡便に作製でき、また大量生産にも適する。
<Embodiment 2> FIGS. 3A to 3G show:
A manufacturing process of a half mirror type filter for X-rays exemplified in this embodiment will be described. In the present embodiment, an object is to obtain a high reflectance by improving the surface roughness generated at the time of forming the ultrathin film 1 by performing ultra-smooth polishing. An ultra-thin film 1 made of SiN is laminated on a substrate 2 made of Si by low pressure CVD (FIG. 3B). At this time, after the substrate 2 is back-etched, the stress of the thin film to be laminated is adjusted to a low tensile stress so that the reflection surface maintains flatness. Next, the surface of the laminated ultrathin film 1 is polished by an ultra-smooth polishing process [FIG. 3 (c)]. Next, a resist 7 is applied to the back surface (FIG. 3D), and the window corresponding to the transmitting portion is exposed and developed by ultraviolet exposure or the like (FIG. 3E). Then, C
By dry etching such as reactive ion etching using halogen gas such as F 4 or SF 6, the resist 7
Is used as a mask to etch the very thin film 1 [FIG.
(F)]. Further, the substrate 2 is removed by wet etching using an etchant such as KOH or an amine system (FIG. 3G). Through these processes, the independently supported ultrathin film structure 1 can be obtained. In addition,
In this manufacturing process, the semiconductor manufacturing process can be used as it is, and since there is no special process, it can be easily manufactured at low cost and is suitable for mass production.

【0012】〈実施の形態3〉図4に、本実施の形態で
例示するX線用ハーフミラー型フィルタの構成を示す。
本実施の形態では、実施の形態1で述べたように、極薄
膜1の上に金属薄膜8を積層し、全反射臨界角を大きく
する場合を示す。図5(a)〜(g)は、本実施の形態
で例示するX線用ハーフミラー型フィルタの作製過程を
示す工程図である。Siよりなる基板2〔図5(a)〕
に、ECRプラズマCVD法により、SiCよりなる極
薄膜1を積層する〔図5(b)〕。この際、基板2をバ
ックエッチした後に、反射面が平坦性を保つように、積
層する薄膜の応力を弱い引っ張り応力に調整しておく。
次に、レジスト7を裏面に塗布し〔図5(c)〕、透過
部分にあたる窓を紫外線露光等により露光し現像する
〔図5(d)〕。その後、CF4あるいはSF6等のハロ
ゲンガスによるリアクティブイオンエッチ等のドライエ
ッチングにより、レジスト7をマスクとして、極薄膜1
をエッチングする〔図5(e)〕。さらに、KOHある
いはアミン系等のエッチャントを用いて、基板2をウエ
ットエッチングにより除去する〔図5(f)〕。最後
に、これらのプロセスにより作製した独立支持された極
薄膜構造体1の上にスパッタ法、蒸着法またはCVD法
等を用いて、高融点金属、例えば、Pt(白金)、Ir
(イリジウム)、Cr(クロム)、Mo(モリブデ
ン)、W(タングステン)等のうちの少なくとも1種の
金属よりなる金属薄膜8を作製する〔図5(g)〕。こ
こで、金属薄膜8は、面粗さを小さくするようにプロセ
ス条件を最適化し、かつ独立支持を保つため応力を弱い
引っ張り応力に調整する。この製造プロセスは、半導体
の製造プロセスをそのまま用いることが可能であり、特
殊な工程を用いないため安価に簡便に作製することがで
き、大量生産にも適する。また、上記金属薄膜8は、上
記高融点金属の窒化物、炭化物または酸化物等を用いる
ことも可能であり、要は全反射臨界角を大きくするもの
であれば良い。また、図5(g)の工程の金属薄膜は単
層のみならず多層膜を用いることもできる。さらに、図
5(g)の工程を、図5(f)のバックエッチの工程と
入れ替えても発明の効果はなんら損なわれないものであ
る。
<Embodiment 3> FIG. 4 shows the configuration of an X-ray half-mirror filter exemplified in this embodiment.
In the present embodiment, as described in the first embodiment, the case where the metal thin film 8 is stacked on the ultrathin film 1 to increase the critical angle for total reflection is shown. 5 (a) to 5 (g) are process diagrams showing a manufacturing process of an X-ray half mirror type filter exemplified in the present embodiment. Substrate 2 made of Si [FIG. 5 (a)]
Next, an ultra-thin film 1 made of SiC is laminated by ECR plasma CVD (FIG. 5B). At this time, after the substrate 2 is back-etched, the stress of the thin film to be laminated is adjusted to a low tensile stress so that the reflection surface maintains flatness.
