(57)【要約】【課題】本発明は、共通キャリア上に複数のフルマテリアルフレネルゾーンプレートを含む高分解能フルマテリアルフレネルゾーンプレートアレイ、複数のマイクロピラーを含む共通キャリアを提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも２つの異なる材料の交互の層をマイクロピラーの少なくともいくつかに蒸着させることによってフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイを製造する方法、および高分解能フルマテリアルフレネルゾーンプレートアレイを製造する装置に関する。フルマテリアルフレネルゾーンプレートアレイを製造するための装置は、共通キャリア内に複数のマイクロピラーを提供するための第１のデバイスと、共通キャリア上に配置されたマイクロピラーの少なくともいくつかに少なくとも２つの異なる材料の交互の層を適用する蒸着デバイスと、フルマテリアルフレネルゾーンプレートをピラーからスライスするスライスデバイスとを含む。【選択図】図１
2019525250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体が共通キャリア上に配置されていることを特徴とするフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイ。
【請求項２】
前記フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体は、共通キャリア上で互いに離間して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイ。
【請求項３】
前記フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の中心軸は、共通キャリア上に互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイ。
【請求項４】
前記フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の前記中心軸は、配列される共通キャリアの表面法線に平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイ。
【請求項５】
前記フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体は、制御されたテーパ角を有し、
前記テーパ角は、好ましくは同一の共通キャリア上に配置されたフレネルゾーンプレート前駆体の間で異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイ。
【請求項６】
（ａ）複数のマイクロピラーを含む共通キャリアを設けるステップと、
（ｂ）少なくとも２つの異なる材料の交互の層を、少なくともいくつかのマイクロピラー上への蒸着するステップとを有することを特徴とするフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法。
【請求項７】
前記複数のマイクロピラーは、
−集束イオンビーム（ＦＩＢ）掘削、
−プラズマ集束イオンビーム（Ｐｌａｓｍａ−ＦＩＢ）掘削、
−直接レーザ書き込みまたは２光子光重合または任意の他のマイクロプリンティング法と組み合わせたスピンコーティング、
−直接レーザアブレーション、
−マスク層を形成するための任意の光学的、電子、イオンビームリソグラフィ、または任意の指向性自己集合もしくは自己集合法の組み合わせ、続いて反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、深反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、または化学エッチング法、
のうち少なくとも１つのプロセスによって製造されることを特徴とする請求項６に記載
のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法。
【請求項８】
選択的または非選択的に前記交互の層を蒸着する原子層蒸着によって行われることを特徴とする請求項６または７に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法。
【請求項９】
前記交互の層の蒸着は、複数のマイクロピラー上で同時に行われることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法。
【請求項１０】
前記フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法は、
（ｃ）少なくとも１つのマイクロピラーを、このマイクロピラー上に交互の層を蒸着した後に、共通キャリアから分離するステップを含むことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法。
【請求項１１】
前記フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法は、
（ｄ）前記交互の層をピラー上に蒸着させた後に、フルマテリアルフレネルゾーンプレートをピラーから、好ましくはイオンビームによって、スライスするステップを含むことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法。
【請求項１２】
前記マイクロピラーの少なくともいくつかは、互いに対して平行になるように製造されることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか一項に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法。
【請求項１３】
取り外された前記マイクロピラーは、マウント、好ましくはＴＥＭマウントに、好ましくはイオンビーム誘起金属蒸着を介して、結合されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ａ）および前記ステップ（ｂ）は、互いに独立して実行されることを特徴とする請求項６〜１３のいずれか一項に記載のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造方法。
【請求項１５】
フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイを製造するための装置
以下の特徴
（ａ）共通のキャリア内に複数のマイクロピラーを提供するための第１のデバイスと、
（ｂ）少なくとも２つの異なる材料の交互の層を、共通キャリア上に配置されたマイクロピラーの少なくともいくつかに適用する蒸着デバイスと、
