JPS6214043A - 多重波長ｘ線分散装置 - 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】 １１立且皿±１ 本発明は、多重波長Ｘ線分散装置に係る。この装置は結
晶対称に制約のない合成積層構造を用いる。積層構造は
対象とする２種類またはそれ以上の波長を同じ角度また
は異なる角度で反射するように選択する。

及１１（７と１旦 工業用のＸ線分散構造体はＬｉＦ、金属酸フタレート（
ｍａｐ）、熱分解グラファイト、ラングミュア・プロジ
ェット（ＬＢ）装置等の結晶質構造体から形成されてい
る。以上に挙げた材料は格子間隔の制約が非常に厳しい
上、ＬＢｉ！置やｍａｐ装置では環境条件も厳しく、乾
燥した環境でＶ温程度で動作させる必要がある。また、
１Ｂ’ａｌはある条件下で汚染物質を発生することがあ
るため、非常に高い真空下で用いるのには適さない。Ｌ
Ｂ装置はまた、分解するおそれがあるので入射ビームエ
ネルギーの高い用途にも適さない。しＢ装置は引Ｗ１抵
抗、機械的破壊強さ、摩擦抵抗などの機械的１ｉ！ｉ着
性が弱い。さらに、先行技術構造体は何れも反射率が所
望値より低くなっている。

これまでは天然の結晶材料の利用限度からＸ線特性の拡
大に限界があったが、これを目的として、天然および新
規の結晶類似材料を構成しようとする試みが数多く成さ
れている。このような試みの一つとして、単結晶基板の
上に分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）成長して組成を変
える方法がある。

例えば、ディンゲル他（Ｄ　ｉｎｇｌｅ　ｅｔ　ａｌ）
の米国特許第４．２６１．７７１号の中に、一種のＭＢ
Ｅ法による単分子層の製造方法についての記載がある。

このように調整した先行技術の構造は一般に「超格子」
と呼ばれるものである。超格子は、ホモまたはへテロエ
ピタキシャル成長させた面または膜を形成する材料から
成る層は結果的に一次元の周期的ポテンシャルになると
いう概念に基いて開発されたものである。標準的に、こ
のような超格子における最大周期は数百オングストロー
ム程度であるが単原子構造の構成も行なわれている。

これまでに報告された超格子構造は、結晶層、非結晶層
、およびそれらを混合したものから形成されているが、
報告されている限りでは堆積条件を周期的に繰返すよう
に正確乃至精密に再現することによって超格子形の構造
を合成することを目標としているのが一般的である。構
造全体にわたり変動する（ｏｒａｄｅｄ）　ｄ間隔を有
しているものがある。

このような材料は、長距離周期性または特定の層の組合
せの繰返しを維持することが重要とされる合成結晶また
は結晶類似物と考えることができる。こうした構造はｘ
−ｙ平面において構造的にも化学的にも均質であり、か
つ第３（Ｚ）方向において周期性がある。このような構
成方法、特にスパッタリングは蒸発法に比較してより多
様な材料を用いることができる。構造全体にわたり変動
するｄ間隔にして、ある範囲のＸＩ波長に関しである反
射率を与えることができるが、先行技術では高い次数の
反射の最適制御が達成されておらず、堆積確度乃至精度
も思わしくない。その結果、ある用途についてはインタ
フェースと層の厚さに必要なだけの正確さ乃至精密さが
得られなくなる。

高能率のＸＩｉ反射器を製造する上で望まれる目標の一
つに、反射次数の数が最大になる最も精密に構成された
インタフェース全体において電子密度のコントラストを
最大にすることがある。さらに層の表面の平滑度もでき
るだけ精密にして、表面の変動による散乱を最小地覆る
必要がある。

このような先行技術のＸ線反射器または分散構造体は１
つの波長を１つの角度で反射するように構成されたもの
である。先行技術の反射器ではその他の波長を抑制する
ように構成されているため、反射できる波長の範囲が制
限される。

ｘＩ！分散構造とその作成方法については同時係属出願
、すなわち１９８３年６月６日付ジョンＥ。

キーム他（Ｊｏｈｎ　Ｅ、　Ｋｅｅｍ　ｅｔ　ａｌ）の
米国特許出願筒５０１．６５９号（特開昭６０−７３９
９号および特開昭６０−７４００号に対応）　「改良形
ｘｍ分散反射構造とその作成方法」と１９８３年１０月
３１日付米国特許出願第５４７．３３８号、く特開昭６
０−７４００号に対応）「反射率と分解能を向上したＸ
線分散反射構造とその作成方法」の中に記載されており
、これらの記載内容をここでも参照して組入れる。前記
用装置Ｉに記載された積層構造体とその作成方法は特に
、本発明の多重波長分散装置の製造に応用し得るもので
ある。

１」Ｊと１豹 上記のような先行技術の欠点は、２種類またはそれ以上
の波長を同一角度または異なる角度で反射するＸ線分散
構造体によって克服される。複数組の層を選択して相互
に重合して形成し、所望の波長を反射する。各々の層の
組には少なくとも第１ユニットと第２ユニットが含まれ
る。そのユニットの１つが少なくとも２つの層を含み、
これらの層によって層の組は第１波長においてＸｌａ分
散特性をもつようになる。また第２ユニットは少なくと
も１つの層を含み、これによって層の組は第２波長にお
けるＸ線分散特性をもつようになる。

セット層（層相）は第１ユニットまたは第２ユニットを
１つ以上含むこともできる。また各ユニットは同じ材料
の層で形成しても良いし、異なる材料の層で形成しても
良い。

