JPS6269201A - 不整透過型フレネルゾ−ンプレ−ト - Google Patents
不整透過型フレネルゾ−ンプレ−トInfo
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- JPS6269201A JPS6269201A JP20774185A JP20774185A JPS6269201A JP S6269201 A JPS6269201 A JP S6269201A JP 20774185 A JP20774185 A JP 20774185A JP 20774185 A JP20774185 A JP 20774185A JP S6269201 A JPS6269201 A JP S6269201A
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- zone
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、結像型X線顕微鏡などにおける輻射波の集束
、結像等に用いるフレネルゾーンプレート、特に、高い
分解能が製造容易に得られるようにした不整透過型7レ
ネルゾー7プレートに関するものである。
、結像等に用いるフレネルゾーンプレート、特に、高い
分解能が製造容易に得られるようにした不整透過型7レ
ネルゾー7プレートに関するものである。
(従来の技術)
従来のこの種ゾーンプレートは、例えば、第10図番こ
示すように、元やX線などの輻射波に対して透明な領域
すなわちゾーンと不透明なゾーンとを同心円環状に設け
て構成され、回折効果に基づく集束、結像の機能を有し
ている。
示すように、元やX線などの輻射波に対して透明な領域
すなわちゾーンと不透明なゾーンとを同心円環状に設け
て構成され、回折効果に基づく集束、結像の機能を有し
ている。
N個のゾーンを設けた7レネルゾーンプレートに8ける
n番目のゾーンの外周半径r(n)は、つぎの(1)式
で与えられ、また、(2)式が得られる。
n番目のゾーンの外周半径r(n)は、つぎの(1)式
で与えられ、また、(2)式が得られる。
r(n)”= n/λ (n=1.2.・・−・−、
N) =(1)r(])−λf
・・・(2)ここに、fは焦点距離であり、λ
は波長である。
N) =(1)r(])−λf
・・・(2)ここに、fは焦点距離であり、λ
は波長である。
また、最外殻をなすN番目のゾーンの幅はつぎの。
(8)式で与えられる。
かかるフレネルゾーンプレートに入射した平行光の焦点
面における強度分布I(r)は、後述の(2o)式また
は(21)式で表わされるが、Nが十分大きいときには
、つぎの(4)式および(5)式で与えられるOw=2
πr−r(N)/λ/ ・(5)こ
こに、UO(Q)はフレネルゾーンプレートを取除いた
ときのフレネルゾーンプレートの位置からの距離=/、
中心軸からの距離;rの点Qにおける輻射波の振幅であ
り、Jl(W)は第1種1次ベッセル関数である。なお
、(4)式の関数はエアリ−関数としてよく知られてい
る。また、通常のレンズにおけると同様にして、つぎの
関係が成立つ。
面における強度分布I(r)は、後述の(2o)式また
は(21)式で表わされるが、Nが十分大きいときには
、つぎの(4)式および(5)式で与えられるOw=2
πr−r(N)/λ/ ・(5)こ
こに、UO(Q)はフレネルゾーンプレートを取除いた
ときのフレネルゾーンプレートの位置からの距離=/、
中心軸からの距離;rの点Qにおける輻射波の振幅であ
り、Jl(W)は第1種1次ベッセル関数である。なお
、(4)式の関数はエアリ−関数としてよく知られてい
る。また、通常のレンズにおけると同様にして、つぎの
関係が成立つ。
集光スポットサイズ(全幅半値幅)
1.08λF = 1.08 dr
−(61結像分解能(レイリー基準) 1.22λF −1,22ar −(
?)すなわち、フレネルゾーンプレートの分解能は最外
殻の最小ゾーン幅arで決定されることが判る。
−(61結像分解能(レイリー基準) 1.22λF −1,22ar −(
?)すなわち、フレネルゾーンプレートの分解能は最外
殻の最小ゾーン幅arで決定されることが判る。
なお、Fは7レネルゾーンプレートのF数である。
(発明が解決しようとする問題点)
したがって、分解能の良いレンズとして作用させるため
には、小さい最小ゾーン@ arを有するフレネルゾー
ンプレートを裏作すればよいことになる。従来、サブミ
クロン以下の分解能を有するフレネルゾーンプレートは
、レーザへ干渉を用いたホログラフィック法と電子ビー
ムリングラフィ法Eこよって製作されているが、ホログ
ラフィック法ではレーザの波長に対する制約等からar
= 58nmが限界であり、電子ビームリングラフィ
法ではレジスト中に8ける電子の散乱に基づく近接効果
によって大略dr= 50 nmが限界とされている。
には、小さい最小ゾーン@ arを有するフレネルゾー
ンプレートを裏作すればよいことになる。従来、サブミ
