(57)【要約】【課題】  コアとクラッドの間に平坦化層を設けることにより、平坦化層とクラッドとの界面におけるＸ線の散乱による損失を低減して、高い伝搬効率で位相の揃ったＸ線を導波するＸ線導波路の製造方法を提供する。【解決手段】  コアとクラッドを有するＸ線導波路の製造方法であって、Ｘ線の導波方向に垂直な方向において屈折率実部が異なる複数の物質を含む周期構造を有するコアの表面に平坦化層を形成する工程と、前記平坦化層上に前記クラッドを形成する工程と、を有することを特徴とするＸ線導波路の製造方法。【選択図】  図１
2013057628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとクラッドを有するＸ線導波路の製造方法であって、
Ｘ線の導波方向に垂直な方向において屈折率実部が異なる複数の物質を含む周期構造を有するコアの表面に平坦化層を形成する工程と、
前記平坦化層上に前記クラッドを形成する工程と、を有することを特徴とするＸ線導波路の製造方法。
【請求項２】
前記平坦層を形成する工程後に、前記平坦化層を平坦化する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線導波路の製造方法。
【請求項３】
Ｘ線に対して、前記平坦化層と前記クラッドの界面の全反射臨界角は、前記コアの周期構造に起因するブラッグ角よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線導波路の製造方法。
【請求項４】
前記平坦化層と前記コアの界面における前記平坦化層の表面粗さは、二乗平均平方根で５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線導波路の製造方法。
【請求項５】
前記コアは、メソ構造体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線導波路の製造方法。
【請求項６】
前記平坦化層は、前記コアを構成する物質と同じ物質からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＸ線導波路の製造方法。
【請求項７】
前記平坦化層を形成する工程は、厚さ３ｎｍ以上１００ｎｍ以下の平坦化層を形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＸ線導波路の製造方法。
【請求項８】
前記平坦化層を平坦化する工程と、前記コアを平坦化する工程を有することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載のＸ線導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、医療、非破壊検査、結晶構造解析等の分野で広く利用されている。Ｘ線のような数１０ｎｍ以下の短い波長の電磁波に対する異物質間の屈折率差は１０−５以下程度と小さいために、このような電磁波をコントロールするためには、大型の空間光学系が用いられている。主流であるこのような空間光学系に対し、最近、光学系の小型化・高機能化を目指し、薄膜や多層膜中に電磁波を閉じ込めて伝播させるＸ線導波路の研究が行われている。非特許文献１には、Ｎｉ／炭素の多層膜からなるＸ線導波路が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，Ｖｏｌｕｍｅ  ６２，ｐ．１６９３９（２０００）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１は、ニッケルよりなるクラッドと、炭素よりなるコアを有するＸ線導波路の製造方法について記載している。非特許文献１に記載されたＸ線導波路は、炭素／ニッケル界面の全反射によりＸ線が閉じ込められ、導波する構成の導波路が、積層されたものとして機能する。このために、クラッドに挟まれたコアの組み合わせが一組の導波路（以下、「単層導波路」と記載する）と比較して大きな光量のＸ線を導波することが可能となる。
【０００５】
しかし、非特許文献１は、コアとクラッドの界面を平坦化する工程を有することにより、コアとクラッドの界面におけるＸ線の散乱による伝搬損失を低減するＸ線導波路の製造方法について記載していない。また、非特許文献１に記載のＸ線導波路は、積層された導波路構成のそれぞれ（コアとそれを挟み込むクラッドの組）が別個の単層導波路として機能する。そのために、全体として出射されるＸ線の位相が揃う、集光、発散抑制効果等の単層導波路の効果を低減してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、コアとクラッドを有するＸ線導波路の製造方法であって、Ｘ線の導波方向に垂直な方向において屈折率実部が異なる複数の物質を含む周期構造を有するコアの表面に平坦化層を形成する工程と、前記平坦化層上に前記クラッドを形成する工程と、を有することを特徴とするＸ線導波路の製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コアとクラッドの間に平坦化層を設けることにより、平坦化層とクラッドとの界面におけるＸ線の散乱による損失を低減して、高い伝搬効率で位相の揃ったＸ線を導波することが可能なＸ線導波路を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態（実施例２）
【図２】本発明の製法で製造されるＸ線導波路の概念図
【図３】有効伝搬角度θの概念図
【図４】本発明の一実施形態（実施例１）
【図５】本発明の一実施形態（実施例３）
【図６】本発明の一実施形態（実施例４）
【図７】本発明の一実施形態（実施例５）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のＸ線導波路の製造方法について詳しく述べる。
【００１０】
本発明の製造方法で製造されるＸ線導波路は、クラッドとコアを備え、平坦化層（又はコア）とクラッドとの界面の全反射によってコアにＸ線を閉じ込めるＸ線導波路である。そして、Ｘ線導波路は、屈折率実部が異なる複数の物質が周期的に配置されたコアを有している。このようなＸ線導波路では、コアを導波するＸ線が多重干渉し、この周期構造に対応して効率的に導波するモードが選択的されるために、高効率に大きな光量の位相の揃ったＸ線を導波することが可能となる。
【００１１】
本発明のＸ線導波路の製造方法は、コアの上に平坦化層を設けた後に、クラッドを形成することを特徴とする。また、コアの上に平坦化層を設けた後に、平坦化層を平坦化することが好ましい。本発明のＸ線導波路の製造方法の概要について、図１を用いて説明する。基板１００の上にクラッド１０２を形成し（１−ｂ）、クラッド１０２の上にコア１０１を形成する（１−ｃ）。形成したコア１０１の上に平坦化層１１０を形成した後に、平坦化層１１０を平坦化する（１−ｄ）。次に、平坦化した平坦化層１１０の上にクラッド１０３を形成する（１−ｅ）。図１では、上部の平坦化層のみを平坦化する製造方法を記載したが、下部の平坦化層も平坦化することもできる。本発明の製造方法で製造されたＸ線導波路は、平坦化層（又はコア）とクラッドとの界面が平坦であり、入射されたＸ線が平坦化された平坦化層（又はコア）とクラッドとの界面によって効果的に閉じ込められることで、高い伝搬効率でＸ線を導波することが可能となる。ここで、図１は模式的な図であり、コア表面の凹凸は誇張して描かれている。
【００１２】
次に、本発明のＸ線導波路の製造方法について、（１）Ｘ線導波路、（２）コアの形成工程、（３）平坦化層を平坦化する工程（４）クラッドの形成工程に分けて説明する。