好適−、の看 第１図は典型的な先行技術の積層構造体１０の分散パタ
ーンを示している。層間隔ｄの３対の層しか図示されて
いないが、標準的には１００〜２０００対といった多く
の対の層が使用される。入射ビーム１２はある波長帯か
ら成っており、λはその波長の一例である。反射ビーム
１２′　は実質的に１つの波長λ′から成り、はぼブラ
ッグの法則、ｎλ′−２ｄｓｉｎθに従って角度θで反
射される。この条件はλ′の全分数調波すなわちλ′／
２．λ′／３・・・・・・λＬ　／ｎについても満足さ
れる。従って、反射ビーム１２′　の中にはこれら全て
の波長が、入射ビームにおけるそれぞれの強度と、実質
的に長方形の電子密度分布の結果前られる次数の高い反
射の大きさとに比例して含まれることになる。

Ｉ・　（λ）はλの入射強度分布、Ｉ、（λ′　）はλ
′の反射強度分布である。（完全な理論的処理を行なう
と、ｘｓｍビームの屈折の結果前られるブラッグの法則
の変形が結果的に得られる。）多対の層（各層対）が類
似の角度で反射されるビーム強度に寄与する。図では１
対の層からの反射のみ示す。構造体１０は、多対の層か
ら反射される対象波長を検出器上に集束するように湾曲
しているのが普通である。構造体１０は複数の層対１４
から形成されており、各層対１４は、各層の問を階段形
接合とすることを目的として、異なる材料の層Ａと８と
の対を含んでいる。このことは機能面から言うとビーム
１２を遮断する方形波状の密度乃至屈折遺率が本質的に
存在することを意味している。

構造体１０は、層対１４を複数個組合せたものと考える
ことができる。各層対１４は本発明の説明と対比させる
ため、ユニットＵ１と考えることができる。

構造体１０は１つの波長１２′　を反射してその他の波
長はブラッグの法則λ−２ｄＳｉｎθにより遮断するよ
うに構成されている。ｓｉｎθは常に１より小さいため
、常に２ｄに等しいかそれより小さいはずである。従っ
て、構造体１０から反射され得る波長範囲は選択した波
長によって決まる間隔ｄによって常に限定されることに
なる。

第２図は先行技術のＬＢ型型線線分散構造体入射ビーム
１２が衝突して生じる回折パターン１６を示している。

各ピークがほぼｎλ′＝２ｄｓｉｎθ。の関係式によっ
て得られる波長λ′（対象波長）の反射次数ｎである。

先行技術のｌｓｍ装置も同様の回折パターンを示すが、
これらの回折パターンは装置に使用する材料とそのｄ間
隔によって本質的に制御されるものである。

本発明のＸ線分散装置の第１実施態様１８を最もよく示
しているのが第３図である。装置１１１８は複数組のｊ
ｌ１２０で構成され、図ではその内２組だけ示している
が、標準的には少なくとも２０〜１００組から成るのが
普通である。各組の５２０は少なくとも２つのユニット
Ｕ１とＵ２から成る。ユニットＵ１とＵ２はそれぞれ相
互に等しくないｄｌとｄ２のｄ間隔を有している。層の
組２０は２つまたはそれ以上の波長を同一角度または異
なる角度で反射するように構成することができる。

ユニットＵ１とＵ２のうち１つが少なくとも第１対象波
長においてＸ線分散特性を有する材料の層を少なくとも
１つ含む。例えば、Ｕｌはｄ間隔がｄｌの層を少なくと
も２つ含むことができる。

入射Ｘ線ビーム２２は、λ１＝２ｄ１　ｓｉｎθにより
装″１ｉ１１８から反射される波長λ１の線２４を有す
ることになる。第２ユニットＵ２はｄ間隔がｄ２の層を
少なくとも２つ含むことができ、これによってλ２−２
ｄ２ｓｉｎθにより、波長λ２の射線２６が装″１１１
８から反射されるようになる。波長λ３の第３の射線２
８はλ３　＝２　（ｄｌ　＋６２　）　　ｓｉｎθに従
って装置１１８から反射されることになる。

本発明の装置の動作を試験するために、各種の装置を構
成した。また、モデルシステムから多数の装置をモデル
化した。このモデルシステムは、装置内の各層がＸ−Ｙ
平面において均質な光学媒体であるという近似法を用い
たマツクーシ スウェル方程式に対する正確な解になっている。

モデル結果を実験結果と比較した結束、最初のいくつか
の反）１次数については実験データと実質的に合致する
ことが証明された。指数の実部を６−ｎは、 ｎ＝１−δ−１β となる。この時λは波長、Ｍは原子団、ｐは材料の密度
、ｆｌとｆ２は原子分散係数である。分散係数ｆ１　、
ｆ２は測定するか、あるいはＢ、Ｌ。

ヘンヶ他（Ｂ、　Ｌ、　）ｌｅｎｋｅ　ｅｔ、　ａｌ、
）　（７）　ｒ原子データおよび核データ表Ｊ　　（Ａ
ｔｏｍｉｃ　Ｄａｔａ　ａｎｄＮｕｃｌｅａｒ　　Ｄａ
ｔａ　Ｔａｂｌｅｓ）２７巻１号、１〜１４４　頁、１
９８２年の計算表などから取ることができる。