クロン以下の分解能を有するフレネルゾーンプレートは
、レーザへ干渉を用いたホログラフィック法と電子ビー
ムリングラフィ法Eこよって製作されているが、ホログ
ラフィック法ではレーザの波長に対する制約等からar
= 58nmが限界であり、電子ビームリングラフィ
法ではレジスト中に8ける電子の散乱に基づく近接効果
によって大略dr= 50 nmが限界とされている。
したがって、従来の7レネルゾーンプレートには、精々
rt o nm程度の分解能しか得られないという間、
。
rt o nm程度の分解能しか得られないという間、
。
照点があった。
本発明の目的は、上述した問題点を解決し、高分解能を
有する製造容易なフレネルゾーンプレートを提供するこ
とにある。
有する製造容易なフレネルゾーンプレートを提供するこ
とにある。
(問題点を解決するための手段)
すなわち、本発明不整透過型7レネルゾーンプレートは
、それぞれの幅を順次に異ならせて構成すべき透過性領
域と遮断性もしくは移相透過性領域とを交互に設ける7
レネルゾーンプレートに3いて、前記透過性領域の一部
および前記遮断性も・・しくは移相透過性領域の一部の
いずれか一部をそれぞれ遮断性もしくは移相透過性領域
および透過性領域にしたことを特徴とするものである。
、それぞれの幅を順次に異ならせて構成すべき透過性領
域と遮断性もしくは移相透過性領域とを交互に設ける7
レネルゾーンプレートに3いて、前記透過性領域の一部
および前記遮断性も・・しくは移相透過性領域の一部の
いずれか一部をそれぞれ遮断性もしくは移相透過性領域
および透過性領域にしたことを特徴とするものである。
(作用)
本発明によれば、フレネルゾーンプレートに3ける透過
性領域および遮断性領域の幅を近接効果が生じない値に
選んであるので、高い分解能を有するフレネルゾーンプ
レートを製造容易に実現することができる。
性領域および遮断性領域の幅を近接効果が生じない値に
選んであるので、高い分解能を有するフレネルゾーンプ
レートを製造容易に実現することができる。
(実施例)
以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳llAに
説明する。
説明する。
まず、第]0図示の従来の7レネルゾー/プレートに対
応する本発明フレネルゾーンプレートの構成例の正面図
を第1図に示し、その断面図を第2図に示す。図示の本
発明7しネルゾーンプレート1に8いては、例えば、第
3図に概略構成を示す結像型Xm顕微鏡1こ用いられる
。第3図において、連続スペクトルを有する入射X線2
は、コント・デンサレンズとして作用する第】フレネル
ゾーンプレート3を介してピンホール令から物体5を通
過し、さらに、7オーカスレンズとして作用する第2フ
レネルゾーンプレート6を介してX線検知器またはX級
フィルム7上に結像する。第17レネルゾーンプレート
3は、高い分解能を必要としないのであるから、前述の
ilO図に示したような従来の構成とすることができ、
ピンホール4とともに連続スペクトルのX線を単色化す
る作用をする。一方、第27レネルゾーンプレート6は
、高い分解能を必要とするので、本発明により、第1図
および第2図に示したように構成する。すなわち、第2
図に示したフレネルゾーンプレート]にSいては、円環
状のシリコンウェハ8上にS iNxの透過性薄膜9を
形成し、この層9上にAuからなる遮断性領域10を同
心円環状に形成しである。
応する本発明フレネルゾーンプレートの構成例の正面図
を第1図に示し、その断面図を第2図に示す。図示の本
発明7しネルゾーンプレート1に8いては、例えば、第
3図に概略構成を示す結像型Xm顕微鏡1こ用いられる
。第3図において、連続スペクトルを有する入射X線2
は、コント・デンサレンズとして作用する第】フレネル
ゾーンプレート3を介してピンホール令から物体5を通
過し、さらに、7オーカスレンズとして作用する第2フ
レネルゾーンプレート6を介してX線検知器またはX級
フィルム7上に結像する。第17レネルゾーンプレート
3は、高い分解能を必要としないのであるから、前述の
ilO図に示したような従来の構成とすることができ、
ピンホール4とともに連続スペクトルのX線を単色化す
る作用をする。一方、第27レネルゾーンプレート6は
、高い分解能を必要とするので、本発明により、第1図
および第2図に示したように構成する。すなわち、第2
図に示したフレネルゾーンプレート]にSいては、円環
状のシリコンウェハ8上にS iNxの透過性薄膜9を
形成し、この層9上にAuからなる遮断性領域10を同
心円環状に形成しである。
したがって、遮断性領域1oの相互間は透過性領域11
となっており、また、層8,9は、Auからなる遮断性
領域10の支持層をなしている。
となっており、また、層8,9は、Auからなる遮断性
領域10の支持層をなしている。
このように構成した遮断性領域]0と透過性領域11と
は、第1図に示したよりに、中心部の第1の遮断性ゾー
ンz1から順次に、透過性のゾーンz2、遮断性のゾー