（ｃ）フルマテリアルフレネルゾーンプレートをピラーからスライスするスライス装置とを備えることを特徴とするフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分解能フルマテリアルフレネルゾーンプレートアレイ（Ｆｕｌｌ  ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｆｒｅｓｎｅｌ  Ｚｏｎｅ  Ｐｌａｔｅ  ａｒｒａｙ）に関し、特に高分解能フルマテリアルフレネルゾーンプレート（ＦＺＰ）アレイの製造装置および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線顕微鏡は、重要なイメージング技術であることが示されている。第１のアプローチでは、顕微鏡の分解能は使用される放射線の波長によって制限される。可視光と比較して、Ｘ線はより短い波長の利点を提供し、より高い分解能を潜在的に可能にする。しかし、従来のレンズによるＸ線の屈折または反射は非常に限られている。従って、回折フレネルゾーンプレートは、Ｘ線、特に軟Ｘ線エネルギーを集束させるために最も普及しており成功した集束装置として確立されている。（フルマテリアル）フレネルゾーンプレートは、ＦＺＰのゾーンとして作用する少なくとも２つの材料の多層からなる回折レンズである。ナノメートル範囲の技術の急速な発展、および科学の発展、特に生物学、化学、および全ての生命科学および地球科学における使用のためのその顕著な効果を考慮して、Ｘ線顕微鏡および集束装置（例えば、フレネルゾーンプレート）のさらなる改善が求められる。さらに、ＦＺＰの比較的安価で並行的な製造プロセスが求められている。
【０００３】
さらに、Ｘ線光学における大きな課題の１つは、高い回折効率でナノメートル分解能まで硬Ｘ線を集束させることができる光学系を作り出すことである。このような光学部品の製造は、ブラッグ角に対して傾斜したゾーンを有する非常に高いアスペクト比を有するレンズを必要とするため、非常に困難な作業であった。可能性のある選択肢の中で、多層タイプ（フルマテリアル）フレネルゾーンプレート（ＭＬ−ＦＺＰ）は、ゾーンがブラッグ角に対して傾斜されれば、実質的には無制限にアスペクト比が調整できるので、この課題を達成するために最も適したものの１つであった。ＭＬ−ＦＺＰの製造は、例えば３０ミクロンの直径を有する１センチメートルのガラス繊維基板から始まる。この基板上に、原子層蒸着技術（ＡＬＤ）によって交互多層が蒸着される。これは、ＵＳ９３６０６０３Ｂ２に基づいて特許されている。ＡＬＤは、蒸着の厚さにおけるオングストロームレベルの精度と、その連続的な自己制限表面反応による優れた適合性を可能にする。また、これはスパッタリングスライスされたＭＬ−ＦＺＰが被るガラスファイバを回転させる必要を排除する。基板を回転させる必要がなくなるので、精度を高めることができ、ＦＺＰの均一性および分解能を大幅に高めることができる。
【０００４】
多くの単一ＦＺＰを多数の蒸着ガラス繊維から所望の厚さに、例えば集束イオンビームを介してスライスすることができるので、このプロセスは、中間製品から実質的に無制限の数のＭＬ−ＦＺＰを同時に製造することを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、基板材料としてのガラス繊維の表面の粗さ、円形度、テーパ角などの品質は容易に制御できない。従って、複数のこれら、または類似の中間生成物の代替的な製造方法が求められている。従って、本発明の目的は、複数のこれら、または類似の中間生成物、ならびにこれら、または類似の中間生成物のアレイを製造する方法を利用可能にすることであり、それにより、ブラッグ角に傾斜したゾーンの有無にかかわらず、高分解能、高効率を有する複数のフレネルゾーンプレートを、高または選択可能なアスペクト比および誤差のない層またはゾーンを介して、簡単かつ安価に製造することが可能になる。
【０００６】
この目的は、請求項１に記載のフレネルゾーンプレートアレイ、請求項６に記載のフレネルゾーンプレートアレイの製造方法、および請求項１５に記載のフレネルゾーンプレートアレイの製造装置によって達成される。フレネルゾーンプレートアレイ、その製造方法およびその製造装置は、以下により詳細に説明される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主な態様は、共通のキャリア上に配置された複数のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体を含むフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイである。
【０００８】
好ましい実施形態では、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイが制御されたテーパ角を有する。さらに好ましい実施形態では、これらのテーパ角が同じ共通キャリア上に配置されたいくつかのフレネルゾーンプレート前駆体の間で異なる。これは、同じ共通キャリア上に配置された少なくとも２つのフレネルゾーンプレート前駆体が異なるテーパ角を提供できることを意味する。好ましくは、これらのフレネルゾーンプレート前駆体は、異なるエネルギーに対して最適化されたブラッグ角となるように傾けられる。
【０００９】
フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの好ましい実施形態では、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体が共通キャリア上で互いに離間して配置されている。
【００１０】
フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイは、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の中心軸が共通キャリア上に互いに平行に配置されることを特徴とすることができる。
【００１１】
フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの好ましい実施形態では、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の中心軸が共通キャリアの表面法線に平行に配置される。従って、これらは、共通キャリアの表面に対して垂直に配置される。より好ましくは、共通キャリアのこの表面がその最上面である。
【００１２】
フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの好ましい実施形態では、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の中心軸は、共通キャリアの長手方向に対して垂直に配置されている。共通キャリアの長手方向は、キャリアが最も広い範囲を提供する方向として理解される。
【００１３】
フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイの好ましい実施形態では、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の中心軸が共通キャリアと同じ材料を含む。
【００１４】
以下では用語「フレネルゾーンプレート前駆体アレイ」および「フレネルゾーンプレートアレイ」が同義的に使用されるが、その理由は後述するように、全体として光学系として使用され得るか、または１つ以上のフレネルゾーンプレートが１つ以上のフレネルゾーンプレートを提供するためにフレネルゾーンプレート前駆体アレイからスライスされ得るからである。フレネルゾーンプレート前駆体アレイ（またはフレネルゾーンプレートアレイ）は、材料の交互の層が蒸着される複数のピラーを含むことができる。これらの蒸着層は、ＦＺＰの異なるゾーンを形成する。好ましくは、ピラーが共通のキャリア上に固定され、互いに対して不動である。
