(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のハーフミラーと４枚の反射鏡によって構成されるＸ線干渉計における参照波の経路長を可変してハーフミラー上の干渉強度を変調し、その強度変動をフーリエ変換することにより、試料におけるＸ線の吸収スペクトルを測定するフーリエ変換型Ｘ線分光装置において、
前記２枚のハーフミラーのうちの１つによって振幅分割された後の２つのＸ線のうちその経路上に試料が存在しない方のＸ線を前記参照波とし、前記２つのＸ線のうちその経路上に試料が存在する方のＸ線を物体波とするとき、
前記Ｘ線干渉計は、
前記参照波又は前記物体波を反射する２枚の反射鏡と２枚のハーフミラーの固定枠とが一体形成された第１のブロックと、
前記物体波又は前記参照波を反射する２枚の反射鏡が一体形成された第２のブロックと
を有することを特徴とするフーリエ変換型Ｘ線分光装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のブロックは、１つの母材から前記２枚のハーフミラーと前記４枚の反射鏡を一体的に切り出し加工した後に２つのブロックに切り離すことにより形成される
ことを特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換型Ｘ線分光装置。
【請求項３】
母材の分割による前記第１及び前記第２のブロックの形成は、前記２枚のハーフミラーの各固定枠の形成及びコーティング加工後に実行される
ことを特徴とする請求項２に記載のフーリエ変換型Ｘ線分光装置。
【請求項４】
前記４枚の反射鏡のうち対となる反射面は、母材と切断機との相対的な平行移動により切り出される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフーリエ変換型Ｘ線分光装置。
【請求項５】
前記第１及び第２のブロックを平行に保持した状態で、当該第１及び第２のブロック間の距離を変更することにより参照波の光路長を変更する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフーリエ変換型Ｘ線分光装置。
【請求項６】
入射される前記Ｘ線は、10〔eV〕から4500〔eV〕の範囲のエネルギーを有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフーリエ変換型Ｘ線分光装置。
【請求項７】
入射されたＸ線を、第１のハーフミラーによって２つのＸ線に振幅分割し、一方のＸ線については、第１の反射鏡によってその進行方向を試料の方向に変更して試料を透過させ又は試料で反射させ、その後、第２の反射鏡によって進行方向を第２のハーフミラーの方向に変更させ、他方のＸ線については、前記試料を通過させることなく第３及び第４の反射鏡によって進行方向を変更して前記第２のハーフミラーに入射し、前記第２のハーフミラー上で２つのＸ線を重なり合わせて干渉させるＸ線干渉計における一方のＸ線の経路長を可変してハーフミラー上の干渉強度を変調し、その強度変動をフーリエ変換することにより、試料におけるＸ線の吸収スペクトルを測定するフーリエ変換型Ｘ線分光装置において、
前記Ｘ線干渉計は、
一方のＸ線を反射する前記第１及び第２の反射鏡と前記第１及び第２のハーフミラーの固定枠とが一体形成された第１のブロックと、
他方のＸ線を反射する前記第３及び第４の反射鏡が一体形成された第２のブロックと
を有することを特徴とするフーリエ変換型Ｘ線分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば物質の吸収スペクトルの測定に使用するフーリエ変換型Ｘ線分光装置に関する。この明細書において、フーリエ変換型Ｘ線分光装置とは、干渉計を利用したフーリエ変換分光法をＸ線領域で利用する装置をいう。
【背景技術】
【０００２】
電磁波の吸光度を計測する手法は、原子、分子の化学結合状態や価数等を知る有効な手段である。この吸光度測定には、分光器で入射光を単色化し、試料を透過した電磁波の強度変化を様々な波長について測定する波長走引法と、振幅分割型の干渉計を用いたフーリエ変換型分光法がある。【０００３】
レーザー光のようなコヒーレント光を用いれば、振幅分割型の干渉計において干渉スペクトルを得ることができる。しかし、吸光度スペクトルのように広波長域の干渉スペクトルを得るには入射光の波長範囲が広い必要があり、レーザー光は適していない。【０００４】