ンZ3 、4 、5、透過性のゾーンz6、遮断性のシ
ーyZ7,8.9および透過性のゾーンz10をなして
いる。
は、第1図に示したよりに、中心部の第1の遮断性ゾー
ンz1から順次に、透過性のゾーンz2、遮断性のゾー
ンZ3 、4 、5、透過性のゾーンz6、遮断性のシ
ーyZ7,8.9および透過性のゾーンz10をなして
いる。
つぎ1こ、例えば光波に対する結像素子としてのフレネ
ルゾーンプレートの分解能を検討するにあたり、まず、
フレネルゾーンプレートIこ入射した単色光ビームの焦
点面における強度分布の計算方法について述べる。しか
して、通常の屈折レンズについては、上述の強度分布が
エアリ−関数となることが知られており、集光像のスポ
ットサイズ(全幅半値幅)は1.03λF(λ:波長、
IP:レンズのF数)で与えられ、また、結像の分解能
はレイリー基準で1.22λFと与えられる。これに対
して、従来のフレネルゾーンプレートについても全く同
じ議論が成立することは前述したとおりである。
ルゾーンプレートの分解能を検討するにあたり、まず、
フレネルゾーンプレートIこ入射した単色光ビームの焦
点面における強度分布の計算方法について述べる。しか
して、通常の屈折レンズについては、上述の強度分布が
エアリ−関数となることが知られており、集光像のスポ
ットサイズ(全幅半値幅)は1.03λF(λ:波長、
IP:レンズのF数)で与えられ、また、結像の分解能
はレイリー基準で1.22λFと与えられる。これに対
して、従来のフレネルゾーンプレートについても全く同
じ議論が成立することは前述したとおりである。
しかしながら、本発明による不整透過型7レネルゾーン
プレートについては、焦点面における強度分布が、透過
性ゾーンの不整配置に基づいて、上述したエアリ−関数
からのずれを生ずる。
プレートについては、焦点面における強度分布が、透過
性ゾーンの不整配置に基づいて、上述したエアリ−関数
からのずれを生ずる。
一方、Xm顕微鏡に関する実験の結果に基づき、通常の
フレネルゾーンプレートについて、結像の分解能が上述
したレイリー基準の値1.22λFより小さい0.86
λFfこなったとの報告がなされている。
フレネルゾーンプレートについて、結像の分解能が上述
したレイリー基準の値1.22λFより小さい0.86
λFfこなったとの報告がなされている。
また、走査型X線顕微鏡lこ3いて分解能を決定するの
は集束スポットサイズであることが知られている。
は集束スポットサイズであることが知られている。
以上のことから、以下においては、フレネルゾーンプレ
ートの分解能を、平行光に対する集光スポットサイズ(
全幅半値@)1こよって新たに定義し直し、この分解能
斎こついて本発明不整透過型フレネルゾーンプレートを
従来型と比較して論する。
ートの分解能を、平行光に対する集光スポットサイズ(
全幅半値@)1こよって新たに定義し直し、この分解能
斎こついて本発明不整透過型フレネルゾーンプレートを
従来型と比較して論する。
計算の原理
第4図fこ示すようfこ、任意の形状、大きさの単量口
B上の点Pから距離r′の位置に複素振幅Aの単色光m
、Sがある場合に、この単量口Bを介して点Pから距離
r“の位置にある点Qに到来する光波の点Qに3ける波
動U(Q)は、 X(cos(n 、 r“)−cos(n、 r’)
JdΣ ・(8)によって表わされるいわゆるフレネル
キルヒホッフの回折積分によって求められる。ここに、
kは向う法線、r′は入射光の単位ベクトル、(n、r
’)は法anと単位ベクトルr′とのなす角度であジ、
積分を行なうΣの範囲は開口Bの孔面積である。
B上の点Pから距離r′の位置に複素振幅Aの単色光m
、Sがある場合に、この単量口Bを介して点Pから距離
r“の位置にある点Qに到来する光波の点Qに3ける波
動U(Q)は、 X(cos(n 、 r“)−cos(n、 r’)
JdΣ ・(8)によって表わされるいわゆるフレネル
キルヒホッフの回折積分によって求められる。ここに、
kは向う法線、r′は入射光の単位ベクトル、(n、r
’)は法anと単位ベクトルr′とのなす角度であジ、
積分を行なうΣの範囲は開口Bの孔面積である。
第4図において光源Sの座標を(Xo、yo。
−2゜)、開口内の点Pの座標を(ξ、η〕、観測点Q
の座標を(Xe y+ z)とし、さらに、開口Bの大
きさが点Sおよび点Qから開口Bまでの距離に比べて小
さいとすると、近似的Eこ、つぎの(9)式が成立つ。
の座標を(Xe y+ z)とし、さらに、開口Bの大
きさが点Sおよび点Qから開口Bまでの距離に比べて小
さいとすると、近似的Eこ、つぎの(9)式が成立つ。
cos(n’、P′)−cos(n、r’)=−2・(
9)また、点Sおよび点Qから開口面上の座標原点0ま
での距離をそれぞれr / o16よびr#oとすれば
、つぎの(10)式が成立つ。
9)また、点Sおよび点Qから開口面上の座標原点0ま
での距離をそれぞれr / o16よびr#oとすれば
、つぎの(10)式が成立つ。