【００１５】
好ましい実施形態では、共通キャリアはウエハである。しかし、基板はＳｉウエハに限定されない。好ましい実施形態では、共通キャリアが金属、ガラス、酸化物、合金、硫酸塩、および金属酸化物を含む群から選択される少なくとも１つの材料を含む。
【００１６】
さらに好ましい実施形態では、共通キャリアがガラス、（（単）結晶）シリコン、酸化アルミニウム、または金を含む群から選択される少なくとも１つの材料を含む。いくつかの基板、特にＡｕ基板は、Ｓｉ基板よりも製造速度を大幅に向上させるができることを示されている。
【００１７】
好ましい実施形態では、単結晶Ａｕが共通キャリアの材料として使用される。この材料は、掘削速度の改善することができる。Ａｕのスパッタ収率は、シリコンと比較して非常に高い。さらに別の好ましい実施形態では、基板は（１１１）型Ａｕ単結晶である。（１１１）型Ａｕ単結晶を削り出すことは、（１００）Ａｕ単結晶を使用する場合の約２倍の速さであることが示されている。
【００１８】
好ましい実施形態では、高Ｚ材料は、共通キャリアのための材料として使用される。このような材料の一例はＡｕである。基板としてＡｕを使用することは、さらに、寄生蒸着を介してＰｔ／Ｃ層でゾーンを覆う追加のビームストップ蒸着の必要性を排除する。
【００１９】
好ましい実施形態では、共通キャリア上に配置されたフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体のうちの少なくとも１つは同じ共通キャリア上に配置された少なくとも１つの他のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体とは異なる。単一のＦＺＰまたは複数のＦＺＰが長手方向基板（例えば、ワイヤ）上への材料蒸着によって製造される既知の方法とは対照的に、本発明は、それらの光学的性質が異なる複数のＦＺＰの並列製造を可能にする。基板としてワイヤを用いるＦＺＰ製造は、２つ以上の単一のＦＺＰの製造を可能にするが、この技術は、同一の直径を有し、傾斜した側壁（または異なるテーパ角（α））を有しないＦＺＰのみをもたらす。
【００２０】
別の好ましい実施形態では、Ｘ線透過性キャリア膜上に蒸着された材料のフィルムは、次いで、ＦＺＰ前駆体を製造するために使用される。キャリア膜材料は、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ダイヤモンドなどの炭素関連材料、ダイヤモンドライクカーボン、多結晶炭素、および所与のエネルギーに対してＸ線透過性を促進する厚さに構造化された他のＸ線透過性材料とすることができる。蒸着物は、所与のＸ線エネルギーに対して十分に高い回折効率を提供するという条件で、低Ｚまたは高Ｚの金属および非金属元素、またはそれらの化合物または合金とすることができる。
【００２１】
本発明は、複数の異なるフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体が同じ共通キャリア上に配置され、それぞれが１つ以上の異なるＦＺＰをもたらすことを可能にする。フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体は、その直径（幅）、テーパ角（α）、長さ（高さ）およびマテリアル組成を含む群から選択されるパラメータにおいて、互いに対して異なり得る。
【００２２】
本発明は、初めてフルマテリアルＦＺＰのアレイの実現を可能にする。単一のＦＺＰとは対照的に、アレイは、Ｘ線顕微鏡に直接設置されるという利点を有する。好ましくは、ＦＺＰアレイが硬Ｘ線ＦＥＬまたは他の硬Ｘ線顕微鏡で直接使用することができる。異なるＸ線エネルギーを使用することによる、またはＦＥＬの場合は１回のショットでも光学素子が破壊される場合など、収束光学素子を変更する必要がある場合は、アレイ全体を使用すると効果的である。強い熱負荷のため、そして間違いなくビーム損傷の結果として数回のショットの後で新しいレンズを使用しなければならない。従って、アレイは、異なるまたは類似のＦＺＰを含むことができる。同じアレイのＦＺＰが互いに異なる場合、それらは、長さ、焦点距離、テーパ角度、および／またはその他において互いに独立して異ならせることができ、異なるＸ線エネルギーに対して最適化され得る。
【００２３】
このような用途では、製造されたＦＺＰのアレイをそのまま使用することができ、またはさらに処理することができる。好ましい実施形態では、共通キャリアが変更される。このような実施形態では、全部または一部のＦＺＰを別の基板または共通キャリアに転写することができる。好ましい実施形態では、ピラーの上面が切り取られる。さらに好ましい実施形態では、ピラーの新たに生成された上面が研磨されている。
【００２４】
好ましい実施形態では、ピラーがその上面で別の基板に取り付けられ、全てまたはいくつかのピラーは元の基板から取り外される。従って、互いに対するＦＺＰの配置は一定のままであるが、それらの上面および下面はアクセス可能である。従って、（追加の）他のプロセス（例えば、研磨）によるこれらの表面の操作が可能である。
【００２５】
本発明のさらなる主要な態様は、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイを製造する方法である。この方法は、
（ａ）複数のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体を含む共通キャリアを設けるステップと、
（ｂ）少なくとも２つの異なる材料の交互の層を、少なくともいくつかのマイクロピラー上への蒸着するステップとを有する。
【００２６】
好ましい実施形態では、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体は、マイクロピラーである。
【００２７】
代替の実施形態では、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体が円筒形の孔である。これらは、毛細管の様に削り出されるまたはレーザ書き込みされるのが好ましい。この実施形態は、ＦＺＰ層が外側から内側に蒸着され得るという利点を提供する。これは、ＦＺＰの分解能にとって重要である最外層が最初に蒸着され、他の層によって引き起こされる不正確さが最外層に伝播することがないので、有利である。
【００２８】
この方法の好ましい変形では、複数のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体は、
−集束イオンビーム（ＦＩＢ）掘削、
−プラズマ集束イオンビーム（Ｐｌａｓｍａ−ＦＩＢ）掘削、
−直接レーザ書き込みまたは２光子光重合または任意の他のマイクロプリンティング法と組み合わせたスピンコーティング、
−直接レーザアブレーション、
−マスク層を形成するための任意の光学的、電子、イオンビームリソグラフィ、または任意の指向性自己集合もしくは自己集合法の組み合わせ、続いて反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、深反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、または化学エッチング法、
のうち少なくとも１つのプロセスによって共通キャリア中で生成される。
【００２９】
フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を介して、共通の基板（例えば、ウェーハ）内に形成され得ることがわかっている。しかし、ピラーの掘削は、従来のＦＩＢに限定されない。上記の技術の代替として、またはそれに加えて、最近の精力的な技術である重イオンＦＩＢ技術のいずれかを利用することができる。
【００３０】
フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の少なくともいくつかは、互いに対して平行であるように製造されることが好ましい。この構成は、共通キャリア上に高密度のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体を可能にする。さらに、この構成は、上記技術によって容易に実現される。
【００３１】
本方法の好ましい変形では、交互の層の蒸着が選択的または非選択的な原子層蒸着（ＡＬＤ）によって行われる。ＡＬＤは、非常に遅いという欠点を有する。しかし、ＡＬＤは、厚さ制御において最高の精度を保証する。
【００３２】
本方法の好ましい変形では、交互の層の蒸着は、複数のマイクロピラー上で同時に行われる。いくつかの技術、例えば、ＡＬＤは非常に遅く、時間がかかるので、この欠点を克服することが望ましい。複数のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体が、この方法によって同時に処理される場合、この欠点は、克服され得ることが見出された。ＡＬＤについては異なる層の材料が共通キャリアの任意の表面に容易に到達することができる気体前駆体の形態で提供されるので、これらの前駆体は材料が過剰に提供される場合、ＡＬＤによって処理される１つまたは複数の共通キャリア上に配置される全てのフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体に到達する。それぞれの材料の蒸着後、全てのフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の表面は、この材料によって覆われる。
【００３３】
処理チャンバ内の１つ以上の共通キャリアの全てのアクセス可能な表面上への材料の蒸着を回避するために、いくつかの表面は、（気体）前駆体分子の付着を回避する保護層またはコーティングによって覆われてもよい。従って、材料は、蒸着ステップ中にこれらの表面上に蒸着されない。
【００３４】
本方法の好ましい変形では、それは以下のステップをさらに含む。
（ｃ）少なくとも１つのフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体、好ましくは、マイクロピラーを、このフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体、例えば、マイクロピラー上に交互の層を蒸着した後に、共通キャリアから分離する。
この追加のステップによって、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体は、共通キャリア（およびその上に配置された全ての他のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体）から分離され、個々に取り扱われることができる。これは、少なくとも２つの異なる材料の交互の層が蒸着されたこの単一のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体（例えば、マイクロピラー）から１つ以上のフレネルゾーンプレートの製造を可能にする。
【００３５】
本方法の好ましい変形では、本方法はさらに以下のステップを含む。
（ｄ）交互の層をフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体上に蒸着後に、フルマテリアルフレネルゾーンプレートをフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体からスライスする。
【００３６】
通常、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の縦軸は、単一のフレネルゾーンプレートの所望の厚さよりもはるかに長い。つまり、複数のフレネルゾーンプレートは、単一のフルマテリアルであるフレネルゾーンプレート前駆体、例えば単一のマイクロピラーからスライスすることができる。従って、複数のフレネルゾーンプレートは、その上に交互の層を蒸着させた後、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体またはマイクロピラーからスライスされることが好ましい。
【００３７】
本方法のさらに好ましい変形では、スライスはイオンビームによって行われる。
【００３８】
マイクロピラーを共通キャリアから分離した後、取り外されたフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体（例えば、マイクロピラー）がマウントに結合されることが好ましい。好ましくは、そのようなマウントはＴＥＭマウントである。好ましくは、剥離されたフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体がイオンビーム誘起金属蒸着を介して、最も好ましくはイオンビーム誘起Ｐｔ蒸着を介して、マウントに結合される。
【００３９】
ステップ（ａ）およびステップ（ｂ）は、互いに独立して実行されることが可能である。ステップ（ａ）およびステップ（ｂ）の技術は互いに異なるので、複数のフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体を含む１つ以上の共通キャリアが製造され、適切な条件で保存されることが可能である。ある生産現場から別の生産現場への輸送でさえ、適切な貯蔵条件を輸送中に維持することができれば、可能である。その後、ステップ（ｂ）は、ステップ（ａ）から独立して実行することができる。最終的には、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体上への少なくとも２つの異なる材料の交互の層の蒸着を行うことができる前に、共通キャリアを洗浄または前処理することができる。
【００４０】
本方法の好ましい変形では、全材料フレネルゾーンプレート前駆体を含む共通キャリアは、工程（ｂ）が行われる前に前処理される。好ましくは、この前処理は、ステップ（ｂ）の間に材料が蒸着されるべきでない領域をマスキングするステップを含む。図を参照して後述するように、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体の一部の表面、例えばマイクロピラーのみがマスクされないことが可能である。例えば、マイクロピラーは、直円柱または円錐の一部の形状を有することが可能である。これらの特別な場合において、この円筒または円錐部分の側面の領域のみがマスクされず、交互の層の蒸着がこれらの側面のみに行われることが好ましい。しかし、フルマテリアルのフレネルゾーンプレート前駆体またはマイクロピラーの他の幾何学的形状に関しても、側壁のみがマスクされず、交互の層がその上に蒸着されることが好ましい。
【００４１】
フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体またはマイクロピラーの側壁は、その中心軸に対して（マスクとは独立して）傾け／傾斜させることができる。従って、マイクロピラーは、円錐または円錐部分であり得る。好ましい実施形態では、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体がその中心軸に対して傾斜した側壁と、平坦な上面とを含む。従って、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体は、円錐の部分であることが好ましい。
【００４２】
マイクロピラーは、その中心軸に対して傾斜してもしなくてもよい側壁と、好ましくは円形の上面と、共通キャリアに接着された下面とを含むことが好ましい。
【００４３】
さらに好ましい実施形態では、各マイクロピラーが共通キャリアの凹部に配置される。凹部は底面を有する。好ましくは、マイクロピラーがこの底面に接着される。さらにより好ましい実施形態では、マイクロピラーがこの底面に対して垂直に配置される。さらにより好ましい実施形態では、マイクロピラーが底面の中心に配置される。
【００４４】
マイクロピラーが配置される凹部は、いくつかの形態を有することができる。好ましい実施形態では、凹部は円柱である。さらにより好ましい実施形態では、円柱は直円柱である。この実施形態は、上述の技術による共通キャリアにおける直円柱の形成が非常に容易であるので好ましい。ステップ（ｂ）において、交互の層が各マイクロピラーの全ての側壁上に同じ厚さで蒸着されることが望まれるので、凹部が直円柱であり、マイクロピラーがその中心軸に沿ってこのような直円柱の中心に配置されることがさらにより好ましい。従って、マイクロピラーと周囲の直円柱の内側壁との間の距離は全ての方向において同じであり、マイクロピラーの側壁表面全体にわたって同じ数の層を蒸着させることができる。
【００４５】
工程（ａ）において、イオンビームが凹部およびマイクロピラーを生成するために使用される場合、１ｐＡ〜１．３μＡのイオンビーム電流が好ましく、好ましくは１００ｐＡ〜１μＡのイオンビーム電流、より好ましくは１ｎＡ〜７００ｎＡ、特に約６０ｎＡ、特に約１８０ｎＡ、特に約４８０ｎＡのイオンビーム電流が共通キャリアの材料、処理時間、前駆体高さ、および所望のテーパ角に応じて使用される。好ましくは、ピラーが多段階フライス加工プロセスによって製造される。より好ましくは、高電流による第１のいわゆる「粗掘削ステップ」の間に、アレイの粗構造が掘削される。次のさらなるステップの間に、アレイ、凹部および／または個々のピラーの微細構造がフライス加工される。特に、テーパ角の正確なフライス加工は、低いイオンビーム電流および／またはより小さいＰＦＩＢスポットサイズで行われる。
【００４６】
好ましい方法では、５ｋｅＶ〜１００ｋｅＶ、好ましくは１０ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ、特に３０ｋｅＶのイオンビームエネルギーが使用される。
【００４７】
好ましい実施形態では、製造されたＦＺＰが１５０ｅＶ〜９００ｋｅＶ、より好ましくは１０００ｅＶ〜８０ｋｅＶ、特に１２００ｅＶ〜１７ｋｅＶの動作エネルギーＥと共に使用するためのものである。動作エネルギーＥは、ガンマ放射線などの高エネルギー放射線における用途のためのフレネルゾーンプレートが使用される場合、さらに高くなり得る。
【００４８】
好ましい実施形態では、製造されたＦＺＰが２０μｍ〜５００μｍ、より好ましくは４０μｍ〜１５０μｍ、特に６０μｍまたは１００μｍの直径を有する。
【００４９】
好ましくは、ＦＺＰは１００ｎｍ〜５ｍｍ、より好ましくは２００ｎｍ〜１００μｍ、特に約５μｍの高さを有する。
【００５０】
ステップ（ｂ）の方法の別の実施形態によれば、好ましくは３０〜５０，０００、好ましくは３５〜１０，０００、より好ましくは４００〜８，０００、特に６００〜６，０００層の交互の材料が各マイクロピラー上に蒸着される。各層は、同じ材料の複数の層を含むことができる。ＡＬＤによって、理想的には各サイクルにおいて単一の原子層だけが蒸着されるので、ＡＬＤプロセスは最終的には所望の厚さの単一の材料層または周期を提供するために繰り返し実行されなければならない。
【００５１】
ＦＺＰの最も外側の周期の厚さはその分解能に関して重要であるので、最も外側の周期または層は０．０１ｎｍと１μｍとの間、好ましくは１ｎｍと２５０ｎｍとの間、より好ましくは５ｎｍと１２０ｎｍとの間、特に約１０ｎｍの幅を有する。
【００５２】
上述の特徴を有するＦＺＰは、Ｘ線放射または極端紫外線放射における用途、特にＸ線放射または極端紫外線放射の集束における用途に最も適しており、その理由は、前述の寸法がそれらの用途における使用に適するように使用される放射の波長の範囲にあるからである。
【００５３】
傾斜した側壁を有するＦＺＰはゾーンのライン対スペース比を変更してもしなくても、回折次数に依存する１次数の複数倍の分解能を有する高次焦点の出現を可能にし、従って、ゾーンのこのような傾斜した側壁を有さない既知のＦＺＰよりも良好な分解能および効率を可能にする。
【００５４】
ＡＬＤはまた、ライン対スペース比を自由に変更することを可能にする。これは、制御された傾斜角および高い光学的厚さと組み合わされて、より高い回折次数、好ましくは２次、３次、４次、５次、６次および１２次が高効率的になり得る。このようにして、最も外側のゾーン幅よりもずっと高い分解能を達成することができた。これは、光軸におけるＦＺＰの配列が重要である非常に高い光学的厚さを有するＦＺＰにとって重要となる。
【００５５】
好ましくは、本発明が高度に制御された傾斜角を有するフルマテリアルＦＺＰの製造を可能にする。傾斜角は、２つの理由から重要である:
−レンズの回折効率を大幅に増加させる
−１０ｎｍ以下の高効率焦点合わせが利用可能になる。
アレイにおける各ピラーの傾斜角は、異なる入射Ｘ線エネルギーに対して最適化されてもよい。従って、ＦＺＰのアレイは、複数の異なるまたは同一のＦＺＰを高速かつコスト効率の良い方法で製造することを可能にする。
【００５６】
本発明のさらなる目的、利点、特徴、および用途は、図面に基づく本発明の実施形態の以下の説明から生じる。それによって、単独で、または任意の合理的な組み合わせで、図に記載され、示される全ての機能は特許請求の範囲におけるそれらの結論またはその依存性とは無関係に、本発明の主題を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
以下に示す。
【００５８】
【図１】単結晶ＳｉウエハのプラズマＦＩＢ掘削によって製造されたマイクロピラーアレイの一例を示す図。
【００５９】
【図２】個々のマイクロピラーの詳細を示す図。
【００６０】
【図３】５°のテーパ角を有するプラズマＦＩＢ加工マイクロピラーを示す図。
【００６１】
【図４ａ】フォトレジストのスピンコーティングによってガラス基板上に作製されたマイクロピラーを示す図。
【００６２】
【図４ｂ】ＫＬＯＥ  Ｄｉｌａｓｅレーザライタによるレーザ書き込みによって製作されたマイクロピラーを示す図。
【００６３】
【図５】領域選択的ＡＬＤを有するフレネルゾーンプレートアレイの製造ステップの概略図。
【００６４】
【図６】ＡＬＤサイクルの可能な単一ステップの概略図。
【００６５】