【００１３】
（１）Ｘ線導波路
本発明において、Ｘ線とは物質の屈折率実部が１以下となる波長帯域の電磁波である。具体的には、本発明におけるＸ線とは、極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ（ＥＵＶ）光）を含む１００ｎｍ以下の波長の電磁波を指す。本明細書では、波長が１ｐｍ以上１００ｎｍ以下の電磁波かをＸ線という。また、明細書中で単に電磁波という場合、上記Ｘ線のことと同義で用いる場合がある。
【００１４】
Ｘ線のような短い波長の電磁波の周波数は非常に高く、物質の最外殻電子が応答できないため、紫外光の波長以上の波長をもつ電磁波（可視光や赤外線）の周波数帯域と異なり、Ｘ線に対しては物質の屈折率の実部が１より小さくなることが知られている。このようなＸ線に対する物質の屈折率ｎは一般的に、下記の式（１）で表されるように、実数部の１からのずれ量δ、吸収に関係する虚数部のβ’を用いて表される。
【００１５】
【数１】
2013057628.tif 000003
【００１６】
δは物質の電子密度ρｅに比例するため、電子密度の大きい物質ほど屈折率の実部が小さくなる。屈折率実部ｎ’は、１−δとなる。さらに、ρｅは原子密度ρａと原子番号Ｚに比例する。このようにＸ線に対する物質の屈折率は複素数で表されるが、その実部を本明細書中では屈折率実部または屈折率の実部と称し、虚部を屈折率虚部または屈折率の虚部と称する。たとえば、Ｘ線は、真空中を伝搬する場合に屈折率実部が最大となり、一般的環境下では気体でないほぼすべての物質に対して空気の屈折率実部が最大となる。本明細書中においては、『物質』と言った場合には、空気や真空も包含するものとする。したがって、メソ構造体やメソポーラスは、単一な材料で構成されている場合でも空気や真空からなる屈折率の異なる部分を有するので、複数の物質から構成されているものとする。
【００１７】
次に、本発明の製造方法で製造されるＸ線導波路について説明する。本発明のＸ線導波路は、クラッドでの全反射によりＸ線をコアに閉じ込めてＸ線を導波させるものであり、そのコアが屈折率実部の異なる複数の物質を含む周期構造を有することで、後述する周期共鳴導波モードを発現するものである。このときコアと平坦化層（又はコア）とクラッドとの界面の粗さが大きい場合には、コアへのＸ線の閉じ込め効率が低下し、その結果Ｘ線の伝搬効率も低下する。この全反射によるＸ線の閉じ込めを効果的なものとするために、本発明のＸ線導波路の製造方法は、コアとクラッド間に平坦化層を形成する工程が含まれていることを特徴とする。また、本発明では、平坦化層を形成した後に平坦化層を平坦化することが好ましい。
【００１８】
本発明に特徴的な平坦化層を形成する工程の説明に入る前に、周期共鳴導波モードを発現するＸ線導波路の基本的な原理の説明を行う。その原理の理解を助けるために、本項では、理想的な（平滑な）コアとクラッドの界面を持ち、平坦化層を含まないＸ線導波路を用いて説明を行う。周期共鳴導波モードを発現するＸ線導波路は、コアとクラッドとの界面における全反射により、Ｘ線を周期構造であるコアの中に閉じ込めて導波モードを形成し、Ｘ線を伝搬させる。そしてこの導波路では、コアとクラッドの界面での全反射臨界角が、コアの周期構造の周期性に起因するブラッグ角よりも大きいことを特徴とする。図２は、このＸ線導波路の概念図を示す。このＸ線導波路は、コア２０１が、クラッド２０２とクラッド２０３に挟まれた形態である。そしてこのコア２０１は、高屈折率実部をもつ物質の層２０５と低屈折率実部をもつ物質の層２０６とからなる基本構造が、積層されて構成されている。本発明に係るＸ線導波路のコアの周期構造は、一次元から三次元のいずれの周期構造を用いてもよいが、多層膜のような一次元の周期構造を例に用いて以下に説明をする。２０７はクラッドとコアの界面における全反射臨界角、２０８はブラッグ角、２０９は基本構造中の物質界面における全反射臨界角を表す。
【００１９】
図２において、クラッドとコアの界面における全反射臨界角θｃ−ｔｏｔａｌ、多層膜中の基本構造をなす各層の界面での全反射臨界角θｃ−ｍｕｌｔｉ、多層膜の周期性に起因するブラッグ角θＢの例を示してある。本明細書中ではこれらの角度は、膜の面に平行な方向を０°として表現されるものとする。図中の矢印Ｘ線の進行方向を示す。
【００２０】
クラッドとコアの界面におけるクラッド側の物質の屈折率実部をｎｃｌａｄ、コア側の物質の屈折率実部をｎｃｏｒｅとした場合の、膜の面に平行な方向からの全反射臨界角θｃ−ｔｏｔａｌ（°）は、ｎｃｌａｄ＜ｎｃｏｒｅとして、下記の式（２）
【００２１】
【数２】
2013057628.tif 000004
【００２２】
で表される。
【００２３】
コアの１次元周期構造の周期をｄ、コアである周期構造の平均屈折率実部をｎａｖｇとした場合、コア中での多重回折の有無に関わらず次の式（３）のようにおおよそのブラッグ角θＢ（°）が定義される。
【００２４】
【数３】
2013057628.tif 000005
【００２５】
ここで、ｍは定数、λはＸ線の波長である。
【００２６】
このＸ線導波路を構成している物質の物性パラメータ、導波路の構造パラメータ、およびＸ線の波長は、次の式（４）を満たすように設計されている。
【００２７】
【数４】
2013057628.tif 000006
【００２８】
式（４）を満たすことにより、周期構造体であるコアがもつ周期性に起因するブラッグ角付近などの有効伝搬角度をもつ導波モードを、常にクラッドによりコアに閉じ込め、Ｘ線の伝搬に寄与させることができる。ここで、本明細書中において有効伝搬角度θ’（°）は、導波モードの伝搬方向の波数ベクトル（伝搬定数）ｋｚ、真空中の波数ベクトルｋ０を用いて下記の式（５）で表されるものとする。連続条件によりｋｚは各層の界面で一定なので、図３に示すように、有効伝搬角度θ’（°）は、導波モードの基本波の伝搬定数ｋｚと真空中の波数ベクトルｋ０との間で定義される角度で、導波モードの基本波が真空中で進行する角度を表している。これは近似的にコア中での導波モードの基本波の伝搬角度を表すと考えることができるため、今後の説明に用いる。
【００２９】
【数５】
2013057628.tif 000007
【００３０】
ここでは、コアをなす周期構造体は、屈折率実部の異なる複数の物質の膜が周期的に積層された多層膜様のものを想定する。このとき、隣り合う膜界面においては、屈折率実部の違いによる全反射臨界角が存在する。これをθｃ−ｍｕｌｔｉ（°）とする。
【００３１】
【数６】
2013057628.tif 000008
【００３２】
上記の式（６）のように、多層膜中の全反射臨界角が多層膜の周期性に起因するブラッグ角よりも小さい場合には、ブラッグ角付近以上の角度で多層膜中の界面に入射されるＸ線は全反射を起さず、部分的な反射または屈折を起こすこととなる。多層膜は複数の異なる屈折率実部の周期的に積層された膜により構成されているので、界面も積層方向に複数存在し、多層膜内部のＸ線はこれら界面において反射、屈折を繰り返すこととなる。多層膜内部でのＸ線のこのような反射、屈折の繰り返しは多重干渉を引き起こす。その結果、多層膜の周期構造に共鳴できる条件をもつＸ線、すなわち多層膜内部で存在できる伝搬モードが形成され、その結果、このＸ線導波路構造のコア中に導波モードが形成されることになる。これを周期共鳴導波モードと称する。
【００３３】
このような周期共鳴導波モードはそれぞれ有効伝搬角度をもち、最も小さな有効伝搬角度をもつ周期共鳴導波モードの有効伝搬角度は、多層膜のブラッグ角付近に現れることになる。周期共鳴導波モードは周期構造の周期性に共鳴するモードなので、本明細書中では周期共鳴導波モードと称する。これは多層膜を周期数無限の１次元フォトニック結晶として考えた場合の最低次バンドを満たす伝搬モードに相当し、この伝搬モードがクラッドとコアとの界面での全反射により閉じ込められたものとなる。