したがって、真空中1こおける回折はつぎの(]】)式
によって計算される。
によって計算される。
一方、点SzよびAQの開口Bからの距離r′2よびr
“については 3 ・・・(12) r/ 2 =(xo−ξ)+(yo−η)+z0r“2
=(X−ξ)”+ (y−yt)” + z”
、−(1a)と表わせるが、フレネル回折の領域にお
いてはとなる。
“については 3 ・・・(12) r/ 2 =(xo−ξ)+(yo−η)+z0r“2
=(X−ξ)”+ (y−yt)” + z”
、−(1a)と表わせるが、フレネル回折の領域にお
いてはとなる。
これらの式(14) gよび(15)を(1])式に代
入して整理し、簡単な場合として、Xo=y0=o1z
O=■、すなわち、光源Sの位置が中心軸2上−■の位
置にある場合を考えると、つぎの(16)式が成立つ0 U(Q)=−−U。(Q) λ2 なお、Uo(Q)は開口板Bを取除いたときの点Qに3
ける光波の蛋幅である。
入して整理し、簡単な場合として、Xo=y0=o1z
O=■、すなわち、光源Sの位置が中心軸2上−■の位
置にある場合を考えると、つぎの(16)式が成立つ0 U(Q)=−−U。(Q) λ2 なお、Uo(Q)は開口板Bを取除いたときの点Qに3
ける光波の蛋幅である。
つぎに、牛径aの円形開口に2けるフレネル回折につい
て検討する。いま、 とSくと、つぎの(18)式の関係が成立つ。
て検討する。いま、 とSくと、つぎの(18)式の関係が成立つ。
dξd4− a”ρdρad =
−(18)したがって、フレネル回折による波動U(Q
)はつぎの(]9)式となる。
−(18)したがって、フレネル回折による波動U(Q
)はつぎの(]9)式となる。
・・・(19)
したがって、ゾーン数Nのフレネルゾーンプレートにつ
いては、 (al偶数番目のゾーンが透明な場合、Nを偶数として
、フレネル回折による波動U (Q)はつぎの(20)
式で与えられる。
いては、 (al偶数番目のゾーンが透明な場合、Nを偶数として
、フレネル回折による波動U (Q)はつぎの(20)
式で与えられる。
(t)l奇数番目のゾーンが透明な場合、すなわち、(
alの場合に2ける透明、不透明を反転した場合に、N
を奇数として、フレネル回折による波動U (Q)はつ
ぎの(2])式で与えられる。
alの場合に2ける透明、不透明を反転した場合に、N
を奇数として、フレネル回折による波動U (Q)はつ
ぎの(2])式で与えられる。
いま、
と2くと、上述の(20)式はつぎの(23)式となる
。
。
N
J o(V(n) ρ) pap −(
23)ここで = c(u、V)+ 1S(u、v)
−(24)とおくと、 ・・・(25) ・・・(26) で定義され、これらの関数はロンメル関数・・・(27
) ・・・(28) を用いて算出することができる。
23)ここで = c(u、V)+ 1S(u、v)
−(24)とおくと、 ・・・(25) ・・・(26) で定義され、これらの関数はロンメル関数・・・(27
) ・・・(28) を用いて算出することができる。
しかして、半径aの円形開口lこついては、つぎの(2
9)式が成立つ。
9)式が成立つ。
v(n)/u(n) = r/ a< ]
・・・(29)したがって、円形開口に3けるフ
レネル回折についてつぎの(30)式Sよび(3])式
を使用する。
・・・(29)したがって、円形開口に3けるフ
レネル回折についてつぎの(30)式Sよび(3])式
を使用する。
u
上述の(24)式乃至(al)式を用いれば、フレネル
回折tこよる波動を(28)式に基づく数値計算によっ
て算出することができる。本発明フレネルゾーンプレー
トlこついては、この(23)式に8ける透過領域に対
してのみ積分を行なえばよい。
回折tこよる波動を(28)式に基づく数値計算によっ
て算出することができる。本発明フレネルゾーンプレー
トlこついては、この(23)式に8ける透過領域に対
してのみ積分を行なえばよい。
例えば、ilO図に示したような従来のゾーンプレート
の透明ゾーンのうち特定ゾーンのみを透明にする場合に
は、(20)式のΣの積分を透明ゾーンのみについて行
なえばよいことになる。したがって、像点Qにおける強
度分布I(Q)は、つぎの(82〕式によって求められ
る。
の透明ゾーンのうち特定ゾーンのみを透明にする場合に
は、(20)式のΣの積分を透明ゾーンのみについて行
なえばよいことになる。したがって、像点Qにおける強
度分布I(Q)は、つぎの(82〕式によって求められ
る。
I(Q) = l U(Q) l”
・・・(32)数値計算の例 まず、従来の構成のフレネルゾーンプレートにおける一
部の透明ゾーンを不透明にしても、分解能はほとんど変
化しないようにすることができることを数値計算例によ
って示す。
・・・(32)数値計算の例 まず、従来の構成のフレネルゾーンプレートにおける一
部の透明ゾーンを不透明にしても、分解能はほとんど変
化しないようにすることができることを数値計算例によ
って示す。
ゾーン総数N冨200.中心ゾーン半径r(11=9.