赤外光や可視光では、マイケルソン干渉計を利用したフーリエ変換型の分光装置が一般に使用される。マイケルソン干渉計は、１つの光線をビームスプリッターにより物体波と参照波に振幅分割して使用する。このうち、物体波は試料で反射された後、ビームスプリッターに戻る。他方、参照波は反射鏡で反射された後、ビームスプリッターに戻る。マイケルソン干渉計は、ビームスプリッターと反射鏡の距離の変更による物体波と参照波の干渉強度の変化を測定する。この干渉強度の変化をフーリエ変換すると、吸光度スペクトルを得ることができる。【０００５】
ところが、真空紫外光からＸ線領域に及ぶ広波長域の電磁波については、電磁波を９０゜反射できるビームスプリッターと１８０゜反射できる反射鏡が存在しない。このため、真空紫外光からＸ線領域の干渉計には、２枚のビームスプリッターとその間に配置された複数枚の反射鏡から構成されるマッハ・ツェンダー（Mach-Zender）型干渉計が一般に使用される。【０００６】
マッハ・ツェンダー型干渉計は、１つの光線を光路の上流側に位置するビームスプリッターにより参照波と物体波に振幅分割して使用する。このうち、試料を透過した物体波は、複数枚の反射鏡で反射された後、光路の下流側に位置するビームスプリッターに入射する。他方、参照波は複数枚の反射鏡で反射された後、下流側に位置するビームスプリッターに入射する。この波長域のマッハ・ツェンダー型干渉計では、参照波の光路長を反射鏡の位置や光路に入れた位相板の変更による物体波と参照波の干渉強度の変化を下流側に位置するビームスプリッター上で測定する。【０００７】
硬Ｘ線領域では、単波長Ｘ線を入射光に使用する。ただし、この波長域では、シリコン単結晶のＸ線回折を利用したマッハ・ツェンダー型干渉計が使用される。マッハ・ツェンダー型干渉計はボンゼ・ハート型干渉計と呼ばれ、ＬＬＬ型干渉計やＢＢＢ型干渉計が考案されている。この波長域のマッハ・ツェンダー型干渉計は、有機材料や生物試料の位相イメージングに利用されている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４を参照。）。【０００８】
しかし、シリコン単結晶の回折を利用したマッハ・ツェンダー型干渉計の場合、広波長域の硬Ｘ線を入射光としても、干渉計内で３回回折される間に、回折条件を満足する単一波長が残り干渉する。このため、吸収スペクトルを測定する場合、回折条件を変更し、参照波の光路長を変更する測定の繰り返しが必要となる。しかし、このような測定手法は、波長走引法と似た結果しか得られない。このため、フーリエ変換型Ｘ線分光装置としての利点はない。【０００９】
これまでも、真空紫外光から軟Ｘ線の領域では、マッハ・ツェンダー型干渉計を用いたＦＴＳＸシステムの研究が進められてきたが、非特許文献１や非特許文献２に見られるように干渉スペクトルの取得ができていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４０１５３９４号公報
【特許文献２】特許第３６８９６２３号公報
【特許文献３】特許第３５４８６６４号公報
【特許文献４】特許第３３７５７１３号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】放射光将来計画検討報告書ーERL光源と利用研究ー，pp.34〜36（高エネルギー加速器研究機構2003）
【非特許文献２】S. C. Locklin, E. J. Moler, J. Spring, Z. Hussan, and M. R. Howells [ALS Compendium of User Abstract (1997)]
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来、ＦＴＳＸ用マッハ・ツェンダー型干渉計は、２枚のビームスプリッターと、それらの間に配置される２対４枚の反射鏡を、それぞれ基板上に取り付けることにより構成される。このマッハ・ツェンダー型干渉計では、各光学デバイス間の相対距離を波長の１/１０以下の精度により、また各光学デバイス間の相対角度をsub-n rad.の精度により保持し又は制御する必要がある。このため、１つの光学デバイス毎にＸ、Ｙ、θ、χの４軸の制御が必要であり、６個の光学デバイス全体では計２４軸を制御して相対位置関係を保持する必要がある。【００１３】