Next, a resist 7 is applied on the back surface (FIG. 5C), and the window corresponding to the transmitting portion is exposed and developed by ultraviolet exposure or the like (FIG. 5D). Thereafter, the ultra-thin film 1 is formed by dry etching such as reactive ion etching using a halogen gas such as CF 4 or SF 6 using the resist 7 as a mask.
Is etched [FIG. 5 (e)]. Further, the substrate 2 is removed by wet etching using an etchant such as KOH or an amine-based etchant (FIG. 5F). Finally, a high melting point metal, for example, Pt (platinum), Ir, is formed on the independently supported ultrathin film structure 1 produced by these processes by using a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method or the like.
A metal thin film 8 made of at least one metal selected from the group consisting of (iridium), Cr (chromium), Mo (molybdenum), W (tungsten), etc. is produced (FIG. 5 (g)). Here, the process conditions of the metal thin film 8 are optimized to reduce the surface roughness, and the stress is adjusted to a low tensile stress in order to maintain independent support. In this manufacturing process, the semiconductor manufacturing process can be used as it is, and since no special process is used, it can be easily manufactured at low cost and is suitable for mass production. In addition, the metal thin film 8 may be made of nitride, carbide, oxide, or the like of the high melting point metal. Further, as the metal thin film in the step of FIG. 5G, not only a single layer but also a multilayer film can be used. Further, the effects of the present invention are not impaired at all even if the step of FIG. 5G is replaced with the step of the back etch of FIG. 5F.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明のハーフミラー型フィルタは、独
立支持された平坦かつ平滑な極薄膜の反射面により全反
射臨界角の違いを利用して、シンクロトロン放射光や、
レーザープラズマX線源等から得られる連続スペクトル
を持つ光から、軟X線領域の光と、真空紫外ないし紫外
線領域の光を分離することができる。したがって、軟X
線領域の光学系の特性に悪影響を与える真空紫外ないし
紫外線領域の光を分離することが可能であるため、軟X
線縮小投影露光や、回折格子分光器の高次光カットのた
めのフィルタとして軟X線光学の分野において広く利用
できる効果がある。さらに、本発明のハーフミラー型フ
ィルタの作製プロセスは、半導体の製造プロセスをその
まま適用することが可能であるので大量生産に適してい
る。
The half-mirror type filter of the present invention utilizes synchrotron radiation light,
Light in the soft X-ray region and light in the vacuum ultraviolet or ultraviolet region can be separated from light having a continuous spectrum obtained from a laser plasma X-ray source or the like. Therefore, soft X
Since it is possible to separate light in the vacuum ultraviolet or ultraviolet region that adversely affects the characteristics of the optical system in the line region, the soft X
There is an effect that it can be widely used in the field of soft X-ray optics as a filter for line reduction projection exposure or a high-order light cut of a diffraction grating spectroscope. Further, the manufacturing process of the half-mirror filter of the present invention is suitable for mass production since the semiconductor manufacturing process can be applied as it is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1で例示したX線用ハーフ
ミラー型フィルタの構成を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an X-ray half-mirror type filter exemplified in Embodiment 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1で例示したX線用ハーフ
ミラー型フィルタの作製過程を示す工程図。
FIG. 2 is a process chart showing a manufacturing process of the X-ray half-mirror filter exemplified in Embodiment 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態2で例示したX線用ハーフ
ミラー型フィルタの作製過程を示す工程図。
FIG. 3 is a process chart showing a manufacturing process of the X-ray half mirror type filter exemplified in Embodiment 2 of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態3で例示したX線用ハーフ
ミラー型フィルタの構成を示す模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an X-ray half-mirror filter exemplified in Embodiment 3 of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態3で例示したX線用ハーフ
ミラー型フィルタの作製過程を示す工程図。
FIG. 5 is a process chart showing a manufacturing process of the X-ray half-mirror filter exemplified in Embodiment 3 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…独立支持された極薄膜構造体(極薄膜) 2…基板 3…入射光 4…フィルタを透過する軟X線 5…フィルタにより反射される真空紫外から紫外線領域
の光 6…入射光のフィルタへの入射角 7…レジスト 8…金属薄膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Independently supported ultra-thin film structure (ultra-thin film) 2 ... Substrate 3 ... Incident light 4 ... Soft X-ray transmitted through a filter 5 ... Vacuum ultraviolet to ultraviolet light reflected by the filter 6 ... Filter of incident light Angle of incidence 7 ... Resist 8 ... Metal thin film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】極薄膜の膜面に対し斜めに入射する軟X線
から真空紫外ないし紫外領域の光の入射角と、上記入射
光に含まれる特定波長λcの光の全反射臨界角とを等し
くする材料からなる極薄膜により少なくとも構成してな
ることを特徴とするX線用ハーフミラー型フィルタ。
The incident angle of light in the vacuum ultraviolet to ultraviolet region from 1. A soft X-rays incident obliquely to the electrode film surfaces of the thin film, and the total reflection critical angle of light of a particular wavelength lambda c contained in the incident light A half-mirror type filter for X-rays, characterized in that the filter is at least constituted by an extremely thin film made of a material which makes the same.