46μmの7レネルゾーンプレートの焦点面における半
径方向の透過強度分布の計算結果は第5図に示すように
なpl例えば、P=1はもとの透明ゾーンを1つおきに
透明としたものである。
46μmの7レネルゾーンプレートの焦点面における半
径方向の透過強度分布の計算結果は第5図に示すように
なpl例えば、P=1はもとの透明ゾーンを1つおきに
透明としたものである。
また、第5図に示した強度分布を有するフレネルゾーン
プレートのスポットサイズをPの関数として示すと第6
図のようになる0なお、p=oは従来の第10図に示し
たようなフレネルゾーンプレートの場合である。
プレートのスポットサイズをPの関数として示すと第6
図のようになる0なお、p=oは従来の第10図に示し
たようなフレネルゾーンプレートの場合である。
第5図および第6図に示した数値計算例によれば、7レ
ネルゾーンプレートにおける透明な部分の面積が小さく
なるにつれて、透過強度はその2乗に比例して低下する
が、スポットサイズはほとんど変化せず、その変化量は
10%以内であることがわかる。
ネルゾーンプレートにおける透明な部分の面積が小さく
なるにつれて、透過強度はその2乗に比例して低下する
が、スポットサイズはほとんど変化せず、その変化量は
10%以内であることがわかる。
つぎに、各透明ゾーンの一部分のみをそれぞれ透明にし
た場合を考える。すなわち、第5図に示したものと同じ
パラメータの従来のゾーンプレートIこ8ける各透明ゾ
ーンを一定ゾーン幅2ηdr(0くηく1)だけ透明に
した場合の計算結果を第7図に示す。
た場合を考える。すなわち、第5図に示したものと同じ
パラメータの従来のゾーンプレートIこ8ける各透明ゾ
ーンを一定ゾーン幅2ηdr(0くηく1)だけ透明に
した場合の計算結果を第7図に示す。
第7図におけるOくη≦0.5の範囲においては、スポ
ットサイズが小さくなるので、分解能はむしろ向上する
。かかる構成のフレネルゾーンプレートは、製作が容易
であるから、かかる構成は本発明フレネルゾーンプレー
トにとって重要である。
ットサイズが小さくなるので、分解能はむしろ向上する
。かかる構成のフレネルゾーンプレートは、製作が容易
であるから、かかる構成は本発明フレネルゾーンプレー
トにとって重要である。
また、第7図における0、5<ηく1の範囲に8いては
、本来不透明であるべきゾーンを透明−こすることを意
味するが、この範囲においても、スポットサイズの増大
は101以下である。
、本来不透明であるべきゾーンを透明−こすることを意
味するが、この範囲においても、スポットサイズの増大
は101以下である。
つぎfこ、透過強度分布のさらに他の計算例を第3図に
示す。第3図において、曲線(])はゾーン総数N−1
00、中心ゾーン半径r(1) 蓄1 、1611 m
%最外周ゾーン幅dr= s B nmの従来のゾー
ンプレートの場合を示し、この場合蚤こおけるスポット
サイズはa o nmである。なお、この構造パラメー
タは、前述したX線顕微鏡の実験fこ用いられて実験的
な分解能50 rimが報告されたものと同一である。
示す。第3図において、曲線(])はゾーン総数N−1
00、中心ゾーン半径r(1) 蓄1 、1611 m
%最外周ゾーン幅dr= s B nmの従来のゾー
ンプレートの場合を示し、この場合蚤こおけるスポット
サイズはa o nmである。なお、この構造パラメー
タは、前述したX線顕微鏡の実験fこ用いられて実験的
な分解能50 rimが報告されたものと同一である。
かかる従来構成の7レネルゾーンプレートに、ざらにn
=100〜500のゾーンを追加して、追加した透明ゾ
ーンを1つおきに透明とするととも督こ、各透明ゾーン
の幅をn = 500 Dときの幅dr = 26 n
mに一定とし、ざらIC1n=500〜840のゾーン
を追加して透明ゾーンを2つおきに透明とするとともに
、各透明ゾーンの幅をn=840のときの幅dr ”
20 nmに一定とした不整透過型7しネルゾーンプレ
ートに関する数値計算の結果を第3図の曲線(2)に示
す。この不整透過型フレネルゾーンプレートのスポット
サイズは23nmであシ、焦点距離は曲線(1〕に示し
た従来のものと同じであるが、分解能に約3倍の向上が
見られる。また、透明領域の総面積が増大したために、
透過強度は15倍に増大している。なお、かかる形状、
寸法の不整透過型フレネルゾーンプレートは電子ビーム
リングラフィ法によって十分容易に製作することができ
る。
=100〜500のゾーンを追加して、追加した透明ゾ
ーンを1つおきに透明とするととも督こ、各透明ゾーン
の幅をn = 500 Dときの幅dr = 26 n
mに一定とし、ざらIC1n=500〜840のゾーン
を追加して透明ゾーンを2つおきに透明とするとともに
、各透明ゾーンの幅をn=840のときの幅dr ”
20 nmに一定とした不整透過型7しネルゾーンプレ
ートに関する数値計算の結果を第3図の曲線(2)に示