【００３４】
現実の１次元周期構造では、その周期数は有限であるため、そのフォトニックバンド構造は無限周期の１次元周期構造のフォトニックバンド構造からずれてくるが、周期数が増えるほど導波モードの特性は無限周期のフォトニックバンド上のそれに近づくことになる。ブラッグ反射は周期性によるフォトニックバンドギャップの効果により引き起こされ、そのブラッグ反射を与える角度であるブラッグ角は周期共鳴導波モードの有効伝搬角度よりやや大きい角度となる。
【００３５】
周期構造のフォトニックバンド構造において、フォトニックバンドギャップ端に、周期構造に共鳴する導波モードが存在する。Ｘ線のエネルギーが一定として導波モードの有効伝搬角度を考えた場合、これらの導波モードのうち相対的に小さい有効伝搬角度をもつ導波モードが、最低次の周期共鳴導波モードである。周期共鳴導波モードの電場強度の空間的分布プロファイルでは、電場強度の腹の数は基本的に、多層膜の周期数と一致する。高次のブラッグ角に相当する有効伝搬角度をもつ、高次の周期共鳴導波モードの腹の位置は、基本的に周期数の２以上の自然数倍となる。
【００３６】
また有限の周期数をもつ多層膜においては、上記のような周期共鳴導波モードのもつ有効伝搬角度以外の角度で伝搬する導波モードも存在し得る。これらは周期共鳴導波モードではなくコアである多層膜全体を、屈折率実部が平均化された均一媒質として考えた場合に存在する導波モードで、その特性に基本的には多層膜の周期性の影響は少ない。一方、このＸ線導波路の構成で実現される周期共鳴導波モードでは、周期構造の周期数が増えるほど、より多層膜であるコアの中心へ電場が集中し、クラッドへの染み出しも少なくなり、Ｘ線の伝搬損失が小さくなる。また、電場強度分布の包絡曲線はコアの中央に偏った形状となり、よりクラッドへのしみ出しによる損失が小さくなる。さらに、このＸ線導波路中で用いられる周期共鳴導波モードの位相は、周期性の高い方向、つまりクラッドとコアの界面に垂直かつ導波方向に垂直な方向において、そろったものとなり、空間的なコヒーレンスを有することができる。ここで、導波モードの位相がそろうということは、導波方向に垂直な面内での電磁場の位相差が０であるということだけではなく、周期構造の空間的な屈折率分布に対応して電磁場の位相差が周期的に−πと＋πの間で変化していることをも意味する。この周期共鳴導波モードは、導波方向に垂直な方向において、電場の位相が周期構造の周期と同じ周期で−πと＋πの間で変化しているものとなる。
【００３７】
（２）コアの形成工程
本発明のコアの形成工程で用いられるコアについて説明する。本発明において、コアは、屈折率実部が異なる複数の物質からなる周期構造を備えている。本発明において屈折率実部が異なる複数の物質とは多くの場合電子密度が異なる二種以上の物質である。周期構造は、１次元から３次元の周期構造であればよいが、Ｘ線の導波方向に垂直な面内での周期性を有する。このような周期構造は、フォトリソグラフィーや電子ビームリソグラフィー、エッチングプロセス、積層や貼り合わせ等の従来の半導体プロセスによっても作製可能である。例えば、周期構造が一次元の場合には、この周期構造は、多層膜として構成することができる。この場合、多層膜を形成する方法としては、交互蒸着やスパッタ法などがある。
【００３８】
このようなコアを形成する屈折率実部が異なる物質は、無機物、有機物の固体材料のほかに、気体、真空でもよい。また、これらの物質の組み合わせも好ましく用いられる。無機物の例としては、ホウ素、ホウ素化合物、ベリリウム、炭素、窒化物、酸化物、リンがあげられる。具体的には、Ｂｅ、Ｂ、Ｃ、Ｂ４Ｃ、ＢＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｐを用いることができる。コアを形成する材料を無機物質とすることにより、従来のスパッタ法、蒸着、結晶成長などの確立されたプロセスが利用可能であり、熱や外力に強い構造とすることができる。有機物の例としては、ポリマー、低分子化合物をあげることができる。有機物を用いることにより、Ｘ線の吸収による伝搬損失を小さくすることができる。気体、真空であれば、この損失をさらに低減することができ好ましい。
【００３９】
また周期構造を形成する材料として、通常の半導体プロセスとは異なる、自己組織的な形成メカニズムにより作製される材料を用いてよい。この例として、界面活性剤等または両親媒性物質の自己集合により形成されるメソ構造体膜があげられる。本発明における周期構造体は、このメソ構造体膜が好ましく用いられる。以下にこの内容について記述する。
【００４０】
（メソ構造体膜）
多孔質材料は、ＩＵＰＡＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｕｎｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｕｒｅ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）によって、その孔径により分類されており、孔径が２−５０ｎｍの多孔質材料は、メソポーラスに分類される。近年、このメソポーラス材料についての研究が盛んに行われ、界面活性剤の集合体を鋳型とすることで、径の揃ったメソ孔が規則的に配列した構造を得ることが可能になっている。本明細書中において、メソ構造体膜には、（Ａ）メソポーラス膜、（Ｂ）メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたもの、（Ｃ）ラメラ構造を持つメソ構造体膜が含まれる。以下に、それぞれ詳細に説明する。
【００４１】
（Ａ）メソポーラス膜
孔径が２−５０ｎｍの多孔質材料で、壁部の材料は特に限定されるものではないが、その例としては、製造可能性、周期構造体を屈折率実部が異なる物質より構成するという観点から、酸化物が挙げられる。この酸化物の例としては、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化ジルコニア、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化亜鉛を挙げることができる。これらの物質は、たとえば１０ｋｅＶのＸ線に対し、全て０．９９９９９７以下の屈折率実部を持ち、以降に記載する有機物（同、０．９９９９９８程度の屈折率実部を持つ）や空気（同、ほぼ１の屈折率実部を持つ）と周期構造体を構成した際に、屈折率実部が異なる物質より構成される周期構造体を形成することができる。上述の酸化物は、その骨格中に有機成分が含まれていてよい。壁部の表面は、必要に応じて修飾されていてよい。たとえば、水の吸着を抑制するために、疎水性の分子を修飾してもよい。
【００４２】
メソポーラス膜の調製法は、特に制限されるものではないが、たとえば、以下の方法で調製することができる。集合体が鋳型として機能する両親媒性物質の溶液に、無機酸化物の前駆体を加え、成膜を行い、無機酸化物の生成反応を進行させる。その後に、鋳型分子を除去することにより、多孔質材料とする。
【００４３】