この多軸制御は困難である。そこで、百生（ももせ）は、空間コヒーレンスの長いＸ線を利用し、制御精度を低くする方法を提案している（非特許文献２）。しかし、高コヒーレンス光源として考えられているＥＲＬ（エネルギー回収型ライナック）は単色Ｘ線を出す光源であり、吸収スペクトルを測定する場合、分光器及び光源の出射エネルギー条件の変更、参照波の光路長を変更する測定の繰り返しが必要となり、波長走引法と似た結果しか得られない。【００１４】
本発明は、フーリエ変換分光法のＸ線領域での利用を可能とするマッハ・ツェンダー型干渉計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、参照波の光路長を変更してハーフミラーに現れる干渉強度を変調し、その干渉強度の変動をフーリエ変換することにより、試料におけるＸ線の吸収スペクトルを測定するマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計を使用したフーリエ変換型Ｘ線分光装置を提供する。【００１６】
なお、本発明で使用するマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計は、参照波又は物体波を反射する２枚の反射鏡と２枚のハーフミラーの固定枠が一体形成された第１のブロックと、物体波又は参照波を反射する２枚の反射鏡が一体形成された第２のブロックとで構成される。【００１７】
ここで、マッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計は、２枚のハーフミラーと２対４枚の反射鏡で構成される。入射されたＸ線は経路の上流側に位置するハーフミラーによって２つのＸ線に振幅分割され、各ブロックの上流側に配置された１枚目の反射鏡により進行方向が変更される。一方のＸ線は、物体波として試料を透過又は反射した後、経路の下流側に位置する２枚目の反射鏡によって再度進行方向が変更され、経路の下流側に位置するハーフミラーに入射される。他方のＸ線は、参照波として試料を通過することなく経路の下流側に位置する２枚目の反射鏡によって再度進行方向が変更され、経路の下流側に位置するハーフミラーに入射される。【００１８】
この結果、経路の下流側に位置するハーフミラー上には物体波と参照波の干渉波が発生する。物体波と参照波の干渉強度は、参照波の光路長を変更により変調される。発明に係るフーリエ変換型Ｘ線分光装置は、この干渉強度の変動をフーリエ変換することにより、試料におけるＸ線の吸収スペクトルを測定する。【００１９】
なお、前述した第１のブロックと第２のブロックは、１つの母材から２枚のハーフミラーと４枚の反射鏡を切り出し加工したものを２つに分割することにより形成する。ここで、母材の分割による第１のブロックと第２のブロックの形成は、ハーフミラーの各窓枠（特許請求の範囲における「ハーフミラーの固定枠」に相当する。）の形成及びコーティング加工後に実行する。また、対となる反射鏡の反射面は、母材と切断機との相対的な平行移動により形成する。また、参照波の光路長の変更は、第１及び第２のブロックを平行に保持した状態で２つのブロック間の距離を変更することにより行う。【００２０】
なお、本発明に係るフーリエ変換型Ｘ線分光装置には、10〔eV〕から3000〔eV〕の範囲のエネルギーを有する入射光を用いることが望ましい。もっとも、入射光が3000〔eV〕より高いエネルギーを有するＸ線（例えば4000〔eV〕や4500〔eV〕）の場合でも、入射角を小さくすることにより、前述した２ブロック型のマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計を利用できる。ただし、その入射角を、例えば0.1゜〜0.3゜に調整する必要がある。このため、２枚のハーフミラーと２対４枚の反射鏡の加工精度（位置と角度）は非常に高くなる。【００２１】
因みに、10〔eV〕より低いエネルギーの領域は、現在リソグラフィ等で用いられている紫外光領域になる。このため、10〔eV〕より低いエネルギーでは、マイケルソン干渉計等で利用する光学デバイスの利用が可能となり、本発明が提供するマッハ・ツェンダー型干渉計を利用する優位性はない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、積層体上に数〔nm〕以上の膜厚の保護膜や液層がある試料においても、保護膜層や液層の影響を小さくして内部の積層体からのＸ線反射率を測定することが可能となり、内部の積層体各層の膜厚を高い精度で検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係るフーリエ変換型Ｘ線分光装置で使用するマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計の構造例を説明する図。