す。この不整透過型フレネルゾーンプレートのスポット
サイズは23nmであシ、焦点距離は曲線(1〕に示し
た従来のものと同じであるが、分解能に約3倍の向上が
見られる。また、透明領域の総面積が増大したために、
透過強度は15倍に増大している。なお、かかる形状、
寸法の不整透過型フレネルゾーンプレートは電子ビーム
リングラフィ法によって十分容易に製作することができ
る。
上述した数値計算の結果から判るように、前述の定義の
分解能は、本発明による不整透過型フレネルゾーンプレ
ートにおいても従来のものと大差はない。したがって、
分解能をあまり変化させずに透明ゾーン相互間の間隔を
大きくとることが可能となり、製造時の近接効果を避け
ることができる。さらに、集光効率については、透明領
域の総面積の比率が小さくなるために、集光効率は低下
するが、爽涼には、微細加工技術上の制約が緩和される
ので、むしろ、本発明による不整構造の方が透明領域の
絶対総面積が大きくとれ、F数の小さいものが裏作可能
となり、したがって、明るいレンズを製作し得ることに
なり、集光点における絶対強度を大幅に増大させること
が可能となる。
分解能は、本発明による不整透過型フレネルゾーンプレ
ートにおいても従来のものと大差はない。したがって、
分解能をあまり変化させずに透明ゾーン相互間の間隔を
大きくとることが可能となり、製造時の近接効果を避け
ることができる。さらに、集光効率については、透明領
域の総面積の比率が小さくなるために、集光効率は低下
するが、爽涼には、微細加工技術上の制約が緩和される
ので、むしろ、本発明による不整構造の方が透明領域の
絶対総面積が大きくとれ、F数の小さいものが裏作可能
となり、したがって、明るいレンズを製作し得ることに
なり、集光点における絶対強度を大幅に増大させること
が可能となる。
実験結果によれば、電子ビームリングラフィ法により等
間隔のラインアンドスペースで描写し得る最小組幅は大
略50 nmであるが、線間隔が10 U nm以上あ
れば、線幅s nmまで描画可能となる。したがって、
線と線との周期的間隔を1100n以上にすると、線幅
50 nm以下の線の周期パターンを描画することが可
能となる。かかる描画の可能性は、同心円状に形成する
フレネルゾーンプレートのゾーンパターンについても同
様に成立つ。この線間隔] 00 nmという値は実験
条件によフ多少異なって釆るが、この値をLとすると、
最小ゾーン幅drが50 nm以下の不整透過型フレネ
ルゾーンプレートを製作するには、例えば、第5図につ
き前述した構成の場合番こけ、(2P+1 )dr ;
2: L −・(a3)を満足
する最小の整数Pを用いればよいことになり、一般には
、透明ゾーンと透明ゾーンとの間隔が5以上となるよう
な不整透過型に構造すればよいことになる。
間隔のラインアンドスペースで描写し得る最小組幅は大
略50 nmであるが、線間隔が10 U nm以上あ
れば、線幅s nmまで描画可能となる。したがって、
線と線との周期的間隔を1100n以上にすると、線幅
50 nm以下の線の周期パターンを描画することが可
能となる。かかる描画の可能性は、同心円状に形成する
フレネルゾーンプレートのゾーンパターンについても同
様に成立つ。この線間隔] 00 nmという値は実験
条件によフ多少異なって釆るが、この値をLとすると、
最小ゾーン幅drが50 nm以下の不整透過型フレネ
ルゾーンプレートを製作するには、例えば、第5図につ
き前述した構成の場合番こけ、(2P+1 )dr ;
2: L −・(a3)を満足
する最小の整数Pを用いればよいことになり、一般には
、透明ゾーンと透明ゾーンとの間隔が5以上となるよう
な不整透過型に構造すればよいことになる。
以上の説明においては、遮光ゾーンと透光ゾーンとを交
互に設けた振幅型フレネルゾーンプレートについて本発
明を詳細に述べたが、振幅型に8ける遮光ゾーンを透光
ゾーンとは異なる位相の透光性としてその位相を111
次に変化させた位相型フレネルゾーン、プレートあるい
はブレーズドフレネルゾーンプレートfこついても同様
の構成による不整透過型とすることが可能である。また
、同心円状でないフレネルゾーンプレート、例えば、順
次fこ幅の異なる帯状ゾーンからなるリニアフレネルゾ
ーンプレートについても同様の構成を適用して不整透過
型とすることが可能となる。
互に設けた振幅型フレネルゾーンプレートについて本発
明を詳細に述べたが、振幅型に8ける遮光ゾーンを透光
ゾーンとは異なる位相の透光性としてその位相を111
次に変化させた位相型フレネルゾーン、プレートあるい
はブレーズドフレネルゾーンプレートfこついても同様
の構成による不整透過型とすることが可能である。また
、同心円状でないフレネルゾーンプレート、例えば、順
次fこ幅の異なる帯状ゾーンからなるリニアフレネルゾ
ーンプレートについても同様の構成を適用して不整透過
型とすることが可能となる。