この両親媒性物質は、特に限定されるものではないが、界面活性剤が適している。界面活性剤分子の例としては、イオン性、非イオン性の界面活性剤を挙げることができる。このイオン性界面活性剤の例としては、トリメチルアルキルアンモニウムイオンのハロゲン化物塩を挙げることができる。このアルキル鎖の鎖長は、炭素数で１０から２２のものが好ましい。非イオン性の界面活性剤は、ポリエチレングリコールを親水基として含むものを用いることができる。ポリエチレングリコールを親水基として含む界面活性剤としては、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール‐ポリプロピレングリコール‐ポリエチレングリコールのブロックコポリマーを用いることができる。ポリエチレングリコールアルキルエーテルのこのアルキル鎖の鎖長は炭素数で１０から２２が好ましく、ポリエチレングリコールの繰返し数は炭素数で２から５０が好ましい。この疎水基、親水基を変化させることにより構造周期を変化させることが可能である。一般的に疎水基、親水基を大きなものとすることにより孔径を拡大することが可能である。また、界面活性剤に加えて、構造周期を調整するための添加物を加えてもよい。この構造周期を調整するための添加物としては、疎水性物質を用いることができる。この疎水性物質としては、アルカン類、親水性基を含まない芳香族化合物を用いることができ、その具体的にはオクタンを用いることができる。
【００４４】
無機酸化物の前駆体としては、ケイ素や金属元素のアルコキサイド、塩化物を用いることができる。さらに具体的には、Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｓｎのアルコキサイド、塩化物を用いることができる。アルコキサイドとしては、メトキサイド、エトキサイド、プロポキサイド、または、その一部がアルキル基に置換されたものを用いることができる。製膜法としては、ディップコート法、スピンコート法、水熱合成法を用いることができる。鋳型分子の除去方法としては、焼成、抽出、紫外線照射、オゾン処理を用いることができる。
【００４５】
（Ｂ）メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたもの
壁部の材料については、（Ａ）の項に記載したものと同様のものを使用することができる。孔を充填する物質については、有機化合物を主とするものであれば特に制限されるものではない。この「主」の意味としては、体積比で５０％以上を意味する。この有機化合物の例としては、界面活性剤や、分子集合体の形成機能を有する部位が、壁部を形成する材料または壁部を形成する材料の前駆体と結合している材料が挙げられる。この界面活性剤の例としては、（Ａ）の項で記載した界面活性剤を挙げることができる。また分子集合体の形成機能を有する部位が壁部を形成する材料、または、壁部を形成する材料の前駆体と結合している材料としては、アルキル基を有するアルコキシシラン、アルキル基を有するオリゴシロキサン化合物を用いることができる。このアルキル鎖の鎖長は、炭素数で１０から２２であることが好ましい。
【００４６】
孔の内部には、必要に応じて、または、使用する材料、工程の結果として水、有機溶媒、塩等が含まれていてよい。この有機溶媒の例としては、アルコール、エーテル、炭化水素が挙げられる。
【００４７】
メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたものの調製法は、特に制限されるものではないが、たとえば、（Ａ）の項に記載したメソポーラス膜の調製法の鋳型の除去以前の工程を挙げることができる。
【００４８】
（Ｃ）ラメラ構造を持つメソ構造体膜
本発明のメソ構造体膜には、（Ａ）、（Ｂ）に加えてラメラ構造のメソ構造体膜を含む。このラメラ構造体は、（Ｂ）に記載した壁部の材料と、同じく（Ｂ）に記載した孔を充填する物質からなるラメラ構造を指す。これらの二種類の材料（物質）は、所望の特性を得るために、必要に応じて化学結合によって結合されていても良い。この結合されている化合物の例としては、トリアルコキシアルキルシランを挙げることができる。
【００４９】
（３）平坦化層を形成する工程
本発明で形成する平坦化層について説明する。本発明で製造したＸ線導波路は、クラッド界面での全反射によりＸ線をコアに閉じ込めてＸ線を導波させる。このときのクラッドでの全反射の時の散乱ロスが少ないと、Ｘ線のコアへの閉じ込め効率が向上し、Ｘ線の伝搬効率が向上することになる。Ｘ線の全反射は、全反射界面の粗さに非常に敏感であり、その散乱ロスは粗さの減少とともに減少する。発明者らは、種々のＸ線導波路の構成を検討した結果、いくつかのＸ線導波路においては、コアとクラッドの界面の粗さを減少させることで、伝搬効率が向上することを確認した。
【００５０】
本発明のＸ線導波路の製造方法では、界面の粗さの低減を図るために、コアとクラッドの間に「平坦化層」を導入し平坦化を図る。種々の検討を行うことにより、平坦化層としては、以下の特性をもつものが適しているとの結論に達した。
【００５１】
第１に、屈折率の観点から平坦化層について検討する。界面の粗さを低減する目的で導入する平坦化層は、Ｘ線導波路の原理からすると、コアと同一又は近いＸ線の導波特性を有する媒体であることが好ましい。本発明の製法で製造したＸ線導波路は、異なった物質の界面において、Ｘ線が引き起こす屈折、干渉といった現象を利用したものであり、これらの現象を生じる上で、Ｘ線が認識する物質の違いは、主にその電子密度の違いであると考えられる。電子密度は、平坦化層を構成する物質の原子番号Ｚと、平坦化層の原子密度で決定される。平坦化層はコアと同一又は近いＸ線の導波特性を有することが好ましいが、平坦化層とコアの電子密度の差が大きい場合も生じる。この場合には、最終的にＸ線導波路に残存する平坦化層の体積は、コアの体積に対してできるかぎり最小限に留めることが好ましい。また、平坦化層を全て除去してコアとクラッドとの界面を平坦化できる場合には、形成した平坦化層は全て除去することができる。
【００５２】
第２に、平坦化の効果の観点より平坦化層の形成および平坦化について検討する。平坦化層に用いる材料は、コア表面の粗さを緩和するように形成できるもの、及び形成後に続く平坦化処理工程に対して好ましい物性を有するものを選択する。
【００５３】
平坦化層に用いる物質は、上記の性質を有するものであれば、特に制限されるものではない。平坦化層に用いる物質は、コアを構成する物質にもよるが、無機物、有機物、およびこれらの無機・有機複合材料を用いることができる。無機物の例としては、酸化物、軽金属、炭素を用いることができる。中でも、酸化物は、塗布乾燥法により強固な層が形成し易く密着性の観点からも好ましく用いられる。具体的な物質としては、Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｓｎを含む酸化物のうち、上述の性質を有するものが選択される。これらの酸化物は、多孔質体を用いてもよい。また、平坦化層に用いる物質は、コアと同質な物質を用いることが好ましい。
【００５４】
平坦化層の形成方法としては、無機物であれば一般的なスパッタリング法、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、蒸着法、溶液系からの塗布（ゾルゲル法による）製膜が挙げられる。有機物であれば、溶液系からの塗布、蒸着等が挙げられる。複合材料であれば、溶液系からの塗布、が挙げられる。
【００５５】
本発明で特に好ましく用いられる平坦化層の形成方法の例として、溶液系からの塗布によるＳｉ酸化物の形成手法について詳細に述べる。塗布液として例えば、一般的にスピン・オン・グラス（ＳＯＧ）と呼ばれ市販されている材料を、所望の平坦化層の厚さに応じて適当な溶媒で希釈して用いる。ＳＯＧ材料におけるＳｉ酸化物の前駆体としては、テトラアルコキシシラン、ぺルヒドロシラザン、のような無機系材料のほか、アルキルアルコキシシラン、シロキサン、オルガノシルセスキオキサンのような無機・有機複合材料が挙げられる。希釈溶媒としてはアルコール系、エーテル系、キシレンなど各種ＳＯＧ材料に用いられている溶媒を適宜選択すればよい。