【図７．１−７．９】フレネルゾーンプレートアレイからＦＺＰを製造する個々のステップの説明図。
【００６６】
【図８】他の技術に対する高分解能フルマテリアルフレネルゾーンプレートアレイの利点を示す説明図。
【００６７】
【図９ａ−９ｂ】１つのＭＬ−ＦＺＰのＳＥＭ画像。
【００６８】
【図１０ａ−１０ｄ】多層ＦＺＰのゾーンの非常に高い精度の説明図。
【００６９】
【図１１ａ−１１ｂ】Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2多層膜のＴＥＭ画像。
【００７０】
【図１２ａ−１２ｂ】Ａｌ2Ｏ3−ＨｆＯ2のＭＬ−ＦＺＰのＳＥＭ画像。
【００７１】
【図１３】ＡＬＤの１サイクルあたりの成長の線形相関の説明図。
【００７２】
【図１４ａ−１４ｂ】ＢＥＳＳＹ  ＩＩで得られたダイレクトイメージング結果の説明図。
【００７３】
【図１５ａ−１５ｂ】回折効率の計算結果の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
図１は、この場合は単結晶Ｓｉウエハである共通キャリア（２）のプラズマＦＩＢ掘削によって製造されたマイクロピラーアレイ（１）の例を示す。各マイクロピラー（３）は、共通キャリア（２）に形成された凹部（４）内に配置される。図示の実施形態では、凹部（４）が共通のキャリア（２）上に列状に並んで配置された直円柱である。各凹部（４）の中央には、マイクロピラー（３）が配置されている。各マイクロピラー（３）は凹部（４）の底面（５）上に立ち、それぞれのシリンダの中心軸に沿って配向される。各凹部（４）の深さは、各マイクロピラー（３）の長さと同一である。各マイクロピラー（３）の上面（６）は、共通キャリア（２）の上面（７）と同じ平面に配置される。各マイクロピラー（３）のテーパ角（図１には示さず）は１°である。しかし、マイクロピラーアレイ（１）はプラズマまたは他のＦＩＢを介して任意の他の所望のテーパ角度で製作することができ、ブラッグ角に傾斜したゾーンでＭＬ−ＦＺＰを製作することを可能にし、サブ１０ｎｍ分解能に非常に効率的な焦点合わせのための道を開く。
【００７５】
図２は、個々のマイクロピラー（３）をより詳細に示す。このようなピラーは、滑らかな（側面）壁（８）、高い円形度およびテーパ角（α）を提供する。さらに、図２は、マイクロピラー（３）の側壁と凹部／シリンダー（４）の側壁との間に、蒸着厚さよりも少なくとも２倍大きくなければならず、好ましくは３倍または４倍大きくなければならない距離があることを示す。従って、これらの側壁の間に材料層を蒸着させることができる。図２には、上面（７）を有する共通キャリア（２）も示されている。マイクロピラー（３）の上面（６）は、共通キャリア（２）の上面（７）と同一平面上に配置されている。ＰＦＩＢを介して製造されるピラー（３）は、直径対円形度に関してガラス繊維よりもさらに正確であり得る。
【００７６】
図３は、５°の異なるテーパ角（α）を提供する別の個々のマイクロピラー（３）をより詳細に示す。側壁は、テーパ角（α）だけ中心軸（Ｌ）に対して傾斜している。このピラーは、プラズマＦＩＢを介しても製造された。また、凹部／シリンダ（４）および上面（７）を有する共通キャリア（２）が示されている。
【００７７】
図４ａおよび図４ｂは、ＦＩＢ以外の技術によって製造されたマイクロピラー（３）を示す。図４ａに示すピラー（３）は、フォトレジスト（ＫＣＬ）のスピンコーティングを介して、共通キャリア（２）として機能するガラス基板上に製造される。図２に示すピラーの配置と同様に、ピラー（３）は列状に配置されている。しかし、ピラーは、凹部内には位置しておらず、共通キャリア５（２）の上面（７）上に位置している。この実施形態では、各マイクロピラー（３）が共通キャリア（２）の上面（７）上に垂直に立つ直円柱である。
【００７８】
図４ｂは、ＫＬＯＥ  Ｄｉｌａｓｅ  ｌａｓｅｒ  ｗｒｉｔｅｒによるレーザ書き込みによって生成されたマイクロピラー（３）を示す。図４ａに示されるマイクロピラー（３）と同様に、これらのピラー（３）は、列状に配置され、凹部ではなく、共通キャリア（２）の上面（７）上に配置される。
【００７９】
しかし、ＦＩＢを介したマイクロピラー（３）の製造は、スパッタ時間、ビームエネルギー、およびビーム電流を変化させることによってテーパ角（α）を容易に制御することができるので好まれる。上述の技術とは独立であるが、特にＦＩＢが使用される場合、マイクロピラー（３）の製造は、制御された円形度、直径、傾斜角、および高い表面平滑性をもたらすことができる。
【００８０】
好ましい実施形態では、プラズマＦＩＢが使用される。プラズマＦＩＢを使用することにより、掘削速度をさらに高めることができる。プラズマＦＩＢでは、非プラズマＦＩＢと比較して、ピラーの削り出しが約３０倍速い。
【００８１】
好ましい実施形態では、単結晶Ａｕが共通キャリア（２）の基板材料として使用される。この材料は、改良された掘削速度を可能にする。Ａｕのスパッタ収率は非常に高い。さらに別の好ましい実施形態では、基板は（１１１）型Ａｕ単結晶である。（１１１）型Ａｕ単結晶の削り出しは、（１００）Ａｕ単結晶を使用する場合の約２倍の速さであることが示されている。
【００８２】
ピラー（３）または円筒形の穴（４）がフライス削りされるか、またはレーザ書き込みされるかに関係なく、円形の幾何学的形状が好ましい。ピラー（３）又は（円筒）孔（４）の周りのトレンチによる（エッチングされた）構造の円形度およびより長いクラック伝播長さは、クラック伝播を妨げ、より厚い蒸着をクラックなしで行うことを可能にする。
【００８３】
上述のように、フルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイ（１）（例えば、マイクロピラーのアレイ）の製造工程に続いて、その上に交互の材料層を蒸着させる。蒸着は、好ましくはＡＬＤによって行われる。交互の層の蒸着は選択的または非選択的な原子層蒸着（ＡＬＤ）によって行うことができ、個々の層はフレネルゾーンプレートのゾーンとして作用し、フレネルゾーンプレートは以下に詳細に説明するように、後のステップでスライスすることができる。
【００８４】
従って、このプロセスは、マイクロファイバコアを有さないフルマテリアルＦＺＰ（多層またはスパッタスライスとしても広く知られている）の初めての製造を可能にする。これまで、マイクロファイバ基板は困難ではあるが、ＡＬＤ以外の他の技術（例えば、ＰＬＤまたはマグネトロンスパッタリング）によって蒸着され得る。しかし、現在開示されているプロセスによって、これらのフルマテリアルフレネルゾーンプレート前駆体アレイ（１）、例えばマイクロピラーアレイ（１）上への高度にコンフォーマルな蒸着は、ＡＬＤによってのみ達成することができる。この特徴は他の技術（例えば、スパッタリングされたスライスまたはＰＬＤ蒸着されたＦＺＰ中間生成物および結果として生じるＦＺＰ）に関して大きな利点を提供する。この場合、特に円形度、直径およびテーパ角度を非常に正確に制御することができる。スパッタリング技術がＦＺＰのゾーンに使用される場合、基板ワイヤコアを回転させながら材料の次のスパッタリング蒸着に対して最終的に対称でなければならないので、ワイヤから始めなければならない。しかし、回転は常に、材料の不均一な蒸着などの誤差をもたらす。
【００８５】
