Thermal stability of Co/SiO multilayers for use in the soft X-ray region

軟X線Co/SiO多層膜の耐熱性評価

石野 雅彦; 小池 雅人; 兼平 美香*; 佐藤 二美*; 寺内 正己*; 佐野 一雄*

Ishino, Masahiko; Koike, Masato; Kanehira, Mika*; Sato, Futami*; Terauchi, Masami*; Sano, Kazuo*

Co/SiO多層膜は1keVよりも高エネルギーのX線領域で高い反射率を実現することから、反射鏡や多層膜回折格子などの光学素子への応用が進められている。しかし、光学素子を高輝度放射光のような高い熱負荷を伴う光源で使用する場合や実験装置のベーキング処理などを考えた場合、高い耐熱性も求められるが、Co/SiO多層膜の耐熱性についての知見はない。本研究ではCo/SiO多層膜の耐熱性評価を目的として、Si基板上にイオンビームスパッタリング法によって成膜した多層膜試料に対して100-600Cの温度で真空加熱処理を行い、熱処理による多層膜構造及び光学的特性の変化を、X線回折測定,軟X線反射率測定、そして透過型電子顕微鏡観察により評価した。その結果、400Cまでの熱処理に対して、多層膜試料は熱処理前の構造と軟X線反射率を維持し、十分実用的な耐熱性を有することを確認した。また、多層膜構造の劣化は500C以上で発生し、Co層の凝集とCo結晶の成長が原因であることがわかった。

The heat stability of Co/SiO multilayers was evaluated. Multilayer samples were deposited on Si substrates by means of the ion beam sputtering method and annealed at temperatures from 100-600 C in a vacuum furnace. For the structural and optical evaluations, small angle X-ray diffraction measurements, soft X-ray reflectivity measurement in the 1 keV energy region, and transmission electron microscopy observations were carried out. As the results, the Co/SiO multilayers annealed up to 400 C maintained the initial multilayer structure and kept almost the same X-ray reflectivity as the as-deposited sample. A deterioration of the multilayer structure caused by the growth of Co grains was found on the samples annealed over 500 C, and the soft X-ray reflectivity dropped in accordance with the deterioration of the multilayer structure.