【００５６】
上述のＳＯＧ材料を、スピンコーティング法、ディップコート法、スプレー法などにより形成したコア上に塗布し、乾燥させてＳｉ酸化物を得る。液体状態のＳＯＧ材料がコア表面の粗さの凹部に流れ込む要素に加え、続く乾燥工程におけるＳｉ前駆体の縮合時にＳＯＧ材料が流動化し表面を平坦化させる。乾燥の手段は、常温常圧乾燥、加熱、焼成、場合によっては不活性ガス雰囲気または減圧下（水分量を調整し前駆体の加水分解縮合反応をゆるやかに行いたい場合など）での乾燥手段を選択する。
【００５７】
ここではＳｉ酸化物を例にして詳細に述べたが、上述したようにＳｉ酸化物に限定されるものではく、他の物質においても類似の方法で形成できる。
【００５８】
次に、平坦化層形成後の平坦化工程について記載する。本発明のＸ線導波路の製造方法においては、形成した平坦化層をさらに平坦化する工程を行うことができる。具体的には、化学的エッチングまたは物理的ポリッシングによって、平坦化層を除去する。平坦化する法としては、液相系におけるエッチング、プラズマ処理によるエッチング、研磨剤による機械的研磨（メカニカルポリッシング）、平坦化層と化学的に反応する薬液を研磨剤と組み合わせたケミカルメカニカルポリッシング（以下ＣＭＰと称する）が挙げられる。
【００５９】
平坦化工程では、形成した平坦化層の一部又は全てを除去することができる。平坦化層の一部を削除した場合には、クラッドは、平坦化層（及びコア）と接する。また、平坦化層を全て除去した場合には、クラッドは、コアと接する。
【００６０】
平坦化層（又はコア）とクラッドとの界面において、平坦化層（又はコア）の表面粗さは、二乗平均平方根で５ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以下であることがより好ましい。したがって、平坦化工程では、平坦化層（又はコア）の表面粗さを二乗平均平方根で５ｎｍ以下、好ましくは、３ｎｍ以下にすることが好ましい。これらの条件を満たす場合には、平坦化層又はコアとクラッドの界面におけるＸ線の散乱による伝搬損失をより低減するとともに、平坦化層又はコアとクラッドとを強く接着できる。
【００６１】
このようにして形成した平坦化層の厚さの範囲としては１ｎｍ〜５μｍの範囲であり、好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。なお、ここで言う平坦化層の厚さとは、構成した層を断面方向から見たときの、下地となる物質の表面からの厚さを言う。下地表面が凹凸を有している場合には、最も低い位置からの厚さとする。
【００６２】
（４）クラッドについて
本発明に絡むＸ線導波路は、クラッドでの全反射によりＸ線をコア（および平坦化層）に閉じ込めてＸ線を導波させる。Ｘ線の領域においては、電子密度の大きい物質ほど屈折率の実部が小さくなる。そのためにこのクラッドに用いられる材料は、密度の大きな金属を用いることが好ましい。具体的には、Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｈｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｂ，Ｍｏの単体、またはこれらの元素を含む材料を用いることができる。また、本発明に絡むＸ線導波路においては、前述のコアを形成する材料と、クラッドに用いられる材料との間に、前述の式（２）から（４）を満たすように設計される場合がある。このような材料を用いたクラッドは、スパッタリング、蒸着等によって形成することができる。このクラッドの厚さは、材料によって異なるが、コアにＸ線を十分に閉じ込められる程度に厚く、コスト、製造の観点から薄いことが求められる。クラッドの厚さは、１ｎｍから３００ｎｍが好ましく、１ｎｍから５０ｎｍがより好ましい。このクラッドについては、Ｘ線導波路内で膜厚分布をもって形成することも好ましく行われる。例えば、クラッド表面からの入射を積極的に行わせる目的で、入射領域において膜を薄く形成して導入効率を向上させつつ、その他の領域では、膜を厚く形成してＸ線の閉じ込め効果を高めることが好ましく行われる。
【００６３】
本発明のＸ線導波路の製造方法によれば、平坦化層を用いて、コア／クラッド界面を平滑化することにより、クラッド界面での全反射効率を増大させ、コア（または平坦化層に）への閉じ込め効率を増大させることで、高い伝搬効率でＸ線を導波させることができる。その結果、周期共鳴導波モードの持つ特徴である、コアの中心へ電場が集中することによる伝搬損失の低下、空間的なコヒーレンスを有すること、を有効に利用することができる導波路を製造することができる。
【実施例】
【００６４】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明の方法は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【００６５】
実施例１
（１−１）導波路の作製
実施例１では、コアに対して両側のクラッド間に平坦化層を形成し、図４における（３−ｆ）の構成を持つＸ線導波路について記載する。本実施例において製造されるＸ線導波路は、Ｓｉ基板４００上に、Ｗ（タングステン）からなるクラッド４０２、平坦化層４０９、コア４０１、平坦化層４１０、クラッド４０３の順で積層されて形成されている。コア４０１は酸化ケイ素メソ構造体膜である。このメソ構造体膜は、有機物よりなる孔が２次元的に配列し、膜厚方向に周期構造を形成している。本実施例では、平坦化層にも酸化ケイ素メソ構造体膜を用いている。平坦化層に用いたメソ構造体膜は、コアに形成したものに比較して周期性に乏しい構造であるが平滑な表面を有している。本実施例のＸ線導波路の製造方法について図４を用いて以下に順を追って説明する。
【００６６】
（１−１−１）クラッドの形成（図４−ｂ）
Ｓｉ基板上に、Ｗ（タングステン）からなるクラッド４０２を、スパッタ法により厚さおよそ１５ナノメートルに成膜する。
【００６７】
（１−１−２）平坦化層の形成（図４−ｂ）
（１−１−２−１）メソ構造体膜の前駆体溶液調製
平坦化層としての酸化ケイ素メソ構造体膜４０９は、ディップコート法で調製される。メソ構造体の前駆体溶液は、テトラアルコキシシラン２．６ｇ、ブロックコポリマー（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｐ１２３、ＢＡＳＦ社製）０．７ｇ、１−プロパノール１３ｇ、０．０１Ｍ塩酸水溶液１．３５ｇを混合・攪拌を行い調製した。
【００６８】
（１−１−２−２）メソ構造体膜の製膜
洗浄した基板に、ディップコート装置を用いて０．５ｍｍｓ−１の引き上げ速度でディップコートを行う。製膜後、膜は、２５℃、相対湿度４０％の恒温恒湿槽で２週間、８０℃で２４時間保持される。平坦化層として製膜したメソ構造体膜は、コアに形成したものに比較して周期性が劣る構造である。（構造の周期性に分布を持たせる事で平坦性を向上させている。）形成した平坦化層４０９の厚さは１００ｎｍとなるように形成した。
【００６９】
（１−１−３）コアの形成（酸化ケイ素メソ構造体膜の作製）（図４−ｃ）
（１−１−３−１）メソ構造体膜の前駆体溶液調製