好ましい実施形態では、基板上のピラー（３）または異なるアレイ（１）の配置がキャリア基板（２）の中心軸に対して対称でなくてもよい。しかしながら、各個々のピラー（３）は、その中心軸に対して対称であってもよい。ピラーのパターンが全体として中心軸（Ｌ）に対して対称でない場合、層のコンフォーマルな蒸着の可能性は非常に制限される。（全体的な）中心軸に関して非対称であるパターンがしばしば利用されるので、ＡＬＤは、ＦＺＰのコンフォーマル層（またはゾーン）をこれらの基板に蒸着させる唯一の可能性を提供する。
【００８６】
これまでのところ、滑らかなガラス繊維コア以外の任意の材料上へのフルマテリアルＦＺＰの蒸着は、品質の悪い層構造をもたらした。ガラス繊維は金属繊維またはセラミック繊維と比較して、その非晶質性によって高い円形度および滑らかな表面を提供し、従って、基材の使用をほとんどガラス繊維に限定する。本明細書に記載される方法の１つのさらなる利点は、それが、基板として利用可能な可能性のある材料を大幅に拡張することである。ポリマー、単結晶シリコンおよび金基板は、本明細書に記載されるピラーアレイ（１）の製造のために利用されてきた。しかし、マイクロピラー（３）を実現するために、膨大な数の耐熱性ポリマー、金属、不定形金属、セラミック、ガラス、ガラスセラミックおよびダイヤモンドベースの材料を利用することを想定することができる。金または鉛などの高Ｚ材料のいくつかが利用されるときは、結像コントラストを改善するための中央ストップとしても働くことができ、従って、フルマテリアルＦＺＰの中央上への外部ビームストップまたはビームストップ蒸着の必要性を回避することによる、さらなる利点を追加する。
【００８７】
好ましい実施形態では、蒸着プロセスが領域選択的ＡＬＤを適用するステップを含む。１つの可能な方法はマイクロピラー（３）の基板および頂部（６）に疎水性材料を適用するが、側壁には適用しないことである。これは、例えば、自己組織化単層（ＳＡＭ：Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）を用いて、適切な分子を使用することで、全ての水平面を選択的に機能化することによって達成され得る。これは、これらの表面上に蒸着がないことを保証し、蒸着がマイクロピラー（３）の側壁（８）上でのみ起こることを可能にする。図５は、蒸着手順の４つのステップを概略的に示す。ステップ１において、マイクロピラー（３）が設けられる。これらは、好ましくはＸ線に対して透過性を有する基板である共通のキャリア（２）上に配置される。ステップ２では、ＡＬＤによって層を蒸着すべきでないマイクロピラー（３）の表面（６）にコーティング（９）が施される。通常コーティングされるこれらの表面（６、７）のいくつかは、マイクロピラー（３）の基板表面（７）および上面（６）である。前駆体の種類に応じて、コーティング（９）は疎水性材料であってもよい。この処理により、ＡＬＤは領域選択ＡＬＤ処理となる。マイクロピラー（３）の壁（８）を除くマイクロピラー（３）の頂部（６）および基板（７）の底部を原子層蒸着の前に妨害材料で覆うことにより、マイクロピラー（３）の壁（８）上にのみ多層ゾーンの領域選択的蒸着が可能になる。これまでのところ、多層タイプまたはスパッタスライスされたＦＺＰを製造するための全ての方法は、ＦＩＢスライシング（または他のより粗い方法）およびグリッド上への取り付けを必要とした。選択的蒸着法はＦＩＢスライシングの必要性を排除し、数百または数千ものＦＺＰを２段階プロセスで製造することができる。
【００８８】
ステップ３では、交互の層がＡＬＤによって全てのコーティングされていない表面（８）上に蒸着される。ＡＬＤは先行技術より知られており、後により詳細に説明する。コーティングにより、ＡＬＤを領域選択的に行うことができ、ＦＺＰの多層ゾーンをマイクロピラー（３）の側壁（８）上に選択的に蒸着させることができる。ＡＬＤによる層の蒸着が完了した後、ステップ４に示すように、コーティング（９）を除去することができる。それはフレネルゾーンプレートアレイ（１）を残す。所望であれば、単一のＦＺＰがこのアレイからスライスされ、個々に処理／使用することができる。
【００８９】
図６は、ＡＬＤサイクルの単一ステップを示す。この技術は、先行技術によって周知である。従って、簡単に説明するにすぎない。ステップ１において、第１の前駆物質（１０）が、コーティングされるべき材料表面（ピラー（３）の側壁（８））を含む反応チャンバ（図示せず）に添加される。第１の前駆体（１０）は、反応チャンバ中に過剰に添加される。これにより、全面に吸着される。過剰の第１の前駆物質（１０）は、ステップ２において反応チャンバから除去される。第１の前駆物質（１０）の分子は、表面上で反応する。次に、ステップ３において、第２の前駆物質（１１）が添加される。それは、新しい表面と反応して、表面上に別の層を生成する。次に、第２の前駆物質（１１）を反応チャンバから取り出し、元の表面に均質な層を残す。このプロセスは、それぞれの層の所望の厚さが達成されるまで繰り返される。次に、前駆物質を変化させ、別の材料の次の層に対してこのプロセスを繰り返す。異なる材料の層の蒸着は、所望の数の層が蒸着されるまで繰り返される。
【００９０】
他の方法と比較してＡＬＤの大きな利点は中心軸（Ｌ）に対してピラー（３）自体を回転させることなく、個々の層をピラーの側壁上に適用する唯一の方法であり、従って、本明細書で説明されるプロセスを可能にすることである。さらに、前駆物質およびそれらのガス状態が過剰であるため、個々の分子は、各個々のピラー（３）が配置される穴または凹部（４）内であっても、（ＦＩＢを使用することによって）全ての表面に容易に到達することができる。過剰な前駆物質分子が浄化されるので（図６、ステップ２および４）、均一な新しい表面層は、鋭いエッジまたは狭いコーナーを有する領域でさえも残る。この方法はリソグラフィ技術によって製造されたＦＺＰと比較して、非常に高いアスペクト比で、１０ｎｍより小さい、好ましくは５ｎｍより小さい、最も好ましくは１ｎｍより小さい最外ゾーン幅を有するＦＺＰを製造することを可能にする。
【００９１】
従って、ＡＬＤは、
−相補的で自己制限的な表面反応による正確でコンフォーマルな沈着
−均一な厚さおよびコンフォーマルコーティング
−サイクル数制御による高精度な膜厚制御
−酸化物、窒化物、純金属など、Ｘ線光学に関係する多くの材料
を許容する。
【００９２】
好ましくは、プラズマ増強ＡＬＤが高速蒸着のために使用される。それは、２．６μｍ／日のＰＥ−ＳｉＯ2成長速度および／または蒸着速度を可能にする。
【００９３】
全体としてＦＺＰのアレイを使用することが望ましくない場合、および／または単一のＦＺＰが必要とされる場合は、最適な傾斜角を有する単一のフルマテリアルＦＺＰをアレイからスライスし、グリッド上に移すことができる。このプロセスの好ましい実施形態を図７に示す。
【００９４】
図７．１に示すように、マイクロピラー（３）にはマイクロ操作針（１２）が結合されている。次に、図７．２に示すように、ピラー（３）を基板（２）から取り外す。ＴＥＭグリッド（１３）を取り付けた後、スライスされたピラー（３）をそれに結合する（図７．３および７．４）。スライスされたピラー（３）の結合は例えば、イオンビーム誘起Ｐｔ蒸着によって行うことができる。スライスされたピラー（３）をマウント（１３）に結合した後、針を取り外すことができる。必要に応じて、スライスされたピラー（３）とマウント（１３）との間に別の材料（例えば、Ｐｔ）を蒸着させて、スライスされたピラー（３）のグリッド（１３）上の安定性を向上することができる（図７．５）。
