Многослойные зеркала для рентгеновской астрономии и проекционной литографии

• Автор: Полковников, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Проблемы создания отражающих покрытий, обеспечивающих высокое отражение и пространственное разрешение

1.1. Многослойная оптика рентгеновского и ЭУФ диапазонов

1.1.1. Особенности рентгеновского и ЭУФ диапазонов

1.1.2. Методики расчета зеркал. Принципы отбора материалов

1.1.3. Причины несоответствия расчетных и экспериментальных характеристик

1.1.4. Внутренние напряжения в многослойных зеркалах

1.2. Многослойные зеркала для рентгеновской астрономии (обзор)

1.3. Многослойные зеркала для ЭУФ литографии

Глава 2. Многослойные зеркала для рентгеновской астрономии

2.1. Аппаратура для нанесения МСС и методики измерения их характеристик..
2.1.1. Установка магнетронного напыления
2.1.2. Методики измерения характеристик МСС
2.2. Эксперимент ТЕСИС
2.3. Свойства многослойных зеркал на основе алюминия
2.4. Свойства многослойных зеркал на основе магния
2.4.1. Свойства многослойных зеркал Mg/Cr
2.4.2. Свойства многослойных зеркал Mg2Si/Si
2.4.3. Многослойные зеркала Si/Mg с антидиффузионными слоями
2.4.4. Свойства многослойных зеркал B^C/Mg
2.5. Зеркала для оптических схем аппаратуры ТЕСИС
2.5.1. Пленочная асферизация подложек
2.5.2. Отражательные характеристики М3 для ТЕСИС
Глава 3. Границы раздела и внутренние напряжения в Mo/Si-зеркалах
3.1. Влияние антидиффузионных слоев В.}С на отражательные характеристики М3 Mo/Si
3.2. Компенсация упругих деформаций подложек с М3 Mo/Si
3.2.1. Методы измерения внутренних напряжений
3.2.2. Компенсация упругих деформаций подложек с М3 Mo/Si
Глава 4. Многослойные зеркала для литографии с рабочей длиной волны короче 10 нм
4.1. Многослойные зеркала для работы на длине волны 9,34 нм
4.1.1. Зеркала на основе У
4.2. Многослойные зеркала для длины волны 6,7 нм
4.2.1. Многослойные структуры Ьа/В4С и Ьа/В9С
Основные результаты
Литература
Список публикаций автора

Введение
Актуальность темы
Развитие работ в различных областях физики тесным образом связано с прогрессом в технологии синтеза многослойных зеркал (М3). Этот класс оптических элементов с 80-х годов XX века в силу ряда своих свойств выступает универсальным инструментом для построения оптических схем, предназначенных для работы во всем рентгеновском и экстремальном ультрафиолетовом диапазонах длин волн (0,01-60 нм).
В простейшем случае М3 представляют собой осажденную на сверхгладкую поверхность (подложку) периодическую структуру из чередующихся пленок двух материалов с различной величиной диэлектрической проницаемости. Принцип действия М3 основан на интерференции волн, отраженных от границ раздела слоев структуры. Условие сложения волн в фазе аналогично выражению Вульфа-Брега для случая кристаллов:
2сЫп0=дЛ, п= 1,2,3... (1)
где б - период структуры, 0 - угол скольжения излучения, а - длина волны излучения.
Оптимизируемый для каждого отдельного поддиапазона длин волн подбор материалов пленок и их толщин обеспечивает даже при нормальном падении излучения высокий суммарный коэффициент отражения от структуры, достигающий нескольких десятков процентов (до 80%) в зависимости от рабочего диапазона. При этом форма поверхности подложки может быть произвольной: плоской, сферической, асферической, вогнутой, выпуклой - в зависимости от задачи, которую должно решать М3.
Как следует из формулы (I), для зеркал нормального падения (0=90°) при п=1 (первый порядок отражения) период зеркала имеет порядок величины /72. Если физического ограничения сверху для толщин индивидуальных слоев М3 нормального падения нет, то принципиальным ограничением снизу является невозможность осаждения сплошного слоя толщиной, ниже некоторого порогового значения, соответствующего величине порядка 0,4-0,5 нм (для некоторых

действующей в образце, вполне приемлемо. В случае многослойной структуры такой взгляд еще более далек от реальности по причине очевидной неоднородности состава покрытия. Но поскольку наибольший интерес вызывает интегральный эффект воздействия на подложку всей структуры, то опя ть же принято говорить о конкретной величине в для всей многослойной пленки, а не о сумме напряжений по различным областям. Комплексно проблема внутренних напряжений в гонких пленках рассмотрена в работах [27-29].
В общем случае напряжения в пленке складываются из внешних воздействий, из термической и внутренней (собственной) составляющих.
^ ] утр (1 -26)
МСС на подложках рентгеновской оптики не подвержены внешнему воздействию, поэтому первый член суммы в нашем случае равен нулю. Вклад термической составляющей в результирующее напряжение в принципе может изменяться в очень широких пределах в зависимости от температуры подложки во время нанесения пленки и измерения и,.конечно, в зависимости от материалов пленок и подложек. Учитывая жесткую связь пленки с подложкой и считая температуру в процессе напыления постоянной, получаем следующее выражение для деформации пленки:
Д1/1=(а|Ш-аподл)ДТ, (1.27)
где Д1/1 - относительное удлинение пленки, ащ, и аподл - средние термические коэффициенты расширения для материалов пленки и подложки, ДТ - разность температур подложки при напылении и измерении. Получаем положительный знак для растяжения и отрицательный для сжатия.
Однако оценка порядка величины термических напряжений для пленок, полученных методом магнетронного распыления (единственного метода синтеза, применявшегося в данной работе), показывает, что они, по крайней мере, на два порядка меньше измеряемых величин. Следовательно, для напряжений в таких пленках термической составляющей можно пренебречь.
Таким образом, основной вклад в суммарное напряжение МСС дают внутренние напряжения. Этот вклад в результирующее напряжение представляет большой интерес, т. к. он отражает процесс роста пленки, не достаточно понятный в настоящее время. Даже экспериментальные данные разных авторов не очень