本発明による装ｆｆ１１８等の各種装置を設計する際、
各ユニットＵ１とＵ２は特定の対象波長において動作す
るように構成する。その結果対象波長のうち何れに関し
てもほぼ等しく動作する装置が得られるのである。ユニ
ットＵ１はλ１に関して性能が最大になりλ２の吸収が
最小となるように１つまたはそれ以上の材料から選択し
てそれをｄｌのｄ間隔で１つまたはそれ以上の層に形成
する。このことは、λ１に関して反射率が最大になり、
λ２に関してＢが最小になるということに相当】る。次
に、λ２で性能が最大になりλ１の吸収が最小となるよ
うに第２ユニットを第１ユニットと同じ材料または異な
る材料から選択し、ｄ２のｄ間隔で少なくとも２つの層
に形成する。このこともやはり、λ２に関して反射率が
最大になり、λ１に関してβが最小になることに相当す
る。ユニットＵ１とＵ２の両方に同じ材料を選択した場
合、どちらのユニットについてもδとβが同じになるた
め、適正に反射できる波長が大きく制限される。異なる
材料を用いることによって装置の設計にはるかに融通が
きくようになる。

対象波長に対して選択する材料は、次のような手続きに
よって決定することができる。例えば、ＢＫα（６７，
６人）　、ＢｅＫα（１１４人）、ＬｉＫα（２２８人
）の波長を対象としてみる。ヘンヶの計算によるものな
ど、原子分散係数ｆ１とｆ２に関する計算表の数値を基
に手続きを行なう。

これらの係数に関してその他の測定値および／または改
良された計算方法が使用できるようになることも大いに
あり得るが、その場合も材料の選択は変わっても、手続
きはそのままであると思われる。

この手続きによると、ｆｌ　（Ｐ／Ｍ）の最小績を決定
することで選択される最小δと、ｆ２　（Ｐ／Ｍ）の最
小績を決定することで選択される最小βとを有する第１
材料を選択する。この材料は軽質材料と称することがで
きる。

これによってｆｌとｆ２の間に最大の相違が生まれる。

これらから得られる積の値を用いて、軽質の元素材料、
化合物または合金に対するｌの元素、材料、化合物また
は合金の比を一定として多層装置における選択材料の性
能を計算する。、重質材料と軽質材料との比をいろいろ
に変えながら、２種類の材料間で最良の比を決定するよ
うに性能の計算を行なうこともできる。原子密度（Ｐ／
Ｍ）は元素によって与えられ、合金または化合物に関す
る積はその化合物または合金における各元素の相対バー
センテイジによって決定する。一般には下記の元素から
材料を選択することができる：リチウム、ベリリウム、
ホウ素、炭素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、
スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン
、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ゲルマニウム、イツト
リウム、ジルコニウム、ニオビウム、モリブデン、ルテ
ニウム、ロジウム、パラジウム、銀、錫、ハフニウム、
タンタル、タングステン、レニウム、イリジウム、プラ
チナ、金、どスマス。また、ＳｉＯ２や５ｉ３Ｎａのよ
うな酸化物または窒化物、フッ化物、塩化物およびハロ
ゲン化物のような化合物も使用することができる。

選択した材料のうちいくつかの間で積の値が実質的に変
わらない場合は、選択した材料の全部についてモデル計
算と同一の組成比とを用いて計算し、対象波長における
各種材料の性能を適宜に比較できるようにする必要があ
る。

引用した表を用いると、ケイ素はＢｅＫαに関してｆ２
　（Ｐ／Ｍ）が０．０４、ｆ　１（Ｐ／Ｍ　）が−０，
２４となり、残りの軽質元素の候補についても検討した
結果、これが最良の選択になる。重質元素ではモリブデ
ンがｆ２　（Ｐ／Ｍ）−０，３３、ｆｌ（Ｐ／Ｍ）−１
，９８で最良の選択である。他にもいくつかの材料を最
良の材料比で選択すると共にこれらの数値をモデル計算
において使用した結果をＢｅＫα、ＢＫα、ＬｉＫα放
射線に関する表Ｉに作成した。

Ｍ０２５ｓ’７５　　　７　　　１７　　　４５１’４
０２５ｃ７５　　　２５　　　２４　　　１６Ｗ２５Ｓ
ｉ７５　　　９　　　９　　２６Ｗ２５Ｃ７５１６１０
９ 上の表から明らかなように、ＭＯ２５Ｓ’７５はＬｉＫ
αについて優れており、Ｍ　０２５Ｃ７５はＢｅＫαと
ＢＫαについて優れている。

このような多１ｄ（ｄｉ）装置隔装置においては、一定
の対象波長ブラッグの法則を満足する各周期性（ｄ間隔
）に関して少なくとも１次の反射応答と関連することに
なる。層の組の設計方法によって、１次の反射の各々を
１つまたはそれ以上高い次数の反射と国連さけることが
できる。また、本発明の装置に可能な動的範囲全部を示
すようにプロットの大きさ乃至目盛を選択したが、一般
には、対象とならない強度の低い反射を拒否するような
感度レベルに検出装置を調整するのが普通である。

検出される角度と感度レベルを適当に選択することで、
所望の選択性が得られるのである。ここでは各種の装置
例について対象波長の異なる回折パターンを別々のグラ
フにプロットして、理解し易くした。実際の装置の応答
は、別々の回折パターンを合わせたものに相当する。

第４Ａ図と第４Ｂ図は装置１８の一例の上にビーム２２
が衝突して生じるモデル回折パターン３０゜３０′　を
示している。ユニットＵ１は厚さ１０人のタングステン
層（層Ａ）と厚さ４０人の炭素Ｉｌｌ　（ｇ！！Ｂ）で
形成され、ｄ間隔ｄ１は５０人である。（ユニット構造
に関する説明を行なう際にはこれと同じ種類のＩＡ、Ｂ
を用いることにする。）ユニットＵ２は厚さ２０人のモ
リブデン層と厚さ８０人のケイ素層で形成され、ｄ間隔
ｄ２は１００人である。これらの層の組２０のｄ間隔（
ｄ１＋ｄ２　）は１５０人である。この構造は装Ｖ１１
８の波長範囲を先行技術の装Ｗ１１０より大きくすると
共に角度の範囲もいくつかの波長を検出できるように選
択できるようにしている。