２Ｄヘキサゴナル構造を持つ酸化ケイ素メソ構造体膜３０１は、ディップコート法で調製される。メソ構造体の前駆体溶液は、エタノール、０．０１Ｍ塩酸、テトラエトキシシランを加え２０分間混合した溶液にブロックポリマーのエタノール溶液を加え、３時間攪拌することで調製される。ブロックポリマーとしては、エチレンオキサイド（２０）プロピレンオキサイド（７０）エチレンオキサイド（２０）（以降、ＥＯ（２０）ＰＯ（７０）ＥＯ（２０）と記載する（カッコ内は、各ブロックの繰り返し数））を使用することが可能である。エタノールにかえてメタノール、プロパノール、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトニトリルを使用することも可能である。混合比（モル比）は、テトラエトキシシラン：１．０、塩酸：０．００１１、エタノール：５．２、ブロックポリマー：０．００９６、エタノール：３．５とする。溶液は、膜厚調整の目的で適宜希釈して使用する。
【００７０】
（１−１−３−２）メソ構造体膜の製膜
洗浄した基板に、ディップコート装置を用いて０．５ｍｍｓ−１の引き上げ速度でディップコートを行う。製膜後、膜は、２５℃、相対湿度４０％の恒温恒湿槽で２週間、８０℃で２４時間保持される。調整されたメソ構造体膜の、ブラッグ−ブレンターノ配置をもちいたＸ線回折分析から、このメソ構造体膜は、基板面の法線方向に高い秩序性をもち、その面間隔、つまり閉じ込め方向における周期が、１０ｎｍであることが確認される。その膜厚はおよそ５００ナノメートルである。
【００７１】
（１−１−４）平坦化層の製膜（図４−ｄ）
平坦化層としての酸化ケイ素メソ構造体膜４１０は、（１−１−２）と同様な方法で１００ｎｍの厚さで形成した。
【００７２】
（１−１−５）クラッドの形成（図４−ｆ）
コア（および緩衝材からなる）の表面にＷ（タングステン）からなるクラッド４０３を形成する。このクラッドは、スパッタ法により厚さおよそ１５ナノメートルで成膜した。
【００７３】
（１−２）表面粗さとＸ線反射率の関係
表面粗さ計を用いて表面粗さを評価する。実施例１で形成したＸ線導波路に対し、（１−１−２）および（１−１−４）の工程を省略し平坦化層を形成しなかった場合のコアであるメソ構造体膜４０１の表面粗さは、二乗平均平方根値で約１２ｎｍである。平坦化層を用い、実施例１の製造方法で形成したコア４０１上の平坦化層４１０表面の粗さは、同約１ｎｍである。
【００７４】
Ｘ線導波路のクラッドにＸ線を照射したときの反射率を比較評価する。１０ｋｅＶのＸ線を用い、コアの周期構造に対応するブラッグ角（θ＝０．３６°）の近傍で、ブラッグ反射をはずした角度（θ＝０．３°：クラッドの全反射領域内）で入射を行った際のＸ線反射率を測定する。
【００７５】
実施例１のＸ線導波路は、平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路のそれのおよそ３倍の値を示す。このことは、平坦化層による平坦化により、Ｘ線導波路のクラッドによるＸ線の閉じ込め効果が、向上したことを示唆する。
【００７６】
（１−３）導波特性
この導波路に対して、１０ｋｅＶのＸ線を入射し、周期共鳴導波モードによって導波されるＸ線の強度を測定した。平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路と比較しておよそ６倍の導波強度が観測される。この高い導波強度は、本発明のＸ線導波路が、平坦化層による平坦化により、Ｘ線の閉じ込め効率が向上することで達成されたものと考えられる。
【００７７】
実施例２
（２−１）導波路の作製
本実施例では、コアに対して片側のクラッド間に平坦化層を形成し、図１における（１−ｅ）の構成を持つＸ線導波路について記載する。本実施例において製造されるＸ線導波路は、Ｓｉ基板１００上に、Ｗ（タングステン）からなるクラッド１０２、コア１０１、平坦化層１１０、クラッド１０３の順で積層されて形成されている。コア１０１は酸化ケイ素メソ構造体膜である。このメソ構造体膜は、有機物よりなる孔が２次元的に配列し、膜厚方向に周期構造を形成している。実施例２も、平坦化層に酸化ケイ素メソ構造体膜を用いている。平坦化層に用いたメソ構造体膜は、コアに形成したものに比較して周期性に乏しい構造であるが平滑な表面を有している。実施例２のＸ線導波路の製造方法について、図１を用いて以下に順を追って説明する。
【００７８】
（２−１−１）クラッドの形成（図１−ｂ）
（１−１−１）と同様の手法を用いてクラッドは形成される。
【００７９】
（２−１−２）コアの形成（酸化ケイ素メソ構造体膜の作製）（図１−ｃ）
（１−１−３）と同様の手法を用いてメソ構造体膜は形成される。
【００８０】
（２−１−３）平坦化層の製膜（図１−ｄ）
（１−１−４）と同様の手法を用いてメソ構造体膜は形成される。形成した平坦化層の膜厚は１００ｎｍである。
【００８１】
（２−１−４）クラッドの形成（図１−ｅ）
平坦化層上にタングステンからなるクラッド１０３を形成する。このクラッドは、スパッタ法により厚さおよそ１５ナノメートルで成膜した。
【００８２】
（２−２）表面粗さとＸ線反射率の関係
表面粗さ計を用いて表面粗さを評価する。（２−１−２）の工程で調製したコアであるメソ構造体膜１１０の表面粗さは、二乗平均平方根値で約１２ｎｍ、（２−１−３）の工程で平坦化した平坦化層からなる表面の粗さは、同約１ｎｍである。
【００８３】
Ｘ線導波路のクラッドにＸ線を照射したときの反射率を比較評価する。１０ｋｅＶのＸ線を用い、コアの周期構造に対応するブラッグ角（θ＝０．３６°）の近傍で、ブラッグ反射をはずした角度（θ＝０．３°：クラッドの全反射領域内）で入射を行った際のＸ線反射率を測定する。
【００８４】
実施例２のＸ線導波路は、平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路のそれのおよそ３倍の値を示す。このことは、平坦化層による平坦化により、Ｘ線導波路のクラッドによるＸ線の閉じ込め効果が、向上したことを示唆する。
【００８５】
（２−３）導波特性
この導波路に対して、１０ｋｅＶのＸ線を入射し、周期共鳴導波モードによって導波されるＸ線の強度を測定した。平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路と比較しておよそ１０倍の導波強度が観測される。この高い導波強度は、本発明のＸ線導波路が、平坦化層による平坦化により、Ｘ線の閉じ込め効率が向上することで達成されたものと考えられる。
【００８６】
実施例３
（３−１）導波路の作製
実施例３では、コアに対して片側のクラッド間に平坦化層を形成した後、エッチングによるさらなる平坦化処理を施して形成した図５における（５−ｆ）の構成を持つＸ線導波路について記載する。本実施例において製造されるＸ線導波路は、Ｓｉ基板５００上に、Ｗ（タングステン）からなるクラッド５０２、コア５０１、平坦化層５１０、クラッド５０３の順で積層されて形成されている。コア５０１は酸化ケイ素メソ構造体膜である。このメソ構造体膜は、有機物よりなる孔が２次元的に配列し、膜厚方向に周期構造を形成している。本実施例では、平坦化層に酸化ケイ素膜を用いている。本実施例のＸ線導波路の製造方法について図５を用いて以下に順を追って説明する。
【００８７】
（３−１−１）クラッドの形成（図５−ｂ）
（１−１−１）と同様の手法を用いてクラッドは形成される。
【００８８】
（３−１−２）コア（酸化ケイ素メソ構造体膜）の形成（図５−ｃ）
（１−１−３）と同様の手法を用いてメソ構造体膜は形成される。
【００８９】
（３−１−３）平坦化層の製膜（図５−ｄ）
酸化ケイ素からなる平坦化層５１０は、ＳＯＧ材料をスピンコートする事により形成した。ＳＯＧ材料として、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社のＮＡＸ１２０を、基板上にスピンコート法にて塗布した。塗布後の基板は２５℃、相対湿度４０％の恒温恒湿槽で２４時間保持される。形成した平坦化層の膜厚は４００ｎｍである。
【００９０】