【請求項2】請求項1に記載のX線用ハーフミラー型フ
ィルタにおいて、極薄膜は、珪素、アルミニウム、炭
素、ダイヤモンド、硼素、ベリリウムのうちから選択さ
れる少なくとも1種の軽元素、もしくは該軽元素の窒化
物、炭化物、酸化物のうちから選択される少なくとも1
種の化合物、もしくは上記軽元素および上記化合物のう
ちから選択される少なくとも1種の物質により構成して
なることを特徴とするX線用ハーフミラー型フィルタ。
2. The X-ray half-mirror type filter according to claim 1, wherein the ultra-thin film is at least one kind of light element selected from silicon, aluminum, carbon, diamond, boron and beryllium. At least one selected from nitrides, carbides and oxides of light elements
A half-mirror type filter for X-rays, comprising a kind of compound or at least one kind of substance selected from the above light elements and the above compounds.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載のX線用ハ
ーフミラー型フィルタにおいて、該フィルタを構成する
極薄膜上に、高融点金属および該高融点金属の窒化物、
炭化物、酸化物のうちから選択される少なくとも1種の
物質よりなる単層膜もしくは多層膜を積層してなること
を特徴とするX線用ハーフミラー型フィルタ。
3. The X-ray half-mirror filter according to claim 1, wherein a refractory metal and a nitride of the refractory metal are formed on an extremely thin film constituting the filter.
A half-mirror filter for X-rays, comprising a single-layer film or a multilayer film made of at least one substance selected from carbides and oxides.
【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれか1項に
記載のX線用ハーフミラー型フィルタを用いて波長選択
を行う方法であって、上記フィルタの表面に、軟X線か
ら真空紫外ないし紫外領域の光を所定の入射角で斜めに
入射して、該入射角と、上記入射光に含まれる特定波長
λcの光の全反射臨界角とが等しくなるように調整し
て、特定波長λc以上の波長の光を反射させ、かつ特定
波長λcよりも小さい波長の光を透過させることにより
波長の選択を行うことを特徴とする波長選択方法。
4. A method for selecting a wavelength using the X-ray half-mirror filter according to claim 1, wherein a soft X-ray is applied to the surface of the filter from a soft X-ray. the light in the ultraviolet to the ultraviolet region incident obliquely at a predetermined incident angle, and the angle of incidence, and adjusted so that the total reflection critical angle of the light of a particular wavelength lambda c contained in the incident light becomes equal, wavelength selection method characterized by the selection of wavelengths by causing to reflect light of wavelength longer than a particular wavelength lambda c, and transmits light of wavelength less than a specific wavelength lambda c.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002236200A (en) * 2001-02-09 2002-08-23 Sumitomo Electric Ind Ltd X-ray optical element, and method of manufacturing the same
JP2007163311A (en) * 2005-12-14 2007-06-28 Japan Science & Technology Agency Optical element and method for manufacturing it
JP2012512969A (en) * 2008-12-18 2012-06-07 ケミラ オイ Coating color composition and paper or paper board coated with the same
CN113689968A (en) * 2021-08-24 2021-11-23 上海科技大学 Soft X-ray optical filter and preparation method and application thereof

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