【図２】本発明の実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計の製作例を示す図。
【図３】本発明の実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計の他の製作例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態に係るフーリエ変換型Ｘ線分光装置で使用するマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計の他の構造例を説明する図。
【発明を実施するため形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、後述する本発明の実施の形態は一例であって、公知又は周知の技術との組み合わせや置換によって他の形態を実現することもできる。
【００２５】
（１）実施の形態１
（１−１）装置構成
図１に、本発明の実施の形態１を示す。高エネルギー加速器研究機構  物質構造科学研究所の放射光実験施設（ＫＥＫ−ＰＦ）の偏向電磁石を光源とした電磁波は、単色器を０次光反射条件に調整することにより、可視光からＸ線領域までの広い波長域の電磁波が下流に届く。
【００２６】
この０次光は、単色器下流の前置鏡によって、硬Ｘ線領域の高エネルギーＸ線が除去され、スリットでｚ方向100〔μm〕、ｙ方向100〔μm〕に成形される。この後、電磁波は金メッシュを透過し、入射Ｘ線１として上流側ビームスプリッター２に入射する。
【００２７】
上流側ビームスプリッター２は、単結晶シリコン製の窓枠にシリコン窒化膜（SiN）の50〔nm〕の薄膜を成膜し、窓及び窓枠の表面にRuを3〔nm〕成膜した半透明デバイスである。上流側ビームスプリッター２により、入射Ｘ線１は振幅分割され、参照波８と物体波９に分割される。参照波８は、上流側参照波反射鏡３と下流側参照波反射鏡４で反射され、下流側ビームスプリッター７に入射する。物体波９は上流側物体波反射鏡５で反射され、試料１３を透過した後、下流側物体波反射鏡６で再度反射され、下流側ビームスプリッター７に入射する。
【００２８】
上流側ビームスプリッター２と、上流側参照波反射鏡３と、下流側参照波反射鏡４と、上流側物体波反射鏡５と、下流側物体波反射鏡６と、下流側ビームスプリッター７は、いずれも同じ材質で形成される。すなわち、上流側ビームスプリッター２、上流側参照波反射鏡３、下流側参照波反射鏡４、上流側物体波反射鏡５、下流側物体波反射鏡６、下流側ビームスプリッター７は、１つの単結晶シリコンインゴットから切り出されている。なお、各光学デバイスは、１つの単結晶シリコンインゴットからの切り出し後に加工歪みが除去され、その後、Ruコートされる。
【００２９】
Ruコート後、これら２枚のビームスプリッターと２対４枚の反射鏡が一体形成されている単結晶シリコンインゴットを半分に切断すると、２つのブロック１１及び１２が形成される。このブロック１１と１２を、それぞれの形成時における切断面が平行になるように配置すると、本発明の実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計が完成される。
【００３０】
この実施の形態の場合、ブロック１１は、母材である単結晶シリコンインゴットのうち、上流側参照波反射鏡３と下流側参照波反射鏡４が形成された側のシリコンブロックである。また、ブロック１２は、母材である単結晶シリコンインゴットのうち、上流側物体波反射鏡５、下流側物体波反射鏡６、上流側ビームスプリッター２、下流側ビームスプリッター７が一体に形成された側のシリコンブロックである。
【００３１】
ところで、マッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計では、下流側ビームスプリッター７に物体波９と参照波８の干渉縞を形成させる。この干渉縞の形成には、振幅分割された物体波９と参照波８を、下流側ビームスプリッター７上において数〔μm〕の精度で重ね合わせる必要がある。
【００３２】
従来構造のマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計では、この制御のために、上流側参照波反射鏡３、下流側参照波反射鏡４、上流側物体波反射鏡５、下流側物体波反射鏡６、上流側ビームスプリッター２、下流側ビームスプリッター７の相対位置Ｘ−Ｙ−Ｚと相対角度θ−χ−φを波長の１／１０レベルで制御する必要があった。すなわち、各光学デバイスを６つのパラメータについて個別に制御する必要があった。