（３−１−４）平坦化処理
続いて、形成された平坦化層のリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を行う。ドライエッチング装置を用いて、平坦化層２８０ｎｍに相当する膜厚分を本工程により除去し、最終的に１２０ｎｍの厚さの平坦化層５１０がコアであるメソ構造体膜５０１上に形成された。
【００９１】
（３−１−５）クラッドの形成
平坦化層上にタングステンからなるクラッド５０３を形成する。このクラッドは、スパッタ法により厚さおよそ１５ナノメートルで成膜される。クラッドは平坦化層５１０からなる表面に密着して形成される。
【００９２】
（３−２）表面粗さとＸ線反射率の関係
表面粗さ計を用いて表面粗さを評価する。（３−１−２）の工程で調製したコアであるメソ構造体膜５１０の表面粗さは二乗平均平方根値で約１２ｎｍ、平坦化層を用いて（３−１−３）および（３−１−４）の工程で平坦化した表面の粗さは、同約２ｎｍである。
Ｘ線導波路のクラッドにＸ線を照射したときの反射率を比較評価する。１０ｋｅＶのＸ線を用い、コアの周期構造に対応するブラッグ角（θ＝０．３６°）の近傍で、ブラッグ反射をはずした角度（θ＝０．３°：クラッドの全反射領域内）で入射を行った際のＸ線反射率を測定する。
実施例３のＸ線導波路は、平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路のそれのおよそ２．５倍の値を示す。このことは、平坦化層による平坦化により、Ｘ線導波路のクラッドによるＸ線の閉じ込め効果が、向上したことを示唆する。
【００９３】
（３−３）導波特性
この導波路に対して、１０ｋｅＶのＸ線を入射し、周期共鳴導波モードによって導波されるＸ線の強度を測定した。平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路と比較しておよそ２倍の導波強度が観測される。この高い導波強度は、本発明のＸ線導波路が、平坦化層による平坦化により、Ｘ線の閉じ込め効率が向上することで達成されたものと考えられる。
【００９４】
実施例４
（４−１）導波路の作製
本実施例では、コアに対して片側のクラッド間に平坦化層を形成した後、研磨によるさらなる平坦化処理を施し、コアと平坦化層からなる表面にクラッドを形成した図６における（５−ｆ）の構成を持つＸ線導波路について記載する。
【００９５】
本実施例において製造されるＸ線導波路は、Ｓｉ基板６００上に、Ｗ（タングステン）からなるクラッド６０２、コア６０１、平坦化層６１０、クラッド６０３の順で積層されて形成されている。コア６０１は酸化ケイ素メソ構造体膜である。このメソ構造体膜は、有機物よりなる孔が２次元的に配列し、膜厚方向に周期構造を形成している。本実施例では、平坦化層に酸化ケイ素膜を用いている。本実施例のＸ線導波路の製造方法について、図６を用いて以下に順を追って説明する。
【００９６】
（４−１−１）クラッドの形成（図６−ｂ）
（１−１−１）と同様の手法を用いてクラッドは形成される。
【００９７】
（４−１−２）コア（酸化ケイ素メソ構造体膜）の形成（図６−ｃ）
（１−１−３）と同様の手法を用いてメソ構造体膜は形成される。
【００９８】
（４−１−３）平坦化層の製膜（図６−ｄ）
酸化ケイ素からなる平坦化層６１０は、ＳＯＧ材料をスピンコートする事により形成した。ＳＯＧ材料として、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社のＮＡＸ１２０を、基板上にスピンコート法にて塗布した。塗布後の基板は２５℃、相対湿度４０％の恒温恒湿槽で２４時間保持される。形成した平坦化層の膜厚は２００ｎｍである。
【００９９】
（４−１−４）平坦化処理
続いて、形成された平坦化層の研磨処理によりさらなる平坦化を行う。ＣＭＰ装置（エム・エー・ティー社製）を用いて、直径５ｎｍΦのコロイダルシリカ粒子を水分散したＢＵＥＨＬＥＲ社製の研磨液により研磨を行った。研磨時間を調整して２００ｎｍに相当する膜厚分を本工程により除去した。形成した基板の断面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により分析すると、１−１−４の工程で形成した平坦化層の大部分が除去されており、コア材料が部分的に表面に露出し、その他の領域を平坦化層に用いた材料が埋めているような形態で、平滑な表面が形成された。（図６−ｅ）
【０１００】
（４−１−５）クラッドの形成
平坦化層上にタングステンからなるクラッド６０３を形成する。このクラッドは、スパッタ法により厚さおよそ１５ナノメートルで成膜される。クラッドはコア６０１および平坦化層６１０からなる表面に密着して形成される。
【０１０１】
（４−２）表面粗さとＸ線反射率の関係
表面粗さ計を用いて表面粗さを評価する。（４−１−２）の工程で調製したコアであるメソ構造体膜５０１０の表面粗さは二乗平均平方根値で約１２ｎｍ、平坦化層を用いて（４−１−３）および（４−１−４）の工程で平坦化した表面の粗さは、同約０．８ｎｍである。
Ｘ線導波路のクラッドにＸ線を照射したときの反射率を比較評価する。１０ｋｅＶのＸ線を用い、コアの周期構造に対応するブラッグ角（θ＝０．３６°）の近傍で、ブラッグ反射をはずした角度（θ＝０．３°：クラッドの全反射領域内）で入射を行った際のＸ線反射率を測定する。
実施例４のＸ線導波路は、平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路のそれのおよそ３倍の値を示す。このことは、平坦化層による平坦化により、Ｘ線導波路のクラッドによるＸ線の閉じ込め効果が、向上したことを示唆する。
【０１０２】
（４−３）導波特性
この導波路に対して、１０ｋｅＶのＸ線を入射し、周期共鳴導波モードによって導波されるＸ線の強度を測定した。平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路と比較しておよそ１２倍の導波強度が観測される。この高い導波強度は、本発明のＸ線導波路が、平坦化層を用いて平坦化を行い、さらに平坦化層の部分除去によりコアの有する規則的な周期性をより有効に利用できた結果、達成されたものと考えられる。
【０１０３】
実施例５
（５−１）導波路の作製
本実施例では、コアに対して片側のクラッド間に平坦化層を形成した後、研磨により平坦化層を除去、さらにはコアの一部についても除去し、コアの表面にクラッドを形成した図７における（７−ｆ）の構成を持つＸ線導波路について記載する。
【０１０４】
本実施例において製造されるＸ線導波路は、Ｓｉ基板７００上に、Ｗ（タングステン）からなるクラッド７０２、コア７０１、クラッド７０３の順で構成されている。コア７０１は酸化ケイ素メソ構造体膜である。このメソ構造体膜は、有機物よりなる孔が２次元的に配列し、膜厚方向に周期構造を形成している。本実施例では、平坦化層に酸化ケイ素膜を用いている。本実施例のＸ線導波路の製造方法について図７を用いて以下順を追って説明する。
【０１０５】
（５−１−１）クラッドの形成（図７−ｂ）
（１−１−１）と同様の手法を用いてクラッドは形成される。
【０１０６】
（５−１−２）コア（酸化ケイ素メソ構造体膜）の形成（図７−ｃ）
（１−１−３）と同様の手法を用いてメソ構造体膜は形成される。
【０１０７】
（５−１−３）平坦化層の製膜（図７−ｄ）
（４−１−３）と同様な手法で酸化ケイ素膜は形成される。
【０１０８】
（５−１−４）平坦化処理