【００９５】
図７．５に示されるように、スライスされたピラー（３）は、平行で平坦な表面を有するＦＺＰの理想的な幾何学的形状から依然として遠く離れている。つまり、それはさらに薄くされなければならない。ピラー（３）からイオンビームによってＦＺＰをスライスする好ましい方法を図７．６−７．９に示す。そこで、ＦＺＰは、イオンビーム損傷から保護されなければならない。まず、図７．６に示すように、ＦＺＰの側面は所望の長さの材料層１４によって覆われる。次に、ピラー（３）を所望の長さにスライスする。上述したように、イオンビーム技術を好ましく使用することができる。図７．７は（左側に）すでにスライスされたが、側壁のカバー（１４）によって保護される所望のＦＺＰよりはるかに長いピラー（３）を示す。イオンビームは、所望の長さにスライスされた後、ＦＺＰ（１５）の平行および平面表面を研磨するためにも使用できるので、イオンビーム技術によるスライスが好ましい。図７．８に研磨面（１６）を示す。図７．９は、グリッド（１３）上に取り付けられたフルマテリアルＦＺＰ（１５）を示す。このＦＺＰ（１５）は、Ｘ線を集束させるために使用することができる。ＦＺＰの長さはグリッドへの取付け中または取付け後に特定の必要性に適合させることができるので、この方法はサブｎｍの最も外側のゾーン幅を有するだけでなく、極めて高いアスペクト比を有するＦＺＰ（１５）を製造することを可能にする。
【００９６】
高分解能フルマテリアルフレネルゾーンプレートアレイ（カラ  ＡＬＤ  ＭＬ−ＦＺＰ）およびその製造プロセスのいくつかの利点を図８に要約する。
【００９７】
［実施例］
１つのＭＬ−ＦＺＰ（１５）のＳＥＭ画像を図９ａおよび図９ｂに示す。モノリシック光学系であるため、ＭＬ−ＦＺＰ（１５）は整列が容易であり、点焦点を有し、非常に広いＸ線エネルギー範囲において効率的であり得る。層はガラス基板上に蒸着される。中央ガラスファイバコア（１７）は、ビームストップとして作用するようにＰｔで蒸着される。図示されたＦＺＰ（１５）は、直径ｄ＝４４μｍである。最も外側のゾーン（１８）は、幅はΔｒ＝２０ｎｍであり、蒸着の厚さは６．５μｍである。このようなＭＬ−ＦＺＰ（１５）により、１５．５ｎｍのハーフピッチイメージング分解能を達成することができた。これは、現在、多層ＦＺＰ（１５）について報告されている最高のイメージング分解能である。しかし、ＦＺＰアレイ（１）または制御された傾斜角（α）を介した製造ルートによって、ＭＬ−ＦＺＰを介した硬Ｘ線および軟Ｘ線の集束のための１０ナノメートル未満の分解能が可能である。
【００９８】
図９に示されるＦＺＰ（１５）に加えて、図１０の例もまた、多層ＦＺＰ（１５）のゾーン（１９）の非常に高い精度を示す。図１０ａは、ＡＬＤ蒸着物の単一のＦＺＰ（α）カットアウトのＳＥＭ画像である。図１０ａにおいて長方形でマークされた領域は、図１０ｂ−図１０ｄにおいてより詳細に示される。図１０ｂは最上部の長方形（赤）の詳細図であり、図１０ｃは直角の長方形（青）の詳細図であり、図１０ｄは最下部の長方形（緑）の詳細図である。これらの詳細な図１０ｂ−図１０ｄの全てにおいて、個々の層（１９ｎ）および中心軸までの距離が大きくなるにつれてその幅が減少することが分かる。
【００９９】
個々の層の間の鋭いエッジ（例えば、１９ｎおよび１９ｍまたは１９ａおよび１９ｂ）および低い粗さは、図１１ａおよびｂにさらによりよく示されている。これらの図は、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2の多層膜のＴＥＭ画像である。現行のプロセスでは、２０μｍのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2多層膜を、９日以内に蒸着させることができた。
【０１００】
各単一層（例えば、１９ｎ、１９ｍ、１９ａまたは１９ｂ）の精度は非常に高いので、数千の範囲の非常に多数の層（１９）を、さらなる層（１９）への不規則性の伝播なしに基板上に適用することができる。これにより、成膜の厚さを向上させることができる。
【０１０１】
図１２ａは、６．５μｍの全蒸着（Ｄ）でのＡｌ2Ｏ3−ＨｆＯ2におけるΔｒ＝２０ｎｍのＭＬ−ＦＺＰ（１５）を示す。
【０１０２】
図１２ｂは図１２ａに示されるＡｌ2Ｏ3−ＨｆＯ2のＭＬ−ＦＺＰ（１５）の詳細図であり、この極端な厚さ（Ｄ）においてさえ、外側層（１９ｘ〜１９ｚ）および最も外側の層（１８）の精度が依然として非常に高いことを示す。
【０１０３】
ＡＬＤはサイクルベースの蒸着であるので、１サイクル当たりの成長は線形曲線に従うことが期待できる。しかし、相関は確認されている。結果を図１３に示す。線形相関が確認できた。
【０１０４】
ＢＥＳＳＹ  ＩＩで得られたダイレクトイメージング結果を図１４ａおよび図１４ｂに示す。図１４ａは１ｋｅＶ、１０ｎｍのステップサイズおよび５ｍｓの画素滞留時間で撮影されたシーメンススターチャートのＳＴＸＭ画像（２０Ｓ）を示し、図１４ｂは、ＢＥＳＳＹ  ＵＥ４６−ＰＧＭ２で撮影されたＢＡＭ  Ｌ−２００サンプルのＳＴＸＭ画像（２０Ｂ）を示す。ステップサイズ４ｎｍ。滞留時間３０ｍｓ。フルピッチカットオフ分解能は、１５．５ｎｍハーフピッチ分解能に対応する３１ｎｍである。図１４ａではΔｒ＝３５ｎｍのＦＺＰが用いられ、一方、図１４ｂでは２５ｎｍの最も外側のゾーン幅を有するＦＺＰが用いられる。
【０１０５】
さらに、回折効率の計算を行った。例示の目的で、異なる材料の選択されたＦＺＰの結果を図１５ａおよび図１５ｂに示す。図１５ａは、１ｋｅＶのＸ線に対して傾斜ゾーンを有するＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2のＭＬ−ＦＺＰの結合波理論（ＣＷＴ）を用いて計算した期待回折効率対厚さのグラフを示す。図１５ｂは、１０ｋｅＶのＸ線に対して傾斜ゾーンを有するＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2のＭＬ‐ＦＺＰの結合波理論（ＣＷＴ）を用いて計算した期待回折効率対厚さのグラフを示す。両方の計算は、以下のパラメータを用いて行った：直径Ｄ＝４０μｍ、最外層幅Δｒ＝１０ｎｍ、ｄ（Ａｌ2Ｏ3）＝２．９９ｇ／ｃｍ3、ｄ（ＳｉＯ2）＝２．１１ｇ／ｃｍ3。
【０１０６】
１〜１．６ｋｅＶのＸ線において、物質系Ａｌ2Ｏ3−ＨｆＯ2／Ｔａ2Ｏ5に関して３〜１２．５％の測定効率で１５．５ｎｍの結像分解能が達成された。
【０１０７】
７．９ｋｅＶのＸ線において、物質系Ａｌ2Ｏ3−Ｔａ2Ｏ5に関して１５．６％の測定効率で、３０ｎｍの焦点が達成された。
【０１０８】
出願書類に開示された全ての特徴はそれらが先行技術と比較して個々に又は組み合わせて新規である限り、本発明に必須であるとして主張される。
【図１】
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【図２】
2019525250.tif 000004
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ−９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【国際調査報告】
2019525250.tif 000026
2019525250.tif 000027