【００３３】
これに対し、本発明の実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計は、前述の通り、１つの単結晶シリコンインゴットから切り出された２つのブロック１１及び１２を平行に配置して構成される。従って、この実施の形態の場合には、２つのブロック１１及び１２の相対位置Ｘ−Ｙ−Ｚと相対角度θ−χ−φを６つのパラメータについて制御するだけで物体波９と参照波８を位置合せすることができる。
【００３４】
また、試料１３における吸収スペクトルをフーリエ変換によって測定するには、参照波の光路長の変更が必要である。ただし、本発明の実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計の場合には、２つのブロック１１及び１２を平行に保ったまま、その距離を変更すれば、参照波の光路長を変更することができる。例えばブロック１１をブロック１２に対して平行移動すれば良い。
【００３５】
因みに、ブロック間の距離は測長用レーザー干渉計で測定する。また、ブロックの駆動にはフィードバック機能付きのピエゾステージを使用する。このピエゾステージを駆動し、光路長を変えながら下流側ビームスプリッター７上に現れる干渉強度を測定することにより、干渉波形（インターフェログラム）が得られる。この干渉波形（インターフェログラム）をフーリエ変換することにより、試料１３の吸収スペクトルを得ることができる。
【００３６】
（１−２）製造方法１
次に、本発明の実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型干渉計の製造手法を説明する。図２に、本発明の実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型干渉計の製造例を示す。前述したように、マッハ・ツェンダー型干渉計を構成する光学デバイスは、単結晶シリコンインゴットから切り出し加工される。
【００３７】
単結晶シリコンインゴットは、その高純度と単結晶性から、高い精度による加工に適している。単結晶シリコンインゴットの加工にはＸ線回折を利用し、高い精度で角度合わせを行う。この際、単結晶シリコンインゴットの結晶の方向<100>、 <010>、 <001>が図２に示す向きになるように角度を合せ、その状態で単結晶シリコンインゴットを直方体形状に切断する。
【００３８】
次に、上流側ビームスプリッター２、下流側ビームスプリッター７が(110)面と平行になるように切り出す。このとき、切り出す前にシリコンインゴットと切断機の角度はＸ線回折を用いて微調整しておく。上流側ビームスプリッター２と下流側ビームスプリッター７を切り出す間は切断機を角度調整することなく、平行移動のみで上流側ビームスプリッター２と下流側ビームスプリッター７を切り出す。
【００３９】
次に、上流側参照波反射鏡３と下流側物体波反射鏡６の反射面は平行関係にあることから、切断機の角度を高い精度で合わせた後、単結晶シリコンインゴットの平行移動により平行ミラーを高い精度で切り出す。同様に、下流側参照波反射鏡４と上流側物体波反射鏡５の反射面も平行関係にあるため、同じ切断方法により平行ミラーを高い精度で切り出す。この上流側参照波反射鏡３の反射面と下流側物体波反射鏡６の反射面の関係を、この明細書においては「対となる反射面」という。同様に、下流側参照波反射鏡４の反射面と上流側物体波反射鏡５の反射面も「対となる反射面」である。
【００４０】
このとき、(110)面と(10 -1 -10)面、(-10 1 10)面の関係が、(110)面に4.05゜で入射した場合に鏡面反射する面の関係になる。すなわち、(10 1 -10)面と(-10 -1 10)面は、上流の反射鏡で反射された光を(110)に4.05゜で入射にするように、鏡面反射する面になる。
【００４１】
この角度関係は、{20 20 1}面系では入射角2.0゜に、{5 5 1}面系では入射角8.10゜に対応する。
【００４２】
最初のビームスプリッターを切り出す際に角度誤差の補正等を実施しておけば、各反射鏡を切り出す際には、前述の反射面と平行になるように切断機を高精度に調整するだけで反射鏡を切り出すことができる。
【００４３】
また切断後は、前述の回折面と反射鏡表面が一致しているか、Ｘ線回折を用いて確認することができる。このとき、利用している回折面が高次回折であることから、高い精度で評価することができる。