続いて、形成された平坦化層の研磨処理によりさらなる平坦化を行う。ＣＭＰ装置（エム・エー・ティー社製）を用いて、直径６０ｎｍΦのコロイダルシリカ粒子を分散したＢＵＥＨＬＥＲ社製の研磨液により研磨を行った。研磨時間を調整して２５０ｎｍに相当する膜厚分を本工程により除去した。形成した基板の断面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により分析すると、５−１−３の工程で形成した平坦化層は除去され、さらに５−１−２の工程で形成したコア材料の層厚が５０ｎｍ程減少しており（平坦化層が除去された後、コア層まで研磨が進行した事を意味する）、コアの表面が平坦化された。（図７−ｅ）
【０１０９】
（５−１−５）クラッドの形成
平坦化層上にタングステンからなるクラッド７０３を形成する。このクラッドは、スパッタ法により厚さおよそ１５ナノメートルで成膜される。クラッドはコア７０１からなる表面に密着して形成される。
【０１１０】
（５−２）表面粗さとＸ線反射率の関係
表面粗さ計を用いて表面粗さを評価する。（５−１−２）の工程で形成したコアであるメソ構造体膜６０１０の表面粗さは二乗平均平方根値で約１２ｎｍ、平坦化層を用いて（５−１−３）および（５−１−４）の工程で平坦化したコア表面の粗さは、同約２ｎｍである。
Ｘ線導波路のクラッドにＸ線を照射したときの反射率を比較評価する。１０ｋｅＶのＸ線を用い、コアの周期構造に対応するブラッグ角（θ＝０．３６°）の近傍で、ブラッグ反射をはずした角度（θ＝０．３°：クラッドの全反射領域内）で入射を行った際のＸ線反射率を測定する。
実施例５のＸ線導波路は、平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路のそれのおよそ２倍の値を示す。このことは、平坦化層を用いた平坦化処理により、Ｘ線導波路のクラッドによるＸ線の閉じ込め効果が、向上したことを示唆する。
【０１１１】
（５−３）導波特性
この導波路に対して、１０ｋｅＶのＸ線を入射し、周期共鳴導波モードによって導波されるＸ線の強度を測定した。平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路と比較しておよそ８倍の導波強度が観測される。この高い導波強度は、本発明のＸ線導波路が、平坦化層を用いて平坦化を行った後に平坦化層を除去する事により、コアの有する規則的な周期性を有効に利用した結果、達成されたものと考えられる。
【０１１２】
実施例６
（６−１）導波路の調製
実施例６では、実施例３と同様な手法にて平坦化層を形成し、平坦化層の厚さのみ２０ｎｍに変更した構成を持つＸ線導波路について記載する。
【０１１３】
（６−１−１）クラッドの形成
（３−１−１）と同様の手法を用いてクラッドは形成される。
【０１１４】
（６−１−２）コア（酸化ケイ素メソ構造体膜）の形成
（３−１−３）と同様の手法を用いてメソ構造体膜は形成される。
【０１１５】
（６−１−３）平坦化層の製膜
（３−１−３）と同様な手法で酸化ケイ素膜は形成される。
【０１１６】
（６−１−４）平坦化処理
続いて、形成された平坦化層のリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を行う。ドライエッチング装置を用いて、平坦化層３８０ｎｍに相当する膜厚分を本工程により除去し、最終的に２０ｎｍの厚さの平坦化層がコアであるメソ構造体膜上に形成された。
【０１１７】
（６−２）表面粗さとＸ線反射率の関係
表面粗さ計を用いて表面粗さを評価する。平坦化層を用いて（６−１−３）および（６−１−４）の工程で平坦化した表面の粗さは、二乗平均平方根値で約２ｎｍである。
Ｘ線導波路のクラッドにＸ線を照射したときの反射率を比較評価する。１０ｋｅＶのＸ線を用い、コアの周期構造に対応するブラッグ角（θ＝０．３６°）の近傍で、ブラッグ反射をはずした角度（θ＝０．３°：クラッドの全反射領域内）で入射を行った際のＸ線反射率を測定する。
実施例６のＸ線導波路は、実施例３で形成したＸ線導波路のそれと同等の良好な反射率が得られた。
【０１１８】
（６−３）導波特性
この導波路に対して、１０ｋｅＶのＸ線を入射し、周期共鳴導波モードによって導波されるＸ線の強度を測定した。平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路と比較しておよそ８倍の導波強度が観測される。この高い導波強度は、本発明のＸ線導波路が、平坦化層による平坦化により、Ｘ線の閉じ込め効率が向上し、さらに平坦化層の厚みを実施例３よりも最適化した事で達成されたものと考えられる。
【０１１９】
実施例７
（７−１）導波路の調製
本実施例では、実施例２と同様な手法にて形成し、平坦化層の材質のみ酸化チタンに変更した構成を持つＸ線導波路について記載する。
【０１２０】
（７−１−１）クラッドの形成
（２−１−１）と同様の手法を用いてクラッドは形成される。
【０１２１】
（７−１−２）コア（酸化ケイ素メソ構造体膜）の形成
（２−１−３）と同様の手法を用いてメソ構造体膜は形成される。
【０１２２】
（７−１−３）平坦化層（酸化チタン）の製膜
酸化チタンからなる平坦化層は、スピンコート法で調製される。前駆体溶液は、チタンテトライソプロポキサイドに酢酸、１−プロパノール、エタノール、水を添加し、１５分間超音波処理を行うことで調製される。用いられる試薬の体積比は、チタンテトライソプロポキサイド：２．５、酢酸：５、１−プロパノール：５、エタノール：１５、水：１とする。溶液は、膜厚調整の目的で適宜希釈して使用する。先の工程で調製したメソ構造体膜上にスピンコート装置を用いて製膜を行う。その後、２５℃、相対湿度４０％の恒温恒湿槽で２４時間保持し、１５ｎｍの膜厚の酸化チタンを形成した。
【０１２３】
（７−２）表面粗さとＸ線反射率の関係
表面粗さ計を用いて表面粗さを評価する。平坦化層を用いて（６−１−３）の工程で平坦化した表面の粗さは、二乗平均平方根値で約３ｎｍである。
Ｘ線導波路のクラッドにＸ線を照射したときの反射率を比較評価する。１０ｋｅＶのＸ線を用い、コアの周期構造に対応するブラッグ角（θ＝０．３６°）の近傍で、ブラッグ反射をはずした角度（θ＝０．３°：クラッドの全反射領域内）で入射を行った際のＸ線反射率を測定する。
実施例７のＸ線導波路は、平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路と比較して２．５倍の反射率が得られた。
【０１２４】
（７−３）導波特性
この導波路に対して、１０ｋｅＶのＸ線を入射し、周期共鳴導波モードによって導波されるＸ線の強度を測定した。平坦化層を用いない製法で形成したＸ線導波路と比較しておよそ４倍の導波強度が観測される。この高い導波強度は、本発明のＸ線導波路が、平坦化層による平坦化により、Ｘ線の閉じ込め効率が向上することで達成されたものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明のＸ線導波路は、Ｘ線を用いた撮像、露光、分析等におけるＸ線光学系に用いられる部品等に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１００  基板
１０１  コア
１０２  クラッド
１０３  クラッド
１０９  平坦化層
１１０  平坦化層
２０１  コア
２０２  クラッド
２０３  クラッド
２０４  単位構造
２０５  高屈折率実部を持つ物質
２０６  低屈折率実部を持つ物質
２０７  クラッドとコアの界面における全反射臨界角
２０８  ブラッグ角
２０９  基本構造中の物質界面における全反射臨界角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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