この装置をＣＫαとＬｉＫαの放射についてモデル化し
た。第４Ａ図はＣＫα放射に関する回折パターンを示し
ている。最初の３つのピークは角度θがほぼ１１度のｄ
ｌ、はぼ１８度のｄｌ、はぼ２７度の６１　＋ｄ２にそ
れぞれ対応する第１次数のピーク反射にあたる。その後
に続くピークはそれより高次数の反射に相当する。ここ
で使用する炭素の反射波長は強度が最高になるように、
または角度位訂が最も良くなるようにあるいはこれら２
つの要素を組合せることによって適当なものを選択する
ことができる。第４Ｂ図は［ｉＫα放射に関する回折パ
ターンを示している。ここではほぼ５９度の角度でのｄ
ｌ　＋ｄ２に対応する反射率ピーク１つしかブラッグの
法則を満足していない。

ユニットＵ１とＵ２のうち１つは１つの波長を反射させ
ない層を１つだけ含んでも良い。例えばＵｌがｄ開隔ｄ
１の層を１つ含むことができる。

この層は波長λ１を反射させないことになり、上に示し
た等式によると波長λ２とλ３のみが反射されることに
なる。このような装置を角度固定式の分光計に用いると
、装置を交換しなくてもこの装置１つだけで少なくとも
数種類の角度において複数の対象反射波長を提供できる
。

第５Ａ図と第５Ｂ図は装置１ｉ１８の第２実施例にビー
ム２２が衝突して生じるモデル回折パターン３２゜３２
′　をそれぞれ示している。ユニットＵ１は厚さ８．４
人のモリブデン層と厚さ５１．６人の炭素層によって形
成され、ｄ間隔ｄ１が６０人である。ユニットＵ２は厚
さ６０人のケイ素層で形成されるｄ開隔ｄ２が６０人の
単層ユニットである。（ｄ間隔というのは少なくとも２
種類の層に関連するのが一般的であるため、ここでｄ間
隔ｄ２というのはいくらか誤った呼び方であることに注
意を要する。）この例ではＵｌが２つの層を有し、Ｕ２
が１つの層を有しているため、ｄｌに対応する波長λ１
と、層の組２０のｄ間隔ｄｌ　＋ｄ２に対応する波長λ
３のみが反射されることになる。

この装置をＬｉＫαとＣＫαの放射について再びモデル
化した。第５Ａ図はＣＫαの放射に関する回折パターン
３０を示している。このパターンは第１例のものよりい
くらか複雑になっているが、やはり多くの角度において
ピーク反射を提供している。この例では５つの際立った
ピークが見られる。最初のピークは角度はぼ１２度にお
けるｄｌに対応する。第２のピークは角度２３度でのｄ
ｌの１次とｄｌの２次に対応する。第３ピークは角度は
ぼ４８度でのｄｌの３次に対応し、第５ピークは角度は
ぼ６９度でのｄｌの５次に対応する。第５Ｂ図はＬｉＫ
α放射に関する回折パターンを示している。この場合も
ブラッグの法則を満足する主な反射率のピークは角度は
ぼ７３度でのｄｌに対応するもの１つしかない。

この場合も、対象波長を必要に応じて同じ角度ででも異
なる角度ででも反射させることができる。

波長λ１とλ２を同一角度θで反射させるには、λ１／
２ｄ１の比をλｚ／２ｄｘの比に等しくしてブラッグの
法則を満足させる。λ１が０１で反射されてλ２が６２
で反射されるようにｄ間隔を変えてθ１と０２が等しく
ないようにしても、やはりブラッグの法則が満足される
。

第６図は装［１８の第３の特殊例にビーム２２が衝突し
て生じるモデル回折パターンを示している。

ユニットＵ１は厚さ４９人のモリブデン層と厚さ６６人
のケイ素層で形成され、ｄ間隔ｄ１は１１５人である。

ユニットＵ２は厚さ５６人のモリブデン層と厚さ７４人
のケイ素層とで形成され、ｄ間隔が１３０人である。こ
のＶＡ置はプラズマの検査に使用することができる。対
象とする波長ＬｉＫαの大半が本質的に角度９０度にお
いてプラズマの中に反射して戻る。波長のわずかな部分
が約６８度の角度において反射するが、これを検出して
検査することができる。ｄ間隔の中で適宜にシフトして
検査した波長部分を、例えば約２００〜２１０人のレー
ザ周波数またはその近辺でのプラズマの波長強度の経時
変化の診断に利用することができる。

本発明の別の実施態様３６を第７図に示す。この装置は
３つのユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３を含み、それらが複数
組の層３８を形成している。ここでも図示の都合上２組
の層３８シか示していない。入射Ｘ線ビーム４０はＵｌ
の寄与によって波長λ１の射線４２として反射され、Ｕ
２の寄与によって波長λ２の第２射＠４４として、Ｕ３
の寄与によって波長λ３の第３射線４６として、そして
Ｕｌ　＋Ｕ２　＋Ｕ３の寄与によって波長λ４の第４１
１線として反射される。この場合もユニットの１つを１
つの層のみ含むように構成すれば、対応する反射波長は
反射されないことになる。また、層の組の構成によって
Ｕｌ　＋Ｕ２による波長の第５反射線とＵ２＋Ｕ３によ
る波長の第６反射線も反射させることができる。この時
の構成基準は装置ｉ１８のユニットに関するものと同じ
である。