【００４４】
因みに、図２に示すマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計の上流側参照波反射鏡３、下流側参照波反射鏡４、上流側物体波反射鏡５、下流側物体波反射鏡６がくさび状に形成されているのは、上流側参照波反射鏡３の反射面を切断した切断機が、下流側参照波反射鏡４の裏面を切断しながら通過するように設計されているためである。
【００４５】
このため、上流側参照波反射鏡３の反射面に直接Ｘ線を当てなくても、下流側参照波反射鏡４の裏面を測定することで反射面の加工精度を確認することができる。
【００４６】
このように、各光学デバイスを切り出した後、エッチングにより加工歪を取り除く。次にインゴット全体にシリコン窒化膜（SiN）を成膜する。その際、上流側ビームスプリッター２（Ｘ線が参照波と物体波に振幅分割される部分）と下流側ビームスプリッター７の窓（参照波と物体派が合成される部分）の周囲にある窓枠部分にのみシリコン窒化膜（SiN）が成膜されるように、窓の部分にマスクを形成しておく。
【００４７】
マスクを剥がした後は、ケミカルエッチング又はアルゴンエッチング等により、マスクを除いた部分にあるシリコン（Si）だけを除去する。これにより、上流側ビームスプリッター２と下流側ビームスプリッター７には、窓の部分のシリコンだけが薄膜化される。なお、窓枠部分のシリコン（Si）の表面は、シリコン窒化膜（SiN）の薄膜で覆われたままである。この後、単結晶シリコンインゴットの全体をRuコートすることで、高い加工精度で作製されたマッハ・ツェンダー型干渉計が完成する。
【００４８】
最後に、２枚のビームスプリッターと２枚の反射鏡で構成されるブロック１２と、２枚の反射鏡で構成されるブロック１１との境界（図２に破線で示す）に沿って単結晶シリコンインゴットを切断機で切断すると、光学デバイスが一体形成された２つのブロック１１及び１２で構成されるフーリエ変換型Ｘ線干渉計が完成する。この単結晶シリコンインゴットを２つのブロック１１及び１２に分割する工程は、加工歪を取る前に実施しても良い。
【００４９】
（１−３）製造方法２
図３に、本発明の実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型干渉計の他の製造例を示す。なお、図３に示す構造は、図１に示すマッハ・ツェンダー型干渉計の構造に対応する。図３に示すマッハ・ツェンダー型干渉計の場合、切断機の歯が他の反射鏡やビームスプリッターと干渉しないように配置する。
【００５０】
図２の製造例の場合と同様に、図３に示す製造例の場合も、単結晶シリコンインゴットを母材として各光学デバイスを切り出し加工する。勿論、単結晶シリコンインゴットの加工に際しては、シリコンインゴットのＸ線回折を利用し、高い精度で角度合わせを行う。図３の場合も、単結晶シリコンインゴットの結晶の方向<100>、 <010>、 <001>が図３に示す向きになるように角度を合わせ、その状態で単結晶シリコンインゴットを直方体形状に切断する。
【００５１】
次に、上流側ビームスプリッター２と下流側ビームスプリッター７が(110)面と平行になるように切り出す。このとき、切り出す前にシリコンインゴットと切断機の角度はＸ線回折を用いて微調整しておく。上流側ビームスプリッター２と下流側ビームスプリッター７を切り出す間は切断機を角度調整することなく、平行移動のみで上流側ビームスプリッター２と下流側ビームスプリッター７を切り出す。
【００５２】
次に、上流側参照波反射鏡３と下流側物体波反射鏡６の反射面は平行関係にあることから、切断機の角度を高い精度で合わせた後、単結晶シリコンインゴットを平行移動するこで、反射面が平行である一対の反射鏡を高い精度で切り出すことができる。下流側参照波反射鏡４と上流側物体波反射鏡５の反射面も同様に平行関係にあるため、同じ切断方法により反射面が平行である一対の反射鏡を高い精度で切り出すことができる。
【００５３】
このとき、(110)面と(10 -1 -10)面、(-10 1 10)面の関係が、(110)面に4.05゜で入射した場合に鏡面反射する面の関係になる。すなわち、(10 1 -10)面と(-10 -1 10)面は、上流の反射鏡で反射された光を(110)に4.05゜で入射にするように、鏡面反射する面になる。
【００５４】
この角度関係は、{20 20 1}面系では入射角2.0゜に、{5 5 1}面系では入射角8.1゜に対応する。
