Спосіб виготовлення багатошарових рентгенівських дзеркал

1. Спосіб виготовлення багатошарових рентгенівських дзеркал, який полягає у вакуумуванні установки, напуску розпиляючого газу до робочого тиску, подачі напруги на мішені, які розпиляються, 3 використовуваних при виготовленні БРД, є магнетронне розпилення [4]. При цьому істотно підвищується гладкість меж розділу шарів, спрощується технологія виготовлення короткоперіодних дзеркал (з періодами d~2-4нм) і розширюється круг використовуваних матеріалів. Проте балістичні ефекти, які супроводжують осадження шарів при розпиленні, призводять до часткового перемішування сусідніх шарів і формування міжфазних прошарків, що негативно впливає на ефективність БРД. Завданням корисної моделі є підвищення ефективності багатошарових рентгенівських дзеркал, виготовлених методом розпилення, шляхом зниження товщини міжфазних прошарків за рахунок ослаблення балістичних ефектів. Завдання вирішується тим, що у відомому способі виготовлення багатошарових рентгенівських дзеркал, який полягає у вакуумуванні установки, напуску розпиляючого газу до робочого тиску, подачі напруги на мішені, які розпиляються, для підпалу розрядів і почерговому нанесенні шарів двох або більше речовин на підкладку, при нанесенні шарів робочий тиск і відстань мішеньпідкладка вибирають так, щоб їх добуток знаходився в межах від 3 до 20Па×мм, також тим, що робочий тиск розпиляючого газу змінюють в межах від 0,1 до 0,5Па при фіксованій відстані мішеньпідкладка, а також тим, що відстань між мішенню і підкладкою вибирають в межах від 0,5 до 2 довжин вільного пробігу атомів газу при фіксованому тиску розпиляючого газу. Суть корисної моделі полягає в тому, що вплив балістичних ефектів ослабляється за рахунок зниження енергії атомів, які потрапляють на підкладку. Зниження енергії здійснюється за рахунок вибору умов осадження шарів БРД, при якому атоми, що летять на підкладку, стикаються з атомами газу, що розпиляє. Це досягається або підвищенням тиску розпиляючого газу, або збільшенням відстані мішень-підкладка, або погодженою зміною цих двох параметрів таким чином, що відстань від зони травлення мішені до підкладки стає порівнянною або більше довжини вільного пробігу в середовищі газу, що розпиляє. При виготовленні МРЗ одна з речовин вибирається з легких матеріалів (Be, В, С, Mg, Si і ін.), а друга - метал (Sc, V, Co, Ni, Mo, W і ін.), який як правило має порівняно велику атомну масу. Перемішування на міжфазних межах створюють важкі атоми металу та атоми розпиляючого газу, відбиті від мішені (коли маса атомів мішені більша маси атомів газу, що розпиляє). При однократному зіткненні атомів металу і інертного газу може втрачатися до 90 % енергії (наприклад, у випадку пари атомів Sc і Аr). При зіткненні відбитих атомів розпиляючого газу з термалізованими атомами розпиляючого газу налітаючий атом втрачає до 50% енергії (унаслідок симетрії зіткнення). Нижче наведено два приклади, які ілюструють вплив на ефективність дзеркал зміни параметрів осадження багатошарових рентгенівських дзеркал Sc/Si і Mo/Si відповідно до пропонованої корисної моделі. 57053 4 На Фіг.1 показана залежність товщини перемішаних зон (tScSi) в багатошарових рентгенівських дзеркалах Sc/Si з періодами -27нм від тиску робочого газу аргону (рAr). З цієї фігури видно, що при збільшенні тиску Аr від 0,21 до 0,32 Па товщина перемішаних зон зменшується приблизно з ~5 до ~1,5нм, тобто більш ніж у три рази. Кружки і квадратики відносяться до різних експериментів. На Фіг.2 показано, що при такому зниженні товщини перемішаних зон відбивна здатність, R, для БРД Sc/Si при нормальному падінні на довжині хвилі м'якого рентгенівського випромінювання 46,9 нм повинна зрости з 33% до 44% (лінія з позначкою "теорія"). Це підтверджується експериментально (кружки). Зі зростанням тиску збільшується також міжшарова шорсткість приблизно з 0,7 до 1,0 нм. Проте з урахуванням періоду дзеркал її вплив на відбивну здатність неістотний. На Фіг.3 показаний графік залежності зміни товщини перемішаних прошарків tMoSi2 в багатошарових рентгенівських дзеркалах Mo/Si з періодами ~7нм при зміні тиску розпиляючого газу Аr (рАr) від 0,13 до 0,35Па. На цій залежності видно, що товщина перемішаних прошарків змінюється майже в три рази. Очікуване збільшення відбивної здатності БРД Mo/Si на довжині хвилі 13,5нм при нормальному падінні становить -3%. Оскільки зростання тиску газу, що розпиляє, для даного типа БРД також супроводжується зростанням шорсткості, то для максимального ефекту від зниження товщини перемішаних прошарків для даного типа дзеркал необхідно оптимізувати граничніпараметри осадження (найбільший тиск, найбільша відстань мішень-підкладка або обидва ці параметри). З урахуванням того, що наростання шорсткості носить більш поступовий характер, встановлення цих параметрів не викличе великих труднощів. При роботі приладів, оснащених БРД, часто використовується два і більше дзеркал. Тому навіть невеликий виграш у відбивній здатності дозволить помітно підвищити ефективність всього приладу. Наприклад в системах рентгенівської літографії на довжині хвилі 13,5нм, основними елементами яких є БРД Mo/Si, може використовуватися до 9 дзеркал. Підвищення відбивної здатності кожного БРД Mo/Si на 3% призведе до підвищення оптичної ефективності літографа і його продуктивності майже на 25%. Джерела інформації: 1. Е. Spiller, L. Golub, Fabrication and testing of large area multilayer coated X-ray optics, Applied Optics, 1989, Vol. 28, # 14, pp.2969-2974. 2. R. Schlatmann, C. Lu, J. Verhoeven, E.J. Puik, M.J. van der Wiel, Modification by Ar and Kr ion bombardment of Mo/Si X-ray multilayers. Applied Surface Science, 1994, vol. 78. pp.147-157. 3. A. Yakshin, E. Louis, F. Bijkerk. Method for the production of multilayer systems. US Patent 6,483,597; Nov. 19, 2002. 4. S.S. Andreev, S.V. Gaponov, S.A. Gusev, M.N. Haidl, E.B. Kluenkov, K.A. Prokhorov, N.I. Polushkin, E.N. Sadova, N.N. Salashchenko, L.A. Suslov, S.Yu. Zuev. The microstructure and X-ray reflectivity of Mo/Si multilayers, Thin Solid Films, 2002, Vol. 415, pp. 123-133. 5 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 57053 6 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601