最後1こ第9図((転)〜(C)を参照して、第1図お
よび第2図に示した構成の本発明不整透過型フレネルゾ
ーンプレート1の製造方法を述べる。第9図(alにお
けるシリコンウェハ8上にはSi NX層9を化学的気
相成長((3VD)法1こよって例えば厚さ1100n
に形成し、その上にAu層】2を形成し、さらにその上
にポジ型電子縁レジスト層13を被着する。Au層12
およびレジスト層13の膜厚も1100n程度にする。
よび第2図に示した構成の本発明不整透過型フレネルゾ
ーンプレート1の製造方法を述べる。第9図(alにお
けるシリコンウェハ8上にはSi NX層9を化学的気
相成長((3VD)法1こよって例えば厚さ1100n
に形成し、その上にAu層】2を形成し、さらにその上
にポジ型電子縁レジスト層13を被着する。Au層12
およびレジスト層13の膜厚も1100n程度にする。
fL j6 、Au層12 ti SiNx )fJ
9 上1こ真空蒸着する。
9 上1こ真空蒸着する。
つぎに、第9図(b)に示すように、電子ビーム14蚤
こよってレジスト層18上番こ遮光性領域を描画したう
えで、レジスト層18の現像を行ない、その現像後lこ
、第9図(C1に示すように、アルゴン(Ar)イオン
ビームを用いたエツチングを施してAu層12を選択的
に除去する。最後に、残余のレジスト層18を除去する
とともに、シリコンウェハ8を選択的に除去して第1図
および第2図に示した領域を描画することになる。
こよってレジスト層18上番こ遮光性領域を描画したう
えで、レジスト層18の現像を行ない、その現像後lこ
、第9図(C1に示すように、アルゴン(Ar)イオン
ビームを用いたエツチングを施してAu層12を選択的
に除去する。最後に、残余のレジスト層18を除去する
とともに、シリコンウェハ8を選択的に除去して第1図
および第2図に示した領域を描画することになる。
さらに、本発明は、結像型X線顕微鏡のみならず、走査
型X線顕微鏡および螢光X線顕微値(ご用いるフレネル
ゾーンプレートに適用することができ、他の用途に用い
るフレネルゾーンプレートについても同様に通用し得る
こと勿論である。
型X線顕微鏡および螢光X線顕微値(ご用いるフレネル
ゾーンプレートに適用することができ、他の用途に用い
るフレネルゾーンプレートについても同様に通用し得る
こと勿論である。
(発明の効果)
以上の説明から明らかなようlこ、本発明によれば、従
来に比して格段に高い分解能を有するフレネルゾーンプ
レートを製造容易に実現するCとが可能になるという格
別の効果が得られる。
来に比して格段に高い分解能を有するフレネルゾーンプ
レートを製造容易に実現するCとが可能になるという格
別の効果が得られる。
第1図および第2図は本発明フレネルゾーンプレートの
構成例をそれぞれ示す正面図および断面図、 第3図はフレネルゾーンプレートを用いた結像型X線顕
微鏡の概略構成を示す線図、 第4図はフレネルゾーンプレートの計算原理を示す線図
、 第5図乃至第3図は本発明フレネルゾーンプレート番こ
関する数値計算の結果をそれぞれ示すグラフ、 第9図(al〜(C1は不発明フレネルゾーンプレート
の製造過程の例を順次に示す線図、 第10図は従来のフレネルゾーンプレートの構成を示す
正面図である。 1・・・フレネルゾーンプレート 2・・X線 3.6・・・フレネルゾーンプレート 4・・・ピンホール 5・・・物体7・・・X線
フィルム 8・・・シリコンウェハ9・・・5iN
)(層 10・・・遮光性領域11・・・遮光
性領域 12・・・Au層]3・・・レジスト層
14・・・電子ビーム特許出願人 大 阪 大
学 長 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 0.5 1.0第3図 第10図
構成例をそれぞれ示す正面図および断面図、 第3図はフレネルゾーンプレートを用いた結像型X線顕
微鏡の概略構成を示す線図、 第4図はフレネルゾーンプレートの計算原理を示す線図
、 第5図乃至第3図は本発明フレネルゾーンプレート番こ
関する数値計算の結果をそれぞれ示すグラフ、 第9図(al〜(C1は不発明フレネルゾーンプレート
の製造過程の例を順次に示す線図、 第10図は従来のフレネルゾーンプレートの構成を示す
正面図である。 1・・・フレネルゾーンプレート 2・・X線 3.6・・・フレネルゾーンプレート 4・・・ピンホール 5・・・物体7・・・X線
フィルム 8・・・シリコンウェハ9・・・5iN
)(層 10・・・遮光性領域11・・・遮光
性領域 12・・・Au層]3・・・レジスト層
14・・・電子ビーム特許出願人 大 阪 大
学 長 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 0.5 1.0第3図 第10図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、それぞれの幅を順次に異ならせて構成すべき透過性