【００５５】
最初のビームスプリッターを切り出す際に角度誤差の補正等を実施しておけば、各反射鏡を切り出す際には、前述の反射面と平行になるように切断機を高精度に調整するだけで反射鏡を切り出すことができる。
【００５６】
また切断後は、前述の回折面と反射鏡表面が一致しているか、Ｘ線回折を用いて確認することができる。このとき、利用している回折面が高次回折であることから、高い精度で評価することができる。
【００５７】
ここまでの製造過程は図２に示した製造手順と同じである。ただし、図３に示すマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計の場合には、図２の場合とは異なり、上流側参照波反射鏡３、下流側参照波反射鏡４、上流側物体波反射鏡５、下流側物体波反射鏡６のうちの不要部分（Ｘ線の反射に用いられない鋭角部分）を切断し、反射鏡を小型化する。結果的に、上流側参照波反射鏡３、下流側参照波反射鏡４、上流側物体波反射鏡５、下流側物体波反射鏡６を一方向から見た形状は台形形状になる。この結果、上流側と下流側の反射鏡の間の空間が広くなり、試料１３の配置が容易になる。
【００５８】
また、図３に示す製造例は、上流側参照波反射鏡３の反射面を切断した切断機が、下流側参照波反射鏡４と干渉しないように設計されている点でも図２に示す製造例と異なる。また、図３の場合には、ブロック１１及び１２にそれぞれ一つの保護ブロック１４が、ビームスプリッター部分を保護するために残している。
【００５９】
ただし、ビームスプリッターを加工し易いように、マスク処理、エッチング加工する側の保護ブロック１４は事前に除去してある。このような切断による切り出し加工後に、エッチングにより加工歪を取り除き、続いてインゴット全体にシリコン窒化膜（SiN）を成膜する。
【００６０】
その際、上流側ビームスプリッター２と下流側ビームスプリッター７の窓となる部分にのみシリコン窒化膜（SiN）が成膜されないように予めマスクを形成しておく。マスクを剥がした後、ケミカルエッチング又はアルゴンエッチング等により、マスクを除いた部分のシリコンだけを除去して薄膜化する。これにより、窓が薄膜化された単結晶シリコンで形成され、窓枠が薄膜のシリコン窒化膜（SiN）で覆われた単結晶シリコンで形成される上流側ビームスプリッター２と下流側ビームスプリッター７とを切り出すことができる。この後、切り出し加工後の単結晶シリコンの全体をRuコートする。これにより、高い加工精度で個々の光学デバイスを単一の母材上に一体形成した光学ブロックを製造することができる。
【００６１】
最後に、この光学ブロックを、２枚のビームスプリッターと２枚の反射鏡で構成されるブロック１２と、２枚の反射鏡で構成されるブロック１１とに分割するように、それらの境界部分（図３に破線で示す）に沿うように切断機で切断する。これにより、本発明の実施の形態に係るフーリエ変換型Ｘ線分光装置で使用するマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計が完成する。なお、１つの光学ブロックを２つのブロック１１及び１２に分割する工程は、加工歪を取る工程の前に実施しても良い。
【００６２】
（２）実施の形態２
図４に、本発明の実施の形態２を示す。この実施の形態では、反射法による試料吸収を測定する方法を用いる場合について説明する。
【００６３】
高エネルギー加速器研究機構  物質構造科学研究所の放射光実験施設（ＫＥＫ−ＰＦ）の偏向電磁石を光源とした電磁波は、単色器を０次光反射条件に調整することにより、可視光からＸ線領域までの広い波長域の電磁波が下流に届く。
【００６４】
この０次光は、単色器下流の前置鏡によって、硬Ｘ線領域の高エネルギーＸ線が除去され、スリットでｚ方向100〔μm〕、ｙ方向100〔μm〕に成形される。この後、電磁波は角度偏向用前置鏡に入射角２゜で入射され、Ｘ線は上方向に４゜跳ね上げられて金メッシュを透過する。金メッシュを透過した電磁波は入射Ｘ線１として上流側ビームスプリッター２に入射する。
【００６５】
上流側ビームスプリッター２は、単結晶シリコン製の枠にシリコン窒化膜（SiN）の50〔nm〕の薄膜を成膜し、その上にRuを3〔nm〕成膜した半透明デバイスである。上流側ビームスプリッター２により、入射Ｘ線１は振幅分割され、参照波８と物体波９に分割される。参照波８は、上流側参照波反射鏡３で反射し、反射鏡１５に４゜で入射する。反射鏡１５も単結晶シリコン製の平板反射鏡であり、Ruコートしてある。反射鏡１５で全反射したＸ線は下流側参照波反射鏡４で反射され、下流側ビームスプリッター７に入射する。
【００６６】
物体波９は上流側物体波反射鏡５で反射され、水平に配置された試料１３で反射された後、下流側物体波反射鏡６で再度反射され、下流側ビームスプリッター７に入射する。勿論、下流側ビームスプリッター７も、上流側ビームスプリッター２と同じ材質である。
【００６７】
また、この実施の形態の場合も、上流側参照波反射鏡３、下流側参照波反射鏡４、上流側物体波反射鏡５、下流側物体波反射鏡６は、上流側物体波反射鏡５及び下流側ビームスプリッター７と同じ単結晶シリコンインゴットから切り出され、加工歪みを除去した後にRuコートされる。
【００６８】
また、この実施の形態の場合にも、下流側ビームスプリッター７上に物体波９と参照波８の干渉縞を発生させる。この干渉縞の形成には、振幅分割された物体波９と参照波８が数〔μm〕の精度で下流側ビームスプリッター７上に重ね合わせる必要がある。
【００６９】
勿論、この実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計も、１つの単結晶シリコンインゴットから各光学デバイスが一体的に形成された２つのブロック１１及び１２で構成される。
【００７０】
この実施の形態の場合も、ブロック１１は、母材である単結晶シリコンインゴットのうち、上流側参照波反射鏡３と下流側参照波反射鏡４が形成された側のシリコンブロックである。また、ブロック１２は、母材である単結晶シリコンインゴットのうち、上流側物体波反射鏡５、下流側物体波反射鏡６、上流側ビームスプリッター２、下流側ビームスプリッター７が一体に形成された側のシリコンブロックである。
【００７１】
この構成は、発明の実施の形態１と同じである。従って、この実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計も、２つのブロック１１及び１２の相対位置Ｘ−Ｙ−Ｚと相対角度θ−χ−φを６つのパラメータについて制御するだけで、物体波９と参照波８を位置合せすることができる。
【００７２】
また、試料１３における吸収スペクトルをフーリエ変換によって測定するには、参照波の光路長の変更が必要である。ただし、本発明の実施の形態に係るマッハ・ツェンダー型Ｘ線干渉計の場合には、２つのブロック１１及び１２を平行に保ったまま、その距離を変更すれば、参照波の光路長を変更することができる。例えばブロック１１をブロック１２に対して平行移動すれば良い。
【００７３】
因みに、ブロック間の距離は測長用レーザー干渉計で測定する。また、ブロックの駆動にはフィードバック機能付きのピエゾステージを使用する。このピエゾステージを駆動し、光路長を変えながら下流側ビームスプリッター７上に現れる干渉強度を測定することにより、干渉波形（インターフェログラム）が得られる。この干渉波形（インターフェログラム）をフーリエ変換することにより、試料１３の吸収スペクトルを得ることができる。
【００７４】
（３）他の実施の形態
前述の実施の形態では、上流側ビームスプリッター２と下流側ビームスプリッター７を切り出し加工する際に、窓の部分を薄膜化し、その表面をRuコートする場合について説明した。しかし、ビームスプリッターを支える窓枠だけが残るように、すなわち窓の部分に穴が形成されるようにケミカルエッチング又はアルゴンエッチングし、その後、別途作製したRu薄膜素子で窓を塞ぐように窓枠に貼付けてもビームスプリッターを構成することができる。
【００７５】
前述の実施の形態の場合には、放射光Ｘ線を用いることでフーリエ変換型Ｘ線分光装置を実現しているが、軟Ｘ線発生装置を光源として利用することにより、実験室で利用可能なフーリエ変換型Ｘ線分光装置を実現することも可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１：入射Ｘ線
２：上流側ビームスプリッター
３：上流側参照波反射鏡
４：下流側参照波反射鏡
５：上流側物体波反射鏡
６：下流側物体波反射鏡
７：下流ビームスプリッター
８：参照波
９：物体波
10：干渉Ｘ線
11：２枚の反射鏡で構成されるブロック
12：２枚のビームスプリッターと２枚の反射鏡で構成されるブロック
13：試料
14：保護ブロック
15：反射鏡
【図１】
0005411266.tif 000002
【図２】
0005411266.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005411266.tif 000005