第８Ａ〜８Ｄ図は、装ｇ１３６の一例にビーム４０が衝
突して生じるモデル回折パターンｓｏ、　ｓｏ’　。

５０“、５０１を示している。ユニットＵ１は厚さ５人
のモリブデン層と厚さ２０人のケイ素層で形成され、ｄ
間隔ｄ１が２５人である。ユニットＵ２は厚さ１０人の
モリブデン層と厚さ４０人の炭素層で形成され、ｄｌｉ
隔ｄ２が５０人である。ユニットＵ３は厚さ２０人のモ
リブデン層と厚さ８０人のケイ素層で形成され、ｄ開隔
ｄ３が１００人である。層の組３８のｄ間隔（ｄ１＋ｄ
２＋ｄ３）は１７５人である。

この装置を４種類の波長、すなわちＭＱＫα（９，９８
人）、ＮＫα　（３１，６人）、ＣＫα、ＬｉＫαに関
してモデル化した結果、４つの波長のピーク反射率がほ
ぼ同等の大きさとなった。

ＭＯＫαのパターン５０のように短い方の波長では全周
期性の影響がパターンの中に見られる。また長い方の波
長ではパターン５０’　、　５０″、　５０”にそれぞ
れ示されるようにパターンがそれ程複雑ではなく、ピー
クは長い方のｄ間隔の影響しか反映していない。この構
造体は４種類の対象波長を反射して複合パターンを呈す
る。この複合パターンは適当な検出角度を選択すると、
１つまたはそれ以上の波長の検出を容易にすることがで
きる。例えばＮＫαとＬｉＫαの放射はどちらも約３３
度の１つの角度においてピークとなる。ＮＫαとＣＫα
の放射はどちらも約１６度の角度においてピークとなり
、ＭａＫαとＣＫαの放射はどちらも約２０度の角度で
ピークとなる。ＭＱＫαの放射のみが約１８度または２
０度の角度で検出できるピークを呈する。

装置１８と３６は動作的には同様であり、同一角度また
は異なる角度で反射される対象波長に対して本質的に等
しく寄与する。第９図に示す装［５２は側波帯（サイド
バンド）形の装置と呼ぶことができ、１つの波長に関し
ては性能が強化されるがその他の波長または同じ波長で
角度が異なる場合については性能が弱まる。この場合の
反射波長はより複雑になり、第９図には示していない。

装置５２は後述するような複雑な形５６でｘｉａビーム
５４を反射する。ｖｉｆ！！　５２は複数組の層５８を
有しており、その各々がｄ間隔ｄ１のユニットＵ１を２
つとｄ間隔ｄ２のユニットを２つ含んでいる。特定の角
度における主な反射性能は少なくともＵ１＋Ｕ２の対応
する波長に関するものになる。

ユニットＵ１とＵ２の数については、選択した長い波長
が反射された主要性能の角度に近い角度で反射されるよ
うに選択することができる。この時の角度はｄ間隔ｄ１
　＋ｄ１　＋ｄ２　＋ｄ２に対応することになる。この
場合については、ｄ１＋ｄ２の厚さを差が２０％以下と
なるように比較的同じにする必要がある。主な側波帯は
一番上のユニット、この場合はＵｌに対応することにな
るが、ユニットの順序を逆になることによって変えるこ
ともできる。

第１０図は装置１１５２の一実施例の上にビーム５４が
衝突して生じるモデル回折パターンを示している。

この装置はユニットＵ１を２つ有しており、ユニットＵ
１は厚さ１０．２人のタングステン層と厚さ２０．４人
のケイ素層とで形成されて、ｄ間隔ｄ１が層と厚さ２１
．７人のケイ素層とで形成されてｄｌｌｌ隔ｄ２は３２
．６人である。層の組５８のｄ間隔（２ｄｌ＋２ｄ２）
は１２６．４人である。

この装置をＣｕＫα（１，５４人）についてモデル化す
ると角度約１．５度において主なピークが得られた（２
θが３度。第１１図と第１３図で実験データを用いて２
θでプロットしたためモデリングも２θについてプロッ
トした。）角度１．０度と１．８度における側波帯がそ
れぞれ大側波帯と小側波帯である。側波帯は強度にしか
関連しないため、ｄｌおよびｄ２といった短いｄ間隔の
影響を特定することはできない。主なピークは３１．６
人の平均ｄｌｌｌ隔の５次と、層の組の１２６．４人と
いうｄ間隔の４次とに対応する。主な側波帯は層の組の
ｄｌＦ装置隔の３次に対応する。一般にこの種の構造体
は、Ｌを層の組の中にあるユニットの全構成要素とする
時、ｎλ−１（ｄｌ　＋６２　）　　Ｓｉｎθのピーク
性能を提供し、上述のようにｎ　Ｇ（ｔＬに等しくなる
と共に層の組のｄ間隔に対応するピークの次数となる。

例えばＵｌとＵ２のユニットを４回繰返すとｎ−８のと
きλ−（ｄ１＋ｄ２　）　　ｓｉｎθとなり、結果的に
主なピークに対応する８次になる。

一般に先行技術の装置１０では、反射次数が増大すると
共にピーク性能が大幅に低下する。上にモデル化した装
置を利用すると、平均ｄ門陽に対区する短い波長と層の
組のｄ間隔の３次に対応するモデル波長の３倍の長い波
長（第１側波帯）および／または層の組のｄ間隔の５次
に対応する長い波長く第２側波帯〉を検出することがで
きる。例えば１．５４人の波長を主ピークにおいて監視
することができ、ＣｊＫαの放射（４，７人）を主側波
帯近辺で監視することができる。

第１１図は、第１０図に関連して説明した装置を用いて
得たＣｕＫαでの実験データの回折パターン６２を示し
ている。図から明らかなように、最初７つの次数の反射
はモデルパターン６０と非常に近い配置になっている。

装置５２は各々ｄ間隔の２つのユニットを含むものとし
て図示されているが、最も単純な場合では射性能はｄ間
隔全体をユニットの数で割る一般式、対応する波長に少
なくとも関するものとなる。

ユニットの数を増すと側波帯は第１２図と第１３図に示
したような一次波長の反射に近付く。第１２図は装置！
ｉ５２の第２実施例にビーム５４が衝突して生じるＣｕ
Ｋαでのモデル回折パターンを示している、この装置は
第１０図に関連して説明したのと同じＵｌとＵ２のユニ
ットで形成されているが、但しこの装置はｄ間隔ｄ１が
３０，６人のユニットＵ１を４つとｄｆｉ隔ｄ２が３２
．６人のユニットＵ２を４つ有している。層の組のｄ間
隔（４ｄ１＋４６２）は従って２５２．８人である。側
波帯はより接近しているが、その他の点では第１０図に
関して行った説明が、この場合にもあてはまる。

第１３図は第１２図に関連して説明した装置を用いてＣ
ｕＫαにおいて得られる実験データの回折パターン６６
を示している。ここでも最初数個の反射次数はパターン
６４とほぼ一致している。また、パターン６４／６６の
側波帯の方がパターン６０／６２より主反射ピークに接
近している。

第１４図は装置１８と５２を組合せた装′ａ６８を示し
ている。この場合もビーム７０が複雑な波長７２を生じ
るが、この装置については波長７２を示さず、１組の層
７４のみ示している。装置６８の第１ユニットは装置１
８の２組の１１２０と同様の２つのユニットであり、Ｖ
ｔ［６８の第２ユニットは装置１８の２種類のユニット
又は装置ｉ１８の層の組に相当する。装置１Ｉ６８は２
つの装置ｉ！１８の一次波長の側波帯を提供する。長い
波長は層の組７４の中のｄ間隔全部を合わせた和に相当
する。

第１５Ａ図と第１５Ｂ図は装Ｎ６８の一実施例にビーム
７０が衝突して生じるモデル回折パターン７６゜７６′
を示している。ユニットＵ１はｄ間隔ｄ１が６０人であ
り、ユニットＵ２はｄ間隔６０人の層を１つ有しており
、ＵｌとＵ２は第５Ａ図と第５Ｂ図に関連して説明した
ユニットと同じように形成されている。これら２つのユ
ニットＵ１とＵ２を２回繰返した優、Ｕ３とＵ４の２つ
のユニットも第１４図に示すように２回繰返す。ユニッ
トＵ３はそのｄ間隔ｄ３が６６人である以外はユニット
Ｕ１と同じである。ユニットＵ４もそのｄ間隔ｄ４が６
６人である以外はユニットＵ２と同じである。層の組１
４のｄ間隔は従って５０４人である。

第１５Ａ図と第１５Ｂ図の複合実施例は第５Ａ図と第５
Ｂ図に関連して説明した例に側波帯を加えたものであり
、結果的に得られるパターンを第５Ａ図と第５Ｂ図のパ
ターンと比較することができる。

まず、ＣＫαのパターン３２をパターン７６と比較する
と角度約１２度の主反射に続く各ピーク反射に側波帯が
付いているが、ピーク反射そのものはどちらのパターン
でも本質的に同じである。パターン３２の次数を超える
高い次数は抑制されている。）（ターン３２′　とパタ
ーン７６′を比較すると、はるかに大幅な変化が見られ
る。パターン７６′　はしｉＫαに関して著しく高い広
帯域性能を示している。

主ピークも残ってはいるが、角度約８０度の位置に移動
しており、約９０″の位置まで拡がっている。

主ピークの強度はその前のピークの約３倍になっている
（パターン７６′　は拡大尺であることに注意）。さら
に、反射強度パターン７６′　の統合値はパターン３２
′　のそれより大幅に大きくなる。

この他、ユニットまたは層の組のｄ間隔を系統的または
ランダムに小変更することによってピーク反射率曲線を
調整できることも発見された。この曲線の調整は、ピー
クの幅を実質的に拡げるように行なうこともできるし、
またピークを間隔の密な少なくとも２つのピークに割る
ように調整することもできる。このような構造体を利用
して、対象とする反射ピークを拡げることによって全体
的な収集エネルギーを増大することもできるし、またピ
ークを分割をすることによってどちらも検出可能な波長
を隣接して生み出すこともできる。

この調整は、ユニットＵ１のみから成る先行技術の構造
体１０を用いて、または第３．７．９．１４図に関して
説明した構造を用いて対象とするピークの１つまたはそ
れ以上を調整して達成することができる。

これまでは層間の界面または境界にある変動が、先行技
術装！ｉ１０の反）１率性能を決定する主要な要素であ
ると考えられて来た。このため、このような変動を最小
化しようと努力が成されて来たのである。下のような式
から反射率の低減を説明した理論も呈示されている。

式中ｎは反射次数、ｄは屑の間隔、ΔＺは平坦面からの
偏差を表わす粗さ係数である。この理論は材料のｄ比や
材料そのものとは無関係である。粗さパラメータ２人、
ｄ間隔が４０．６人の場合について上式に従って計鐸す
ると、第１次敗の反射率が約２５％低減し、シ２次ｆの
反射率が約４５％、γ３次シの反射率が約６０％低減す
る。

これに反して、モデルに従って作成し直接に実験するこ
とによって、界面の粗さは少なくとも反射率の最初の３
つの次数に関してはそれ程重要でないことが分かった。

−例として先行技術ｉＩ！１０をｄ間隔が４０．６人、
Ｓｉ：Ｗのｄ間隔比が１．２８、ｄ間隔におけるランダ
ム偏差が２人となるように作成した。１次の反射率はほ
ぼ一定のままであるが、２次の反射率が約５％増し、３
次の反射率は約１７％増す。このように２次の反射率が
増すことは論理的でないように見えるが、実際には正し
い段階を踏んだ上での変化または方形波密度の分布の変
化から生じたものである。このように反射率が強まるこ
とに装置Ｑ還して、電子密度分布の低次数のフーリエ成
分をシフトさせることができる。

以上の教示事項に照らして、本発明の変更および変形が
可能である。ここでＸ線という用語はブラッグの法則お
よび使用するｄｌＫｉ隔と矛盾しない５００人またはそ
れ以下の波長を意味するものとして使用している。従っ
て、特許請求の範囲の中であれば、上に特定的に記載し
た以外の方法でも本発明を実施することができると叩解
されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術のＸ線分散構造体の分解部分断面図で
あり、Ｘ線の分散パターンを示している。 第２図は第１図の先行技術の構造体によって生まれる回
折パターンである。 第３図は本発明のＸ線分散装置の一実施態様の分解部分
断面図であり、Ｘ線の分数パターンを示している。 第４Ａ図と第４Ｂ図は夫々第３図の装置の第１実施例の
回折パターンを示すグラフである。 第５Ａ図と第５Ｂ図は夫々第３図の装Ｕの第２実施例に
よって生まれる回折パターンのモデルである。 第６図は第３図の装置の第３実施例によって生まれる回
折パターンのモデルである。 第７図は本発明の第２の実施態様の分解部分断面図であ
り、Ｘ線の分散パターンを示している。 第８Ａ図、第８Ｂ図、第８Ｃ図及び第８Ｄ図は夫々第７
図の装置の一実施例によって生まれる回折パターンのモ
デルである。 第９図は本発明のＸ線分散装置の第３実施ｆｉ様の部分
断面分解図であり、Ｘ線の分散パターンを示している。 第１０図は第９図の装置の一実施例によって生まれる回
折パターンのモデルである。 第１１図は第１０図の実施例によって生まれる実験デー
タの回折パターンである。 第１２図は第９図の装置の第２実施例によって生まれる
回折パターンのモデルである。 第１３図は第１２図の実施例によって生まれる実験デー
タの回折パターンである。 第１４図は本発明のＸａ分散装置の第４実施態様の分解
部分断面図であり、Ｘ線の分数パターンを示している。 第１５Ａ図と第１５Ｂ図は夫々第１４図の装置の一実施
例によって生まれる回折パターンのモデルである。 １８、３Ｇ、　５２．６８−−・−・・Ｘｌｌｌ分散装
置、２０、３Ｂ、　５８．７４・・・・・・届の組、２
２、４０．５４．７０−−・−・−人ｔＪＡＸ線ビーム
。 ＦＩＧ、　　／ Ｈθ、３

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. （１）相互に重合して形成した複数組の層を有するＸ線
   分散装置であつて、前記分散装置が前記層組の各々とし
   て第１ユニットと第２ユニットを含んでいる多重波長Ｘ
   線分散装置であり、 前記第１ユニットが少なくとも２つの層を含んでおり、
   また前記第１ユニットが実質的に第１対象波長において
   前記層の組にＸ線分散特性をもたせる第１のｄ間隔を有
   しており、 前記第２ユニットが少なくとも１つの層を含んでおり、
   また前記第２ユニットが実質的に第２対象波長において
   前記層の組にＸ線分散特性をもたせる第２のｄ間隔を有
   していることを特徴とする装置。
2. （２）前記第２ユニットが少なくとも２つの層を含でい
   る、特許請求の範囲第１項に記載の装置。
3. （３）前記第１ユニットと第２ユニットの各々が２種類
   の材料の交互の層から少なくとも形成されており、前記
   ２種類の材料が前記第１ユニットと第２ユニットの各々
   について同じである、特許請求の範囲第２項に記載の装
   置。
4. （４）前記第１ユニットと第２ユニットの各々が２種類
   の材料の交互の層から少なくとも形成されており、前記
   ２種類の材料が前記第１ユニットと前記第２ユニットと
   で異なる、特許請求の範囲第２項に記載の装置。
5. （５）前記層の組の各々が前記第１ユニットまたは前記
   第２ユニットを１つより多く含んでいる、特許請求の範
   囲第１項に記載の装置。
6. （６）前記層の組の各々が前記第１ユニットと前記第２
   ユニットを１つより多く含んでいる、特許請求の範囲第
   ５項に記載の装置。
7. （７）前記層の組の各々が少なくとも第３ユニットを含
   んでおり、前記第３ユニットが少なくとも２つの層を含
   んでおり、前記第３ユニットが実質的に第３対象波長に
   おいて前記層の組にＸ線分散特性をもたせる第３のｄ間
   隔を有している、特許請求の範囲第１項に記載の装置。
8. （８）前記第１対象波長と第２対象波長とが同一角度で
   反射されるように前記層の組が構成されている、特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。
9. （９）前記第１対象波長と第２対象波長とが異なる角度
   で反射されるように前記層の組が構成されている、特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。
10. （１０）複数組の層を相互に重合して形成することを含
    むＸ線分散装置の形成方法であつて、前記Ｘ線分散装置
    は前記層の組の各々が少なくとも第１ユニットと第２ユ
    ニットとを含んでいる多重波長Ｘ線分散装置であり、 該方法は、前記第１ユニットを少なくとも２つの層を含
    みかつ実質的に第１対象波長において前記層の組にＸ線
    分散特性をもたせる第１のｄ間隔を有するように形成す
    ることと、 前記第２ユニットを、少なくとも１つの層を含みかつ実
    質的に第２対象波長において前記層の組にＸ線分散特性
    をもたせる第２のｄ間隔を有するように形成することと
    を含んで成る方法。
11. （１１）前記第２ユニットを少なくとも２つの層から形
    成することを含む、特許請求の範囲第１０項に記載の方
    法。
12. （１２）前記第１ユニットと第２ユニットの各々を、少
    なくとも、２種類の材料の交互の層から形成することを
    含み、前記２種類の材料が前記第１ユニットと第２ユニ
    ットのどちらについても同じである、特許請求の範囲第
    １１項に記載の方法。
13. （１３）前記第１ユニットと第２ユニットの各々を、少
    なくとも、２種類の材料から交互に成る層から形成する
    ことを含んでおり、前記２種類の材料が前記第１ユニッ
    トと第２ユニットについて異なつている、特許請求の範
    囲第１１項に記載の方法。
14. （１４）前記第１ユニットまたは第２ユニットを１つよ
    り多く用いて前記層の組の各々を形成することを含む、
    特許請求の範囲第１０項に記載の方法。
15. （１５）前記第１ユニットと第２ユニットの１つより多
    くから前記層の組の各々を形成することを含む、特許請
    求の範囲第１４項に記載の方法。
16. （１６）前記層の組の各々を少なくとも２つの層を含む
    第３ユニットで少なくとも形成することと、実質的に第
    ３対象波長において前記層の組にＸ線分散特性をもたせ
    る第３のｄ間隔を有するように前記第３ユニットを形成
    することとを含む、特許請求の範囲第１０項に記載の方
    法。
17. （１７）前記第１対象波長と前記第２対象波長とが同一
    角度で反射されるように前記層の組を形成することを含
    む、特許請求の範囲第１０項に記載の方法。
18. （１８）前記第１対象波長と前記第２対象波長とが異な
    る角度で反射されるように前記層の組を形成することを
    含む、特許請求の範囲第１０項に記載の方法。
19. （１９）相互に重合して形成した複数組の層を含んで成
    り、前記層の組の各々が少なくとも第１ユニットを含ん
    でいるＸ線分散装置であって、前記第１ユニットが少な
    くとも２つの層を含んでおり、前記第１ユニットはピー
    ク反射率を少なくとも１つ有する第１対象波長において
    実質的にＸ線分散特性を前記層の組にもたせる第１のｄ
    間隔を有しており、 前記第１のｄ間隔を前記層の組の間で変えて前記ピーク
    反射率の調節を行なうことを特徴とする装置。
20. （２０）前記ピーク反射率が前記第１のｄ間隔に関して
    第１の幅を有しており、前記第１幅が前記調整によって
    増大する、特許請求の範囲第１９項に記載の装置。
21. （２１）前記調整によつて前記層の組に少なくとも２つ
    の反射率ピークをもたせることのできる、特許請求の範
    囲第１９項に記載の装置。
22. （２２）前記ｄ間隔が前記層の組の間でランダムに変え
    られる、特許請求の範囲第１９項に記載の装置。
23. （２３）前記層の組の各々が少なくとも第２ユニットを
    含んでおり、 前記第２ユニットが少なくとも１つの層を含んでおり、
    かつ実質的に第２対象波長において前記層の組にＸ線分
    散特性をもたせる第２のｄ間隔を有している、特許請求
    の範囲第１９項に記載の装置。
24. （２４）相互に重合して複数組の層を形成することを含
    んで成り、前記層の組の各々が少なくとも第１ユニット
    を含んでいるＸ線分散装置の形成方法であって、前記第
    １ユニットは、少なくとも１つのピーク反射率を有する
    実質的に第１対象波長において前記層の組にＸ線分散特
    性をもたせる第１のｄ間隔を有する少なくとも２つの層
    を含んでおり、 前記層の組の間で前記第１のｄ間隔を変えることによっ
    て前記ピーク反射率の調整を行なわせることを特徴とす
    る方法。
25. （２５）前記ピーク反射率が前記第１のｄ間隔に関して
    第１の幅を有しており、前記調整によつて前記第１幅を
    増加させる、特許請求の範囲第２４項に記載の方法。
26. （２６）前記調整によって前記層の組に少なくとも２つ
    の反射率のピークをもたせる、特許請求の範囲第２５項
    に記載の方法。
27. （２７）前記層の組の間で前記ｄ間隔をランダムに変え
    ることを含む、特許請求の範囲第２４項に記載の方法。
28. （２８）前記層の組の各々を少なくとも第２ユニットで
    形成することを含み、 前記第２ユニットは、実質的に第２対象波長において前
    記層の組にＸ線分散特性をもたせる第２のｄ間隔を有す
    る少なくとも１つの層を含んでいる特許請求の範囲第２
    ４項に記載の方法。