領域と遮断性もしくは移相透過性領域とを交互に設ける
フレネルゾーンプレートにおいて、前記透過性領域の一
部および前記遮断性もしくは移相透過性領域の一部のい
ずれか一方をそれぞれ遮断性もしくは移相透過性領域お
よび透過性領域にしたことを特徴とする不整透過型フレ
ネルゾーンプレート。 2、特許請求の範囲第1項記載のフレネルゾーンプレー
トにおいて、前記透過性領域と前記遮断性もしくは移相
透過性領域とをともに円環状に構成して交互に同心円状
に設けたことを特徴とする不整透過型フレネルゾーンプ
レート。 3、特許請求の範囲第1項記載のフレネルゾーンプレー
トにおいて、前記透過性領域と前記遮断性もしくは移相
透過性領域とをともに帯状に構成して交互に平行に配列
したことを特徴とする不整透過型フレネルゾーンプレー
ト。 4、特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載の
フレネルゾーンプレートにおいて、一部の前記透過性領
域および一部の前記遮断性もしくは移相透過性領域のい
ずれか一方をそれぞれ遮断性もしくは移相透過性領域お
よび透過性領域にしたことを特徴とする不整透過型フレ
ネルゾーンプレート。 5、特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載の
フレネルゾーンプレートにおいて、少なくとも一部の前
記透過性領域の一部および少なくとも一部の前記遮断性
もしくは移相透過性領域の一部のいずれか一方をそれぞ
れ遮断性もしくは移相透過性領域および透過性領域にし
たことを特徴とする不整透過型フレネルゾーンプレート
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20774185A JPS6269201A (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | 不整透過型フレネルゾ−ンプレ−ト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20774185A JPS6269201A (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | 不整透過型フレネルゾ−ンプレ−ト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6269201A true JPS6269201A (ja) | 1987-03-30 |
JPH0587801B2 JPH0587801B2 (ja) | 1993-12-20 |
Family
ID=16544765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20774185A Granted JPS6269201A (ja) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | 不整透過型フレネルゾ−ンプレ−ト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6269201A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007078979A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Ricoh Co Ltd | 光学素子および光学素子製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59127006A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | フレネルゾ−ンプレ−ト |
-
1985
- 1985-09-21 JP JP20774185A patent/JPS6269201A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59127006A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | フレネルゾ−ンプレ−ト |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007078979A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Ricoh Co Ltd | 光学素子および光学素子製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0587801B2 (ja) | 1993-12-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |