Рентгеновская оптика-2008 — Мат-лы совещания (Ч..


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.



— 2008



технологии


Черноголовка
Учреждение
академии
наук
Институт
Наук
Фундаментальных
Рощупкин
секретарь
Ответственный
Казьмирук
ИПТМ
Аристов
РАН
Салащенко
Чукалина
Черноголовка
Бушуев
Суворов
РАН
многослойная
ультрафиолетового
элементов
наноструктур
томография
исследования
наноструктур
излучения
Учреждение
академии
наук
Институт
проблем
микроэлектроники
Институтская
e-mail: x-ray@iptm.ru
Рентгеновская
Суворов
Смирнова
Институт
физики
твердого
тела
РАН
Черноголовка
Московская
область
Россия
рентгеновских
лучей
деформациях
локализованных
вектора
дифракции
Смирнова
Институт
физики
твердого
тела
РАН
Черноголовка
Московская
область
Россия
Формирование
изображения
дефектов
рентгеновской
топографии
разном
Иржак
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Черноголовка
Россия
Исследование
структурного
совершенства
пьезо
сегнетоэлектрических
кристаллов
методами
рентгеновской
топографии
дифрактометрии
рентгеновского
Ахсахалян
Институт
физики
макроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
проблемы
фокусирующих
многослойных
рентгеновских
зеркал
Ахсахалян
Вайнер
Волгунов
Дроздов
Клюенков
Кузнецов
Салащенко
Харитонов
Чхало
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
реактивного
лучевого
травления
корректировки
формы
зеркал
Салащенко
Суслов
Торопов
Чхало
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
формы
подложек
субнанометровой
точностью
Барышева
Андреев
Вайнер
Гусев
Полковников
Чхало
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
Изучение
строения
отражательных
характеристик
окрестности
поглощения
бора
La/B
многослойных
структур
Салащенко
Чернов
Чхало
физики
микроструктур
РАН
Новгород
Россия
институт
Москва
Россия
фокусирующих
многослойных
структур
спектроскопии
лазерной
плазмы
Ахсахалян
Ахсахалян
Вайнер
Зорина
Муравьев
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
Зондирование
многослойных
зеркал
расходящемся
рентгеновском
пучке
использованием
двух
характеристических
анода
двух
щелей
Чхало
Микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
Средства
рефлектометрии
многослойных
структур
РАН
Забродин
Клюенков
Пестов
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
Разборные
рентгеновские
трубки
исследований
диапазоне
длин
0,6-20
Клюенков
Кожевникова
Лопатин
Пестов
Чхало
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
Многослойные
тонкопленочные
фильтры
экстремального
ультрафиолетового
мягкого
диапазонов
Полковников
Салащенко
Суслов
физики
микроструктур
РАН
Новгород
Россия
институт
РАН
Москва
Россия
Многослойная
астрофизики
рамках
эксперимента
Шестов
Перцов
Ульянов
Физический
институт
РАН
элементов
рентгеновской
космическом
эксперименте
Вишняков
Медников
Перцов
Ульянов
Шестов
Лебедева
РАН
Москва
спектров
многослойных
мягкой
рентгеновской
области
спектра
широкополосного
лазерно
плазменного
источника
излучения
Забродин
Лопатин
Пестов
Чхало
Шмаенок
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
Горай
1,2
аналитического
приборостроения
РАН
Санкт
Петербург
Россия
I.I.G., Inc., Staten Island, New York, U.S.A.
Строгий
метод
анализа
случайных
периодических
шероховатостях
Шабельников
Старков
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Институтская
Черноголовка
, 142432
Россия
дифракционные
решетки
кремниевой
Бергесон
Грэй
Харрисон
Институт
Лебедева
РАН
Москва
Россия
Университет
Бригхама
Янга
спектрометр
пропускающей
решеткой
абсолютных
интенсивностей
экстремально
широком
диапазоне
спектра
λ=2-250 нм) 84 Д.В. Иржак, Д.В. Рощупкин
Старков
Учреждение
Российской
академии
наук
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Черноголовка
Россия
Дифракция
излучения
структуре
периодически
изменяющейся
Митрофанов
Попов
Москва
ИЗМИРАН
Троицк
Россия
Характеристики
полимерных
волноводов
рентгеновской
области
спектра
рентгеновской
исследования
наноструктур
A. Snigirev
European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Grenoble, France
Hard X-ray microoptics development at the
ESRF: Hard ways to
Григорьев
Кузнецов
Снигирев
Снигирева
Кон
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
ИПТМ
),
Черноголовка
Россия
European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Grenoble, France
Российский
научный
центр
Курчатовский
институт
Россия
кремниевых
планарных
преломляющих
нанофокусировки
жесткого
излучения
Снигирев
Снигирева
Григорьев
Кузнецов
2)
1)
Европейский
центр
синхротронного
излучения
(ESRF),
Гренобль
Франция
2)
проблем
технологии
микроэлектроники
РАН
Черноголовка
.,
Россия
Двумерная
фокусировка
синхротронного
излучения
нанофокусирующими
преломляющими
линзами
Рентгеновская
литография
Чхало
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
Проекционная
XEUV
Нанолитография
101
Барышева
Зуев
Пестов
Полковников
физики
микроструктур
РАН
Новгород
Россия
Нижегородский
государственный
университет
Лобачевского
Новгород
Россия
антидиффузионных
свойства
многослойных
зеркал
Mo/Si
104
Рентгеновская
микроскопия
Фирсов
Берлинский
Источник
Синхротронного
Излучения
BESSY GmbH,
Эйнштейна
15, 12489
Берлин
Германия
его
применения
109
Чукалина
Николаев
Самогуи
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Черноголовка
Россия
проблем
передачи
информации
Харкевича
РАН
Россия
Источник
синхротронного
излучения
Soleil,
Париж
Франция
IMNC - UMR 8165
, Universite' Paris Diderot -
Париж
Франция
Формирование
изображений
сканирующем
рентгено
флуоресцентном
анализ
способы
решения
задач
112
Шабельников
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
Черноголовка
Россия
Сравнительный
анализ
фокусирующих
устройств
безлинзовых
схем
формировании
рентгеновских
изображений
115
Егоров
Егоров
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особо
чистых
материалов
РАН
Свойства
плоского
волновода
резонатора
важнейшие
направления
модификации
117
Егоров
Егоров
Афанасьев
проблем
технологии
микроэлектроники
особо
чистых
материалов
РАН
Москва
ПВО
спектроскопия
условиях
применения
различных
устройств
формирования
возбуждения
120
методы
наноструктур
использованием
синхротронных
рентгеновского
излучения
Никулин
Университет
Мельбурн
Трехмерная
дифракция
лучей
новые
приложения
диагностики
наноструктур
125
ИПТМ
РАН
Черноголовка
Исследование
свойств
дефектов
методом
128
Гелевер
ООО
Диагностика
”,
Россия
Нанофокусный
разборной
трубке
130
Франк
Лаборатория
нейтронной
физики
Объединенного
института
ядерных
исследований
Россия
Спектрометрия
УХН
интерферометрами
Фабри
Перо
133
Московский
государственный
университет
Ломоносова
, 119991
ГСП
-1
Москва
Россия
функции
пространственной
когерентности
дифракционном
излучения
136
Сутырин
Имамов
Институт
кристаллографии
РАН
Москва
Россия
Одновременное
решение
обратной
задачи
методов
дифрактометрии
рефлектометрии
исследовании
многослойных
структур
141
Андреева
Одинцова
Смехова
, A. Rogalev
, F. Wilhelm
факультет
МГУ
Ломоносова
Ленинские
Москва
Россия
Европейский
Центр
Синхротронного
Излучения
Гренобль
Франция
вкладов
восприимчивость
поглощения
рефлектометрическим
методом
144
Андреева
Грибова
, A. Gupta
Физический
факультет
МГУ
Ломоносова
Москва
Россия
UGC-DAE Consortium for Scientific Research, Indore, India
Исследование
распределения
сверхтонких
взаимодействий
глубине
стоячих
рентгеновских
147
Огнев
Институт
ядерного
синтеза
Курчатовский
институт
Москва
Россия
роли
рассеяния
волноводной
коллимации
рентгеновского
излучения
150
участников
153
157
8
















когерентного
рентгеновских
деформациях
локализованных
вектора
Суворов
Институт
физики
твердого
тела
РАН
Черноголовка
Московская
область
Россия
e-mail:
suvorov@issp.ac.ru
Дифракция
рентгеновских
неоднородностях
кристаллической
решетки
Имеется
множество
публикаций
достаточно
посмотреть
например
монографию
[1].
Интерес
проблеме
одной
стороны
фундаментальной
точки
зрения
виду
развитие
динамической
теории
реального
другой
особенностей
дифракции
позволяют
количественно
рентгеновский
дифракционный
дефектов
решетки
Прямая
задача
рентгеновского
изображения
решается
довольно
просто
уравнения
позволяют
получить
изображение
данного
дефекта
известно
выражение
для
поля
смещений
решетки
Обратная
задача
имеется
рентгеновское
дифракционное
изображение
поля
смещений
разориентаций
общем
возможным
Интерпретация
дифракционных
изображений
существенно
упрощается
одной
координат
Обычно
координат
выбирается
совпадает
вектором
дифракции
выбирается
перпендикулярно
поверхности
перпендикулярно
дифракции
соответственно
поверхности
особые
положения
дефекта
Особый
представляет
особенностей
когерентного
рентгеновских
деформациях
вдоль
вектора
дифракции
именно
этой
геометрии
наиболее
ярко
проявляется
межветвевого
терминологии
[2] - inter-branch scattering)
формировании
рентгеновского
дифракционного
изображения
это
показывают
немногочисленные
наиболее
существенный
дифракционное
изображение
наименее
исследованным
экспериментально
работах
[3-7]
дифракционные
возникающие
при
рентгеновского
волнового
поля
особых
положений
перпендикулярна
плоскости
дефекта
плоскости
перпендикулярно
вектору
дифракции
представленной
работе
закономерности
дифракции
рентгеновского
дифракции
представляет
особый
является
одномерным
при
тонких
приповерхностных
монокристаллах
используемых
микроэлектронике
оптоэлектронике
рентгеновской
оптике
удобной
хорошо
моделью
для
рассеяния
рентгеновского
волнового
поля
локализованных
рис
.1 (
приведены
секционные
топограммы
полученные
трех
дифракции
2), (0
4), (0
6)
рис
.1 (
приведена
секционная
топограмма
фрагмента
изображений
топограммах
показывает
что
ростом
дифракции
отчетливо
размеров
прямого
изображения
усложнение
топограмме
рис
.1 (
экстинкционные
полосы
наблюдаются
остается
одна
аномальная
поглощающаяся
работает
бормановский
соответствии
теорией
треугольника
колоколообразное
распределение
ростом
дифракции
прямого
изображения
структура
связанная
межветвевым
прямое
изображение
бормановском
просто
исчезает
тень
под
Экспериментальные
секционные
топограммы
Необходимо
особо
подчеркнуть
каждая
дислокации
точка
искаженной
вблизи
дислокации
),
попадая
волновое
поле
распространяемое
треугольнике
рассеяния
лауэвского
отражения
источником
нового
волнового
поля
будет
возникать
новый
треугольник
межветвевое
(inter-branch scattering).
дислокации
при
взаимодействии
рентгеновским
волновым
полем
треугольнике
работает
наподобие
рентгеновского
возникают
новые
волновые
поля
новых
треугольниках
когерентное
взаимодействие
этих
новых
волновых
полей
старым
полем
приводит
образованию
рентгеновского
изображения
контраста
определяться
ориентацией
образованное
поле
распространяется
определенной
треугольника
рассеяния
определенную
начальную
сложение
учетом
приводит
разнообразию
изображений
качественного
объяснения
наблюдаемых
изображений
рис
поле
приближенно
рассматривать
[8, 9]
полоски
двух
близко
расположенных
дефектов
упаковки
образующееся
волновое
поле
под
аналогично
полю
возникающему
известном
упаковки
[8, 1].
изображение
дислокаций
состоять
частей
динамической
осциллирующей
образующейся
расходящимся
под
дифракционной
формируемых
сходящимся
пучком
траекторий
нового
волнового
поля
[9],
рождающегося
каждой
поля
рис
показано
волнового
поля
плоскостью
путем
решения
[10].
рисунке
новое
поле
результате
интерференции
волновым
полем
распространяющимся
под
прямое
изображение
Структура
волнового
поля
плоскости
поглощения
рис
волнового
поля
треугольнике
меняется
поле
оказывается
сосредоточено
средней
треугольника
Бормана
рис
.3
показаны
распределения
волновых
полей
образующихся
треугольнике
посчитанные
помощью
[10]
разных
расстояниях
координате
Y).
Рассчитанные
рассеяния
трех
значений
расстояний
рисунка
хорошо
видно
осцилляции
поля
мере
роста
толщины
дислокации
доходит
практически
одна
проходящая
мода
искаженной
аномальная
межветвевое
под
распространяются
две
моды
аномальная
интерференция
появляются
интерференционные
полосы
опять
интерференционного
поглощения
волновое
поле
концентрируется
средней
треугольника
изображение
превращается
просто
светлую
Обращает
внимание
полосы
динамического
изображения
стороны
прямого
изображения
сдвигом
траекторий
ранее
работе
[6],
нормальной
аномальной
волнового
поля
стороны
координате
как
поглощение
нормальной
волнового
поля
различны
асимметрия
распределении
суммарного
волнового
плоскости
рис
.4
показаны
два
семейства
траекторий
рентгеновских
блоховских
волн
нормальной
аномальной
мод
рассчитанные
методами
геометрической
оптики
[6].
рисунка
видно
траектории
нормальной
аномальной
волнового
поля
смещаются
противоположным
треугольника
рассеяния
разные
стороны
дислокации
Y)
изображение
дислокации
зеркально
симметрично
траектории
нормальной
аномальной

– 2008
13
меняются
местами
ростом
толщины
кристалла
поглощения
амплитуда
нормальной
моды
будет
ослабевать
появится
асимметрия
изображения
разные
стороны
дислокации
Таким
образом
особенность
изображении
дислокации
случае
толстого
позволяет
одному
снимку
определить
вектора
Бюргерса
дислокации
.4
Два
семейства
траекторий
рентгеновских
волн
нормальных
аномальных
мод
смещающиеся
упругом
поле
дислокации
Экспериментальные
секционные
топограммы
приведенные
получены
кремния
введенными
при
прямолинейными
введения




описанная
[14,15].




индентором
вдоль
длинного
ребра
призмы
царапина
нагрузках
внутренние
концентраторы
напряжений
Исходные
бездислокационные
образцы
подвергались
четырехопорному
Условия
деформации
способ
нанесения
царапины
постоянная
нагрузка
2-10
температура
500-600
деформирования
образом
чтобы
возникали
дислокационные
полупетли
Размер
полупетель
залегания
характеристики
используемых
[14].
Таким
образом
подводя
итог
сказанному
можно
утверждать
что
схема
образования
дифракционного
изображения
дефектов
выглядит
идеальная
периодичность
нарушена
упругим
полем
блоховские
описывающие
волновое
поле
собственными
решениями
[10].
этой
удобно
поверхности
блоховские
подстраиваются
отклонениям
решетки
траектории
искривляются
приближение
меняются
расстояниях
экстинкционной
которая
определяется
расщеплением
дисперсионной
поверхности
упругого
поля
экстинкционной
блоховские
волны
отслеживать
происходит
дифракция
возникает
межветвевое
рассеяние
каждая
рождать
целое
новых
блоховских
волн
затрудняет
Точное
решение
межветвевого
удается
получить
только
для
самых
простых
случаев
например
однородно
изогнутого
упаковки
геометрии
двукристальных
схем
[11-
13].
выполнена
при
поддержке
Российским
РФФИ
06-02-16536-
[1] Authier A., Dynamical Theory of X-Ray
Diffraction, Oxford: Science Publications, 734 P,
(2001)
[4] Authier A., Bull.Soc.Fr
anc.Mineral.Cryat., 84,
P.51, P.115, (1961)
[3]
Суворов
Смирнова
.,
Поверхность
Рентгеновские
синхротронные
нейтронные
исследования
. 2000.
4,
.100,
[4]
Суворов
Смирнова
.,
Поверхность
Рентгеновские
синхротронные
нейтронные
исследования
. 2004.
9.
.64.
[5]
Суворов
Смирнова
.,
Поверхность
Рентгеновские
синхротронные
нейтронные
исследования
. 2005.
12.
.12.
[6]
Смирнова
.,
.,
Суворов
Поверхность
Рентгеновские
синхротронные
нейтронные
исследования
. 1996.
7,
.32
[7] Suvorov E.V., Polovinkina V.I., Nikitenko V.I.,
Indenbom V.L., Phys. Stat. Sol. (a), 26, 1, 385,
(1974)
[8]
Инденбом
Чуховский
Кристаллография
, 19, 1, 35, (1974)
[9]
Инденбом
.,
Кристаллография
, 19, 1, 42, (1974)
[10] Takagi S., J. Phys.Soc.Japan, 26, 5, 1239,
(1969)
[11]
Инденбом
Слободецкий
ЖЭТФ
66, 1110, (1974)
[12]
Петрашень
.,
Чуховский
69,
477, (1975)
рентгеновской
освещении
Смирнова
Институт
физики
твердого
тела
РАН
Черноголовка
Московская
область
Россия
e-mail:
irina@issp.ac.ru
рентгеновской
топографии
широко
используются
исследования
структуры
полупроводниковых
ионных
или
металлических
кристаллов
высокой
чувствительностью
нарушениям
идеальности
решетки
позволяют
получить
объемном
распределении
дефектов
нарушения
целостности
качества
образца
Однако
большинства
экспериментальных
изображения
дефектов
При
этом
количественный
анализ
рентгеновского
дифракционного
изображения
дефектов
требует
решения
дифференциальных
уравнений
[1]:
HHH
iKC
iKCiK
πχ\
χ\πβ\
=−+
(1)
функция
характеризует
разориентацию
отражающих
плоскостей
отклонением
целого
точного
условия
Брэгга
полем
(x,y,z)
соотношением
1()
sin2(/1)/2
OBHr
θθχJJ
=−Δ+−
(2)
точного
аналитического
решения
системы
уравнений
(1)
произвольной
построить
удается
поэтому
теория
дифракционного
контраста
развивается
двух
направлениях
Первый
подход
приближенными
методами
решения
системы
уравнений
(1)
качественным
основных
изображения
этом
приемами
расшифровки
изображения
является
метод
функций
метод
геометрической
оптики
подход
связан
использованием
численных
математических
методов
решения
уравнений
(1)
дефектов
различного
произвольного
падающей
рентгеновской
волны
настоящей
работе
приведены
результаты
численного
моделирования
дифракционного
контраста
дефектов
двух
возможных
физических
моделях
вакуумной
волны
первое
приближение
волны
бесконечный
волны
),
второе
ограничение
волны
узкой
щелью
).
Дефектом
является
прямолинейная
краевая
дислокация
перпендикулярная
поверхности
монокристалла
кремния
Секционные
ранее
рассмотрены
работах
[2,3].
данной
работе
рассмотрено
поглощающем
кристалле
кремния
плосковолновом
приближении
при
разных
далее
интегрирование
падения
Полученные
сопоставляются
секционными
Рассмотрим
пространственно
неоднородной
рентгеновской
волны
деформированном
кристалле
Пусть
кристалл
когерентное
монохроматическое
излучение
выполняются
условия
дифракции
Распространение
излучения
описывается
уравнениями
Такаги
(1).
Рассмотрим
первые
случай
падающая
плоская
волна
рентгеновского
излучения
бесконечно
удален
волны
входной
поверхности
кристалла
постоянна
[4].
идеального
слабопоглащающего
кристалла
интенсивность
рентгеновского
излучения
имеет
маятниковое
решение
отражения
кристалла
как
функции
будут
побочные
максимумы
обусловленные
интерференцией
блоховских
период
осцилляций
существенно
выше
кривой
качания
).
толстом
кристалле
режиме
эффекта
осцилляции
пропадают
Теперь
находится
краевая
дислокация
перпендикулярная
поверхности
Существенным
здесь
является
что
плоскости
рассеяния
контуры
постоянных
угловых
разориентаций
отражающих
плоскостей
(2),
полем
дислокации
представляют
собой
прямые
параллельные
дислокационный
пересекают
весь
кристалл
Например
расстоянии
контур
максимальной
разориентации
находится
расстоянии
разориентация
0.14
.,
расстоянии
m – 0.043
m – 0.021
Данные
разориентации
намного
меньше
угловой
отражения
Поэтому
наблюдаемое
выходной
поверхности
распределение
интенсивности
кристалле
будет
динамический
характер
исключением
центральной
m.
Изображение
при
под
точным
Брэгга
угол
быть
почти
симметричным
относительно
дополнительной
полуплоскости
симметрии
розетки
эффективных
угловых
разориентаций
отражения
наконец
контраст
изображения
дислокации
должен
зависеть
падения
кристалл
При
рассеяние
становится
близким
должны
пропадать
динамического
режима
рассеяния
что
отразится
контрасте
изображения
дислокации
полем
смещений
расчетах
изображений
приведение
(1)
уравнениям
разностях
осуществлялось
второго
порядка
условия
граничные
условия
поверхности
как
предложено
[5].
входной
поверхности
()(),
()0
Oiai
x

const
точке
координатами
+∝])
поверхности
Распределение
дифрагированной
прошедшей
выходной
поверхности

000
+∝])
координата
поверхности
Принцип
моделирования
Принцип
моделирования
плосковолновом
приближении
показан
рис
.1.
Монохроматическое
удаленного
источника
падает
кристалл
поверхность
освещена
монохроматическим
расходящимся
излучением
Интегрирование
уравнений
проводилось
сходящейся
трехточечной
количество
расчетных
нижележащем
уменьшалось
Площадь
образом
плоскости
рассеяния
слева
дислокации
оставался
кристалл
Плоскость
находилась
выходной
поверхности
кристалла
-2-1012
(b)
(a)
R,
коэффициент
отражения
уговые
секунды
Кривая
поляризация
, Si(220),
= 1810
m.
Моделирование
дифракционного
рабочая
точка
(a)= I
(b)= 5*I
(c),
равен
0.309
., c) 1.0
рис
показана
кривая
коэффициент
отражения
0.089,
ширина
кривой
половине
1.2
Точками
показаны
при
которых
проводилось
моделирование
топограмм
рис
фрагменты
распределения
выходной
поверхности
полуплоскость
подходит
сверху
плоской
поляризация
, Si(220),
= 1810
m,
= 28.4,
ширина
изображения
m.
изображения
соответствует
нижнюю
поверхность
образца
Хорошо
изображение
при
разных
образец
изображений
можно
проводить
приближении
геометрической
оптики
аналогично
работах
[6,7],
рассматривая
траектории
блоховских
кристалле
.4.
Интегральное
изображение
поляризация
, Si(220),
= 1810
m,
.5a), b), c) –
Экспериментальные
фрагменты
секционных
изображений
дислокации
, Si(220),
= 1810
m,
: a) 0
m, b) 100
m,
) -
топограмма
линейного
сканирования
рис
.4
представлено
моделирование
углового
сканирования
кристалла
выполнено
интегрирования
изображения
углу
интегрирования
0.004
интегрирования
2.8
при
интегрировании
изображения
пропадают
осциллирующие
изображения
полученное
изображение
соответствует
изображению
секционной
топографии
рис
).
образом
работе
рассмотрены
особенности
формирования
изображения
топографии
при
разном
освещении
примере
краевой
дислокации
расположенной
перпендикулярно
поверхности
образца
Первый
освещения
точечный
источник
монохроматического
плосковолновой
топография
Второй
точечный
источник
находится
поверхности
секционная
топография
Изображение
плосковолновой
топографии
ориентации
Бюргерса
Изображение
секционной
топографии
положения
треугольнике
ориентации
вектора
Бюргерса
поглощающем
при
изображения
элементов
Изображение
дислокации
топографии
углового
линейного
сканирования
поглощающем
целом
элементов
симметрии
центральной
которая
соответствует
розетке
угловых
разориентаций
кинематического
изображения
дислокационной
выполнена
финансовой
поддержке
Российского
грант
06-02-16536.
[1] S. Takagi. J. Phys.Soc.Japan 26,
, 1239 (1969).
[2]
Смирнова
Суворов
Шулаков
, 1050-1056 (2007).
[3]
Суворов
Смирнова
Шулаков
..
Поверхность
синхротр
. 12, 12-19 (2005).
[4]
Кон
Кристаллография
4, 625-630
(2007)
Исследование
структурного
совершенства
пьезо
сегнетоэлектрических
методами
дифрактометрии
Рощупкин
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Черноголовка
Россия
e-mail:
rochtch@iptm.ru
исследования
структурного
совершенства
сегнетоэлектрических
кристаллов
целесообразно
использовать
методы
рентгеновской
дифрактометрии
топографии
которые
позволяют
только
визуализировать
структурные
дефекты
домены
двойники
полосы
роста
дислокации
.) [1-2],
исследовать
физические
кристаллов
[3-4].
настоящей
работе
представлены
исследования
структурного
совершенства
танталата
(LGT -
перспективные
пьезоэлектрический
кристалл
акустоэлектроники
датчиков
физических
сегнетоэлектрических
структур
LiNbO
Исследования
выполнены
методами
рентгеновской
топографии
дифрактометрии
схеме
двухкристального
рентгеновского
дифрактометра
1.
Экспериментальная
схема
Оптическая
схема
двухкристального
рентгеновского
дифрактометра
схематично
представлена
рис
качестве
рентгеновского
использована
рентгеновская
трубка
вращающимся
анодом
Rigaku Rotaflex RU-200 (
=1.54
Å).
Монхроматизация
рентгеновского
осуществлялась
двойного
монхроматора
Si(111).
После
монохроматора
рентгеновское
углом
Брэгга
исследуемый
кристалл
Дифрагированное
рентгеновское
регистрировалось
сцинтилляционного
детектора
размер
рентгеновского
излучения
составлял
горизонтали
10
вертикали
съемки
рентгеновских
топограмм
использовалось
параллельное
перемещение
образца
рентгеновской
позволяет
получать
большой
области
2.
Исследование
структурного
совершенства
кристаллов
выращивают
методом
Чохральского
роста
формируется
целый
спектр
структурных
дефектов
полосы
роста
центры
включения
.,
дальнейшем
негативно
сказываются
работе
различных
устройств
Наиболее
распространенным
. 1.
Оптическая
схема
двухкристального
рентгеновского
дифрактометра
структуры
являются
полосы
роста
рис
представлена
рентгеновская
топограмма
поперечного
выращенного
вдоль
роста
{001}.
топограмме
хорошо
концентрическая
структура
полос
роста
сферичностью
кристаллизации
топограмме
можно
симметрию
третью
выходом
[100].
следует
что
кристаллах
часто
формируются
центров
окраса
Наличие
областей
центров
окраса
приводит
решетки
изменению
межплоскостных
расстояний
что
очередь
приводит
изменению
значений
пьезоэлектрических
констант
рис
представлены
результаты
исследования
котором
процессе
роста
сформировалась
большая
центров
окраса
рис
приведена
оптическая
фотография
область
центров
окраса
Также
фотографии
схематично
показана
область
которой
получена
рентгеновская
топограмма
при
отражении
плоскостей
(200)
Брэгга
рентгеновской
топограмме
можно
только
область
центров
окраса
параметры
решетки
. 2.
Топограмма
кристалла
LGT,
выращенного
вдоль
роста
{001}.
Отражение
(002),
.
17
.
, 6 - 9
2008
.
18
)
(
)
. 3.
Кристалл
LGT,
выращенный
вдоль
роста
{110}: (
оптическая
микрофотография
рентгеновская
топограмма
отражение
(200),
которой
отличаются
остальной
части
объема
Полосы
роста
перпендикулярны
роста
кристалла
Однако
топограмме
рис
видно
что
области
центров
окраса
угол
осью
роста
полосами
роста
составляет
что
свидетельствует
особенностях
роста
центров
окраса
3.
Исследование
сегнетоэлектрической
доменной
структуры
срезе
регулярных
доменных
сегнетоэлектрических
можно
применять
селективное
химическое
травление
поляризационно
электронно
микроскопические
рентгеновские
дифракционные
только
срезах
нормальных
полярным
осям
доменные
можно
визуализировать
только
срезе
полярный
срезе
пьезоэлектрически
) [2-3].
срезе
доменные
нейтральными
одинаковые
параметры
элементарных
что
позволяет
данном
Однако
матрицы
пьезомодулей
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
31
31
15
22
22
22
15
d
d
d
d
d
d
d
d
что
приложение
электрического
поля
вызывает
появление
сдвиговых
деформаций
осями


22
6
d
r
плоскостей
между
образом
сдвиговых
деформаций
срезе
позволяет
визуализировать
доменные
структуры
рентгеновской
топографии
дифрактометрии
условиях
электрического
поля
счет
противоположного
наклона
отражающих
плоскостей
соседних
доменах
работе
рентгеновской
топографии
дифрактометрии
исследован
срез
которых
спонтанной
поляризации


плоскости
поверхности
собой
доменной
границе
данном
границы
являются
электрически
нейтральными
одинаковые
значения
структурных
факторов
РДС
методом
послеростовой
термоэлектрической
обработки
температуры
Кюри
условиях
приложения
знакопеременного
электрического
поля
Ширина
доменов
составляет
~750
Толщина
исследуемого

исследования
РДС
условиях
приложения
электрического
поля
сторон
сформированы
электроды
толщиной
1000 Å.
рис
схематично
отсутствии
условиях
приложения
внешнего
электрического
поля
рисунка
приложение
электрического
поля
противоположный
отражающих
угол
рис
рентгеновские
топограммы
среза
полученные
отсутствии
условиях
приложения
внешнего
электрического
поля
)
)
Схема
срезе
LiNbO
приложения
электрического
поля
вдоль

– 2008
19
)
)
Рентгеновские
топограммы
среза
LiNbO
Отражение
(220),
рентгеновской
топографии
использовано
отражение
(220)
при
Брэгга
отсутствии
внешнего
электрического
поля
топограмме
визуализировать
структуру
рис
представлена
рентгеновская
топограмма
условиях
приложения
кристаллу
электрического
потенциала
электрическое
поле
счет
обратного
пьезоэлектрического
эффекта
вызывает
деформации
соответственно
наклон
отражающих
(220)
осями

U
d
).
Электрический
потенциал
вызывает
наклон
отражающих
плоскостей
одном
домене
12
соседнем
домене
соответственно
рис
распределения
рентгеновской
дифрагированной
среза
LiNbO
отсутствии
условиях
приложения
электрического
).
электрического
поля
двумерная
карта
распределения
дифрагированной
рентгеновской
интенсивности
соответствует
монокристаллу
Приложение


.
1
U


обратного
пьезоэлектрического
наклон
отражающих
плоскостей
выражается
угла
Брэгга
отметить
что
соседних
доменах
наклона
отражающих
противоположны
)
)
Двумерные
карты
распределения
рентгеновской
дифрагированной
среза
РДС
, (
)
.
1
Отражение
(220),
.
36
значения
углов
Брэгга
доменах
противоположные
стороны
значений
Брэгга
соседними
доменами
составляет
что
находится
соответствии
расчетным
Заключение
Впервые
продемонстрирована
возможность
среза
рентгеновскими
методами
условиях
приложении
электрического
поля
при
поддержке
РФФИ
проекты
06-02-22005-
НЦНИ
07-02-
00318-
).
[1] Roshchupkin D.V., Irzhak D.V., Roshchupkina
H.D., Buzanov O.A., Crystallography Reports,
49(1), S80 (2004).
[2] Antipov V.V., Blistanov A.A., Roshchupkina
H.D., Tucoulou R., Ortega L., Roshchupkin D.V.,
[3] Irzhak D., Roshchupkin D., Punegov D.,
Ferroelectrics, 351, 163, (2007).
[4] Roshchupkin D.V., Irzhak D.V., Tucoulou R.,
Buzanov O.A., J. Appl. Phys., 94, 6692 (2003).
.
, 6 - 9
2008
.
20

















проблемы
многослойных
рентгеновских
зеркал
Институт
физики
макроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
e-mail: akh@ipm.sci-nnov.ru
приводится
обзор
исследований
полученных
результатов
последние
Институте
микроструктур
создания
многослойных
зеркал
рентгеновского
длин
=0,05-0,25
=25-5
).
Основное
уделялось
зеркалам
цилиндрической
которые
наиболее
широко
современных
рентгенооптических
схемах
форме
эллипсоида
которые
являются
весьма
перспективными
рентгенооптики
рентгеновские
источники
можно
разделить
категории
большим
отношением
ширине
которых
аспектное
отношение
порядка
единицы
работы
используются
цилиндрической
работы
точечными
источниками
используются
скрещенные
зеркальные
системы
Киркпатрика
состоящие
цилиндрических
общим
образующие
которых
перпендикулярны
этом
каждое
обеспечивает
фокусировку
излучения
плоскости
перпендикулярной
образующей
Частным
симметричная
уголковая
система
состоящая
рядом
расположенных
Светосила
такой
превосходит
светосилу
классической
системы
делает
привлекательной
практического
использования
Кроме
таких
систем
может
быть
мультиплицирования
показано
система
существенный
недостаток
симметрии
появляются
специфический
аберраций
определенные
ограничения
применение
зависимости
формы
направляющей
цилиндрической
поверхности
парабола
зеркала
используются
соответственно
масштабного
переноса
изображения
источника
фокус
перевода
расходящегося
квазипараллельный
наоборот
фокусировки
или
разработана
изготовления
зеркал
цилиндрической
формы
[1-5].
основе
метода
упругого
плоских
реплик
Совокупность
методов
удовлетворительную
большинства
применений
изготовления
поверхности
отклонение
направляющей
расчетного
превышает
0,05
милирадиана
время
требующие
более
высокой
поверхности
решения
проблемы
проводятся
исследования
реактивному
ионному
травлению
поверхности
корректировки
Разработана
позволяющая
осуществлять
травления
кварца
кремния
0.3
увеличения
микрошероховатости
поверхности
[6,7].
Кроме
систем
работы
точечными
источниками
могут
применяться
зеркала
вращения
исследованиях
уделялось
эллипсоида
вращения
могут
десятки
превосходить
Кроме
того
обладают
меньшими
сравнению
Изготовление
является
сложной
задачей
огромной
разницы
радиусах
кривизны
перпендикулярно
оптической
сегодняшний
вращения
хорошего
технологии
изготовления
зеркал
трем
направлениям
теоретическое
систем
точки
зрения
получения
светосилы
развитие
метрологии
методов
измерения
периода
локальной
кривизны
зеркал
изготовление
исследование
характеристик
систем
Светосила
аберрации
зеркальных
систем
методы
расчета
светосилы
цилиндрических
зеркал
направляющей
параболы
составленных
скрещенных
эллипсоида
перечисленных
зеркал
установленных
расстоянии
источника
размера
существует
оптимальный
параметр
направляющей
обеспечивающий
выходную
мощность
параболы
=b/a,
параметр
параболы
большая
полуоси
эллипса
Получены
выражения
для
расчета
зависимости
Показано
светосила
зеркал
может
десятки
превосходить
эллиптической
системы
это
отношение
растет
уменьшением
[8,9].
распределение
рентгеновского
плоскости
изображения
многослойных
эллиптических
цилиндрической
эллипсоида
Получены
формулы
позволяющие
рассчитать
распределение
зависимости
отношения
положения
относительно
источника
размера
микрошереховатости
поверхности
Показано
если
фокус
зеркала
эллиптического
цилиндра
однородный
источник
шириной
плоскости
изображения
картина
центре
однородно
шириной
спадающие
хвосты
шириной
-a)/(z
+a)
начальной
Похожая
картина
скрещенных
системах
зеркал
эллипсоида
вращения
[10].
Изучены
рентгеновских
уголковых
отражателей
эллиптического
наряду
конечной
длиной
[10],
поперечные
аберрации
симметрией
которые
проявляются
раздвоении
изображения
предмета
плоскости
изображения
Предложен
алгоритм
аберрационного
Исследованы
конечного
радиуса
зависимости
расположения
относительно
источника
отношения
радиуса
микрошероховатости
поверхности
Определены
условия
при
которых
уголковая
система
конечной
изображающей
[11].
Метрология
зеркальных
систем
Прогресс
изготовления
многослойных
зеркал
определяется
развитии
измерения
основных
параметров
периода
многослойной
кривизны
поверхности
Разработан
изготовлен
измерения
фокусирующих
рентгеновских
диапазоне
0.1
позволяющий
распределение
периода
поверхности
состоит
квазиточечного
рентгеновского
источника
юстировки
образца
детектора
матрицы
разрешением
13
разработанного
ФИАНе
источником
образцом
тонким
отверстием
(30-100
мкм
),
перемещающаяся
вертикальной
горизонтальной
плоскостях
позволяющая
освещать
заданный
поверхности
зеркала
источника
излучения
используется
серийная
рентгеновская
трубка
прострельного
разработанной
магнитной
позволяющая
20
100
мкм
Большой
размер
матрицы
(~1*1
высокой
измерений
(~10
образец
дополнительную
информацию
распределении
рентгеновского
излучения
плоскости
промежуточных
плоскостях
проведены
исследования
четырехуголковой
скрещенной
эллипсоида
[12].
обеспечения
максимальной
светосилы
рентгеновского
зеркала
его
период
кривизна
точке
поверхности
строго
соответствовать
расчетным
Измерение
кривизны
представляют
поскольку
поверхность
зеркальной
успешно
применяются
методы
являются
измерения
периода
изогнутой
поверхности
используются
рентгенодифракционные
образец
должен
установлен
свободы
Такие
измерения
трудоемки
работе
[13]
предложена
измерений
обоих
параметров
расходящемся
линейного
рентгеновского
источника
опирается
характер
брэгговского
отражения
зеркала
отражаются
лишь
для
которых
выполняется
условие
Брэгга
работах
[14,15]
методика
развита
применительно
образующая
цилиндрического
зеркала
осью
гониометра
изготовлении
зеркальных
систем
изготовлены
приборах
ДРОН
-4-07
опытные
образцы
многослойных
параболических
цилиндров
серийных
отечественных
дифрактометров
ДРОН
0.154
0.071
Размеры
распределение
периода
рассчитаны
могли
установлены
место
монохроматора
Использование
улучшает
характеристики
дифрактометров
ДРОН
позволяет
уменьшить
время
измерения
образцов
5-20
[16,17].
Впервые
разработана
методика
изготовления
четырехуголковых
отражающих
систем
многослойных
структурах
фокусировки
квазиточечных
источников
рентгеновского
состоит
четырех
одинаковых
зеркал
цилиндра
Образующие
зеркал
взаимно
перпендикулярны
апертура
системы
равна
=6*10
Светосила
таких
четыре
превосходит
наиболее
сегодняшний
симметричных
скрещенных
Изучены
отражательные
характеристики
Исследования
рентгеновском
показали
при
размере
источника
мкм
фокусировки
квадратное
измеренная
хорошо
расчетной
При
размере
источника
мкм
проявляется
ассиметрия
картина
промежуточной
плоскости
позволяет
сборки
[12,18,19].
основе
метода
реплик
разработана
лабораторная
технология
изготовления
многослойных
зеркал
эллипсоида
вращения
жесткого
рентгеновского
0,1
Изготовлен
образец
эллипсоида
вращения
отражательные
характеристики
макроскопическая
поверхности
высокой
точностью
расчетной
микропрофиль
поверхности
волнообразный
характер
несколькими
характерными
20, 5
Похожий
характер
поверхности
большей
глубиной
модуляции
наблюдался
Проведено
сравнение
фокусирующих
зеркала
эллипсоида
вращения
симметричной
скрещенной
одинаковыми
параметрами
апертурами
[20].
поддержана
РФФИ
проект
07-02-00249.
[1]
Володин
Клюенков
Поверхность
синхр
, 162 (1999).
[2]
Володин
Клюенков
Поверхность
, 112 (2000).
[3]
Ахсахалян
.,
Ахсахалян
Муравьев
.,
Поверхность
, 51 (2002).
[4] Akhsakhalyan A.A., Akhsakhalyan A.D.,
реактивного
поверхности
Волгунов
Дроздов
Клюенков
Кузнецов
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
e-mail: akh@ipm.sci-nnov.ru
последние
годы
качестве
фокусирующих
рентгенооптических
элементов
широкое
распространение
многослойные
цилиндрические
различной
направляющей
поверхности
парабола
достижения
светосилы
поверхности
предъявляются
требования
направляющей
поверхности
максимально
соответствовать
расчетной
микрошероховатость
поверхности
доли
нанометра
=0,2-0,4
).
изготовления
поверхностей
рентгеновских
зеркал
применяются
методы
упругого
термопластического
плоских
кварца
кремния
метод
реплик
который
используется
наиболее
[1-
3].
состоит
что
поверхности
нужной
плотно
прижимается
кремния
приклеивается
толстая
матрица
после
отвердевания
система
разъединяется
методика
обеспечивает
хорошее
соответствие
шаблона
изготовленной
поверхности
реплики
локальных
углов
наклона
поверхности
реплики
превышает
(5-
10)*10
радиан
используются
изготовленные
методами
упругого
цилиндрические
поверхности
Точность
поверхностей
изготовленных
последними
хотя
большинства
применений
методе
реплик
отклонение
наклона
направляющей
расчетного
значения
5*10
радиан
предельной
термопластического
упругого
определяет
суммарную
ошибку
методики
получения
большей
поверхности
необходимо
привлекать
другие
изготовления
корректировки
поверхности
изготовленной
методами
упругого
термопластического
Одним
наиболее
перспективных
представленный
[4],
был
плазмохимического
травления
целому
признаков
[5],
методу
реактивного
ионно
лучевого
травления
РИЛТ
).
работе
[4]
было
показано
при
травлении
сверхгладкой
поверхности
кремния
глубину
порядка
микрон
микрошероховатость
остается
исходном
уровне
замечательный
позволяет
успешное
применение
этого
метода
формирования
поверхности
зеркал
работе
продолжены
исследования
РИЛТ
применительно
формирования
поверхностей
формы
проводились
описанной
[4],
дополненной
устройством
перемещения
образца
Травление
образца
осуществлялось
сфокусированным
пучком
Главными
установки
травления
являются
разрядная
камера
источник
),
травления
формирования
плазменного
состоящая
выходной
щели
смещения
рис
.1).
Источником
цилиндрический
резонатор
волной
котором
магнетрона
поддерживает
газовый
разряд
смеси
фреоном
при
= 0.03- 0.1 Pa.
поступают
разрядную
-2.
Резонатор
окружен
соленоидом
магнитное
которого
позволяет
стабильный
разряд
при
минимальной
мощности
около
100
ватт
травления
узкую
торцевой
резонатора
Ширина
Щель
первых
она
позволяет
травления
сравнению
разрядной
Схема
установки
реактивного
ионно


.
чем
порядок
поскольку
разрядную
травления
позволяет
разряд
камере
травления
вторых
электрод
смещения
работает
собирающая
цилиндрическая
электростатическая
травления
фокусировки
представляет
шириной
полуглубине
0,5
длиной
около
80
травления
равномерностью
98 %
составляет
10
равномерностью
90% - 20
что
приемлемо
формирования
цилиндрических
поверхностей
поскольку
обычно
рентгеновских
источников
составляет
10-12
неподвижных
образцов
изучались
зависимости
скорости
травления
расстояния
подложка
состава
напряжения
экспериментах
проводилось
сравнение
шероховатости
травленой
поверхности
шероховатостью
исходной
поверхности
шероховатость
травленной
исходной
поверхности
совпадают
0,1-0,2
Травлению
подвергались
образцы
Скорости
травления
двух
материалов
практически
идентичны
профиля
микрошероховатости
проводилось
сканирующем
интерференционном
микроскопе
белого
Taylor/Hobson “Talysurf CCI 2000”.
Микроскоп
позволяет
измерять
профиль
поверхности
точностью
0,2
Максимальное
поле
обзора
1*1
может
произвольно
Измерительная
матрица
1024*1024
возможность
измерения
среднеквадратичного
отклонения
измеренной
поверхности
поверхности
аппроксимирован
ной
полиномом
13
степени
характеризует
микрошероховатость
поверхности
виду
всегда
поскольку
входит
ошибка
аппроксимации
причем
меньше
поле
обзора
Измеренная
размерах
1*1
30*30
мкм
соответственно
1-1,2
0,6-0,8
меньшем
поле
смысла
поскольку
статистика
при
представительной
сравнения
проведены
альтернативные
измерения
микрошероховатостй
атомно
“Soiver PRO”
NT-MDT
Зеленоград
Измерения
проводились
поле
30*30
мкм
1*1
мкм
Измеренные
соответственно
0,5-0,8
0,3-0,5
Поскольку
измерения
приборах
поле
30*30
практически
полагать
что
~ 0,3-0,5
величина
является
вполне
приемлемой
применения
поверхности
подложки
для
рентгеновских
зеркал
травления
расстояния
подложка
приведены
рис
. 2.
что
скорость
травления
достигает
расстоянии
скорость
травления
достигается
при
50% Ar – 50% CF
превышает
скорость
физического
травления
аргоне
При
процентного
содержания
фреона
скорость
травления
примерно
ростом
напряжения
скорость
травления
монотонно
растет
чистого
Ar ,
смеси
газов
рис
Наибольший
представляют
травлению
подложки
кремния
которая
травления
перемещалась
направлении
перпендикулярном
длинной
стороне
травления
осуществлялось
атмосфере
чистого
аргона
1.01.52.02.5
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
Ar(50)CF3H(50)
V, ìêì / ìèí
, êÂ
Зависимость
максимальной
травления
напряжения
смещения
6810121416
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.13
U=2kV
V, ìêì / ìèí
z, ìì
Ar(100)
Ar(50)CF3H(50)
Ar(20)CF3H(80)
Зависимость
скорости
травления
расстояния
подложка
при
различных
Время
травления
фреоном
Длина
сканирования
– 10
слоя
0,3
микрона
измерения
шероховатости
травленой
исходной
поверхности
интерференционном
атомно
силовом
микроскопе
обоих
шероховатость
Большой
(10
размер
травленой
области
позволил
провести
измерения
шероховатости
рентгеновском
дифрактометре
отражения
полного
внешнего
отражения
которые
дают
гораздо
достоверную
информацию
шероховатости
сравнению
вышеуказанными
методами
рис
. 4).
рисунка
шероховатость
обоих
практически
травленой
осцилляции
которые
указывают
что
травленой
поверхности
появилась
однородная
толщине
модифицированная
отличным
подложки
показателем
преломления
Толщина
этой
области
для
аргона
газов
соответственно
40
Исследования
вторичном
ионном
спектрометре
показали
обогощена
кислородом
, SiO,
углеродом
фтором
особенностью
представленной
является
тот
что
при
поверхности
микрон
микрошероховатость
остается
уровне
нанометра
совершенно
реактивного
когда
толщинах
удаленного
слоя
десятки
нанометров
шероховатость
становится
этого
взгляд
необходимо
привлекать
отличный
процессов
происходящих
при
РИЛТ
химическое
взаимодействие
материалом
подложки
).
процессом
поверхности
под
ионного
пучка
случае
поверхности
происходить
под
сил
поверхностного
натяжения
рамках
этого
предположения
объяснить
появления
под
травленой
поверхностью
толстого
модифицированного
появление
которого
РИЛТ
практически
невозможно
поскольку
проникновения
ионов
энергиями
порядка
кэВ
составляет
нанометров
Представленная
методика
РИЛТ
благодаря
травления
поверхности
при
микрошероховатости
атомном
уровне
открывает
большие
перспективы
использования
решения
формирования
поверхностей
профиля
рентгеновских
зеркал
цилиндрической
вращения
поддержана
РФФИ
проект
07-02-00249.
[1]
Ахсахалян
.,
Ахсахалян
Муравьев
Поверхность
, 1, 51 (2002).
[2]
Ахсахалян
.,
Ахсахалян
.,
Волгунов
.,
Поверхность
, 1, 78 (2003).
[3]
Ахсахалян
.,
Ахсахалян
РАН
физическая
174 (2005).
[4]
Ахсахалян
.,
Волгунов
Клюенков
.,
Симпозиума
Нанофизика
наноэлектроника
Новгород
, 10-14
2008
., 192 (2008).
[5]
Плазменная
технология
производстве
Пер
Под
Айнспрука
, 1987.
Зависимость
логарифма
коэффициента
отражения
скользящего
падения
исходной
(1)
(2)
поверхности
при
различном
составе
0.00.51.01.52.0
-5
-4
-3
0
1
Ar(100%)
ãðàäóñû
0.00.51.01.52.0
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
ãðàäóñû
Log R
Ar(50%)-ÑF
H(50%)
оптики
субнанометровой
Салащенко
Суслов
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
e-mail:
pector@ipm.sci-nnov.ru
микроэлектроники
переход
топологические
размеры
рисунка
БИС
20-30
связывается
мировым
сообществом
развитием
проекционной
литографии
лежащими
диапазоне
экстремального
ультрафиолета
мягкого
рентгеновского
излучения
прежде
длиной
волны
13,5
Несмотря
довольно
высокие
технологические
заделы
области
многослойной
рентгеновской
разработке
фоторезистов
[1]
диапазоне
[2],
отечественная
программа
литографии
многом
сдерживалась
отсутствием
технологий
изготовления
подложек
многослойных
зеркал
проекционного
объектива
необходимой
точностью
поверхностей
потребовала
точности
отражающих
поверхностей
правило
асферических
субнанометрового
уровня
расчетам
максимальное
отклонение
подложки
заданной
асферической
поверхности
должно
превышать
0,27
[3]).
Таким
образом
острая
необходимость
методов
подходов
для
коррекции
доведения
исходных
поверхностей
подложек
точностей
Задача
осложняется
тем
что
поверхность
подложки
после
процедуры
коррекции
должна
оставаться
атомарно
гладкой
обеспечения
высокого
отражения
нанесенных
многослойных
прикладной
оптике
момент
несколько
способов
асферизации
поверхности
основном
это
механические
методы
локального
стачивания
поверхности
механической
деформации
притирка
сферическими
объектами
разного
радиуса
кривизны
[4],
однако
методы
позволяют
требуемую
изготовления
поверхности
Более
прогрессивными
направлениями
являются
процессы
вакууме
это
тонких
слоев
ионная
полировка
настоящее
время
литературе
имеются
достижению
точности
среднеквадратичному
отклонению
(RMS)
[5]
образцах
диаметром
150
методом
ионного
распыления
работах
ZEISS
сообщается
применении
ионно
пучкового
травления
для
коррекции
асферических
подложек
субнанометровой
точностью
атомарной
гладкостью
поверхностей
Однако
ионно
травления
характеристики
ионных
пучков
приводятся
[6].
рамках
данной
работы
для
исходной
подложки
расчетных
применялись
метода
ионно
пучковое
травление
[7]
корректирующих
слоев
[8].
Результаты
полученные
применением
этих
методов
позволили
работы
созданию
проекционного
объектива
нанолитографа
Методика
асферизации
вакуумным
напылением
используется
изготовления
поверхностей
имеющих
малое
сферы
заключается
напылением
дополнительного
переменной
толщины
исходную
сферическую
подложку
время
наработаны
методики
изготовления
многослойных
структур
сверхмалыми
периодами
[9],
что
является
стартовой
площадкой
отработки
технологии
сверхтонких
пленок
для
коррекции
методом
вакуумного
магнетронного
качестве
пары
материалов
применяется
структура
РАН
проведено
глубокое
данной
структуры
[10].
Показано
что
при
Cr/Sc
многослойной
структуры
качестве
подслоя
развивается
микрошероховатость
подложки
что
приводит
деградации
коэффициентов
отражения
рентгеновских
При
соотношении
толщин
слоев
Sc 1:1
отсутствует
стресс
что
приводит
деформации
поверхности
подложки
после
нее
корректирующего
покрытия
Другим
достоинством
данной
является
что
она
может
быть
химически
подложки
последствий
микрошероховатости
поверхности
Схема
процесса
коррекции
методом
вакуумного
тонких
через
приведена
рис
.1.
Характеристики
установки
параметров
технологического
процессы
тонких
пленок
можно
найти
[11].
.
, 6 - 9
2008
.
30
.1.
Схема
процесса
коррекции
оптической
подложки
методом
вакуумного
тонких
пленок
через
Ионная
обработка
это
управляемый
оптических
поверхностей
заданными
характеристиками
топографией
основе
которого
атомной
эмиссии
распыление
поверхности
мишени
под
бомбардировки
энергетическими
ионами
ионного
травления
преимущества
механическими
поскольку
позволяет
проводить
травление
заданной
сверхмалую
этой
разработана
изготовлена
экспериментальная
ионно
пучкового
травления
рис
.2).
.2.
Схема
установки
ионного
травления
линейное
перемещение
образца
; 2 –
вращение
образца
; 3 –
образец
оптическая
подложка
); 4 –
шаговый
двигатель
привода
диафрагм
; 5 –
ионный
; 6 –
сменными
диафрагмами
одной
позиций
установлен
измеритель
ионного
тока
); 7 –
вакуумная
камера
вакуумную
камеру
столик
имеющий
степени
свободы
устанавливается
размер
образца
ограничивается
габаритами
вакуумной
камеры
достигает
230
диаметре
Используется
источник
ускоренных
ионов
разработанный
[12].
Поверхность
образца
сканируется
заданной
скоростью
обеспечивающей
расчетную
скорость
под
ускоренных
ионов
ионы
Ar+
энергией
300
1500
Распределение
плотности
тока
после
диафрагмы
представлено
рис
.3.
246810
4
6
8
10
12
14
16
18
20
X Axis, mm
Y Axis, mm
0.3250
0.6500
0.9750
1.300
1.625
1.950
2.275
2.600
.3.
Карта
распределения
плотности
тока
после
диафрагмы
полученная
точке
образец
достижения
высоких
коэффициентов
отражения
многослойных
зеркал
нанесенных
подложки
подвергшиеся
ионной
коррекции
микрошероховатость
поверхностей
должна
оставаться
уровне
0,1-0,2
Таким
образом
необходимость
влияния
параметров
пучков
микрошероховатость
поверхности
этой
целью
поставлен
эксперимент
зависимости
среднеквадратической
шероховатости
поверхности
подвергнутой
ионной
бомбардировке
ионов
подложку
энергии
глубины
травления
Образцы
представляли
плоские
15
Подготовка
образцов
производилась
следующим
образом
поверхность
очищалась
грязи
посредством
мытья
ультразвуковой
ванне
Подготовленная
поверхность
высушивалась
наносился
слой
фоторезиста
методом
центрифугирования
Далее
образец
посредством
литографии
наносился
рисунок
представляющий
последовательность
эквидистантных
полос
шириной
10
мкм
Полосы
наносились
измерения
травления
при
помощи
интерференционного
микроскопа
Затем
образцы
вакуумную
камеру
подвергались
воздействию
ионного
при
различных
энергиях
ионов
(500,
750, 1000
),
падения
ионного
пучка
образец
(14
42°)
травления
(10-70
результатам
исследования
влияния
параметров
ионного
травления
высоту
микрошероховатости
получены
рабочие
параметры
источника
ионов
падения
ионов
образец
таблица
1).
среднеквадратической
шероховатости
поверхности
Cr/Sc
после
ионной
бомбардировки
можно
видеть
при
травления
энергии
ионов
менее
кэВ
скорость
травления
остается
заметном
уровне
развитие
шероховатости
обработанной
поверхности
наблюдается
Возможности
метода
доведению
поверхности
расчетных
параметров
изучались
сферической
подложке
кривизны
260
130
коррекции
является
итерационным
коррекции
необходимо
поверхности
первом
при
помощи
интерферометра
дифракционной
волной
сравнения
[13]
получалась
карта
поверхности
подложки
результатам
измерений
тонкой
алюминиевой
изготавливалась
маска
отверстиями
соответствовали
областям
холмов
поверхности
ионного
вакуумного
нанесения
пленок
Затем
через
эту
проводился
коррекции
области
впадин
подвергались
запылению
области
холмов
локальному
травлению
После
этапа
коррекции
снималась
карта
поверхности
которой
проводилась
коррекция
пор
пока
поверхности
удовлетворять
требуемым
условиям
рис
представлены
последовательные
карты
поверхности
интерферометре
[13],
после
коррекции
ионным
Травление
проводилось
уровню
После
12-
коррекции
деформации
поверхности
подложки
уменьшилась
PV=42,6
RMS=7,3
значений
PV=4,7
RMS=0,6
образом
можно
констатировать
что
отработанные
методики
коррекции
оптических
поверхностей
при
локального
ионно
пучкового
травления
магнетронного
тонких
пленок
позволяют
изготавливать
подложки
субнанометровой
формы
поверхности
для
проекционной
нанолитографии
внеземной
астрономии
рентгеновской
микроскопии
сверхвысокого
разрешения
.4.
Карта
поверхности
подложки
полученная
интерферометре
[13],
) –
коррекции
; b) –
после
коррекции
Работа
поддержана
грантами
РФФИ
: 07-02-00992-
08-02-01038-
Cr/Sc 42 0,5 25 0,4 0,45
14 1 10,8 0,2 0,51
Cr/Sc 14 1 47,7 0,47 0,46
Cr/Sc 14 0,5 54,7 0,2 0,31
Cr/Sc 14 0,5 34,2 0,2 0,39
отражательных
окрестности
структур
Гусев
Зуев
Пестов
Полковников
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
e-mail:
maria@ipm.sci-nnov.ru
Многослойные
основе
La/B4C
предназначенные
работы
дисперсии
),
рубежом
изготавливаются
исследуются
2001
года
[1-5].
настоящего
коэффициенты
отражения
таких
остаются
примерно
20-30%
теоретического
предела
настоящей
работы
являлось
выявление
основных
причин
заниженности
коэффициента
отражения
сравнению
теоретическим
пределом
внутреннего
La/B
нахождение
способы
повышения
качества
изготавливались
магнетронного
рефлектометрическими
методами
мягком
рентгеновском
диапазоне
рефлекометрах
[5-7]
дифрактометре
Philips
XPert Pro (
= 0.154
).
Результаты
измерений
= 6.69
max
3.47
74.35
126 44 65
3.39
80.45
120 40 65
6.91
28.95
3.37
82.88
109 36 57
6.94
28.82
32 47 49
3.50
72.08
107 38 66
7.35
27.06
29 59 64
Таб
Отражательная
способность
)/B
измеренная
при
используются
следующие
обозначения
: d –
период
max
максимального
отражения
отсчитывается
поверхности
); nd =
/2sin(
max
доля
сильнопоглощающего
вещества
периоде
масштаб
межслоевой
шероховатости
max
пиковый
отражения
результат
численного
расчета
= 0.5,
= 0.
Поскольку
85%
нормального
отражения
использовали
большим
содержанием
Измерения
продемонстрировали
однако
худшее
полученных
заставляет
использования
Замена
также
привела
усилению
отражения
образом
альтернатива
паре
La/B
для
~6.7
время
полученные
нормального
прежнему
теоретического
предела
соответствуют
0.6
рис
.1).
При
этом
однако
измерения
= 0.154
демонстрируют
значительно
более
высокое
межслоевых
частности
пик
отражения
порядке
дифракции
заметный
порядке
которые
при
0.6
подавлены
.2).
.1.
Отражательная
характеристика
La/B
соответствует
= 3.42
= 0.4,
= 0.55
образом
данном
три
проблемы
max
значительно
3.4
содержания
отражение
; 3)
отличие
значений
измерений
мягком
диапазонах
первых
причиной
таких
отклонений
быть
неточность
констант
La
при
= 6.69
вторых
они
могут
взаимодействием
приводящим
образованию
гетерограницах
переходных
разной
ширины
при
= 0.154
малого
поглощения
отражение
76777879808182838485
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
R (abs. units)
(deg.)
порядках
может
отражения
одной
хорошей
границы
диапазоне
пренебречь
плохой
границей
поглощения
.2.
Отражательная
характеристика
= 3.42
Расчетная
соответствует
параметрам
диагностики
внутреннего
строения
изготовлены
большепериодные
копии
рассмотренных
технологических
режимах
вдвое
увеличенными
временами
.1).
Отражательная
характеристика
= 6.69
Расчетная
сплошная
соответствует
= 7.12
= 0.48,
0.47
= 5.5
= 1.8
Пунктирная
соответствует
плотностей
= 0
Коэффициенты
отражения
относительно
зависят
ширины
межслоевых
границ
характерных
(0,2-0,5%)
периода
при
больших
толщинах
пленок
плотности
стремятся
основными
факторами
определяющим
отражение
рентгеновском
являются
рентгенооптические
свойства
материалов
Измеренные
max
приведены
отражения
показаны
основании
приведенных
можно
первых
что
применяемые
расчетах
правильным
Отражательная
характеристика
= 7.12
Расчетная
соответствует
параметрам
вторых
хотя
периодами
3.4
наносились
при
технологических
условиях
при
= 0.154
отличаются
большепериодная
структура
демонстрирует
проваленный
второй
что
общепринятым
представлениям
соответствовать
время
3.4
понижения
второго
Заметим
однако
что
утверждение
0.5
при
проваливании
второго
основывается
модели
симметричных
переходных
границ
предположить
элементарная
неравнобедренной
трапеции
при
= 0.5
провала
пиков
говорить
степени
различия
переходных
факте
основан
следующий
экспресс
оценки
масштаба
переходных
областей
общем
виде
профиль
диэлектрической
проницаемости
глубине
структуры
представляется
рядом
Фурье
(1)
Произвольное
угодно
сложное
распределение
можно
промоделировать
используя
исходных
вещества
[8],
образующих
период
разбивается
микропериодов
которых
образован
обоими
веществами
соответствующих
долях
micro
micro
j
j
, (2)
012345
1E-10
1E-9
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0.01
0.1
R (abs. units)
(deg.)
26.527.027.528.028.529.029.530.030.531.031.5
0.0
0.2
0.4
0.6
R (abs.units)
(deg.)
01234
1E-9
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0.01
0.1
R(abs.units)
(deg.)
нумерует
микропериоды
угодно
профиль
можно
представить
, (3)
прони
материалов
z
зависящая
вышесказанного
, (1)
преобразуется
m
m
norm
m
m
m
norm
m
0
(q
b
z)
(q
a
i
(z)
(4)
нормированные
гармоник
геометрией
борновском
приближении
коэффициент
отражения
()()
. (5)
соотношение
веществ
периоде
одинаково
имеем
позволяет
профиль
измерению
серии
= 0.154 nm
профили
описанных
La/B
структур
приведены
рис
Восстановления
профиля
диэлектри
проницаемости
элементарной
La/B4C
структур
7 nm
(b)
3.4 nm.
Наблюдается
различие
элементарной
для
периодами
что
видимости
объясняется
высокой
химической
активностью
Асимметрия
границ
обоих
рисунках
электронной
Поскольку
основной
причиной
отражательных
характеристик
предсказанных
химическая
приводящая
образованию
гетерограницах
химических
соединений
предлагается
использовать
слои
препятствующие
проникновению
барьерных
материалов
данной
рассматривались
Cr, Mo, Sn
взаимодействия
материалов
барьерным
веществом
изготовлены
7-8
(N = 60)
Несмотря
привлекательность
момент
удалось
при
оно
собиралось
соединении
демонстрируют
шероховатость
уровне
0.55
плотность
понижена
5.5
6.0
соединении
карбидом
характеризуется
0.4 -0.5
тогда
Mo
получаем
= 0.35
что
пока
позволяет
сделать
уверенное
превосходстве
одной
прослоек
образом
рамках
данной
изготовлены
многослойные
La/B
представляющие
рентгеновской
6.7
Продемонстрированы
коэффициенты
отражения
уровне
40-60%,
приближающиеся
большепериодных
структур
теоретическому
исследования
попарных
соединений
время
структуры
буферными
прослойками
поддержана
грантами
РФФИ
08-02-01015, 08-02-00873
07-02-00190.
0.1
0.3
0.5
(a) (b)
0.2
0.6
1
(z)
0.1
0.5
(a) (b)
0.2
0.6
1
Применение
многослойных
структур
лазерной
Казаков
Якушев
физики
микроструктур
РАН
Новгород
Россия
институт
Москва
Россия
e-mail:
evgenische@gmail.com
рентгеновских
источников
наиболее
спектрометров
Светосильный
спектрометр
цилиндрически
изогнутым
слюды
качестве
дисперсионного
выполненный
схеме
Гамоша
рис
1),
успешно
использовался
регистрации
рентгеновского
возникающего
при
воздействии
наносекундных
[1]
импульсов
[2].
Прибор
обладает
разрешением
~ 1000
высокой
светосилой
широком
диапазоне
= 0.1 – 1.0
межплоскостное
расстояние
кристаллах
ограничивает
регистрируемый
величиной
2.5
максимальная
природных
равна
= 2.66
(KAP).
представляет
применение
отражающих
многослойных
структур
дисперсионных
элементов
приборов
мягкого
рентгеновского
экстремального
ультрафиолетового
Выбирая
период
можно
без
геометрии
спектрометра
Гамоша
существенно
расширить
регистрируемый
длинноволновую
водяное
окно
”,
краями
поглощения
углерода
кислорода
данной
работе
качестве
применен
многослойного
рентгеновского
нанесенного
поверхность
изогнутого
Разработаны
цилиндрические
рентгеновские
основе
W/B
периодом
= 1.2
[3 -
ссылка
прошлогоднюю
работу
диапазона
= 0.8 – 0.95
периодом
3.75
).
изготавливались
методом
магнетронного
W/B
периодов
плоскую
подложку
кремния
среднеквадратичной
шероховатостью
поверхности
0.3
переносилась
поверхность
тонкой
толщиной
15
пластины
= 130)
наносились
непосредственно
поверхность
состав
которого
входили
рентгеновская
анодами
спектрометр
монохроматор
-500,
рефлектометр
[4],
характеристики
тестовых
зеркал
плоских
кремниевых
подложках
анодов
использовали
угловых
измерений
коэффициента
отражения
оценивалось
разрешение
= 380
) = 0.834
структура
W/B
= 64 (
структура
Cr/Sc)
) = 3.14
Пиковые
коэффициента
отражения
составили
max
= 4.7 % (
W/B
при
20.66
max
= 27.4 % (
при
25.14
характеристики
цилиндрических
определялись
результатам
измерений
параметров
плазменного
источника
создавалась
при
гармоники
Nd
стекле
размер
облученной
20
полиэтиленовую
мишени
Рентгеновские
лазерной
исследовались
помощью
спектрометра
Гамоша
[1]
многослойным
цилиндрическим
зеркалом
дисперсионного
Гамоша
кристалл
изогнутый
цилиндру
радиусом
источник
плоскость
регистрации
цилиндра
источника
различных
после
отражения
спектрометра
приводит
высокой
широком
Другим
преимуществом
этой
формирование
что
позволило
использовать
ПЗС
Большая
возможность
регистрировать
широком
диапазоне
детектора
использовалась
ПЗС
Toshiba TCD
1304AP,
имеющая
3724
шириной
200
высотой
расширения
динамического
диапазона
детектора
вплоть
= 3 – 4
область
детектора
волоконной
которую
наносился
(~ 10
мкм
люминофора
геометрия
спектрометра
наряду
высокой
эффективностью
детектора
приводят
высокой
чувствительности
прибора
эффективность
спектрометра
может
эффективность
плоским
фотографической
регистрацией
[1].
позволяло
регистрировать
рентгеновские
экспериментах
при
лазерного
).
Схема
рентгеновского
фокусирующего
спектрометра
выполненного
Гамоша
магния
= 0.8 – 0.95
использовалась
основе
пары
W/B
периодом
= 1.2
исследования
спектров
ионов
углерода
= 3 – 4
основе
пары
периодом
первом
случае
диапазона
использовался
рентгеновский
полиимид
1.1
+ 0.2
Al),
втором
случае
свободновисящий
фильтр
.
Свободновисящий
многослойный
окном
прозрачности
= 2.2 – 5
изготовлен
исследований
Использованная
изготовления
свободновисящих
разработана
создания
фазовращателей
мягкого
рентгеновского
[5].
изготовления
магнетронное
Cr/Sc
= 2.9
кремниевую
подложку
предварительно
подслоем
следующем
подслой
растворяется
жидкого
травления
затем
жидкости
размещается
прямоугольным
отверстием
18
пропускания
фильтра
рабочем
= 3.2 – 4.2
составляет
= 25 – 15 %
при
рис
приведены
примеры
углерода
зарегистрированные
W/B
многослойных
зеркал
Наблюдается
полная
структура
резонансные
водородоподобного
([H]-)
гелиеподобного
([He]-)
ионов
Mg,
Спектральное
разрешение
W/B
зеркала
= 230.
разрешения
= 66
при
= 3.5
= 92
при
= 4
оказалось
достаточно
резонансных
[H]-
[He]-
ионов
перехода
(1-3)
[He]-
ионе
углерода
Сравнение
полученных
помощью
волн
(W/B
шкала
диспергирующего
одном
[Li-]
подобных
ионов
Al,
полученный
помощью
качестве
элемента
спектрографе
Гамоша
Продемонстрированная
данной
работе
возможность
регистрации
ионов
поможет
расширить
диапазон
применения
рентгеновской
спектроскопии
многозарядных
ионов
[6].
узком
участке
позволяет
относительным
сателлитов
ионов
различной
кратности
определять
температуру
плотность
ионизационное
стационарности
изучать
развития
[6, 7].
Определенные
трудности
этом
возникают
при
измерении
электронных
температур
100
При
этом
использовать
спектры
ионов
элементов
существенно
уменьшаются
относительные
диэлектронных
100
разработкой
источников
для
проекционной
= 13.5
биологических
объектов
водяном
окне
область
2.4 – 4.0
поглощения
кислорода
углерода
.4.
[H-]
[He-]
ионов
углерода
полученный
качестве
диспергирующего
элемента
спектрографе
Гамоша
Обработка
приведенных
рис
3,
позволила
определить
электронную
температуру
магниевой
углеродной
Температура
измеренная
отношению
диэлектронных
резонансной
[He]-
подобного
иона
[8],
величину
отношению
переходов
(1-2)
Н]-подобном
(1-3)
Не]-подобном
ионах
электронная
температура
углеродной
рис
= 60 – 70
[10].
Проведенные
исследования
показали
перспективность
применения
спектрометрах
Использование
элементов
многослойных
интерференционных
различными
межплоскостными
расстояниями
1 – 13
обеспечит
измерения
рентгеновском
ультрафиолетовом
При
разрешении
~ 100)
спектрометры
своим
фокусирующим
свойствам
применению
нового
детектора
обладают
большой
эффективностью
Применение
новых
спектрометров
позволяет
электронов
диапазоне
= 50 – 100
реализуемую
источниках
микроскопии
проекционной
выполнена
финансовой
поддержке
гранта
РФФИ
07-02-00992
программы
Президиума
РАН
Фемтосекундная
оптика
физика
сверхсильных
полей
[1] Shevelko A.P., Kasyanov Yu.S., Yakushev O.F.,
and Knight L.V. // Rev. Sci. Instrum. 2002. V. 73.
N 10. P. 3458–3463.
[2]
Агранат
Андреев
.,
Ашитков
ЖЭТФ
. 2006.
. 83.
83.
[3]
Бибишкин
Казаков
Материалы
Нанофотоника
наноэлектроника
– 2006»,
356.
[4]
Бибишкин
.,
Поверхность
Рентген
синхротр
. 2005.
2.
[5]
Андреев
Бибишкин
., Kimura H.
Известия
РАН
Серия
69.
. 207–210.
[6]
Пресняков
. 1976.
. 119.
. 1.
49–73 .
[7]
.,
Сафронова
.,
Урнов
Труды
. 1980.
. 119.
. 13–43.
[8]
.,
Юков
Возбуждение
уширение
спектральных
Наука
, 1979.
[9] Arnaud M., Rothenflug R. // Astron. Astrophys.
Suppl. Ser. 1985. V. 60. P. 425–457.
[10]
Бороздин
Казаков
87,
.1,
.33-35(2008).
многослойных
использованием
характеристических
щелей
Муравьев
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
e-mail:
akh@ipm.sci-nnov.ru
формирования
пучков
жестком
рентгеновском
диапазоне
широко
применяются
многослойные
цилиндрические
зеркала
направляющими
различного
обеспечения
максимальной
период
кривизна
поверхности
строго
соответствовать
расчетным
Измерение
кривизны
представляют
поскольку
поверхность
зеркальной
успешно
применяются
методы
являются
измерения
периода
многослойной
наноструктуры
изогнутой
поверхности
используются
рентгенодифракционные
Образец
должен
устанавливаться
свободы
поскольку
каждой
измеряемой
точке
требуется
нулевого
положения
поверхности
измерения
трудоемки
плохо
автоматизации
работах
[1,2]
предложена
новая
измерений
обоих
параметров
расходящемся
линейного
рентгеновского
источника
опирается
характер
брэгговского
отражения
отражаются
которых
выполняется
условие
2d sin
2d
угол
скольжения
период
градиентной
порядок
отражения
жесткой
/d
условие
Брэгга
приобретает
перспективной
представлялась
расшифровки
зеркала
изложенная
работе
[2].
Математическая
реализация
решения
дифференциально
алгебраической
уравнений
препятствие
решения
задачи
репер
координата
зеркала
отвечающая
минимальному
источника
при
котором
брэгговский
Выяснилось
граница
удовлетворяет
требованиям
предъявляемым
реперной
работе
излагается
один
способ
расшифровки
используются
дифрактометрических
измерений
для
двух
характеристического
анода
Измерения
проводятся
при
положениях
выходной
рис
. 1).
Схема
установки
гониометра
mm–
зеркало
S –
A –
точка
отражения
выходные
детектор
угол
OS = L , OP
проводится
Зеркало
рис
.1)
помещается
столик
гониометра
юстировок
Источник
постоянным
угловым
шагом
окружности
центром
гониометра
последовательно
перемещается
окружности
центром
появления
брэгговских
пиков
При
считываются
отраженных
лучей
линии
углов
источника
связывающих
выходной
источника
обеих
линий
при
расположениях
рис
показан
падающего
отраженного
соответствующего
линии
длину
следовательно
при
отражении
точке
угол
источника
рис
показаны
Аналитические
зависимости
могут
получены
при
полиномиальной
аппроксимации
при
расчетах
использованы
полиномы
степени
Координаты
источника
определяются
при
для
краткости
= - L cos
, v
), v
) ;
= - L cos
, v
= L sin
= R cos
) , v
= R sin
) .
расшифровки
достаточно
пары
уравнений
каждой
при
расположении
разных
расстояниях
выражающих
косинусов
для
треугольников
Стороны
треугольников
координат
отражения
u, v
зависят
локального
периода
через
посредство
того
углов
Опуская
щелей
=AS
+2AS
cos(2
=(u
+(v
=(u -u
=(u -u
+(v-v
= -L cos
, v
=L sin
образом
алгебраических
уравнения
u, v, d,
параметра
можно
Чтобы
проблем
репером
параметром
угол
Решая
численно
уравнений
параметрическом
искомые
функции
v(u)
профиль
зеркала
d(u)
период
структуры
процессом
).
Непосредственные
проводились
Mathematic
этой
составлена
программа
Практический
Измерение
периода
наноструктуры
непосредственно
кремниевую
необходимо
коррекции
магнетрона
при
изготовлении
градиентных
Измерение
распределения
периода
кривизны
поверхности
готового
после
приклеивания
наноструктурой
заданной
контроля
готового
изделия
задачи
решались
изложенной
Измерения
проводились
дифрактометре
Bruker “D8 Advance”.
источника
использовалась
проекция
линейного
рентгеновской
0.05
Образец
столике
образующая
поверхности
Измерения
проводились
втором
порядке
брэгговского
отражения
Период
сверху
относительная
разность
периодов
многослойной
наноструктуры
промеренной
разным
Тонкая
получена
методом
жирная
альтернативые
измерения
квазиплоского
расчеты
проводились
при
параметров
= 0.154
254.2,
= 260.5,
= 362
Координаты
границ
зеркала
Чтобы
можно
было
судить
надежности
методики
альтернативные
измерения
периода
стандартной
брэгговский
угол
направляющей
измерялся
дифрактометре
Philips “X’Pert”.
рис
. 2,
приведены
сравнительные

измерений
Видно
что
относительная
разность
периодов
превышает
0,3 %.
Период
сверху
относительная
разность
периодов
зеркала
параболического
промеренного
разным
Тонкая
получена
методом
жирная
альтернативые
измерения
рис
. 3
приведены
результаты
зондирования
форме
параболического
цилиндра
Измерения
проводились
при
параметров
квазиплоского
зеркала
распределение
периода
альтернативными
измерениями
около
полутора
процентов
Отметим
d(u)
приведенная
рис
также
измерена
при
образца
высоте
примерно
результате
получено
распределение
d(u)
0,2 %.
свидетельствует
что
хорошая
воспроизводимость
Что
способа
расшифровки
профиля
признать
неудовлетворительной
Наши
кривизны
отличаются
которые
получены
оптическом
которого
достоверными
отмеченные
объясняются
способом
полиномиальной
аппроксимации
экспериментальных
дифрактометра
аппроксимации
открытым
вопрос
полиномов
Компьютерное
моделирование
показало
только
при
степенях
выше
четвертой
полиномы
отражается
худшую
сторону
расшифровки
изогнутых
настоящее
время
поиск
подходящей
эмпирической
формулы
аппроксимации
экспериментальных
Несмотря
нерешенный
представленная
позволяет
осуществлять
измерения
периода
цилиндрических
зеркал
достаточной
многих
практических
применений
точностью
Методика
реализована
варианте
дифрактометре
Bruker “D8 Advance”
применяется
практике
поддержана
РФФИ
проект
07-02-00249.
[1]
Ахсахалян
Муравьев
Поверхность
10, 1 (2007).
[2]
Ахсахалян
Ахсахалян
наноэлектроника
Новгород
, 10-14
2008
., 194
(2008).

, %
,
,

Средства
измерений
структур
ИФМ
Зуев
Микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
e-mail:
zuev@ipm.sci-nnov.ru
является
основным
многослойных
рентгеновских
зеркал
Новые
электронной
микроскопии
дополняют
представления
структуре
[2].
рентгеновского
применяются
схемах
рентгеновских
телескопов
стендах
рентгеновской
[3, 4, 5].
размеры
поверхности
требуют
развития
техники
контроля
профиля
поверхности
Сильное
поглощение
рентгеновских
диапазона
0,7-200
которого
преимущественно
отсутствие
прозрачных
прочных
приводит
2,0-
4,0)
требованиям
качеству
общем
виде
величины
коэффициент
отражения
прохождения
отраженное
прошедшее
зависят
двухмерной
трех
углов
уголы
падения
отражения
прошедшего
общем
трехмерных
зависимостей
можно
набору
одномерных
экспериментальных
характеристик
одного
параметра
при
остальных
постоянных
отражений
угловой
расходимостью
падающего
измеряемого
измеряемая
характеристика
двух
параметров
вогнутых
сферических
поверхностей
параметрические
измерения
возможны
тех
частных
когда
геометрических
размеров
луча
результат
условиях
конкретного
Кроме
объектов
скользкие
ограничение
соотношение
кривизны
поверхности
внешних
размеров
сложны
выпуклой
поверхности
измерения
индикатрис
шероховатых
поверхностей
угловое
распределение
отраженного
становится
двухмерным
часто
приходиться
пользоваться
оценками
искомых
являющихся
интегралами
входное
окно
детектора
интегрирующим
хотя
одной
координат
полученным
вычисляют
характеристики
[6].
измерениям
рабочем
вычисляют
оптический
период
интегральный
коэффициент
отражения
Объектами
измерений
являются
фильтры
многослойные
свободно
трековых
мембранах
[7], [8], [9].
измерений
однородности
какого
параметров
структуры
поверхности
объекта
(x,y)
Специально
таких
измерений
двухзеркальный
рефлектометр
позволяющий
осуществлять
относительные
измерения
коэффициентов
отражения
прохождения
[10].
Обобщенная
современного
рефлектометра
состоит
семи
составных
частей
рис
.1,
самом
простом
основным
источник
монохроматор
коллиматор
,
гониометр
отраженного
прошедшего
схема
используется
рентгеновском
диапазоне
Обобщенная
схема
рефлектометра
: 1-
рентгеновская
трубка
), 2-
монохроматор
выходной
монитор
, 6-
гониометр
исследуемый
образец
Аппаратная
база
жесткого
представлена
дифракометрами
ДРОН
дифрактометром
X”PertPro
обработка
дифрактометрах
обеспечивается
современной
электроникой
программным
обеспечением
собственной
разработки
X”PertPro
сопровождается
простейшим
программным
обеспечением
..
Источник
отпаянная
рентгеновская
устанавливается
дополнительной
четырех
зеркальный
монохроматор
высокого
разрешения
угловой
расходимостью
(0,0028-0,0039)
выходной
0,45
при
64%
мощности
точечном
блок
монохроматора
формирующих
выходной
пучок
образец
Гониометр
X”PertPro
позволяет
манипулировать
образцом
максимального
веса
толщиной
посредством
электропривода
степенях
свободы
Появление
X”PertPro,
оставило
дифрактометры
ДРОН
ДРОН
принципиальных
отличий
рассмотренной
составных
частей
приводит
тому
что
уступает
X”PertPro
интенсивности
падающего
порядка
брэгговского
отражения
МРЗ
там
X”PertPro
простота
конструкции
гониометра
оснащенного
губками
которым
исследуемый
образец
образца
толщине
возможность
установки
изогнутых
достаточно
исправления
деформации
образцов
оставляет
востребованных
аппаратов
Измерения
рентгеновской
именно
(0.154
являются
основным
технологическом
процессе
изготовления
многослойных
структур
номенклатурный
периодов
создаваемых
отражается
гониометра
жесткого
углов
(0,3
- 9,0
первоначальную
оценку
параметров
структуры
вычисляются
основные
структурные
параметры
При
изготовлении
дифрактометров
измерения
одновременно
являются
выходным
Использование
схемах
дифрактометров
позволяет
формировать
однородные
пучки
светосилы
[11, 12].
предназначенных
использования
диапазоне
0,7—50,0
собраны
специальные
выходного
схемах
часть
используется
серийно
прошлом
рентгеновский
спектрометр
монохроматор
500.
Первоначально
структурная
схема
рефлектометров
для
рентгеновской
мягкого
дифференциально
откачиваемая
разборная
револьверной
конструкции
),
которая
могла
перестраиваться
разные
характеристические
материалов
размещенных
окружности
основного
медного
Дифференциальность
вакуумной
обеспечивалась
разделяющей
объемы
монохроматора
раздельными
конструктивных
недостатков
герметизации
вакуумной
загрязнялся
быстрее
чем
хотелось
Проблема
загрязнений
разборных
рентгеновских
трубок
остается
современных
измерительных
стендах
Монохроматор
-500
разработанный
группой
1954
оказался
оптической
схемой
обеспечивающей
высокое
спектральное
пространственное
разрешение
Дисперсионным
элементом
сферическая
нарезная
дифракционная
решетка
полного
отражения
изготовления
ограничивает
применение
спектрометра
стороны
коротких
0,2
1,0
экземпляры
решеток
позволяли
(0.616
монохроматора
является
обязательное
перемещение
одного
монохроматора
Первоначально
подвижном
спектрометра
находилась
регистрации
пропорциональным
газовым
счетчиком
проточного
фото
оснащенная
держателем
фотокатода
динодного
размеры
образцов
превышали
60
измерения
осуществлялись
гониометрической
приставке
установленной
подвижное
монохроматора
качестве
рентгеновского
использовался
малогабаритный
фотокатодом
CsI
результат
выходного
загрязнений
время
схеме
измерений
появился
монитор
состоящий
устанавливаемого
входящий
измерительную
камеру
пучок
Монитор
рентгеновского
гониометрическую
временем
при
монитора
облегчило
рентгеновских
сканирования
монитора
уменьшило
сигнала
монитора
часто
оказывают
влияние
статистический
разброс
измеряемой
полезный
Наилучшим
решения
проблемы
является
устранение
источника
этом
направлении
проведена
большая
работа
привлечением
сторонних
[13].
светосилы
размеров
привел
1989
очередной
модернизации
установкой
нового
гониометра
образцов
размером
120
последующая
модернизация
которого
позволяла
перемещать
образец
относительно
развакуумирования
Увеличение
привело
монохроматора
гониометра
поменялись
Камера
гониометра
приобрела
откачной
пост
что
благоприятно
сказалось
условиях
регистрации
Однако
условия
работы
ухудшились
практической
дополнительную
переход
позволил
решить
проблему
высоковольтного
дополнительно
уменьшило
приток
заряженных
загрязнений
Очередная
модернизация
1995
под
привела
стенда
образцов
диаметром
250
поверхности
гониометре
появились
еще
четыре
свободы
образцом
вертикальная
подстройка
детектором
приводимые
шаговыми
дистанционно
управляемые
программируемой
электроникой
возможности
обеспечили
необходимую
поверхностей
относительно
падающего
Впервые
появилась
возможность
монохроматора
рентгеновскому
модификация
привела
увеличению
максимально
поверхности
возможности
углового
сканирования
детектором
плоскостях
рассеивающих
поверхностей
Одновременно
модернизация
улучшить
порядок
рабочий
шаговые
приводы
специальные
производительность
новая
[13],
револьверной
конструкции
острым
точечным
фокусом
приспособлением
ионной
очистки
Хорошая
стабильность
позволила
отказаться
использования
монитора
условия
откачки
позволили
экспериментировать
приемником
используя
сборку
МКП
[14].
области
EUV (20
200
всегда
наибольшим
спросом
космическом
приборостроении
1985
году
стенд
источника
используются
ионизации
газов
разряде
монохроматор
LHT-
30
равноплечный
тороидальной
решеткой
обеспечивающий
максимальное
разрешение
0,1
система
формирования
выходного
гониометр
функциональными
возможностями
претерпел
подключения
целиком
гониометрической
позволяющей
измерять
характеристики
образцов
поверхностью
250
дополнительного
входного
развернутого
градусов
относительно
основного
проведения
необходимых
юстировок
позволяет
расширить
номенклатуру
тестируемых
образцов
DMR,
результат
поставленной
загрязнений
поверхности
дополняет
парк
рефлектометров
состоит
новой
светосильного
двухзеркальнщго
монохроматора
простейшего
гониометра
детектора
[10].
[1] N.N. Salashchenko, Yu.Ya. Platonov, S.Yu.
Zuev. Nuclear Instrument
исследований
Салащенко
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
e-mail:
pector@ipm.sci-nnov.ru
ИФМ
для
задач
рефлектометрии
спектроскопии
нанолитографии
активно
используется
мягкого
рентгеновского
экстремального
ультрафиолетового
ЭУФ
диапазона
Наиболее
широко
распространенными
лабораторными
источниками
излучения
являются
разряд
различных
модификациях
обладают
рядом
недостатков
прецизионных
рефлектометрических
измерений
первых
пор
нерешенной
проблемой
является
продуктами
эрозии
мишени
элементов
конструкции
газоразрядных
вторых
сложный
спектральный
состав
излучения
Наличие
близко
лежащих
интенсивных
приводит
появлению
значительных
фонов
спектральном
приборе
что
существенно
влияет
измерения
абсолютных
отражения
третьих
сложность
перестройки
другой
спектральный
диапазон
Переход
диапазона
100
1000 –
2000
потребует
существенного
изменения
более
чем
порядок
энергетики
источника
Перечисленных
недостатков
рентгеновские
трубки
хорошо
зарекомендовавшие
себя
диапазоне
жесткого
рентгеновского
излучения
диапазона
имеют
особенностей
сравнению
отпаянными
трубками
жесткого
рентгеновского
Как
правило
работа
проводится
нескольких
спектральных
что
требует
материала
анода
Другой
важной
особенностью
разборных
трубок
является
отсутствие
отделяющего
спектрометра
что
приводит
контакту
катодного
анодного
узлов
атмосферой
При
особенности
конструкции
анодного
узла
свойств
материалов
мишеней
способов
крепления
водоохлаждаемому
мишеней
отсутствует
возможность
стандартной
обработки
после
атмосферой
отжигом
часов
при
температуре
450-680°
Отсутствие
отжига
приводит
постоянному
газовыделению
элементов
конструкции
работы
следствие
термокатода
загрязнению
анода
Отравление
термокатода
приводит
увеличению
испарения
материала
термокатода
дальнейшему
загрязнению
Учитывая
вышесказанное
сильное
поглощение
веществе
поглощения
составляет
доли
микрометра
),
можно
объяснить
экспериментально
наблюдаемое
уменьшение
интенсивности
времени
традиционных
разборных
трубок
восстановления
первоначальной
интенсивности
приходится
вскрывать
трубку
механически
очищать
мишень
при
времени
термокатодов
отпаянных
нескольких
часов
разборных
оно
превышает
часов
Кроме
того
применяемое
механическое
крепление
толстых
мишеней
держателю
мишеней
существенно
мощность
трубки
плохого
теплового
контакта
Нагрев
мишени
может
приводить
деформации
плавлению
устранения
существенного
уменьшения
перечисленных
недостатков
разработанной
РАН
разборной
[1]
шаги
двух
применение
торированного
вольфрама
качестве
материала
термокатода
ионного
источника
очистки
мишеней
загрязнения
Схема
приведена
рис
.1.
.1.
Схема
рентгеновской
трубки
.1-
электронная
водоохлаждаемый
держатель
; 3-
припаянная
мишень
; 4-
ионный
источник
; 5-
рентгеновский
Трубка
состоит
электронной
пушки
водоохлаждаемого
анодного
блока
четырьмя
припаянными
мишенями
ионного
источника
очистки
мишеней
работы
мишени
сводится
повороту
держателя
мишеней
без
вскрытия
трубки
атмосферу
При
этом
разработаны
технологии
припайки
материалов
наиболее
широко
применяемых
мягкого
рентгеновского
излучения
припайка
малая
толщина
мишеней
обеспечивают
высокую
теплопроводность
что
существенно
повышают
мощность
трубки
Термокатод
изготовлен
торрированного
вольфрама
что
позволило
рабочую
температуру
катода
250-300°
сравнению
вольфрамовым
термокатодом
что
привело
заметному
уменьшению
испарения
материала
термокатода
соответственно
уменьшению
загрязнения
поверхности
продуктами
испарения
уменьшения
отравления
термокатода
остаточными
корпус
охлаждается
проточной
водой
что
существенно
температуру
стенок
соответственно
уменьшает
газовыделение
при
работе
термокатода
увеличения
времени
работы
рентгеновской
вскрытия
атмосферу
соответственно
уменьшения
загрязнения
элементов
трубки
конструкции
предусмотрен
встроенный
ионный
очистки
мишеней
методом
ионно
травления
Таблице
приведены
основные
характеристики
трубки
1.
Основные
технические
характеристики
напряжение

пучок

круглый
пучок
100
15
мишеней
Размер
электронного

пучок

круглый
пучок
1*10
1*1
Размер
источника

пучок

круглый
пучок
0,05*10
0,05*1

,
10
Время
. 5-25
настоящему
времени
несколько
таких
трубок
наработка
каждой
превысила
3000
часов
При
наблюдаются
либо
изменения
эмиссионных
характеристиках
термокатодов
рис
представлена
временная
зависимость
интенсивности
кремниевой
линии
050100150200
26050
26100
26150
26200
26250
Интенсивность
имп
Время
мин
.2.
Временная
стабильность
флуоресценции
кремниевой
мишени
видно
графика
время
работы
составившее
изменение
абсолютной
составило
менее
1% (0,6%).
при
этом
следующим
ускоряющие
напряжение
- 5,0
ток
эмиссии
- 0,25
Интенсивности
ряда
спектральных
линий
полученных
помощью
данной
рефлектометре
[2]
приведены
таблице
2.
Интенсивность
спектральных
мишени
Интенсивность
*0,01
-500 [2]
InP P K
0,616 300
Si Si K
0,713 1400
Al Al K
0,834 2150
Fe Fe L
1,759 1300
Cr Cr L
2,164 660
Fe Fe K
2,362 300
Ti Ti L
3,136 4900
C C K
4,47 3700
C B K
6,69 8600
рамках
российского
проекта
нанолитографии
волны
13,5
которого
изложен
[3],
планируется
создание
тестовой
литографической
установки
основе
объектива
Шварцшильда
качестве
планируется
использование
новой
мощной
разборной
рентгеновской
трубки
предыдущей
параметры
которой
носят
скорее
универсальный
характер
продиктованный
широкой
областью
применения
требования
трубку
диктуются
многом
оптической
схемой
нанолитографа
размер
источника
более
0,5
производительностью
максимально
возможная
мощность
ограниченная
плавлением
мишени
).
показали
тепловые
расчеты
[4],
максимальная
мощность
трубки
составляет
Особенностью
данной
трубки
является
использование
трехэлектродной
системы
преимуществами
является
возможность
управления
размером
широких
пределах
отсутствие
ионной
бомбардировки
термокатода
что
позволило
использовать
материал
меньшей
работой
– LaB
качестве
мишени
используется
кремниевая
пластина
толщиной
0,3
припаянная
водоохлаждаемому
медному
держателю
Угол
падения
электронного
пучка
мишень
отсчитанный
плоскости
составляет
угол
отбора
излучения
- 90°.
Схема
представлена
рис
.3.
.3.
оптическая
схема
новой
рентгеновской
трубки
Тестирование
основных
характеристик
трубки
накальная
характеристика
термокатода
вольт
амперная
характеристика
размер
электронного
мишени
угловые
энергетические
зависимости
интенсивности
флуоресценции
.)
производились
стенде
[5].
Эксперименты
показали
что
отличие
расчета
плавление
мишени
при
размере
порядка
0,5
при
мощности
электронного
мишени
(8
).
Такое
предельной
мощности
приведет
соответственному
увеличению
времени
экспозиции
фоторезиста
будующем
нанолитографе
которое
расчɺтных
100
330
возможного
повышения
коэффициента
предложено
использовать
многокомпонентную
многослойную
основе
кремния
введением
дополнительной
прослойки
. stopping layer)
материала
большим
атомным
числом
Z.
обратного
рассеяния
электронов
стоппере
электроны
поверхности
тем
самым
уменьшить
рождения
флуоресцентного
мишени
соответственно
заметно
снизив
самопоглощение
характеристической
длиной
13,5
программа
моделированию
рентгеновских
трубок
мягком
рентгеновском
экстремальном
ультрафиолетовом
[6].
промоделированы
структуры
основе
пары
различных
углов
электронов
углов
отбора
Выбор
циркония
качестве
тяжелого
определяется
материала
данной
поглощением
которое
существенно
меньше
чем
других
элементов
большим
рис
.4
представлены
зависимости
многослойной
циркония
периоде
многослойной
соответствует
чистого
кремния
0.00E+00
5.00E-07
1.00E-06
1.50E-06
2.00E-06
2.50E-06
00.10.20.30.40.50.60.70.8
6.5
.4.
Зависимости
многослойной
основе
пары
элементов
доли
периоде
структуры
периодом
– 10
угол
отбора
- 15° (
состоящего
1000
электронов
).
можно
видеть
графиков
при
малых
параметрах
электронов
больших
отбора
излучения
интенсивности
сравнению
кремнием
более
два
рефлектометра
[7]
потребовалась
трубка
изменяемым
размером
источника
Было
предложено
использовать
электромагнитную
изменения
фокусного
расстояния
тем
самым
размера
электронного
пятна
Применение
электромагнитной
позволило
отвести
электронную
пушку
мишени
расстояние
порядка
150
самым
удалось
существенно
уменьшить
загрязнения
материалом
термокатода
Для
минимизации
термокатода
атмосферой
трубка
оснащается
ионным
источником
очистки
мишеней
поверхность
четырехгранного
вводится
ионный
вращения
держателя
мишеней
вокруг
Фотография
размером
представлена
рис
.5.
Размер
пятна
управляется
соленоида
.5.
Фотография
трубки
изменяемым
размером
Работа
поддержана
грантами
РФФИ
: 07-02-00992-
08-02-01038-
[1]
Бибишкин
.,
Забродин
.,
Клюенков
.,
Поверхность
.41 (2003).
Многослойные
ультрафиолетового
мягкого
Зуев
Лучин
Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
e-mail:
luchin@ipm.sci-nnov.ru
Одним
эффективных
источников
мягкого
рентгеновского
EUV-
является
высокотемпературная
Чтобы
отсечь
фоновую
длинноволновую
часть
спектра
таких
широкополосных
источников
оптических
схемах
приборов
обычно
используют
тонкопленочные
Можно
выделить
три
направления
находят
применение
тонкопленочные
спектра
источников
, EUV-
литография
рентгеновская
астрономия
Основные
требования
тонкопленочным
фильтрам
высокая
прозрачность
рабочем
длин
эффективное
блокирование
фонового
высокая
механическая
прочность
стойкость
термическим
радиационным
воздействиям
зависимости
особенностей
конкретной
выбираются
состав
конструкция
данной
работе
сообщается
разработке
изготовлении
набора
многослойных
тонкопленочных
окнами
прозрачности
рис
Геометрические
параметры
структур
определялись
методом
малоугловой
рентгеновской
дифрактометрии
результатам
проведенных
дифрактометре
Philips
X'Pert PRO
измерений
угловой
зависимости
отражения
многослойной
структуры
волны
= 0.154
Прозрачность
рабочем
диапазоне
измерялась
состав
которого
входят
рентгеновская
трубка
сменными
анодами
спектрометр
монохроматор
-500,
рефлектометр
детекторы
Относительная
точность
измерений
составляла
несколько
процентов
Более
точностью
лучше
0.2 %)
волны
проводились
двухзеркальном
рефлектометре
оценки
блокирующих
свойств
состоящем
неонового
фотодетектора
-9,
проводились
измерения
прозрачности
длине
волны
= 0.633
мкм
Процесс
изготовления
фильтров
производился
магнетронного
Четыре
магнетрона
соответствующими
плоскими
мишенями
материалов
позволяют
четырехкомпонентные
структуры
подложки
диаметром
150
Распыление
мишеней
осуществляется
аргона
при
~ 0.01
рабочем
перед
процесса
более
первом
кремниевую
подложку
наносился
подслой
напылялась
многослойная
структура
процессе
жидкого
химического
травления
подслой
растворялся
вылавливалась
держатель
отверстием
когда
должна
выдерживать
большие
механические
нагрузки
фильтр
прикрепляется
поддерживающую
сетку
05101520253035
Al/Si
Zr/Si
Zr/Al
Mo/C
Cr/Sc
Пропускание
Длина
волны
Расчетные
пропускания
многослойных
ранее
методика
изготовления
свободновисящих
Cr/Sc
фазовращателей
[1]
применена
при
изготовлении
фильтра
для
фокусирующего
спектрометра
[2],
выполненного
схеме
Гамоша
Фильтр
пропускает
спектральной
области
совпадающей
водяным
окном
= 2.3 – 4.4
),
эффективно
защищает
детектор
видимого
диапазона
толщинами
периоде
= 1.5
= 1.6
периодов
N = 63)
закреплен
рамке
прямоугольным
отверстием
18 × 46
пропускания
рабочем
представлен
рис
Фильтр
такой
толщины
обеспечивает
блокировку
фонового
видимого
диапазона
уровне
хуже
диагностики
новых
источников
длина
волны
которых
заранее
необходимы

имеющие
широкую
полосу
пропускания
Результаты
измерения
прозрачности
= 3.1
Ранее
приводились
сведения
широкополосном
представляющем
собой
многослойную
Mo/C
опорной
[3].
Теперь
нами
разработаны
изготовлены
свободновисящие
основе
структур
Mo/C (
= 2.1
, N = 60) (
рис
Zr/Al (d
= 3.6
, N = 11) (
рис
окнами
прозрачности
диапазоне
Новые
широкополосные
фильтры
предназначены
для
экспериментов
регистрации
генерируемого
при
отражении
лазерного
нелинейной
плазменной
релятивистского
зеркала
) [4].
точки
прозрачность
Mo/C
= 58,
= 2
= 0.6
сравнении
линия
Разработанные
многослойные
фильтры
Zr/Al
характеризуются
наибольшей
полосой
пропускания
счет
использования
Al,
прозрачного
области
� 17
материала
Zr,
одного
самых
прозрачных
металлов
диапазоне
= 6 – 18
удалось
получить
фильтр
окном
прозрачности
суммарной
толщине
100
Zr/Al
уступает
прочности
Mo/C
фильтру
большей
толщины
Измеренное
пропускание
длине
= 633
составило
Mo/C
Zr/Al
5×10
1.1×10
соответственно
Обычно
период
многослойной
структуры
выбирается
таким
расчетом
чтобы
брэгговского
отражения
прозрачности
пропускания
фильтров
пропускания
период
структуры
выбирался
образом
резонансное
отражение
структуры
уменьшило
скачок
прозрачности
края
поглощения
Al (
= 17
Результаты
измерения
прозрачности
интервале
= 12.5 – 20.5
приведены
рис
. 4.
Несоответствие
расчетными
измеренными
связываем
перемешиванием
границе
резонансного
отражения
. 4.
Пропускание
Zr/Al
фильтра
данным
измерений
расчетная
зависимость
сплошная
).
Пунктир
расчет
пропускания
нерезонансной
структуры
толщины
= 61
= 39.6
, N = 1 ).
промышленной
EUV-
литографии
требуются
фильтры
прозрачностью
рабочем
диапазоне
выдерживающие
длительное
воздействие
излучения
высокой
средней
интенсивности
волны
13.5
перспективными
являются
основе
пары
Zr
Si,
высокую
прозрачность
данном
диапазоне
Нами
были
разработаны
свободновисящие
многослойные
Zr/Si
фильтры
прозрачностью
76 %
[5].
прозрачность
была
достигнута
счет
отсутствия
поддерживающей
сетки
снижения
общей
толщины
фильтра
50
Высокая
прочность
многослойной
Zr/Si
структуры
позволяет
создавать
свободновисящие
большой
апертуры
Так
стенда
проекционной
литографии
изготовлены
образцы
размерами
20 ×140
круглые
диаметром
изучено
влияние
состава
2468101214161820
Пропускание
1234567
измерения
расчет
Пропускание
Длина
12131415161718192021
Пропускание
Длина
волны

– 2008
49
многослойной
Zr/Si
структуры
механическую
прочность
эффективность
подавления
видимого
ближнего
диапазонов
спектра
доли
периоде
приводит
увеличению
прозрачности
рабочем
диапазоне
более
эффективному
подавлению
излучения
при
этом
уменьшается
прочность
структуры
что
ограничивает
использование
Zr/Si
фильтров
большим
содержанием
кремния
Фильтры
литографических
установках
подвергаются
тепловому
воздействию
вследствие
поглощения
излучения
высокой
средней
мощности
влияние
нагрева
оптические
структурные
свойства
Zr/Si
создан
стенд
позволяющий
проводить
долговременные
круглосуточные
термические
испытания
вакууме
остаточное
давление
более
).
Длительные
испытания
необходимы
чтобы
определить
период
времени
которого
фильтр
сможет
сохранять
свои
свойства
условиях
высоких
тепловых
нагрузок
Процесс
нагрева
осуществлялся
пропускания
тока
через
выяснено
что
при
долговременном
воздействии
теплового
потока
плотностью
мощности
превышающей
становятся
изменения
свойств
структуры
результатам
исследования
пленок
после
методов
электронной
дифракции
флуоресцентного
микроанализа
установлено
ухудшение
оптических
свойств
фильтра
связано
образованием
силицидов
циркония
окислением
повышения
стойкости
окислению
было
предложено
использовать
защитные
покрытия
пленок
Ru.
Эффективность
такого
подхода
показывает
следующий
эксперимент
При
отжиге
Zr/Si
фильтра
толщиной
180
течение
360
часов
плотностью
мощности
его
прозрачность
длине
волны
13.5
упала
19%,
пропускание
аналогичного
Ru
покрытием
время
уменьшилась
28%.
Еще
одной
важной
сферой
применения
многослойных
космические
исследования
Солнца
EUV
диапазоне
Для
комплекса
телескопов
ТЕСИС
КОРОНАС
ФОТОН
предназначенных
получения
изображения
Солнца
спектральных
диапазонах
13.0 – 13.6
, 17.1
29 - 32
высоким
пространственным
разрешением
[6],
разработаны
изготовлены
комплекты
многослойных
фильтров
Zr/Si (d
= 2.8
= 1.5
, N = 50)
Al/Si (d
= 3.2
, N = 65)
жестких
опорных
сетках
Прозрачность
стальных
сеток
составляет
80 %.
Измеренная
рабочем
диапазоне
волн
= 13.2
прозрачность
Zr/Si
сетке
составляет
для
Al/Si
сетке
17.1
= 30.4
соответственно
20%.
Прозрачность
Zr/Si
образцов
видимом
свете
633
превышает
2×10
, Al/Si
– 10
Испытания
механическую
прочность
что
Zr/Si
фильтр
сетке
ячейками
1.7 × 1.7
выдерживает
перепад
давления
атмосферу
Al/Si
фильтр
повреждается
при
перепаде
давления
0.9
атмосферы
вне
зависимости
того
какой
стороны
приложено
давление
проведены
сравнительные
испытания
прочности
разрыв
создания
перепада
давления
между
сторонами
пленки
табл
. 1).
1.
Результаты
тестирования
образцов
механическую
прочность
толщины
Ø -
диаметр
образца
).
Структура
45 1 6 0.05
2.8
1.5 30 6 0.12
2.8
1.5 50 6 0.55
2.8 1.5 50 16 � 1
0.6 37 2.5 0.23
1.6
0.6 23 2.5 0.34
3.2
1.5 65 6 0.2
3.2 1.5 65 16 0.93
Mo/
2.1
0.6 60 6 0.13
(Zr/Al)+Zr
5.1
3.6 11 6 0.12
образом
развитые
методики
позволили
абсорбционных
фильтров
прозрачности
перекрывающими
Показано
использование
многослойных
структур
при
должном
подборе
материалов
позволяет
повышать
механическую
прочность
корректировать
форму
спектра
пропускания
РФФИ
[1]
Андреев
Бибишкин
Кимура
.,
Известия
Серия
68, 565 (2004).
[2]
Бороздин
.,
.,
, 87, 33 (2008).
[3]
Андреев
.,
Клюенков
.,
Поверхность
Рентген
.,
синхротр
нейтр
2, 8 (2003).
Proceedings of SPIE,
7025, (2008).
[6]
.,
.,
Известия
Серия
69, 191 (2005).
Многослойная
Зуев
Кузин
Лучин
Полковников
Салащенко
Суслов
физики
микроструктур
РАН
Новгород
Россия
институт
РАН
Москва
Россия
e-mail:
kiniokop@rambler.ru
динамики
короны
крайнем
ультрафиолетовом
приведены
особенности
каждого
вида
многослойных
зеркал
Узкополосные
λ=30.4
телескоп
FET2)
Основная
трудность
подбора
материалов
узкополосных
предназначенных
работы
30.4
высоком
поглощении
большинства
доступных
материалов
этом
Традиционно
применявшиеся
многослойные
основе
пары
материалов
Mo/Si
свойствами
невысокой
спектральной
селективностью
10)
удовлетворяют
предъявляемым
требованиям
работе
[4]
качестве
альтернативы
предложены
изготовлены
образцы
основе
Mg.
этом
экспериментально
показано
что
наиболее
пиковые
отражения
19%
Cr/Mg
Si/Mg
при
порядка
40
30.
переходных
границ
структурах
путɺм
введения
буферных
слоɺв
хрома
позволило
пиковый
коэффициент
основе
Si/Mg
40%.
Отражательные
характеристики
Si/Mg
После
хранения
условиях
окисления
пиковый
коэффициент
образцов
14%.
Предположительно
окислению
структуры
приводит
влага
проникающая
защиты
многослойной
структуры
окисления
была
применена
технология
двойных
сверхтонких
толщиной
0.3-1.0
заключающаяся
границы
когда
наноситься
предварительно
кремния
Si},
слоя
хрома
слой
кремния
наноситься
предварительно
Mg},
Материалы
слоев
соображений
. 1)
Карбид
образует
соединений
кремнием
магнием
. 2)
Cr/Mg
продемонстрировали
высокую
стабильность
отражательных
характеристик
течением
времени
что
позволяло
проявление
свойств
хрома
структурах
Si/Mg.
толщины
определялись
экспериментально
составили
итоге
около
Верхний
кремния
основной
структуры
одновременно
защитным
покрытием
Выполненные
привели
пиковый
коэффициент
отражения
38%,
селективность
около
Причем
первое
время
наблюдений
около
месяца
параметры
измерения
проведɺнные
год
коэффициента
отражения
28% (
рис
2).
Нужно
отметить
при
селективности
30)
пиковый
отражения
28%
позволяет
подобным
структурам
являться
альтернативой
традиционным
Mo/Si
покрытиям
Узкополосные
17.1
телескопы
высотой
неровностей
поверхности
0.3
отражательные
характеристики
пиковый
коэффициент
отражения
R=66-67% (
при
теоретическом
73%)
спектральной
селективности
26.
подложке
параболическим
профилем
поверхности
получить
64%
удалось
быть
шероховатостью
подложки
так
шероховатостью
нанесенной
подложку
целью
асферизации
Широкополосные
λ=30,4
XUV
спектрогелиографа
изготовлено
широкополосное
зеркало
центром
отражения
спектру
=30.4
при
нормальном
уже
отмечалось
ранних
экспериментах
КОРОНАС
применялись
основе
Mo/Si (
пиковый
коэффициент
отражения
R=20-25%,
спектральная
10)
высокой
стабильностью
. [5]
Изготовленные
эксперимента
следующие
отражательные
характеристики
пиковый
коэффициент
отражения
R=18,5%,
спектральная
Кроме
широкополосных
отражающих
покрытий
основе
Mo/Si,
ходе
Mg/B
Теоретические
предсказывают
отражательные
характеристики
пиковый
коэффициент
отражения
50%
при
селективности
около
13.
Возникает
временной
устойчивости
Соотношение
Mg
периодах
варьировалось
=13.5-
14.3
соответственно
суммарной
материалов
периоде
структуры
отражения
43.3%,
при
=13.
течение
трех
месяцев
после
структур
показали
характеристик
образом
некоторых
задач
предпочтительными
могут
структуры
основе
Mg/B
обеспечивающие
пиковый
коэффициент
отражения
при
относительно
низкой
селективности
Адсорбционные
фильтры
опыт
производстве
фильтров
изготовлены
фильтров
опорных
размеры
33:38
подложки
подслоем
установке
магнетронного
подслой
стравливался
отверстием
Натянутая
периметру
отверстия
приклеивалась
опорную
Выбор
состава
пленок
обусловлен
высокими
коэффициентами
пропускания
соответствующих
материалов
своем
рабочем
технологическими
Толщина
определялась
требований
коэффициент
пропускания
волн
около
13.2
должен
меньше
30 %,
30.4
20%.
Измерения
прозрачности
пленок
проводился
спектрометре
монохроматоре
-500.
Прозрачность
633
измерялась
использованием
He-Ne
Средняя
прозрачность
Al/Si
составляет
20.2%
30.4
средняя
прозрачность
длине
13.6
равна
33.3%.
механическую
прочность
фильтров
проводились
создания
перепада
между
сторонами
Приведены
критических
перепадов
при
которых
наблюдался
разрыв
пленок
Свободновисящие
круглом
отверстии
Ø = 6
p = 0.2
опорной
сетке
круглом
отверстии
Ø = 16
p=0.93
�p 1
атм
Применение
элементов
эксперименте
Кузин
Физический
институт
РАН
e-mail:
kuzin@lebedev.ru
, sshestov@dgap.mipt.ru
настоящее
продолжаются
Солнца
мягкой
рентгеновской
вакуумной
ультрафиолетовой
спектра
космических
выполнения
отечественной
программы
космических
конце
2008
орбиту
КОРОНАС
ФОТОН
космическая
обсерватория
ТЕСИС
[1].
Аппаратура
включает
приборов
предназначенных
спектроскопических
рентгеновском
вакуумном
ультрафиолетовм
спектра
проекта
ТЕСИС
http://www.tesis.lebedev.ru.
Основной
ТЕСИС
осуществление
непрерывного
мониторинга
Солнца
поиск
ответов
Солнца
нагрев
механизм
солнечных
вспышек
эксперимента
входят
солнечной
структуры
условий
температуры
плотности
),
глобальных
горячих
облаков
активных
выбросов
корональной
массы
Комплекс
приборов
позволяет
проводить
короны
различных
типов
динамику
отдельных
высоким
пространственным
разрешением
1.7
угл
.)
временным
(10
),
крупномасштабные
больших
расстояниях
поверхности
Солнца
радиусов
отдельных
структур
высоким
разрешением
0.01 Å)
широком
других
решения
задач
аппаратуре
использованы
различные
основанные
применении
современных
элементов
рентгеновской
оптики
многослойные
нормального
изготовлены
многослойные
тонкопленочные
фокусирующее
зеркало
детекторы
изображений
основе
матриц
дифракционная
решетка
ГИПО
).
аппаратуры
входят
высокого
разрешения
спектральные
вблизи
132, 171
304 Å,
телескоп
коронограф
широкого
поля
зрения
304 Å,
285-335 Å,
рентгеновский
8.42 Å
рентгеновский
спектрометр
диапазон
1-10 Å.
мелкомасштабной
высоким
временным
разрешением
отдельных
короне
предназначены
высокого
разрешения
132/171
171/304 Å.
построены
Гершеля
внеосевым
параболическим
Применение
однозеркальной
схемы
сравнению
двухзеркальными
позволяет
высокой
эффективности
регистрации
возможность
работать
экспозиций
одновременно
высокого
пространственного
разрешения
ограниченном
поле
зрения
используются
F=1625
световым
диаметром
Ø=100
угловой
размер
детекторе
– 1.7
Поле
зрения
телескопов
высокого
разрешения
132/171
предназначен
горячей
» (T~10 MK
выше
узком
спектральном
132 Å
~5 Å.
Так
горячая
короне
привязки
другим
структурам
солнечной
короны
использоваться
изображение
холодной
получаемое
диапазоне
171 Å(
~6 Å).
формирования
такого
комбинированного
изображения
используется
разделенное
покрытиями
Mo/Si (132 Å)
(171 Å),
зоны
перекрывают
примерно
30%
площади
зеркала
соотвественно
блокировки
мощного
видимого
используется
двойная
фильтрации
входной
Входной
многослойную
тонкопленочную
структуру
закрепленную
поддерживающей
детектора
многослойная
непосредственно
рабочую
поверхность
матрицы
высокого
разрешения
171/304 Å
холодной
(T~1 MK, 171 Å)
переходного
слоя
(T~0.1 MK, 304 Å).
Оптическая
аналогична
132/171 Å.
используется
зеркало
разделенное
концентрические
покрытиями
основе
Al/Zr (171 Å,
~6 Å)
Mg/Cr/Si/B
C (304
~10 Å).
спектрального
диапазона
осуществляется
поворотом
специальной
блокировки
видимого
диапазона
используется
двойная
фильтрации
фильтр
многослойная
поддерживающей
фильтр
детектора
многослойная
рабочую
поверхность
матрицы
крупных
структур
короны
выбросов
коронального
вещества
.)
больших
расстояниях
поверхностью
Солнца
коронограф
широкого
поля
зрения
построен
схеме
Кретьена
зеркала
гиперболической
поверхности
Использование
позволяет
создать
небольших
размеров
(~300x100x100
при
высоком
получаемых
изображений
широком
поле
зрения
расстояние
телескопа
F=600
зрения
– 2.5°,
угловой
детекторе
– 4.6
сек
используются
сравнительно
широкополосные
многослойным
Mo/Si
покрытием
центром
304 Å,
~30 Å.
подавления
солнечного
диска
напылена
искусственная
Sc.
блокировки
мощного
видимого
используется
двойная
фильтрации
многослойные
детектора
Проведение
определение
температурного
состава
плотности
отдельных
структур
солнечной
проводиться
спектроскопическим
полученным
спектрогелиографом
диапазона
285-335 Å
монохроматические
изображений
короны
отдельных
спектральных
этот
спектральный
попадает
около
100
спектральных
различных
ионов
формируемых
широком
диапазоне
температур
He II c
T~80000
Ca XVIII c T~10 MK.
построен
бесщелевой
дифракционной
решеткой
скользящего
~1.5°).
что
при
использовании
схемы
сохраняется
высокое
пространственное
разрешение
перпендикулярной
при
большом
поле
зрения
Солнца
используется
голографическая
дифракционная
решетка
3600
покрытием
выходном
установлено
асферическое
многослойным
покрытием
Многослойное
покрытие
основе
Mo/Si
отражения
широком
спектральном
диапазоне
~30 Å.
используется
двойная
фильтрации
многослойные
поддерживающей
напыленные
рабочую
поверхность
матрицы
горячей
» (T~10 MK)
будет
проводиться
использованием
рентгеновского
8.42 Å
резонансной
иона
Mg XII 8.42 Å.
спектральной
происходит
достаточно
горячей
построен
использованием
фокусирующей
оптики
нормального
позволяет
получать
пространственное
разрешение
разрешение
Наблюдения
спектрогелиографа
проводиться
совместно
телескопами
высокого
разрешения
пространственной
структуры
проведения
более
полной
диагностики
корональной
фокусирующим
элементом
изогнутое
зеркало
Рабочая
плоскость
[10.0]
межатомным
расстоянием
2d=8.507 Å
обеспечивает
брегговскую
дифракцию
углом
нормали
рабочей
зеркало
сферическую
R=2710
Высокая
дисперсия
характерная
схемы
отсутствие
излучении
Солнца
приводят
получению
монохроматических
изображений
используется
двойная
фильтрации
входного
используется
майларовая
(3.8
напыленными
общая
толщина
0.2
Фильтр
многослойная
рабочую
поверхность
матрицы
Измерение
многослойных
плазменного
Вишняков
Рагозин
Физический
институт
РАН
Москва
Россия
e-mail:
juk301@mail.ru
juk301@sci.lebedev.ru
определɺнных
групп
лабораторных
астрофизических
широко
используют
периодические
многослойные
).
принято
характеризовать
коэффициентом
отражения
шириной
резонансного
отражения
Важное
однородность
сопровождающие
максимумы
интерференционные
порядки
отражения
которые
могут
существенный
интегральный
отражɺнный
поток
широкополосного
плазменного
источника
позволяет
выявить
особенности
формировании
отражɺнного
собой
изображающий
стигматический
котором
роль
фокусирующего
элемента
принадлежала
[1]
собирался
столе
0.6×3.6
включал
себя
входную
широкоапертурную
дифракционную
решетку
пропускание
Оптическая
экспериментов
Источником
плазма
при
облучении
вольфрамовой
Nd:YAlO
(0.5
, 1.08
мкм
).
Лазерный
пучок
фокусировался
эффективной
площадью
линзой
тяжɺлого
Пиковая
центре
фокального
представляет
собой
квазинепрерывный
~20
350 Å [2, 3].
Спектры
полученные
работе
собой
меняющегося
отражательной
способности
исследуемого
зеркала
детектора
пропускания
Чувствительные
элементы
детекторов
ПЗС
матрицы
(CCD 47-10 backside-illuminated,
13
мкм
слоем
многослойной
структурой
которые
абсорбционных
фильтров
Геометрия
установки
давала
полученных
однородности
Некоторые
двухсекционными
апертура
разделена
которые
наносились
различные
многослойные
покрытия
).
двухсекционного
132/172 Å.
. 2
показан
отражения
двухсекционного
(Mo/Si
максимумами
отражения
172 Å.
рисунка
172 Å
небольшой
наклон
который
указывает
периода
многослойной
структуры
отражения
смещается
172 Å
176 Å).
Фрагмент
132 Å
даɺт
спектральные
линии
наклона
что
говорит
однородности
периода
многослойной
фрагмента
максимумом
192 Å.
Другим
примером
слабонеоднородного
периодическое
Mo/Si
зеркало
максимумом
отражения
которого
показан
Рис
видно
рисунка
края
расположены
нулевого
дифракционного
порядка
середина
отражения
смещается
190 Å
центре
194 Å
свидетельствует
зеркала
период
многослойной
структуры
примерно
больше
чем
центре
132 Å (
теор
периодического
Mo/Si
максимумом
отражения
132 Å,
отчɺтливо
видны
сопровождающие
сателлиты
стороны
основного
максимума
длинноволновой
области
сателлитов
они
находится
полном
согласии
теоретическим
расчɺтом
[4]
),
причɺм
характеризует
многослойной
структуре
Теоретический
80
монослоɺв
Если
собой
видно
экспериментальном
графике
чаще
значит
многослойной
исследуемого
измерены
спектры
отражения
для
двух
типов
максимумом
отражения
вблизи
304 Å.
основе
” Mo/Si
новой
периодической
основе
Mg/Si,
синтезированной
РАН
[5].
Расчɺтный
коэффициент
отражения
Mo/Si (
Mg/Si (
304 Å.
приведены
расчетные
коэффициенты
отражения
обеих
расчɺтном
спектре
Mo/Si
многослойной
присутствует
ярко
интерференционный
максимум
второго
порядка
около
160 Å.
того
первого
порядка
характеризуется
шириной
полувысоте
(~30–35 Å)
широкими
крыльями
спектре
том
представлен
новой
многослойной
структуры
Mg/Si.
использованию
многослойной
структуре
первых
несколько
большее
слоев
существенно
резонансный
отражения
вторых
второй
интерференционный
порядок
отражения
ослабляется
так
значительного
поглощения
Mg.
Mo/Si (
), Mg/Si (
304 Å.
изображены
графики
экспериментальных
Mo/Si
Mg/Si
вблизи
304 Å,
которые
соответствуют
теоретическим
расчɺтам
Mo/Si
основной
максимум
отражения
большую
ширину
полувысоте
(~30 Å),
спектр
Mg/Si
достаточно
12 Å)
основным
максимумом
отражения
содержит
= 160 Å.
Кроме
обоих
спектрах
около
170 Å,
объясняется
фильтра
наличие
при
170 Å
объясняется
его
EXAFS-
структурой
потребность
дифракционных
спектрометрах
обладающих
одновременно
стигматизмом
относительно
большим
приемным
углом
широким
спектральным
порядка
более
при
разрешающей
способности
Такой
изображающий
спектрометр
при
использовании
пропускающей
дифракционной
решетки
апериодическим
нормального
[4, 6 – 8].
апериодического
снятый
фильтром
апериодическое
оптимизированное
равномерное
отражение
125–250 Å.
получен
ПЗС
Zr/Si
Рис
),
Коротковолновая
граница
обоих
определяется
краями
Al,
соответственно
Длинноволновая
граница
определяется
эмиссионном
падением
пропускания
основании
графиков
этих
можно
сказать
что
коэффициента
отражения
данного
широкополосного
апериодического
составляют
приблизительно
15%
области
125
190 Å.
этого
удалось
особенно
ярко
проиллюстрировать
EXAFS-
структуры
края
поглощения
Al.
отчɺтливо
видно
что
краем
частичного
пропускания
зависящего
Предполагая
содержит
чистый
кристаллический
используя
графики
[9, 10],
можно
объяснить
170 Å
оценить
соотношение
толщинами
Первый
определяет
пропускания
170 Å,
второй
определяет
масштаб
осцилляций
EXAFS-
структуре
оценке
толщина
составляет
0.1
порядок
превышает
Расчɺтный
коэффициент
отражения
апериодических
оптимизированных
равномерное
отражение
диапазоне
251-310 Å.
рассчитаны
[4]
основе
Mg/Si
Mo/Si,
оптимизированные
равномерное
отражение
251 – 310 Å.
изображɺн
коэффициент
отражения
многослойных
структур
рисунка
видно
что
Mg/Si
зеркало
высокий
отражения
оптимизации
содержит
паразитных
побочных
отражения
около
150 Å.
Авторы
признательны
постоянное
работе
Пирожкову
содействие
при
проведении
расчетов
выполнена
при
Проекты
07-02-00316
08-02-01301).
[1]
Митропольский
Рагозин
Сухановский
.,
Квантовая
электрон
(1), 89 (1993).
[2] Gullikson E.M., Underwoo
d J.H., Batson P.C., J.
X-Ray Science and Technol.,
, 283 (1992).
[3]
Колачевский
.,
Пирожков
.,
Квантовая
электрон
(9), 843 (1998).
[4]
Колачевский
.,
Пирожков
.,
Квантовая
электрон
(5), 428 (2000).
[5]
Полковников
Салащенко
Нанофизика
наноэлектроника
(XII
симп
., 10-14
марта
2008
.1,
.210.
[6] Ragozin E.N., Kondratenko V.V., Levashov
V.E., Pershin Yu.P., Pirozhkov A.S., Proc. SPIE,
4782
, 176 (2002).
[7]
Капралов
Корде
.,
Пирожков
Рагозин
Квантовая
.,
(2) 149 (2002).
[8] Beigman I.L., Pirozhkov A.S., Ragozin E.N., J.
Opt. A: Pure Appl. Opt.,
, 433 (2002).
[9] Codling K., Madden R.P., Phys. Rev.,
167
(3),
587 (1968).
[10] Gähwiller C., Brown F.C., Phys. Rev. B,
(6),
1918 (1970).
водородной
среды
характеристики
тепловых
нагрузок
Гусев
Лучин
Салащенко
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
29 28.5 28.5 28.5 29 30 31
рамках
данной
работы
зависимости
температуры
образца
водорода
при
джоулевом
нагреве
структуры
источника
постоянного
диапазоне
W =
0.2 – 3.0
импульсного
источника
при
W = 0.5 – 1.8
рис
. 1).
приведенных
графиков
видно
что
при
p =
температура
может
значительно
чем
вакуумного
Температура
образца
зависимости
водорода
при
тепловых
нагрузках
W =
0.2, 0.5, 0.8, 1.2, 1.8, 2.2
3.0
. DC –
нагрев
постоянным
током
, AC –
импульсный
нагрев
нагрева
Если
некоторую
допустимую
температуру
образца
дополнительное
охлаждение
водородной
позволяет
подавать
несколько
большую
мощность
другой
стороны
цирконий
способен
достаточно
поглощать
водород
образовывать
гидриды
приводит
охрупчиванию
циркониевых
конструкций
оценки
тонкопленочных
фильтров
при
нагреве
разреженной
водородной
атмосфере
планируется
проведение
непрерывных
нескольких
образцов
при
выбранных
параметрах
мощности
ранее
полученными
непродолжительные
обнаруживают
различий
нагревом
образцов
вакууме
нагревом
водороде
при
p = 10
Торр
рис
при
тепловых
пленок
установлено
что
сопротивление
образцов
ростом
температуры
[4].
закономерность
Временные
поглощаемой
образце
плотности
мощности
сопротивления
полученные
ходе
режиме
умеренного
нагрева
режиме
повышенной
мощности
нагрева
рис
Локальные
графиках
сопротивление
при
неизменной
поглощаемой
мощности
соответствуют
теплоотвода
водорода
нагреве
или
высокой
поглощаемой
мощности
проявляться
необратимые
сопротивления
свойств
структуры
полтора
испытаний
условиях
поглощаемой
плотности
мощности
сопротивление
образца
выросло
81
90
пропускание
волны
633
2.5
образом
интервал
водорода
котором
возможно
тепловой
тонкопленочный
Zr/Si
схемы
проекционной
литографии
теплоотвода
следующем
работы
предполагается
проникающего
водорода
эксплуатационные
характеристики
поддержана
РФФИ
грант
07-02-
00992.
- DC
- AC
Температура
Zr/Si
020406080100
Сопротивление
образца
Время
нагрева
мин
0.5
1.0
1.5
2.5
3.0
3.5
Тепловыделение
020406080100
Сопротивление
образца
Время
нагрева
0.5
1.5
2.0
Тепловыделение
.
, 6 - 9
2008
.
60














Рощупкин
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Черноголовка
Россия
e-mail:
rochtch@iptm.ru
проблем
технологии
микроэлектроники
особочитсых
материалов
ИПТМ
рентгеновская
оптика
развивается
1985
Основные
направления
рентгеновской
оптики
ИПТМ
различных
типов
рентгенооптических
элементов
управления
пространственной
структурой
рентгеновского
развитием
рентгеновских
диагностики
материалов
микро
наноэлектроники
рентгеновских
методов
диагностики
органичнично
элементов
рентгеновской
оптики
рентгеновской
оптики
требует
соответственно
использования
современной
технологической
.
1.
технологической
базы
ИПТМ
создания
рентгенооптических
элементов
элементов
рентгеновской
оптики
использовании
современных
нанотехнологии
электронно
сухого
травления
концу
2009
специализорованная
зона
100
общей
площадью
90
рентгеновской
данной
технологической
сосредоточено
уникальное
технологическое
оборудование
рис
включающее
установку
электронно
комании
позволяющую
формировать
рентгенооптическиэлементов
минимальным
размером
установку
реактивного
плазменного
травления
для
переноса
рисунка
оптического
резиста
кремний
),
установк
магнетронного
Alcatel SML
формирования
тонкопленочных
структур
многослойные
рентгеновские
основе
элементом
Ni, W, Si, C, B
).
технологической
чистой
зоне
планируется
размещение
установки
фотолитографии
целом
технологическая
полным
замкнутым
циклом
производства
широкого
рентгенооптических
включающих
рентгеновские
дифракционные
решетки
Технологическое
оборудование
для
изготовления
элементов
рентгеновской
оптики
установка
электронно
литографии
установка
плазменного
травления
AMS100, (
установка
магнетронного
.
, 6 - 9
2008
.
64
элементы
создаваемые
ИПТМ
рентгенооптических
элементов
направлено
развитие
методов
рентгеновской
томографии
различных
Среди
создаваемых
РАН
рентгенооптических
необходимо
прежде
отметить
рентгенооптические
Френелевские
зонные
нормального
параболические
рефракционные
рис
Использование
современных
технологических
возможностей
при
изготовлении
фокусирующих
рентгенооптических
элементов
позволяет
фокального
нанометровом
что
позволяет
пространственное
разрешение
при
проведении
помощью
рентгеновского
излучения
ИПТМ
большое
созданию
дифракционных
решеток
исследований
многослойные
дифракционные
решетки
дифракционные
решетки
нормального
дифракционные
решетки
эффектом
изготовления
дифракционных
решеток
также
используется
технологическая
использованием
электронно
литографии
реактивного
плазменного
травления
рис
представлены
многослойная
дифракционная
решетка
дифракционная
решетка
нормального
).
Многослойная
изготовлена
периодом
основе
многослойного
рентгеновского
состоящего
50
слоев
W/Si
периодом
d=4.75
Многослойное
зеркало
было
сформировано
магнетронного
Дифракционная
решетка
нормального
сформирована
тонкой
мембране
электронно
литографии
последующим
термическим
осаждением
Au
lift-off
результате
которой
поверхности
тонкой
мембраны
остается
Au
дифракционная
решетка
нормального
Брэгг
Френелевская
зонная
пластинка
двумерной
фокусировки
рентгеновского
Дифракционные
решетки
) W/Si
многослойная
решетка
периодом
D=2
периодом
d=4.75
) Au
дифракционная
решетка
нормального
периодом
D=1
изготовленная
тонкой
мембране
SiO
Аппаратурная
исследования
элементов
ИПТМ

рентгенооптических
свойств
зонных
пластинок
дифракционных
зонных
пластинок
проводится
непосредственно
ИПТМ
так
источниках
синхротронного
Непосредственно
проводятся
установке
Rigaku
Rotaflex RU200
вращающимся
образцами
однокружный
пьезоэлектрических
подвижек
позволяющих
прецезионную
рентгенооптических
элементов
2008
ИПТМ
приобрел
рентгеновский
дифрактометр
компании
Bruker D8 “DISCOVER”,
источника
рентгеновского
используется
рентгеновская
трубка
вращающимся
анодом
дифрактометр
позволяет
проводить
современных
рентгенодифракционных
рефлектометрия
дифрактометрия
исследование
напряжений
текстур
порошковая
дифрактометрия
Общий
дифрактометра
D8 “DISCOVER”
представлен
рис
. 4.
Рентгеновский
дифрактометр
D8
“DISCOVER”
Использование
соответствующего
оборудования
позволяет
провдить
реальные
исследования
дифракционных
свойств
рентгенооптических
материалов
проводить
кристаллографических
свойств
материалов
например
рис
отражения
полученные
монослоев
Mo
толщиной
15
соответственно
основании
отражения
критического
периоду
толщинныз
осцилляций
можно
определить
плотности
толщины
сформироанной
рис
представлена
двумерная
карта
распределения
рентгеновской
дифрагированной
многослойной
дифракионной
решетке
представленной
рис
).
Исследования
рентгенооптических
многослойной
дифракционной
решетке
проведены
источнике
синхротронного
при
энергии
рентгеновского
=8
кэВ
Кривые
отражения
монослоев
Mo.
Двумерная
карта
распределения
рентегновской
дифрагированной
дифракционной
решетке
рис
).
рентгеновского
E=8
кэВ
Трехмерная
карта
распределения
Cu
что
создаваемые
РАН
рентгенооптические
используются
проведения
широкого
использованием
рентгеновского
синхротронного
рис
пример
использованияфренелевских
зонных
пластинок
скользящего
падения
рентгеновского
рисунке
трехмерная
карта
распределения
тест
объекте
отметить
что
одним
основных
направлений
научной
деятельности
ИПТМ
создание
применение
рентгенооптических
элементов
линейных
зонных
Шулаков
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
РАН
142432,
Черноголовка
Московская
область
shulakov@iptm.ru
работе
проводится
оптимизация
фазовых
зонных
пластинок
прямоугольным
рельефом
Вуда
[1,2].
приближение
полностью
оправдано
френелевских
зонных
пластинок
работающих
сагиттальной
геометрии
условиях
брэгговского
отражения
[3].
зонные
[4]
Соре
[5],
использующиеся
рентгеновском
можно
фазовыми
Например
кремния
отношение
мнимой
действительной
преломления
равно
0.01
поглощение
составляет
это
означает
пластинок
экранирование
центральных
зон
зонные
Соре
радиус
зоны
длина
расстояние
широко
используются
оптике
рентгеновского
излучения
для
падающего
формирующие
изображение
показали
что
свойства
зонных
пластинок
отличаются
кольцевых
[6]:
14.5%
площади
первой
работают
против
фокусе
отличаются
так
фазе
фазовая
вкладов
зон
пластинок
пластинки
отличный
создаваемый
дифрагированным
порядком
дифракции
асимметричны
положение
соответствует
теоретическим
значениям
это
позволяет
предположить
зонные
Соре
являются
оптимальными
Линейная
пластинка
рис
сложения
вкладов
фазовых
зонных
пластинок
Можно
что
размер
первой
зоны
линейной
Соре
Максимальный
первой
первого
порядка
соответствует
= 0.855
рассмотрим
геометрию
зон
границы
которых
определяются
выражением
rnB
оптимизирующий
параметр
общее
количество
четное
Амплитудно
диаграмма
фокус
кольцевых
фазовых
рельефа
равной
указаны
Проводя
экранированными
радиус
получим
Поэтому
рассматриваемую
геометрию
можно
условно
экранированной
зонной
пластинкой
мнимой
нулевой
зоной
При
амплитудно
фазовая
эффективность
использования
первой
зоны
процесс
площадь
первой
перераспределяется
остальные
размер
всех
зон
кроме
первой
ростом
приводит
улучшению
характеристики
целом
исключением
первой
пары
рис
=0.2684
первой
достигает
этого
первые
начинают
конкурировать
Будем
оптимизировать
геометрию
зонной
структуры
максимуму
фокус
первого
Параметр
opt,
opt = 0.3,
при
=6: 0.32,
при
=44: 0.34.
0.35
при
Отметим
что
при
99%
небольшие
вариации
практически
приводят
изменению
Зонная
пластинка
Соре
вклад
нулевой
порядок
который
концентрируется
окрестности
первых
пара
эффективность
=17%.
Величина
всех
последующих
парных
Так
пара
зон
вклад
нулевой
порядок
0.7%.
Параметр
первых
нулевой
порядок
фокусе
различных
Расчетные
формулы
Дифракция
линейной
зонной
описывается
выражением
21121
()(1)()
Exqqqq
=Φ−Φ+−−Φ
рассеянной
волны
точке
коэффициенты
отражения
прохождения
нечетных
четных
зон
соответственно
имеет
(1/2)[()()]
FzFz
Φ=+
(z) -
интеграл
Френеля
= (
),
эффективное
расстояние
расстояния
источник
зонная
зонная
плоскость
При
расчетах
тестированию
зонных
пластинок
синхротронах
Spring-8.
Результаты
расчетов
зависимостей
первого
порядка
параметра
представлен
рис
.3.
.3.
Распределение
дифракционной
эффективности
первого
порядка
0.34 –
сплошная
= 0 –
точки
= 60.
рис
представлено
осевое
распределение
эффективности
(0,
при
= 0
0.34.
рис
что
максимумов
при
11%
понятно
откуда
11%.
Распределение
рис
при
= 0.34
фокальной
плоскости
боковых
графике
рис
.4
максимумы
высших
порядков
целом
более
Кроме
распределение
эффективности
первого
порядка
приобретает
симметричный
[4].
эффективности
рис
показано
смещение
максимума
распределения
при
фокальной
плоскости
.5.
Осевое
распределение
эффективности
=0.34 –
точки
Зависимость
дифракционной
эффективности
при
opt.
рисунка
эффективность
модифицированной
чем
=0,
теоретического
дифракционной
эффективности
бесконечной
Выводы
разделу
Параметр
оказывает
первого
порядка
первых
при
эффективность
11%,
распределение
=0.34
процентов
шире
пластинки
Соре
интегральная
13%.
Для
других
смотри
график
рис
.6.
Другим
оптимизированной
зонной
высших
порядков
дифракции
интенсивности
первого
порядка
дифракции
обстоятельство
связано
opt
оптимальной
других
порядков
Кроме
того
параметр
opt
устраняет
распределения
фокуса
первого
порядка
Составные
пластинки
улучшения
основных
параметров
зонных
пластинок
разрешающей
способности
пиковой
могут
использованы
зонные
зонную
первом
порядке
дифракции
окружают
дополнительными
которые
имеют
фокусное
расстояние
высоком
порядке
дифракции
Стандартные
зонные
Соре
порядки
дифракции
обычно
используются
первый
третий
первый
третий
порядки
[4].
рассмотрение
понятие
зон
разделе
рассматривается
общий
зонных
пластинок
включающий
использование
зонных
структур
отличной
1/2
порядков
дифракции
коррекцию
размера
первой
внутренней
Показано
что
составные
позволяют
повысить
фокусируемой
энергии
при
уровня
Эксперимент
пластинок
выполнен
синхротроне
Spring-8,
Япония
[7].
Геометрия
составной
пластинки
Определим
границы
составляющей
зонной
работающей
порядке
дифракции
(),
нечетное
(),
четное
rmkjk
rmkk
+−−
(4)
нулевой
зоны
зоны
параметр
скважностью
соотношением
S=(m-j)/2m
зонной
параметрами
равной
размерам
(1).
(4)
переписать
1/2
1/2
(),
нечетное
(),
четное
NmkjBk
NmkBk
+−−−
+−−
(5)
процедуру
можно
повторять
последующих
составляющих
Ширины
выражением
1/2
1/2
()/2(),
нечетное
()/2(),
четное
mjNmkk
mjNmkk
−+−
++−
(6)
Изменяя
скважность
можно
варьировать
дифракционную
эффективность
разных
порядков
Внешние
отличной
1/2
позволяют
использовать
составной
зонной
порядки
дифракции
четные
эффективностью
для
фазовых
зонных
пластинок
Правило
отбора
параметру
имеет
0,2,4...,
нечетное
1,3,5...,
четное
(7)
рис
.7
работа
составляющих
Эффективность
зонных
одинаковая
она
ширины
нечетных
противоположные
.7.
второго
порядка
фокус
при
разной
скважности
.8.
Осевое
распределение
эффективности
зонной
2.1:
= 270,
= 2, |
| = 1.
что
использование
=1/4
позволяет
вытащить
второй
порядок
дифракции
параметру
приводит
второго
порядка
становится
немного
первого
порядка
Предположим
технологический
изготовления
зонной
структуры
определяется
шириной
четных
например
высокого
аспектного
отношения
критической
является
широкая
зона
высокого
отношения
четных
внешних
травятся
вертикально
[8,9].
При
этом
возможны
два
подтравливает
выберем
положительное
значение
отрицательное
максимальное
количество
зон
mjj
максимальный
размер
апертуры
составляющей
равны
[(||)1]/, (/2)
NmjmNd
=+−=
(8)
1010
(||),/
DDmjDd
=+=
(9)
выражений
(8)
(9)
составной
зонной
составляющая
порядком
дифракции
может
использоваться
вместо
составляющей
третьего
порядка
третий
порядок
вместо
пятого
.9.
изображение
зонной
1.0 + 2.1

1.
Зонная
1 1.0 1 1 0
2 3.0 3 1 0
3 2.1 3 1 25
4 1.0+3.0 3 2.78 0
5 1.0+2.1 3 4 0
6 5.0 5 1 0
7 3.2 5 1 44
8 1.0+3.0+5.0 5 4.27 0
9 1.0+2.1+3.2 5 7.11 0
приводятся
1-3
компонентных
фазовых
зонных
пластинок
отношения
размеров
максимальных
I/I
нулевого
порядка
окрестности
главного
сравнении
пластинкой
первого
порядка
=0.
вариант
1.0+2.1
превосходит
первым
порядком
1 + 3
43%.
рис
.11
приводятся
распределения
составных
зонных
пластинок
: 1.0+2.1
1.0+3.0.
пластинки
модифицированная
одинаковую
апертуру
одинаковый
размер
критических
внутренних
внешних
составляющих
Первая
52.4%
более
пиковую
интенсивность
уровень
окрестности
фокуса
главном
зонных
пластинок
: 1.0+2.1
=0.34)
1.0+3.0 –
точки
=160,
Выводы
разделу
Использование
скважностью
½ (4),
позволяет
использовать
составной
пластинке
порядки
дифракции
эффективностью
создают
главного
фокуса
поскольку
уходит
нулевой
порядок
который
экранируется
составляющей
работаю
первом
порядке
дифракции
внутренней
составляющей
параметру
пиковую
интегральную
при
уровня
поддержана
грантом
РФФИ
06-02-
17406.
Литература
Lord Reyleigh. Encyclopaedia Brittanica, vol.
24, pp. 429-451 (1888).
R.W. Wood. Philos. Mag. Ser.5, vol. 45, pp. 511-
522 (1898).
V.V. Aristov, Yu.A. Basov, S.V. Redkin, A.A.
.
, 6 - 9
2008
.
70

Преломляющая
рентгеновская
фотополимеров
Шабельников
Сагдуллин
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Черноголовка
Россия
e-mail:
lgs@iptm.ru
Преломляющая
рентгеновская
оптика
развитие
благодаря
развитой
ранее
концепции
рамках
которой
стало
возможным
формировать
новые
линзы
масштабированием
радиуса
кривизны
минимизированным
поглощением
[1].
формируются
методами
прецизионной
основном
основе
кремния
использованием
фоточувствительных
полимерных
материалов
широко
полимеров
формируемые
методами
рентгеновской
Расширение
круга
применяемых
фотополимерных
материалов
предоставляет
широкие
возможности
преломляющей
оптики
Следует
что
достоинством
фотополимерных
материалов
являются
пластичность
особенности
позволяет
геометрию
следовательно
расстояние
образом
обеспечивается
устройств
адаптивной
рентгеновской
оптики
Актуальной
создания
выше
новых
типов
обладающих
симметрией
чего
привлечение
развитие
новых
технологий
можно
считать
развитые
способы
формирования
преломляющих
[2-4].
Определенные
перспективы
отношении
метод
лазерной
стереолитографии
[5],
помощью
которого
созданы
масштабированием
радиуса
кривизны
вводимого
сокращения
радиуса
кривизны
является
оптической
набора
позволяет
кратности
набора
фокусного
расстояния
Положительный
оптической
достигнут
при
интегрального
пропускания
набора
которого
проведен
ранее
[6].
работе
представлены
работ
формированию
преломляющих
рентгеновских
линз
фотополимеров
качестве
фотополимерных
материалов
использован
глицидилметакрилат
добавками
дикамфарохинона
переходящий
твердую
при
длиной
также
метакрилатной
основе
Дихром
коммерческое
наименование
экспонируемый
365
Дихром
позволяет
получить
разрешающую
способность
ограниченную
только
качеством
использовании
полимера
Дихром
что
существенно
процесс
получения
линз
изготовлении
использованы
масочные
технологии
первом
сформированы
помощью
изготовленной
электроэрозионной
заготовки
толщиной
материалом
заполняли
пустоты
после
проводилось
экспонирование
После
отделения
маски
глубину
определяемую
маской
втором
случае
Дихром
разделительной
пленкой
экспонировали
фотошаблон
Показана
возможность
отметить
что
полученные
показатели
превосходят
аналогичные
которые
получены
методом
глубокой
рентгеновской
синхротронных
источниках
Использование
новых
фотополимерных
материалов
ставит
очередь
вопрос
радиационной
стойкости
излучению
проведено
образцов
Дихром
Люкс
генераторе
рентгеновского
RU-200
вращающимся
медным
анодом
режиме
50
150
проводилось
расстоянии
10
фокального
генератора
24
часов
Видимых
облученном
образце
микротрещины
отслаивание
отмечено
образом
можно
преломляющие
профили
сформированные
материале
геометрические
параметры
при
воздействии
рабочего
период
проведения
экспериментального
исследования
коэффициента
линейного
поглощения
Дихром
котором
использовали
материала
толщиной
1.2
Измерения
проводились
CuK
монохроматизированном
при
отражении
Si (111).
Получена
зависимость
логарифма
прошедшей
что
позволяет
наклону
прямой
определить
ослабления
соответственно
линейного
поглощения
Измеренные
1,02
= 980
значений
ПММА
данной
длине
Трехмерная
реконструкция
изображения
рентгеновском
микротомографе
образца
рентгеновской
стереолитографии
[5].
Разработка
отмеченных
типов
симметрией
потребовала
привлечения
новых
методов
неразрушающего
определения
геометрических
характеристик
Проведены
первые
измерения
образца
линз
полученного
стереолитографии
лабораторном
рентгеновском
микротомографе
[5].
Поставленная
контроля
геометрии
преломляющих
требует
развития
новых
реконструкции
работающих
условиях
относительно
невысокой
счета
измеряемых
проекциях
[7].
поддержана
грантом
РФФИ
07-02-
12064.
[1].
Аристов
Шабельников
.,
, 178, 61 (2008)
[2].
Шабельников
Способ
изготовления
рентгеновских
преломляющих
профилем
патент
2297681
приоритет
10.10.2003,
зарегистрирован
20.04.2007
[3].
Аристов
Павлов
Шабельников
Способ
изготовления
рентгеновских
преломляющих
патент
2298852
приоритет
14.10.2005,
зарегистрирован
10.05.2007
[4].
Аристов
Шабельников
Способ
изготовления
рентгеновской
преломляющей
поглощением
профиль
вращения
2008111077
25.03.2008
[5].
L.G.Shabelnikov, T.A.Sagdullin, A.V.Evseev,
V.E.Asadchikov, A.V.Buzmakov “X-ray
refractive photopolymer lenses” Digest reps.
XVII Int. SR Conference SR-2008, BINP,
Novosibirsk, Russia, 1-17 (2008)
[6].
Шабельников
Шабельникова
Применению
Рентгеновского
Синхротронного
Излучений
Нейтронов
Электронов
Наноматериалов
ИКАН
Москва
, 562 (2007)
[7].
Бузмаков
Шабельникова
., Int. conf. on Artificial Intelligence
Systems,
Геленджик
Россия
III, 26-27
(2007)
ультразвука
многоволнового
промодулированного
Пунегов
Научный
Центр
.24,
Сыктывкар
Россия
e-mail:
vpunegov@dm.komisc.ru
Известно
поле
смещений
периодическую
сверхрешетку
периодом
равным
ультразвуковой
волны
[1].
условиях
рентгеновской
дифракции
акустической
сверхрешетке
основного
брэгговского
возникают
дополнительные
),
друга
расстоянии
2
обратном
пространстве
характерно
ультразвукового
поля
объеме
поверхностной
[2].
дифракция
промодулированном
предполагает
взаимодействие
проходящей
дифракционной
волной
отдельного
дифракционного
порядка
окольное
взаимодействие
разных
Поэтому
общем
рентгеновская
дифракция
сверхрешетке
представляет
собой
многоволновое
[3].
многоволновой
рентгеновской
дифракции
более
чем
двухволновое
приближение
Следовательно
вопрос
при
условиях
можно
пренебречь
эффектами
многоволнового
рассеяния
промодулированном
Исследованию
проблемы
посвящена
работа
уравнения
описывающие
многоволновую
дифракцию
рентгеновских
(1)
n
a
i
A
n
[
0
,
n
ba
i
A
n
h
0
0
a
,
,
,
h
h
h
h
a
f(z)
порядка
.
уравнений
получена
периодической
модуляции
гармонической
)()()
,
например
номером
можно
уравнения
двухволновом
приближении
Известно
что
при
воздействии
ультразвуковой
волны
рассеивающая
способность
угловой
отдельного
пропорциональна
соответствующего
дифракционного
порядка
уравнений
дифракции
двухволновом
приближении
примет
(2)
(2)
структуре
совпадает
хорошо
уравнениями
Топена
[4].
состоит
том
что
вместо
экспоненциальных
множителей
поля
атомных
уравнениях
Такаги
уравнениях
(2)
присутствуют
функции
соответствующих
порядков
зависящие
градиента
затухания
ультразвуковой
волны
отвечают
формирование
профиля
кривых
дифракционного
отражения
брэгговского
максимумов
уравнений
(2)
преобразуется
нелинейное
дифференциальное
уравнение
совпадающее
Топена
[4]
()+−+++=∂∂−−θκK (3) где nnhnhEEQ0/=. Это уравнение
решено
например
соответствующем
проникновения
ПАВ
кристалл
кинематическом
приближении
учетом
дифракционной
волны
запишется
exp(
)
(
0
A
z
hu
J
z
f
ia
z
E
h
n
h
n
h
основе
выражений
(1)
(3)
проведем
моделирование
дифракционного
отражения
нулевого
первого
второго
зависимости
волны
ультразвука
(104)
отражения
поляризованного
рентгеновского
длиной
волны
0.954 Å,
соответствует
рентгеновских
13 keV.
атомных
смещений
глубь
под
воздействием
задавалось
выражением
exp(1][exp()][exp()(00μμμ, где 0u- величина атомных
смещений
поверхности
коэффициент
затухания
глубина
проникновения
ультразвуковой
рис
показаны
атомных
смещений
1-3)
=1,2
соответственно
0246810
(z), nm
.1.
процедуре
моделирования
рентгеновской
дифракции
использована
атомных
смещений
соответствующая
.1.
Рассмотрим
ультразвука
формирование
профилей
нулевого
первого
второго
дифракционных
порядков
учетом
многоволнового
кристалла
толщиной
амплитудой
основе
(1)
учитывалось
взаимодействие
рентгеновских
десяти
первых
сателлитов
.
ультразвуковой
волны
профили
трех
сателлитов
формулам
(1)
(3),
полностью
совпадают
Сателлиты
располагаются
друг
друга
1.6
обратном
пространстве
многоволнового
пренебречь
акустической
приводит
малозаметному
отличию
нулевого
рис
.2),
остальных
сателлитных
пиков
совпадают
-6-4-20246
0,0
0,5
1,0
Intensity (arb.units)
.2.
Расчетные
основного
максимума
учетом
кривая
без
многоволнового
рассеяния
=8
Заметное
многоволнового
проявляется
при
возбуждении
m.
случае
располагаются
0.4
представлены
профили
основного
первого
второго
взаимодействие
рентгеновских
полей
отдельных
дифракционных
порядков
более
существенно
нулевого
взаимодействия
пиковые
основного
первого
уменьшаются
второго
сателлита
наоборот
Наблюдается
профиля
.
Известно
что
амплитуды
ПАВ
форму
профиля
[5,6].
экспериментально
обнаруженный
[5]
эффект
дифракционных
пиков
данном
проявляется
нулевого
первого
дифракционного
порядка
рис
.4).
отметить
что
при
больших
модуляции
ПАВ
=8
m,
профили
учетом
без
многоволновых
рис
. 4
показаны
основного
первого
второго
сателлитов
учетом
многоволнового
рассеяния
акустической
=16
m.
многоволновое
дифракционными
порядками
приводит
пиковой
основного
максимума
расщепление
сохраняется
Наблюдается
асимметрии
профиля
пиковой
первого
заметно
основного
проявляется
сужения
верхней
сужение
место
второго
дифракционного
сателлита
-6-4-20246
Intensity (arb.units)
-6-4-20246
Intensity (arb.units)
-6-4-20246
0,0
0,3
0,6
Intensity (arb.units)
.3.
Расчетные
основного
максимума
(a),
первого
(b)
второго
(c)
учетом
кривая
1)
кривая
многоволнового
для
акустической
волны
m.
ПАВ
образом
моделирования
показано
многоволновое
существенное
процесс
дифракции
ПАВ
при
относительно
ультразвуковой
рассмотренном
случае
наиболее
сказывается
формирование
профиля
кривой
дифракционного
отражения
основного
максимума
нулевого
дифракционного
порядка
).
Установлено
что
многоволнового
слабеет
ростом
номера
дифракционного
сателлита
-6-4-20246
0,0
0,5
1,0
Intensity (arb.units)
-6-4-20246
0,0
0,3
0,6
Intensity (arb.units)
-6-4-20246
Intensity (arb.units)
.4.
Расчетные
основного
максимума
(a),
первого
(b)
второго
(c)
учетом
кривая
1)
кривая
многоволнового
волны
m.
ПАВ
выполнена
при
финансовой
поддержке
РФФИ
гранты
07-02-00090-
, 08-02-00999-
1]
ЖЭТФ
77,
214 (1979)
[2]
.,
Рощупкин
.,
Тукулу
Матон
Поверхность
1. 10 (2002)
[3]
Чжан
Многоволновая
дифракция
рентгеновских
кристаллах
Мир
.1987
[4] Authier A., Dynamical Theory of X-Ray
Diffraction. New York: Oxford Univ. Press, 2001
Schelokov I.A, Roshchupkin D.V., Irzhak D.V.,
Tucoulou R. J. Appl. Cryst.
. 52 (2004)
[6]
Пунегов
Письма
(2003)
соотношения
теории
несовершенных
промодулированных
поверхностной
волной
Пунегов
Научный
Центр
РАН
Коммунистическая
.24,
Россия
CSIRO Manufacturing and Infrastructure Technology, Victoria 3169, Australia
e-mail:
vpunegov@dm.komisc.ru
Впервые
формулировка
динамической
основе
рекуррентных
соотношений
Дарвином
[1].
Метод
рекуррентных
соотношений
использован
[2]
описания
нейтронов
многоатомных
произвольной
элементарной
характеристической
матрицы
применительно
двухволновой
дифракции
рентгеновских
многослойных
позволило
рекуррентные
соотношения
нового
типа
[3],
связывающие
коэффициенты
отражения
прохождения
многослойной
соответствующими
коэффициентами
отражения
слоев
Модуляция
поверхностной
волной
приводит
возникновению
деформации
решетки
приповерхностной
[4].
одной
стороны
деформация
является
периодической
направлении
период
деформации
ультразвуковой
волны
другой
стороны
деформация
изменяется
существенно
влияет
дифракцию
рентгеновских
лучей
Когерентное
рассеяние
рентгеновских
для
дифракционного
порядка
дифференциальных
уравнений
, (1)
n
a
i
A
[
0
n
ba
i
A
h
0
0
a
,
,
,
h
h
h
h
a
угловой
параметр
используемый
двухкристальной
дифрактометрии
режиме
сканирования
рентгеновского
отклонение
рентгеновского
Брэгга
,
1
,
0
определяющие
направления
дифракционного
пучков
относительно
поверхности
угол
отражающих
поверхности
образца
фактор
асимметрии
поляризационный
Фурье
компоненты
рентгеновской
поляризуемости
Коэффициенты
амплитуды
ультразвуковой
где
Дебая
()()()
(2)
соотношении
обратной
решетки
u
/
поле
атомных
создаваемое
акустической
2
волны
ультразвука
(1)
проинтегрирована
при
граничных
условиях
выходной
поверхности
более
экономичным
зрения
оказывается
решения
задачи
основе
рекуррентных
соотношений
Поскольку
деформация
решетки
под
воздействием
ПАВ
образца
можно
представить
слоистой
каждый
элементарный
которой
является
однородным
Это
что
слое
деформация
характерное
Общее
решение
системы
дифференциальных
постоянными
коэффициентами
фиксированного
будем
следующем
, (2)
коэффициентов
системы
(1),
матрица
соответствующих
собственных
векторов
рентгеновских
константы
интегрирования
которых
находятся
условия
непрерывности
рентгеновских
границах
слоев
. (3)
коэффициент
прохождения
верхних
P-p
направлении
сателлита
коэффициент
отражения
p-1
направлении
при
направлении
сателлита
учетом
(2),
соотношения
(3)
линейных
уравнений
относительно
коэффициентов
быть
записана
матричном
, (4)
,
Рекуррентные
соотношения
(4)
позволяют
коэффициент
отражения
многослойной
стартуя
самого
=1),
которого
основе
рекуррентных
соотношений
(4)
проведем
моделирование
рентгеновской
дифракции
ультразвука
m.
(104)
отражения
поляризованного
CuK
излучения
толщиной
100
атомных
глубь
воздействием
ПАВ
показан
рисунке
02468
0,00
0,05
0,10
(z), nm
.1.
профиля
атомных
смещений
используемая
расчетах
Кривые
дифракционного
отражения
рассчитывались
первого
второго
дифракционных
порядков
динамического
взаимодействия
рентгеновских
двенадцати
Вычисления
основе
рекуррентных
соотношений
сравнивались
решения
дифференциальных
уравнений
(1) [5].
основе
рекуррентных
соотношений
проводились
использованием
400, 100
итераций
400
решением
системы
уравнений
Поскольку
100
итераций
линейной
различимы
профили
рис
показаны
масштабе
рис
представлены
амплитудой
модуляции
приводит
основного
первого
рис
-10-50510
Intensity (arb.units)
-10-50510
1E-3
0,01
0,1
Intensity (arb.units)
-10-50510
Intensity (arb.units)
.2.
Расчетные
основного
(a),
первого
(b)
второго
(c)
использованием
численного
решения
системы
дифференциальных
уравнений
кривая
1),
также
рекуррентной
процедуры
100 (
кривая
20 (
3)
итерациями
ПАВ
второго
расщеплению
подвержена
Наблюдается
хорошее
совпадение
решения
дифференциальных
уравнений
рекуррентных
использованием
100
итераций
это
разбиении
элементарные
толщиной
m (20
итераций
методу
рекуррентных
соотношений
кривой
рассчитанного
разностной
данном
случае
атомных
рис
.1)
фактически
прямоугольным
профилем
резких
границ
приповерхностного
приводит
появлению
осцилляций
-10-50510
Intensity (arb.units)
-10-50510
1E-3
0,01
Intensity (arb.units)
-10-50510
1E-3
Intensity (arb.units)
.3.
Расчетные
основного
(a),
первого
(b)
второго
(c)
использованием
численного
решения
системы
дифференциальных
уравнений
кривая
1),
также
рекуррентной
процедуры
100 (
кривая
20 (
3)
итерациями
ПАВ
образом
при
расчетах
рентгеновской
дифракции
приповерхностную
представить
моделью
слоистой
среды
толщиной
элементарного
порядка
m.
времени
компьютерного
превышает
сотни
выполнена
при
финансовой
поддержке
РФФИ
гранты
07-02-00090-
, 08-02-00999-
[1] Darwin C.G., Phil. Mag.
27,
315, 675 (1914)
[2]
Игнатович
ЖЭТФ
97,
1616
1990)
[3]
Колпаков
Беляев
Моск
Физ
Астрон
3, 91 (1985)
[4]
.,
Рощупкин
.,
Тукулу
Матон
Поверхность
1. 10 (2002)
[5]
Колосов
Пунегов
Кристаллография
, 401 (2005)
анализа
квази
1,2
аналитического
приборостроения
РАН
Санкт
Петербург
Россия
I.I.G., Inc., Staten Island, New York, U.S.A.
e-mail:
lig@skylink.spb.ru
Многоволновая
резанансная
дифракции
деформация
рефракция
поглощение
значительной
определяют
рассеяние
наношероховатостях
пленок
рентгеновском
коротком
ультрафиолетовом
диапазонах
этих
чисто
динамических
эффектов
требующий
применения
строгой
электромагнитной
теории
позволяет
вычислить
интенсивность
зеркальной
компоненты
описать
распределение
диффузной
компоненты
возможными
резонансными
Несмотря
прогресс
последнее
время
разработке
точных
численных
методов
исследования
дифракции
волн
случайных
неровностях
границ
[1],
автору
только
асимптотические
приближенные
подходы
рентгеновского
нейтронного
рассеяния
такие
Борновское
приближение
Борновское
приближение
деформированной
БПДВ
) [2].
Настоящая
работа
посвящена
моделированию
высокоразрешающей
скользящей
рентгеновской
рефлектометрии
сплошных
зеркалах
случайной
шероховатостью
многослойных
квазипериодических
структурах
Однако
значительная
разница
между
получаемыми
приближенными
строгим
методами
наблюдается
нормального
идеальной
проводимости
границы
многослойных
зеркал
.
Строгий
модифицированный
метод
граничных
интегральных
уравнений
[3],
широко
используемый
анализа
эфффективности
многослойных
дифракционных
решеток
реальным
профилем
штрихов
[4],
недавно
расширен
непериодических
квазипериодических
имеющих
шероховатости
границ
любого
[5].
является
весьма
точным
достаточно
больших
отношений
периода
глубины
границы
[6],
которые
трудными
подхода
[7],
особенно
структур
границами
шероховатость
рандомизированных
).
основе
строгой
теории
использованием
уравнений
строгих
граничных
условий
условий
программа
PCGrate-SX® v. 6.3
позволяет
примененять
оптический
метод
для
зеркального
незеркального
рассеяния
многослойных
шероховатых
зеркалах
пространстве
строгого
шероховатости
PCGrate-SX 6.3
используется
модель
которой
рандомизированная
поверхность
представляется
решеткой
большим
включающим
достаточное
число
неровностей
образом
программа
анализирует
сложные
структуры
являющиеся
решеткой
математической
зрения
представляют
шероховатую
поверхность
становится
много
больше
корреляционной
ширины
неровностей
Более
того
когда
сравнима
порядку
величины
число
порядков
велико
непрерывное
угловое
распределение
отраженной
шероховатых
границ
описывается
дискретным
угловым
распределением
эффективности
решетки
Расчетные
коэффициенты
отражения
зеркала
= 1.5
для
0.154
угла
исследования
использованием
прямого
электромагнитного
прежде
необходимо
сгенерировать
реализации
профилей
границ
затем
выполнить
реализации
профилей
границ
заключении
выполнить
усреднение
реализациям
генерации
плоских
поверхностей
Гауссовым
автокорреляционной
программе
используется
рандомизации
границ
решеток
метод
расширен
неплоских
интерфейсов
задаваемых
произвольными
полигонами
[8].
границы
саморганизующиеся
низкоразмерные
квантовые
точки
нановискеры
Расчетные
коэффициенты
отражения
зеркала
= 0.15
= 5
0.154
угла
рис
представлены
расчетов
зеркального
отражения
сплошного
шероховатостями
при
поляризованного
0.1541
окресности
полного
внешнего
отражения
Коэффициенты
отражения
строгим
методом
области
среднеквадратического
отклонения
шероховатости
= 1 .5
более
порядок
превышают
полученные
применением
поправки
Вблизи
критического
угла
превышение
~10%
относительно
полученных
асимптотики
Кроса
).
Столь
значительные
отличия
приводят
завышенной
оценке
при
определении
сравнения
экспериментальных
расчетных
[9].
= 0.15
= 5
рис
. 2)
разница
результатами
всех
составляет
всего
несколько
рассматриваемом
диапазоне
углов
Отметим
что
10–15
случайных
неровностей
примерно
столько
статистических
реализаций
оказалось
достаточным
для
получения
сошедшихся
усредненных
рассмотренных
рис
примерах
Число
точек
коллокации
взятых
границе
составило
2000
достижения
сходимости
необходимой
(~1.
-5)
результатов
Время
одного
вычисления
рабочей
процессорами
Quad-
Core Intel® Xeon®
тактовой
частотой
2.66
ГГц
тактовой
частотой
1333
МГц
16
составляет
~25
при
работе
под
управлением
Windows Vista® Ultimate 64-bit
использовании
восьмикратного
распараллеливания
Расчетные
коэффициенты
отражения
зеркала
= 1.5
= 1.5
зависимости
рис
представлены
результаты
предыдущим
1.5
различных
корреляционных
длин
минимальной
результаты
больше
полученных
при
больших
скольжения
~10%
больше
полученных
вблизи
критического
угла
= 15
отличия
меньше
при
росте
корреляционной
строгих
расчетов
диапазоне
углов
приближаются
асимптотики
соответствии
[10].
примерах
~100
неровностей
усреднять
границам
использовать
400–2400
коллокации
Расчетные
коэффициенты
отражения
зеркала
= 1.5
= 1.5
зависимости
использованием
развитой
теории
ВСРР
исследованы
образцы
мультиплицированными
выращенных
жидкофазной
эпитаксии
In(Ga)As/GaAs [11].
Для
шероховатости
границ
многослойной
наноструктуры
рандомизировались
границы
содержащие
рис
. 5).
квазипериодичности
использовалась
которой
упорядочены
усредненное
расстояние
определяется
плотностью
корреляция
задавалась
случайного
одной
границы
относительно
другой
коррелированных
вертикали
ансамблей
такого
смещения
сравнению
шириной
происходит
рис
. 6).
. 5.
Модель
шероховатой
границы
. 6.
Модель
квазипериодических
мультиплицированных
ансамблей
[11]
экспериментально
обнаружены
интенсивности
диффузного
коррелированными
некоррелированными
показано
что
положение
полностью
определяется
углом
наклона
пирамидальных
условие
блеска
дифракционных
решеток
что
ранее
предсказано
[12].
Сравнение
моделирования
рассеяния
выполненного
помощью
PCGrate-SX
Cu K
рис
показывает
простое
геометрическое
условие
позволяет
точно
определять
положению
пика
форма
которого
определяется
параметрами
теории
эксперимента
ширина
пиков
образца
коррелированными
(F681)
чем
противоположенном
(F680).
положению
брэгговских
пиков
определены
интерфейсов
образом
традиционное
использование
ВСРР
определения
параметров
сверхрешетки
несовершенства
границ
расширено
определения
геометрии
0.57 deg. incidence
1.E-07
1.E-05
1.E-03
-250-200-150-100-500
DIFFRACTION ORDER # (SCATTERING ANGLE)
REFLECTANCE
Theory, F680
Theory, F681
Коэффициент
отражения
многослойных
образцов
= 0.154
зависимости
-128
порядка
соответствует
52.75°
26.1°.
Предложенный
строгий
зеркального
рентгеновского
шероховатых
поверхностях
многом
уточняет
БПДВ
позволяет
исследовать
структуры
параметрами
статистикой
неровностей
точного
подхода
затраты
компьютерный
вычислительные
ресурсы
[1] Warnick K. F., W. C. Chew, Waves Random
Media,
11(1), R1 (2001).
[2] Elfouhaily T. M., Guerin C.-A., Waves Random
Media, 14(1), R1 (2004).
[3] Goray L.I., Seely J.F., Sadov S.Yu., J. Appl.
100(9), 094901 (2006).
Рентгеновские
дифракционные
кремниевой
основе
Шабельников
Сагдуллин
Пяткин
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Институтская
Черноголовка
, 142432
Россия
e-mail:
starka@iptm.ru
интерес
исследователей
последнее
время
изучением
мягкого
рентгеновского
),
возникающего
при
облучении
различных
материалов
лазерным
. [1-
5].
наиболее
перспективных
методов
является
исследование
дифракции
щелевых
пропускающих
дифракционных
решетках
ПДР
).
Различные
конструкции
позволяют
непрерывные
развертки
постоянная
периодов
решетки
10000
[4])
позволяет
пространственное
разрешение

.1.
изображение
периодом
золотой
решетки
мкм
Высота
область
) 0,15
мкм
размер
решетки
0,15 · 2
работе
представлены
результаты
конструктивно
технологической
разработки
основе
использования
электронно
литографии
щелочного
травления
вакуумного
напыления
Возможности
технологии
демонстрируются
примере
периодом
решетки
хуже
10000
рис
Приведено
компьютерное
моделирование
характеристик
изготовленных
дифракционных
решеток
энергий
включает
интенсивные
при
лазерном
возбуждении
широкого
набора
материалов
Дифракционная
эффективность
порядка
дифракции
рассчитана
дифракции
помощью
программ
[6].
Показано
что
эффективность
решетки
24%
при
находящейся
окне
прозрачности
кремния
являющегося
материалом
подложки
рис
Спектральная
Зависимость
дифракционной
эффективности
золота
0,3
дифракционной
эффективности
свидетельствуют
том
что
энергий
1 – 2,5
ПДР
характер
модуляции
проходящего
Применяемый
метод
расчета
[5]
позволяет
моделировать
характеристики
диапазоне
30
кэВ
излучения
переходе
излучению
происходит
понижение
эффективности
дифракции
порядок
уровня
0,1
при
170
амплитудная
проходящей
Уменьшение
толщины
слоя
золота
штрихах
влияния
параметры
1000120014001600180020002200
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
Дифракционная
эффективность
отн
Энергия
излучения
кэВ
Соотношение
интенсивности
дифракции
порядок
более
высоких
порядков
моделируемых
находится
соответствии
выводами
общей
теории
[6].
Отметим
что
благодаря
широкой
полного
отражения
золота
указанном
энергий
могут
применяться
геометрии
отражение
дифракционным
решеткам
основе
многослойных
интерференционных
исследованных
[7].
Выполнены
спектров
формируемых
решеткой
источников
различного
спектрального
состава
геометрии
Разработана
технология
изготовлены
образцы
периодом
решетки
10000
поддержана
грантами
РФФИ
07-02-
12064,
08-08-00291-

решеткой
λ=2-250
Якушев
Грэй
Институт
Лебедева
РАН
Москва
Россия
Университет
Бригхама
Янга
e-mail:
olegyakushev@rambler.ru
новые
(EUV)
спектрометров
пропускающей
решеткой
(TGS=Transmission Grating Spectrometer)
абсолютных
измерений
интенсивностей
эксремально
широком
спектральном
диапазоне
= 2-250
использованием
: 1)
специальных
пропускающих
решеток
четыре
решетки
различными
периодами
),
камеры
основе
матрицы
[1], 2)
пропускающей
решетки
приготовленного
линейного
ПЗС
детектора
Второй
TGS
изготовлен
протестирован
использованием
лазерной
качестве
(Nd: YAG
: 400
/ 3
).
этой
конструкции
ПЗС
3600
пикселями
(Toshiba 1304 AP),
используемая
качестве
ВУФ
детектора
была
оснащена
волоконно
оптическим
диском
слоем
люминофора
толщиной
10
мкм
Ранее
этот
детектора
успешно
использовался
спектрометре
Гамоша
регистрации
спектров
водяном
окне
= 2,3 –
4,0
) [2].
Детектор
абсолютно
калиброван
спектральном
= 5-20
использованием
рефлектрометра
основе
капиллярного
разряда
[3].
Прибор
имеет
очень
компактные
размеры
(60
200
).
При
спектрометра
были
зарегистрированы
проанализированы
спектры
различных
элементов
твердотельные
мишени
Li, Al, Fe, Cu, Sn, Mo,
W).
.1
Спектр
лазерной
Sn.
.2
Спектр
лазерной
Mo.
.3.
лазерной
Продемонстрированно
спектральное
разрешение
= 0.1-0.2
пределах
спектрального
диапазона
= 2-40
для
решетки
5000
Этот
спектрометр
является
очень
перспективным
абсолютных
спектральных
измерений
основной
полосе
13,5
широком
спектральнном
диапазоне
источников
предназначенных
проекционной
литографии
[1] A. P. Shevelko, L. V. Knight. US Patent Pending.
[2]
Бороздин
Казаков
Салащенко
Толстихина
Чернов
Чхало
Якушев
Письма
(1), 33-35 (2008). “
Рентгеновская
вакуумно
ультрафиолетовая
спектроскопии
200
400
600
800
1000
1200
050100150200250300
Wavelength (
Intensity (counts)
Sn
=450 mJ
100 shot avg
Grating 5000
/mm
Entrance Slit 250
Sn (4d-4f) UTA
Sn XIV 4d-6p
Sn XIV 4d-5f
Sn XIII 4d
-4d6p
Sn XII 4d
-4d
5p
Sn XII 4d
-4d
Sn XIII 4d
-4d5f
Sn X 4d
-4d
Sn X 4d
-4d
Sn IX 4d
-4d
10000
20000
30000
40000
50000
050100150200250
Wavelength (
Intensity (counts)
MoXV-MoXXV 3-4
Mo
=425 mJ
40 shot sum
Grating 5000
/mm
Entrance Slit 250
MoXVI-XII 3p-3d
MoXV 3d-4p
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
050100150200250300
Wavelength (
Intensity (counts)
=440 mJ
1 shot
Grating 5000
/mm
Entrance Slit 250
WXXII-WXXIX
4-5 transitions 25-38
WXXVIII-WXXX
4-4 transitions 48-65

– 2008
85
использованием
фокусирующих
многослойных
структур
[3]
Собельман
Шевелько
Турли
источник
излучения
основе
капиллярного
разряда
Квантовая
электроника
33
(1), 3-6 (2003).
Дифракция
излучения
пористостью
Рощупкин
Учреждение
Российской
академии
наук
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Черноголовка
Россия
e-mail: irzhak@iptm.ru
большое
значение
отводится
развитию
методов
микроструктурирования
вытравливания
матрицы
этом
организовать
что
локального
травления
объема
наоборот
оставляться
отдельные
группы
образом
можно
формировать
области
отличающимися
матрицы
свойствами
работа
посвящена
периодически
пористостью
многослойные
пористые
структуры
) [1].
Толщина
пористых
составлять
нанометров
микрометров
общая
толщина
структуры
нескольких
сотен
микрометров
рода
структуры
оптике
могут
использованы
качестве
брэггаовских
рефлекторов
формирования
строго
периодической
при
создании
соответствующим
профилем
пористости
резонаторы
Перро
данной
работе
формирования
многослойной
пористой
структуры
использованы
монокристаллического
кремния
марки
76
0.05,
ориентация
поверхности
(100).
.1.
Зависимость
плотности
анодного
времени
при
формировании
многослойной
пористой
структуры
образец
1;
образец
осуществлялся
HF: C
OH=1:1
при
переменной
плотности
анодного
рис
результате
сформированы
различным
периодов
толщиной
пористых
Образец
1:
количество
периодов
– 12,
период
структуры
~620
рис
.2).
.2.
Изображение
образца
1,
полученное
растровом
электронном
количество
структуры
.3.
Изображение
образца
2,
полученное
растровом
электронном
дифракции
рентгеновского
многослойной
пористой
структуре
проводились
лабораторном
источнике
рентгеновского
вращающимся
анодом
двухкристальной
монохроматизировалось
кристаллом
Si (400),
расположенным
расстоянии
источника
Перед
монохроматором
размером
100
горизонтальном
направлении
излучение
коллимировалось
двумя
щелями
размерами
данной
отражение
(400) )
полученных
образцов
рис
.4.
Кривые
образцов
многослойной
пористой
структурой
образец
образец
кривая
необработанного
кремниевой
пластины
кривых
подложки
соответствующий
отражению
(400).
Полуширина
пиков
всех
образом
данном
кремниевой
толщины
пористого
слоя
коэффициента
отражения
пиков
подложки
присутствует
многослойная
пористая
структура
меньше
сравнению
необработанного
кремниевой
кривая
3).
Более
пористый
отражения
подложки
Обратная
ситуация
пиков
пористых
слоев
кривых
отчетливо
раздвоение
пиков
пористых
говорит
различии
межплоскостного
расстояния
различной
пористостью
обоих
различие
угловых
положениях
составляет
~ 10
угл
Проведенные
дифрактометрические
исследования
продемонстрировали
что
величина
плотности
анодного
тока
формированию
слоя
большей
пористостью
многослойной
пористой
структуры
также
влияет
пористость
второго
пористого
слоя
Причем
несмотря
времени
воздействия
при
анодном
травлении
формируются
значительно
различающиеся
толщине
слоев
изменению
межплоскостного
расстояния
пористых
слоях
многослойные
структуры
при
поддержке
РФФИ
проекты
08-08-00291-
,
08-02-00999-
).
волноводов
Москва
ИЗМИРАН
Троицк
Россия
e-mail:
mitrofa@sci.lebedev.ru
Особенности
отражения
рентгеновских
гладкой
поверхности
полимеров
основе
принципа
действия
фильтров
отсекающих
компоненту
потока
рентгеновского
[1].
Представляет
исследование
спектральных
характеристик
полых
полимерных
волноводов
рентгеновском
(4.47 – 30.4
),
котором
волновода
условно
можно
считать
фазовым
материалом
рис
.1).
объектам
такого
рода
относят
полые
полимерные
полимерные
трековые
мембраны
основе
которых
изготавливают
дифракционные
рентгеновские
детекторов
солнечных
телескопов
радиометров
[2].
данной
работе
скалярном
приближении
проведены
расчеты
коэффициентов
пропускания
(,,)
TDL
рентгеновской
полых
цилиндрических
волноводов
(C10H8O4,
) (Mylar,
широком


параметров
волноводов
диаметра
канала
Расчеты
параксиальном
приближении
численного
решения
параболического
уравнения
(PWE) [3].
Результаты
оценками
коэффициентов
полученными
помощью
квазиоптической
прохождения
излучения
волноводе
учитывающей
дифракцию
входном
отверстии
многократные
отражения
рентгеновском
волноводе
Рассматривается
возбуждение
волноводов
(front coupling).
0,00,51,01,52,0
0,0
0,5
1,0
θ / θ
Reflectivity
1 (4.54 nm)
2 (13.5 nm)
3 (30.4 nm)
PET

. 1.
Коэффициент
отражения


поверхности
трех

спектральных
зависимости
критический
угол
отражения

качестве
примера
рис
PWE
расчетов
пропускания
(,,)
TDL
волноводов
разных
4.18
30.4
0100200300
0,0
0,5
1,0
4.54 nm
4.18 nm
Расчеты
прпускания
волноводов
T(D)

двух
линии
углерода
0204060
0,01
0,1
Parameter L / D
Transmission
13.5 nm
17.1 nm
30.4 nm
Пропускание
волноводов
длиной
22.5
как
обратного
Френеля
Обсуждаются
вопросы
спектральной
селективности
пропускания
волноводов
влияния
стенок
вид
кривых
(,,)
TDL
[1]
Фомичев
рентгеновская
спектроскопия
1971.
[2] Mitrofanov A.V., Apel P.Yu., Nucl Instr. and











-





nt at the ESRF: Hard ways to
кремниевых
преломляющих
нанофокусировки
жесткого
излучения
Кузнецов
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
ИПТМ
РАН
),
Черноголовка
Россия
European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Grenoble, France
Российский
научный
центр
Курчатовский
институт
Россия
e-mail: yunkin@ipmt-hpm.ac.ru
Кремниевые
преломляющие
являются
одним
наиболее
успешных
перспективных
направлений
развития
рентгеновской
оптики
[1].
основе
предложенной
ИПТМ
преломляющих
кремниевой
технологией
микроэлектроники
мировой
практике
разработаны
параболическим
преломляющим
профилем
кремниевые
планарные
преломляющие
минимизированным
поглощением
продемонстрировали
способность
синхротронное
10 – 100
кэВ
пятно
размером
0.6
мкм
[2].
предложены
разработаны
изготовлены
одинаковых
[3],
интегральные
линзовые
) [4]
оптики
способных
рентгеновское
размером
0.3
широком
энергий
основе
кремния
некоторые
неоспоримые
преимущества
фокусирования
жесткого
рентгеновского
Кремний
показатели
радиационной
температурной
стабильности
Высокое
качество
структуры
монокристаллов
кремния
препятствует
материала
Технологии
микроструктурирования
кремния
достаточно
хорошо
развиты
задача
изготовления
параболических
очень
радиусами
вполне
решаемой
время
становится
очевидным
параболические
позволят
расширить
применения
преломляющей
оптики
энергетическому
100
кэВ
пространственному
разрешению
100
Недавно
продемонстрированы
кремниевые
параболические
помощью
которых
достигнута
синхротронного
размером
порядка
150
энергий
[5].
нанофокусирующие
рентгеновские
преломляющие
оптимизированные
работы
энергетическом
диапазоне
10 – 100
кэВ
являются
весьма
перспективными
развития
наноматериалов
наноструктур
современных
источников
синхротронного
Москва
ESRF
(Grenoble).
данной
работе
рассмотрены
конструктивные
особенности
кремниевых
преломляющих
предназначенных
нанофокусировки
рентгеновского
энергий
100
кэВ
Сформулированы
обоснованы
требования
предъявляемые
точности
изготовления
преломляющих
профилей
Представлены
структуры
экспериментального
определения
параметров
нанофокусирующих
технологическая
изготовления
рассмотрены
оптимизации
погрешностей
формирования
преломляющих
профилей
результаты
рентгеновского
помощью
разрабатываемых
нанофокусировки
рентгеновского
100
кэВ
были
предложены
разработаны
изготовлены
протестированы
наборами
параболических
преломляющих
Идея
сформированных
кремниевых
чипов
предложена
удобства
простоты
использования
экспериментах
разными
энергиями
Конструктивной
особенностью
размещение
преломляющих
плоскости
оптическим
осям
получать
наборы
одинаковым
расстоянием
для
разных
наоборот
наборы
разными
фокусными
одной
Для
выбора
желаемой
энергии
расстояния
достаточно
одну
другую
перемещения
изготовленных
планарных
составных
параболических
преломляющих
ИЛС
расстояние
10
для
фиксированных
диапазона
10
кэВ
55
шагом
. 1).
параболические
50
мкм
100
входной
50
которых
формировались
составные
образом
общая
длина
составных
варьировалась
620
мкм
20
применено
схемы
расположения
составных
Рис
первой
выровнены
выходной
плоскости
одному
краев
лесенка
второй
схеме
расположены
пирамиды
плоскости
находятся
равном
расстоянии
Первая
схема
удобна
для
короткофокусных
произвольной
вторая
практична
экспериментах
условиях
энергии
при
фиксированной
плоскости
изображения
оценки
свойств
рентгеновских
источников
топологию
структуры
виде
одинаковых
)
Схематичное
изображение
набором
снимок
набора
).
1.
Расчетные
параметры
разработанных
линзы
излучения
Глубина
фокуса
Число
единичных
длина
Эффективная
1 10 106,6 5,15 12 620 23,38
2 15 103,5 2,33 28 1436 27,58
3 20 99,3 1,3 52 2660 30,63
4 25 101,0 0,89 80 4088 33,71
5 30 100,5 0,65 116 5924 35,69
6 35 99,2 0,52 160 8168 36,78
7 40 99,7 0,43 208 10616 37,73
8 45 99,5 0,38 264 13472 38,06
9 50 100,1 0,34 324 16532 38,15
10 55 100,1 0,32 392 20000 37,84
Кремниевые
были
изготовлены
использованием
современных
технологий
микроэлектроники
включающих
основных
формирование
поверхности
пластины
кремния
перенос
Формирование
топологии
фоторезиста
помощью
проекционной
фотолитографии
нарисованный
электронным
после
осуществлялся
перенос
поверхности
кремния
методом
Направленное
травление
кремния
глубину
50-70
выполнялось
установке
источником
использованием
Bosch-
Характерной
особенностью
этого
чередование
изотропного
травления
осаждения
полимера
плазме
боковых
травимых
Изотропное
травление
приводит
сдвигу
границ
рисунка
подтрава
под
чередование
процессов
травления
появлению
шероховатости
преломляющих
горизонтальных
. 2),
фокусирующих
свойствах
составной
коррекция
исходной
топологии
заключающаяся
смещении
параболического
профиля
подтрава
период
горизонтальных
волн
предложено
минимизировать
оптимизации
травления
дополнительных
термического
окисления
чипов
последующего
окисла
кремния
жидкостном
эффективности
применения
подходов
изготовлена
чипов
Тестирование
изготовленных
проводилось
экспериментальных
BM05
ID15
Европейского
центра
синхротронного
Измерение
характеристик
схеме
рентгеновского
микрозонда
проводилось
энергии
10
80
Юстировка
регистрация
теневых
изображений
линз
осуществлялась
помощью
высокоразрешающей
камеры
размер
0.645
мкм
Точное
определение
размера
полной
ширины
половине
высоты
фокусировки
проводилось
ножевого
сканирования
ножа
использовались
золотая
проволока
200
мкм
при
, BM05)
золотой
толщиной
35
мкм
при
80
кэВ
, ID15).
Прошедшее
регистрировалось
диодом
BM05 (
размер
источника
80
мкм
расстояние
источника
55
метров
размера
получено
при
17,5
расстоянии
Измеренная
полная
ширина
полувысоте
интенсивности
фокусировки
140
области
высоких
ID15,
размер
источника
40
расстояние
источника
63
фокусировка
(150
получена
при
кэВ
расстоянии
составной
10,6
Рис
фото
фрагмента
поперечного
преломляющего
профиля
Проведенные
исследования
изготовленных
использованием
разных
топологических
технологических
решений
показали
эффективность
применения
коррекции
расчетного
преломляющего
профиля
линз
подтрава
под
дополнительных
направленных
шероховатости
поверхности
профилей
коррекцией
минимальной
шероховатостью
показали
разрешение
Отклонения
измеренных
расстояния
расчетных
линз
минимальными
превысили
-2,0-1,5-1,0-0,50,00,51,01,52,0
100
150
200
250
ножевого
скана
профиль
=17.5
кэВ
-2-1012
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
150 nm
Intensity, a.u.
Intensity, counts
Distance,
200
400
600
800
1000
1200
ножевого
скана
профиль
=50
Продемонстрированные
данной
работе
развитию
кремниевых
планарных
преломляющих
нанофокусировки
рентгеновского
позволяют
говорить
перспективности
данного
направления
создания
высокоразрешающей
рентгеновской
оптики
совершенствования
методов
локальной
наноматериалов
наноструктур
современных
источников
синхротронного
энергетическом
диапазоне
10 - 100
кэВ
при
поддержке
РФФИ
07-02-00741.
[1] A. Snigirev, V. Kohn
Двумерная
синхротронного
излучения
планарными
Кузнецов
2)
1)
Европейский
центр
синхротронного
излучения
(ESRF),
Гренобль
Франция
2)
проблем
технологии
микроэлектроники
РАН
Черноголовка
.,
Россия
e-mail: grimax@iptm.ru
Использование
синхротронного
излучения
позволяет
современной
точность
эксперимента
последнюю
очередь
зависит
инструментальной
источников
инструментам
относится
рентгеновская
оптика
позволяющая
формировать
синхротронного
излечения
параметров
преломляющие
зарекомендовали
себя
одними
фокусировки
жесткого
синхротронного
момент
разработана
технология
изготовления
линзовых
чипов
кремния
параболическими
Один
(25×22
содержит
160
сгруппированных
16
интегрированных
линзовых
. 1).
Схема
представляет
собой
расположенных
составных
преломляющих
фиксированным
расстоянием
(10
при
различных
энергиях
10
55
синхротронного
образом
использование
время
позволяет
минимуму
время
затрачиваемое
линз
при
энергии
необходимого
фокусного
расстояния
естирование
созданных
проведенное
источнике
показало
возможность
получения
фокусировки
рентгеновского
размером
150
. Рис. 2. Схематическое
изображение
1.
Параметры


,




Общая
,

620
1436
2660
4088
116
5924
160
8168
208
10616
264
13472
324
16532
392
20000
технологии
изготовления
при
помощи
линз
получения
точечного
необходимо
расположить
вдоль
оптической
пару
крест
скрещенной
геометрии
таким
образом
что
одна
горизонтальной
плоскости
вертикальной
расстояние
между
выбирается
таким
образом
чтобы
положения
линз
находились
одной
точке
оптической
оси
Схема
двумерной
синхротронного
рабочего
фокусного
расстояния
(2 – 50
изготовленных
поставил
компактной
системы
Необходимо
разработать
устройство
где
общей
можно
закрепить
позиционные
подвижки
скрещенной
геометрии
необходимое
расстояние
необходимой
точностью
они
достаточный
линейного
углового
перемещения
возможности
нужных
различных
основы
двумерной
системы
фокусировки
компоненты
AXMO,
как
отвечающие
необходимым
требованиям
Общий
системы
двумерной
Проектирование
сборка
Рис
проводилась
ESRF.
моторизованная
подвижка
AXMO
MNT9,
обеспечивающая
расстояния
горизонтальной
вертикальной
— 100
),
основанием
двухлинзовой
этой
установлены
два
каждый
состоит
пары
угловой
(ANR100)
линейной
(ANP100)
наноподвижек
ATTOCUBE.
подвижки
позволяют
проводить
углового
положения
относительно
оптической
подвижки
позволяет
осуществлять
необходимых
набора
конструкция
сборе
рассчитана
установку
гониометры
размеры
двухлинзовой
выбраны
образом
чтобы
вертикальной
уровне
центра
вращения
гониометра
горизонтальной
вертикальной
гониометра
Фотография
установки
двумерной
фокусировки
синхротронного
Экспериментальное
тестирование
системы
двумерной
фокусировки
проведено
стенде
микрооптики
bench, MOTB) [2]
второй
экспериментальной
комнате
станции
BM05
источника
синхротронного
ESRF
. 5).
использовали
для
горизонтальной
вертикальной
фокусировки
соответственно
При
энергии
15
эти
фокусные
расстояния
108
При
расстоянии
53
они
синхротронное
одной
оптической
использована
камеру
размером
0.645
общее
разрешение
— 1.3
).
Разработанная
двумерной
фокусировки
позволяет
отдельности
расположить
выбранные
линзы
оптической
Таким
образом
прошедшее
через
расположенные
горизонтальные
самым
осуществляется
двухступенчатая
фокусировка
рентгеновского
Зарегистрированное
камере
изображение
фокусировки
приведено
Измеренная
полуширина
1.3×1.3
говорит
что
разрешения
матрицы
камеры
точного
измерения
размера
использовали
ножевого
сканирования
получены
размеры
фокусного
пятна
вертикальный
0.55
мкм
горизонтальный

горизонтальном
ножевом
сканировании
возможный
0.5
накладывает
ограничения
разрешение
обусловлен
измеренный
горизонтальный
размер
Полученные
результаты
позволяют
определенной
говорить
размеры
полученного
600
обоих
измерениях
Избражение
фокусировки
кремниевыми
линзами
общий
врезке
увеличенное
изображение
фокусного
размер
одного
– 0,645
микрон
вверху
горизонтального
ножевого
сканирования
распределения
фокусном
Компактность
простота
интеграции
существующие
оптические
схемы
возможность
удаленного
контроля
высокая
точность
настройки
делают
разработанную
управления
преломляющими
незаменимым
устройством
оснащения
экспериментальных
станций
источников
синхротронного
созданными
эта
позволяет
осуществлять
точечную
фокусировку
жесткого
синхротронного
размером
порядка
500
Работа
выполнена
при
подержке
РФФИ
07-02-00741.
[1]
Кузнецов
Григорьев
Снигирев
Снигирева
., "
Кремниевые
преломляющие
нанофокусировки
рентгеновского
высоких
конф
Применению
Рентгеновского
Синхротронного
Излучений
Нейтронов
Электронов
Исследования
Наноматериалов
Наносистем
, 2007
стр
:520.
[2] A. A. Snigirev, R. Hu
stache, J. Massonnat, L.
Claustre, I. I. Snigireva, M. V. Grigoriev, P. Duboc,
"Micro-optics test bench at the ESRF", Optics +
Photonics (SPIE Conf.), 2007
стр
:37
.
, 6 - 9
2008
.
98











Институт
физики
микроструктур
РАН
Нижний
Новгород
Россия
e-mail:
chkhalo@ipm.sci-nnov.ru
Базовой
технологией
производства
элементов
является
проекционная
помощью
которой
топологического
рисунка
микросхемы
фоточувствительном
проявлением
элементов
микросхемы
определяет
уровень
интеграции
современных
интегральных
схемах
микропроцессоров
превышает
элементов
очередь
размер
топологического
элемента
воспроизведɺн
пластине
определяется
рядом
факторов
которых
пространственное
разрешение
проекционного
объектива
Базовые
соотношения
определяющие
пространственное
разрешение
объектива
δx и глубину фокуса (область, в которой
изображение
резкость
DOF
порядка
конкретного
литографического
характера
способа
освещения
маски
структуры
фоторезиста
других
условий

апертура
объектива
показатель
преломления
которой
распространяется
апертурный
угол
объектива
приведенных
соотношений
одновременно
приводит
улучшению
разрешающей
способности
объектива
применяются
улучшения
изображения
(RETs) [1].
2
1
2
k
k
DOF
k
x
зависимости
коэффициентов
отражения
наиболее
перспективных
материалов
XEUV.
Возможности
литографии
13.5
продемонстрированы
2002
четырехзеркальным
объективом
NA=0.1
достигнут
дифракционный
разрешения
[7].
прототипы
промышленной
установки
проекционной
изготовлены
2006
компании
ASML.
(EUV Alpha
Demo Tools)
шестизеркальным
объективом
NA=0.15-0,25
ширину
30-32
[8].
[9]
сообщается
достижении
разрешения
26-28
сканнере
двухзеркальным
асферическим
объективом
Шварцшильда
Несмотря
впечатляющие
успехи
конкурентоспособному
13.5
предстоит
решить
научных
технических
проблем
таких
проблем
разработка
высокоразрешающих
фоторезистов
для
10
совершенствования
требует
оптика
проекционного
зрения
улучшения
точности
изготовления
отдельных
общего
числовой
конца
решена
проблема
эффективного
подавления
длинноволнового
ультрафиолетового
инфракрасного
источника
что
помимо
отражения
длиной
13.5
хорошо
отражают
длинноволновое
время
два
метода
фильтрации
помощью
дифракционных
решеток
[10]
тонкопленочных
фильтров
[11].
недостатком
дифракционных
решеток
уровне
30%,
эффективность
эффективностью
(75–78%)
свободновисящие
многослойные
толщиной
около
50
производимые
однако
радиационная
стойкость
удовлетворяют
требованиям
предъявляемым
предназначенного
производства
(HVM).
серьезной
момент
проблемой
мощность
долговечность
применяемых
плазменных
газоразрядных
(GDP)
источников
показывают
что
достижения
производительности
традиционных
DUV
(130
300
мощность
источника
13.5
составлять
0.5–1
2%-
спектральную
полосу
мощность
подводимая
источнику
около
200
GDP,
500
LPP.
потоки
пары
рабочего
вещества
приводят
быстрой
деградации
самого
оптики
Поэтому
проблема
защиты
оптических
элементов
загрязнений
повышение
долговечности
источников
последние
годы
исследователей
источникам
которые
обладают
существенными
преимуществами
перед
GDP
точки
зрения
увеличения
коэффициента
конверсии
энергии
подводимой
рабочему
веществу
энергию
менее
случае
достигнутая
времени
средняя
мощность
промежуточном
фокусе
более
порядок
требованиям
предъявляемым
HVM
еще
решения
проблема
защиты
оптики
загрязнений
прежде
бомбардировки
быстрыми
ионами
нейтралами
[12].
наиболее
заметное
работах
XEUV
принимают
Новгород
),
ГНЦ
ТРИНИТИ
Троицк
основном
эти
работы
сконцентрированы
развитии
нанолитографа
развиты
технологии
высокоотражающих
многослойных
зеркал
спектрального
13.5
освоена
технология
изготовления
подложек
супергладкими
поверхностями
разработана
технология
высокоотражающих
69%)
многослойных
интерференционных
покрытий
распределением
периода
подложки
поверхности
решена
проблема
внутренних
напряжений
многослойных
структурах
Разработана
технология
изготовления
очистки
плазменных
источников
[11].
2345678910111213141516
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Cr/Sc
Cr/C
La/B
Mo/Be
Mo/Si
experiment
Reflectivity
Wavelength, nm
хороший
создания
аттестации
высокочувствительных
основе
получены
рекордной
(2–3
) [13].
решения
задач
связанных
совершенствованием
фоторезистов
завершается
сооружение
нанолитографа
основе
двузеркального
Шварцшильда
(NA
0.3)
пространственным
разрешением
30
Ключевой
проблемой
времени
развитие
проекционной
нанолитографии
стране
являлось
отсутствие
технологий
изготовления
аттестации
подложек
субнанометровой
поверхности
изображающей
многослойной
оптики
время
интерферометр
обеспечивающий
измерение
поверхностей
требуемой
точностью
доведения
оптических
поверхностей
субнанометровых
точностей
институте
развиваются
коррекции
вакуумное
тонких
пленок
ионно
травление
[14].
Развитые
коррекции
время
позволяют
изготавливать
поверхности
среднеквадратической
деформацией
rms=0.6
Хороший
задел
области
разработки
источников
излучения
13.5
ТРИНИТИ
разработаны
газоразрядные
источники
работающие
парах
олова
[15]
сообщается
GDP
основе
обеспечившим
полупространство
полосе
280
наилучшими
мировыми
достижениями
построении
литографической
установки
высокие
требования
предъявляются
механических
сканирования
фоторезистом
положения
оптической
Консультации
проведенные
концерна
показали
проблемы
могут
быть
успешно
решены
Подводя
итог
отметить
пути
конкурентоспособному
EUV
рабочей
13,5
проблем
Источник
является
наиболее
критической
проблемой
необходимый
технологии
коллективы
разработки
нанолитографа
рабочей
длиной
13.5
возможности
изготавливать
интегральные
микросхемы
технологии
20–30
что
развитии
отечественной
микроэлектронной
промышленности
поддержана
грантами
РФФИ
08-02-
00873
07-02-00190.
[1] Wong A. Resolution Enhancement Techniques.
SPIE Press, Bellingham, WA (2001).
[2] ASML: Products –Lithography –
TWINSCAN
XT:1900Gi
http://www.asml.com/asml/show.do?ctx=6720&rid=
24837
[3] IC Steppers and Scanners – NSR Series //
http://www.ave.nikon.co.jp/pec_e/products/nsr.htm
[4] Andreev S.S., Akhsakhalyan A.D., Bibishkin
антидиффузионных
свойства
многослойных
рентгеновских
зеркал
основе
Зуев
Сатанин
физики
микроструктур
РАН
Новгород
Россия
Нижегородский
государственный
университет
Лобачевского
Новгород
Россия
e-mail:
kiniokop@rambler.ru
развития
работ
создания
установок
проекционной
литографии
=13.5
представляется
изготовление
высокоотражающих
многослойных
рентгеновских
зеркал
нормального
основе
Современные
технологии
позволяют
пикового
коэффициента
отражения
Mo/Si-
порядка
R=68-69% [1] (
при
теоретическом
около
75%).
препятствует
образование
границах
соединений
MoSi
приводящих
толщины
переходного
слоя
снижающих
градиент
диэлектрической
проницаемости
границе
раздела
способствующих
При
замечено
что
толщины
переходных
слоев
различны
границ
Mo
Mo.
первом
1-1.2
втором
порядка
0.5-0.6
[2].
Исходя
предложена
технология
барьерных
слоев
материалами
основной
структуры
Причем
толщина
барьера
должна
быть
меньше
толщины
переходных
слоев
Кроме
того
материал
барьера
образовывать
химических
соединений
рентгеновского
зеркала
позволяет
толщину
переходного
границах
материала
хорошо
подходит
углерод
возможно
хром
Cr).
слоев
вышеуказанных
материалов
позволяет
поднять
пиковый
коэффициент
отражения
Mo/Si-
зеркал
70 %.
данной
работе
представлены
исследований
проводившихся
ИФМ
Структуры
наносились
методом
магнетронного
полированные
кремниевые
пластины
шероховатостью
хуже
0,3
определения
периода
многослойных
структур
соотношения
толщины
материалов
периоде
оценки
межплоскостных
неровностей
границ
проводились
измерения
малоугловой
рентгеновской
дифракции
изготовленных
рентгеновских
дифрактометрах
Измерения
рентгеновском
диапазоне
проводились
использованием
созданного
основе
спектрометра
монохроматора
-500,
разработанном
изготовленном
рефлектометре
[3],
(13.5
материалов
применялись
хром
ходе
экспериментов
изучалось
барьеров
отражательные
характеристики
при
границы
Mo
Mo),
границы
одновременно
Толщины
антидиффузионных
варьировались
0.75
приведенной
представлены
барьерных
границу
раздела
Mo
Si,
толщины
барьера
0 0.3 0.45 0.6 0.75
R, % 67 68.5 66 65.5 64
данном
случае
оптимальной
толщиной
барьерного
является
0,3
Большее
содержание
карбида
приводит
коэффициента
отражения
максимума
объяснено
использованием
простой
модели
Профиль
диэлектрической
проницаемости
переходной
линейной
причем
только
большую
(Mo
Si).
буферного
ширина
составит
D=D
Добавление
буферного
слоя
карбида
толщиной
производим
при
периода
толщины
Введение
Mo, d=2.8
d=0.2-0.75
Si, d=3.95-3.4
период
коэффициента
отражения
демонстрируют
максимума
толщины
прослойки
подробная
информация
расчетах
представлена
соответствующем
проблемы
компенсации
упругих
деформаций
[4]
представляет
внутренних
напряжений
изучаемых
Внутренние
напряжения
структурах
Mo/Si
сжимающий
характер
подложка
после
принимает
Величина
факторов
технологического
характера
остаточных
газов
камере
мощности
магнетронах
процесса
.),
параметров
многослойных
соотношение
индивидуальных
толщин
ожидать
слоев
повлияет
внутренние
напряжения
структуры
целом
работе
основную
принята
структура
Mo/Si
параметрами
толщина
слоя
Mo
периоде
),
периодов
N=60.
Внутренние
напряжения
-326
МПа
сохранения
периода
структуры
осуществлялось
счет
экспериментах
толщина
уменьшалась
барьерного
Толщина
Mo
этом
неизменной
Это
обуславливалось
выбором
оптимальных
параметров
обеспечения
максимума
пикового
коэффициента
отражения
Mo/Si
основной
кремниевая
периода
необходимо
лишь
одну
границу
раздела
Либо
Si (
структура
Mo/Si/B
Mo (
структура
Mo/B
Структура
Mo/Si/B
толщины
2.9/3.8/0.2.
N=60.
-390
МПа
Структура
Mo/Si/B
толщины
2.9/3.6/0.4.
N=60.
-522
МПа
Структура
Mo/B
толщины
2.9/0.2/3.8.
N=60.
-726
МПа
слоев
общую
внутренних
напряжений
структурах
Mo/Si.
ростом
толщины
буферного
напряжения
При
Mo
приводит
значительному
.
, 6 - 9
2008
.
106













Рентгеновский
его
Фирсов
Берлинский
Источник
Синхротронного
Излучения
BESSY GmbH,
Эйнштейна
15, 12489
Берлин
Германия
e-mail:
firsov@bessy.de
Введение
докладе
возможности
методов
рентгеновской
спектроскопии
разработанных
BESSY
для
диапазона
жɺсткого
рентгеновского
излучения
– 30
кэВ
Особые
преимущества
исследователи
получают
при
использовании
нескольких
методов
применяемых
при
одного
того
таким
методам
относятся
рентгеновский
флуоресцентный
(XRFA),
рентгеновская
спектроскопия
поглощения
(XAS),
модификациях
спектроскопия
структуры
края
поглощения
(XANES)
широкополосная
спектроскопия
тонкой
структуры
края
поглощения
(EXAFS).
последнее
время
этот
методов
предлагаемых
пользователям
дополнен
методом
измерений
рентгеновского
наведɺнного
тока
(XBIC) –
прямым
аналогом
метода
применяемого
электронной
микроскопии
исследования
полупроводников
(EBIC).
вышеперечисленные
методы
могут
реализованы
пространственным
разрешением
(1 – 5)
микрон
использованием
рентгеновского
микропроба
Рентгеновские
микропробы
BESSY
созданы
линии
излучения
позволяющие
проводить
рентгеноспектральные
измерения
микронным
разрешением
диапазоне
энергий
кэВ
– 30
кэВ
рентгеновские
микропробы
Оптические
системы
микропробов
состоят
обоих
случаях
пре
фокусирующего
полного
внешнего
отражения
двухкристального
монохроматора
стеклянного
монокапилляра
Взаимное
расположение
элементов
оптической
системы
различно
выполняемые
ими
полностью
аналогичны
Тороидальное
зеркало
полного
внешнего
отражения
фокусирует
излучение
синхротронного
пятно
диаметром
порядка
300
микрон
Двухкристальный
монохроматор
позволяет
получить
монохроматический
рентгеновский
пучок
спектральной
шириной
E /
E ~ 5000.
одной
, KMC-2,
тороидальное
фокусирующее
зеркало
расположено
монохроматором
монохроматоре
KMC-2
использованы
градиентные
SiGe,
позволяющие
получить
требуемую
монохроматизации
коллимирующего
зеркала
расходящемся
счɺт
вариации
параметра
решɺтки
[1].
Технология
градиентных
монохроматоров
была
совместном
проекте
ИПТМ
ИФТТ
1998
[2].
второй
Микрофокусной
зеркало
расположено
источника
рентгеновского
сверхпроводящей
змейки
“.
Такое
положение
зеркала
обеспечивает
больший
поток
фотонов
образец
счɺт
угла
горизонтальном
вертикальном
направлениях
Элементом
тонкой
рентгеновского
обоих
являются
монокапилляры
различными
геометрическими
параметрами
отвечающими
условиям
эксперимента
монохроматоре
микрофокусной
линии
две
пары
монохроматоров
Si(111)
Si(311)
пара
многослойных
рентгеновских
зеркал
основе
Mo/ BC
периодом
нанометра
[3].
Многослойные
зеркала
обеспечивают
50
раз
больший
фотонов
образец
соответствующего
снижения
энергетического
разрешения
монохроматора
~ 30).
Параметры
Фокусное
расст
Коэф
Размер
08HELB02B 2a = 135
2b = 0.225
0.2 275 3.6
мкм
02HELA5B 2a = 90
2b = 0,06
0.3 50 1,2
мкм
приведены
основные
характеристики
изготовленных
IfG GmbH (
. 1).
1.
Монокапиляры
эллиптической
формы
тонкой
фокусировки
рентгеновского
фирма
IfG GmbH).
Эллиптичность
внутренней
поверхности
обеспечивает
концентрацию
рентгеновского
пятно
микрона
диаметре
расстоянии
(300 – 700)
микрон
выходного
среза
счɺт
предварительной
фокусировки
зеркалом
скользящего
отражения
концентрирующего
источника
входном
капиллярной
суммарный
выигрыш
интенсивности
капилляра
достигает
20000 –
30000
интенсивностью
прямого
таком
расстоянии
отметить
простоту
настройки
оптической
системы
капиллярной
линзой
которая
может
предварительно
сфокусированный
пучок
превращая
обычную
линию
синхротонного
микропроб
рисунке
показана
схема
тонкой
фокусировки
рентгеновского
микропроба
2.
Оптическая
рентгеновского
розонда
капилярными
Микропробы
Микрофокусной
только
деталями
механического
крепления
юстировки
капиляров
отметить
что
несмотря
что
пространственное
разрешение
рентгеновского
микропроба
значительно
пространственному
разрешению
электронного
микропроба
помощью
первого
можно
реализовать
методы
электронной
микроскопии
прежде
всего
XANES,
флюорисцентный
анализ
порогом
чувствительности
меньше
пикограмма
Применение
рентгеновского
микро
Благодаря
своей
простоте
универсальности
полихроматичекой
фокусировке
микропробы
капилярными
шеть
использования
широкое
применение
образцов
материаловедения
фотовольтаики
биологии
археометрии
исследование
археологических
культурных
ценностей
),
защиты
окружающей
среды
Приведɺм
некоторые
примеры
использования
микропроба
3.
Фрагмент
образца
зеркала
16
основе
ртутно
оловянной
амальгамы
Одними
первых
образцов
исследованных
2001
году
помощью
микропроба
фрагменты
старинных
зеркал
государственных
музеев
Дрездена
[4].
Измерения
пространственным
разрешением
микрон
позволили
исследовать
микроуровне
распределение
материала
амальгаммы
области
дефектов
старения
установить
химический
состав
микродефектов
спектров
рентгеновского
поглощения
причин
образования
дефектов
позволило
выработать
рекомендации
хранению
раритетов
музее
рисунке
показан
фрагмент
зеркала
маркированными
точками
которых
измерения
спектра
поглощения
Соответствующие
спектры
показаны
рисунке
справа
Хорошо
видно
изменение
химического
состояния
ртути
при
приближении
дефекта
4.
Образец
остеклованных
отходов
промышленности
вкраплениями
Большой
успех
применением
микропроба
исследования
охраной
окружающей
исследования
остекловывания
отходов
промышленности
содержащих
опасные
здоровья
тяжɺлые
металлы
Fe , Zn, Cu, Ni, Pb.
5.
Структура
различных
участков
образцов
обработанных
при
разных
температурах
стеклования
Исследования
реальных
образцов
складов
отходов
производства
выявили
последствия
нарушений
технологии
остекловывания
именно
температуры
обработки
результате
превышения
технологической
температуры
обработки
600°
800°
остеклованных
отходах
начинают
образовываться
микрочастицы
металлов
Рисунок
4) [5].
примере
микрокристаллов
особенности
структуры
химических
Рисунок
иллюстрирует
результаты
EXAFS
измерений
изменения
структуры
вещества
разных
областях
образцов
Работа
учɺными
Университета
Тесалоники
Греция
Призом
основателя
Ernst-Eckhard-Koch-Prize
2006
Новейшие
исследования
показали
рентгеновский
микропроб
может
успешно
использован
качества
структуры
дефектов
фотоэлектрических
элементов
основе
кремния
Сочетание
методов
наведɺнного
тока
(XBIC) [6]
флюорисцентной
спектроскопии
(XRFA)
позволяет
исследовать
природу
структуру
химические
областях
дефектов
Хорошие
результаты
получены
при
дефектов
полупроводниковом
материале
Основная
причина
возникновения
дефектов
снижающих
эффективность
солнечных
батарей
вносимые
технологическом
производства
6.
Распределени
наведɺнного
поверхности
образца
полученные
электронном
),
помощью
рентгеновского
микропроба
(b),
флуоресцентный
загрязнения
никелем
приведɺн
рисунке
).
Поэтому
исследования
проводимые
рентгеновском
микропробе
имеют
большое
прикладное
значение
финансируются
фирмами
производителями
элементов
солнечных
батарей
рисунке
показан
пример
полученных
методом
электронного
наведɺнного
тока
сканирующей
электронной
микроскопии
(EBIC)
наведɺнного
возбуждаемого
рентгеновским
микропробом
энергией
(XBIC).
тем
пространственным
разрешением
EBIC, XBIC
комбинирован
непосредственно
микро
флуоресцентным
анализом
обеспечивающим
рекордную
чувствительность
приведɺнных
рисунке
измерениях
количество
никеля
дефектной
оценивается
величиной
равной
80
пикограмм
Выводы
Приведɺнные
докладе
примеры
применения
рентгеновских
микропробов
демонстрируют
широкие
возможности
методов
сфокусированным
рентгеновским
пучком
Результаты
полученные
этих
исследований
только
точки
зрения
получения
фундаментальных
знаний
имеют
важное
прикладное
значение
защите
окружающей
создания
новых
элементов
фотовольтаики
биологии
Литература
Erko, M. Veldkamp, W. Gudat, N.V. Abrosimov,
S.N. Rossolenko, V.Shekhtman, S. Khasanov, V.
Alex, S. Groth, W. Schröder, B. Vidal, A.
Yakshin,
Graded X-Ray Optics for Synchrotron
Radiation Applications” Journal of Synchrotron
Radiation, (1998),
, 239-245
E.V. Shulakov, V. Sh. Shekhtman, S. Khasanov,
I.A. Smirnova, A.I. Erko, M. Veldkamp, V. Alex,
N.V. Abrosimov, S.N. Rossolenko,
Gradient
crystals of SiGe for monochromatization of
synchrotron radiation”, Surface: X-ray,
synchrotron and neutron investigations, (1999),
92-97 (in Russian)
3. A. Erko, F. Schäfers, A. Firsov, W.B. Peatman,
W. Eberhardt, R. Signorado,
The BESSY X-Ray
Microfocus Beamline project”, Spectrochimica
B 59
, 1543-1548
4. J. Bartoll, S. Röhrs, A. Erko, A. Firsov, A.
Bjeoumikhov, N. Langhoff,
Micro-X-Ray
absorption near edge
structure spectroscopy
investigations of baroque tin-amalgam mirrors at
BESSY using a capillary focusing system”,
Spectrochimica Acta A, (2004),
B 59
, 1587-1592
5. F. Pinakidou, M. Katsikini, E. C. Paloura, P.
Kavouras, Ph. Komninou, Th. Karakostas, A.
Application of µ-XAFS for the
рентгено
флуоресцентном
задач
Чукалина
Самогуи
Менард
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
РАН
Черноголовка
Россия
e-mail:
marina@ipmt-hpm.ac.ru
проблем
передачи
информации
Харкевича
РАН
Россия
Источник
синхротронного
излучения
Soleil,
Париж
Франция
IMNC - UMR 8165
, Universite' Paris Diderot -
Париж
Франция
сканирующей
рентгено
флуоресцентной
микроскопии
позволяет
получать
количественную
информацию
пространственном
распределении
химических
элементов
исследуемом
образце
[1-4].
Каково
пространственное
разрешение
метода
можно
получить
дополнительную
информацию
образце
опираясь
эксперимента
интенсивностей
вопросы
детально
обсуждаются
докладе
использовать
дополнительную
математическую
обработку
регистрируемых
ретгено
флуоресцентном
методе
использующем
пространственное
сканирование
образца
сфокусированным
рентгеновским
зондом
[5, 6],
определяется
размером
зоны
Для
тонких
образцов
это
соответствует
геометрической
форме
зонда
размер
пиксела
равен
размерам
шага
сканирования
горизонтали
вертикали
соответственно
содержит
информацию
собранную
образца
накрытой
микрозондом
зарегистрированное
значение
каждом
сумма
взвешенных
интенсивностей
всем
накрытым
микрозондом
рассчитывается
соответствии
профилем
зонда
Однако
можно
повысить
разрешение
размера
шага
сканирования
если
применить
дополнительную
математическую
обработку
так
называемое
обращение
свертки
зарегистрированному
сигналу
Чтобы
выполнить
обращение
свертки
вопроса
что
такое
зарегистрированный
сигнал
определить
форму
микрозонда
физической
модели
рентгено
флуоресцентного
спектра
тонкого
образца
запишем
выражение
()()()
,,,
SxyEn
dxdyIxxyyxyCxy
, (1)
SxyE
интенсивность
флуоресцентного
энергии
регистрируемого
для
положения
центра
микрозонда
флуоресцентный
выход
для
элемента
учетом
отношения
интенсивности
элемента
[7,8],
интенсивность
падающего
монохроматического
сфокусированного
рентгеновского
излучения
окрестности
ослабления
элементом
[9],
содержащимся
элементарном
объеме
образца
окрестности
Cxy
фракция
элемента
[10, 11].
первый
взгляд
данное
выражение
однозначно
описывает
регистрируемого
определить
определение
флуоресцентное
излучение
энергии


,


объеме
говорить
интенсивность
характеристической
линии
понятие
флуоресцентное
энергии
рис
приведено
спектров
полученных
применением
разных
детекторов
[12] Si-
позиционно
спектрометра
(PSDS).
рисунка
ширина
регистрируемой
линии
сильно
случае
линии
.
Сравнение
измеренных
детектором
позиционно
дифракционным
спектрометром
(PSDS) [12].

– 2008
113
последнем
выделения
линии
дополнительная
обработка
Хорошим
инструментом
сложных
например
программное
AXIL [13].
решения
обратной
повышения
разрешения
определить
рентгеновского
микрозонда
используемого
Параллельно
развитием
рентгеновского
излучения
жесткого
диапазонов
развивались
определения
Наиболее
применяемым
называемый
ножом
публикуемых
используется
нанометровых
размеров
[14].
применение
тестовых
структур
),
сканируются
микрозондом
которого
утратило
[15].
Сравнение
преимуществ
данной
работы
обращения
свертки
является
завершающим
процедуры
разрешения
условиях
высокого
ровня
шума
что
место
при
анализе
концентраций
оптимального
решения
поиск
новых
решения
Вот
применяемых
алгоритмов
алгоритм
максимума
[16], Richardson-
алгоритм
[17],
основанный
алгебраическом
методе
[18],
предложенном
для
решения
задачи
томографии
[19, 20].
Итак
формирования
распределения
при
сканировании
образца
рентгеновским
микрозондом
несколько
Недавно
[21]
предложено
вводить
помощью
нитеобразных
волноводов
объем
образца
Пример
использования
капиллярной
оптики
хорошо
работе
[12].
метода
можно
добиться
другим
аппаратным
способом
[22-24].
этого
эксперимент
организуют
образом
поверхность
облучается
широким
рентгеновским
пучком
этом
добиться
однородной
сравнению
размером
зоны
площади
перед
окном
детектора
укрепляется
фокальное
которого
определяет
зону
сигнала
Сканирование
органиоано
положения
фокального
образце
Платой
это
удобство
сбора
поглощения
коллиматора
неоспоримым
дополнительным
дополнительная
возможность
сканирования
.
рис
представлена
одного
конфокальных
коллиматоров
.2.
Фотография
фокусирующей
ИПЛИТ
).
окончанию
проведения
измерений
рентгено
флуоресцентной
микроскопии
применения
обработки
описанных
описанным
набор
изображений
соответствующих
распределениям
элементов
входящих
образца
Визуальный
набора
часто
работе
[25]
предложен
алгоритм


.




Карты
распределения
концентрации
сталагмите
[26].
Размер
рентгеновского
работы
алгоритма
визуализации
изображения
[25].
Карты
распределения
Br (
), Sr(
.
, 6 - 9
2008
.
114
работы
алгоритма
одно
финальное
изображение
котором
границы
областей
присутствующих
изображениях
используемых
расчета
финального
позволяет
одном
финальном
изображении
отыскивать
детальный
которых
помогает
приятии
решения
относительно
образца
целом
.
сделана
попытка
проанализировать
возникающие
при
интерпретации
измерений
проводимых
рентгено
флуоресцентной
краткое
описание
состояния
данной
Чукалиной
при
частичной
финансовой
РФФИ
06-02-16117, 06-01-22001, PICS
3470.
[1] Klems J. H. Phys. Rev. A 43, 2041 (1991).
[2] Chukalina M.V., N.G. Ushakov, S.I. Zaitsev.
Proc. of the 5th Int. Conf. XRM'96. Wuerzburg,
Germany, I141 (1996).
[3] A. Simionovoci, M. Chukalina, M. Drakopoulos,
I. Snigireva, A, Snigirev,
Ch. Schroer, B. Lengeler,
F. Adams. SPIE, Vol.3772, 304 (1999)310.
[4] Moronne M. M. Ultramicroscopy. vol. 77, no1-2,
23 (1999).
[5] Snigirev A, Bjeoumikhov A, Erko A, Snigireva I,
Grigoriev M, Yunkin V, Erko M, Bjeoumikhova S. J
Synchrotron Radiat. Jul;14(Pt 4) 326(2007).
[6] Chao W., B. D. Harteneck, J. A. Liddle, E. H.
Anderson and D. T. Attwood. Nature 435, 1210 (30
June 2005).
[7] http://xdb.lbl.gov/Section1/Sec_1-3.html
[8] Krause M.O., J. Phys. Chem. Ref. Data 8, 307
(1979).
[9]
http://www.csrri.iit.edu/periodic-table.html
[10] http://en.wikipedia.org/wiki/Volume_fraction
[11] Janssens K.H.A., Adams F.C.V. and Rindby A.
Microscopic X-Ray Fluorescence Analysis. John
Wiley. May 12 (2000).
[12] Yan Y. And W.M.
[13] Van Espen P., K Janssens, J Nobels. Source
устройств
безлинзовых
Шабельников
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
Черноголовка
Россия
e-mail:
lgs@iptm.ru
рентгеновское
основе
оптики
видимого
учетом
масштабирования
взаимодействия
указанного
[1].
основных
групп
устройств
могут
основанные
полного
отражения
преломления
дифракции
зон
реализованных
двумерных
трехмерных
неоднородностей

устройства
прогресс
получении
сфокусированных
пучков
излучения
может
проиллюстрирован
работой
[2],
размеры
фокального
250
нанометров
Приведенное
дифракционному
пределу
использованных
зонных
что
перспективные
фокусирующие
позволят
получать
рентгеновские
изображения
разрешением
нанометрового
масштаба
синхротронных
источниках
лабораторных
условиях
могут
составить
конкуренцию
сопоставимым
диаметром
электронного
рентгеновского
источника
проведенным
оценкам
оказывается
достаточной
получения
проекционных
изображений
фазовоконтрастных
[3]
[4] –
субмикронным
разрешением
заметить
что
отмеченные
размеры
пятна
нанометровом
диапазоне
5-6
порядков
характерных
взаимодействия
веществом
поглощения
глубины
резкости
таких
элементов
могут
составлять
нескольких
образом
становится
очевидной
несоразмерность
параметров
определяющих
формирование
рентгеновских
изображений
подходом
позволяющим
формировать
неискаженные
изображения
использование
принципов
компьютерной
Возможности
рентгеновской
реконструкции
изображений
субмикронным
изображением
безлинзовых
схемах
продемонстрированы
только
синхротронных
источниках
лабораторных
системах
[4, 5].
оптическую
микротомографа
фокусирующих
элементов
позволяет
значительно
улучшить
разрешение
трехмерные
изображения
разрешением
нанометровом
диапазоне
[5].
разрешения
проекций
уменьшением
ширины
самих
проекций
схеме
при
использовании
источника
двумерного
улучшение
разрешения
достигаться
оптического
набора
проекций
элементом
расположенным
перед
детектором
Другой
возможностью
которая
ранее
[6],
связана
формированием
мнимого
увеличенного
изображения
применения
элемента
показывает
снимков
приводимых
[5],
используемых
при
передаче
изображений
рамках
подходов
разработанным
реконструируемого
изображения
нового
безлинзового
получения
изображений
нанометровых
объектов
работу
[7],
основанную
измерениях
угловым
разрешением
дифракционной
картины
использованием
развитого
восстановления
регистрируемой
Здесь
пространственное
разрешение
точностью
угловых
измерений
лимитируется
характеристиками
передающих
изображение
Демонстрируемое
разрешение
близко
обеспечиваемыми
приборами
сканирующего
атомно
силовой
электронной
метод
преимущества
рентгеновской
интроскопии
перед
указанными
Особенностью
изображений
среднестатистический
характер
ансамблю
объектов
что
можно
считать
достоинством
достоверность
сравнению
локальных
измерений
возможности
элементов
оптики
формирования
высококоллимированных
пучков
расходимостью
менее
микрорадиан
лабораторных
источниках
основе
новых
методик
рентгеновской
голографии
поддержана
грантом
РФФИ
07-02-
01015.
[8].
Аристов
Шабельников
178,
61 (2008)
[9].
A. Snigirev, A. Bjeoumikhov, A. Erko, I.
Snigireva, M. Grigoriev, V. Yunkin, M. Erko
and S. Bjeoumikhova, J. Synchrotron Radiation,
14, 227, (2007)
[10].
L. Brownlow, S. Mayo, P. Miller, J.
Sheffield-Parker, Microscopy and analysis, 20,
5 (2006)
[11].
http://www.skyscan.be/products/SEM_micr
oCT.htm
[12].
http://xradia.com/Products/nanoxct.html
[13].
V.V.Aristov, L.G.Shabelnikov,
Свойства
волновода
Институт
проблем
технологии
микроэлектроники
особо
чистых
материалов
РАН
e-mail: egorov@iptm.ru
нового
устройства
рентгеновской
оптики
плоского
рентгеновского
волновода
резонатора
результатом
потока
квазимонохроматического
рентгеновского
),
формируемого
выходе
плоского
притяженного
щелевого
зазора
ширины
[1].
Квазимонохроматичность
транспортируемо
потока
оказалось
принципиальным
фактором
интерпретации
полученных
любого
источника
характеристичес
характеризуется
средним
значени
монохро
рис
. 1).
Параметр
собой
отношение
степени
монохроматичности
излучения
принято
длиной
ности
[2].
параметр
продольный
единичного
фотона
Принципиальная
схема
атомных
энергетических
уровней
энергетической
радиацией
степень
монохроматизации
степенью
размывания
уровней
полного
отражения
потока
плоском
полированном
материальном
интерфейсе
открытое
Комптоном
1921
году
[3],
характеризуется
образованием
интерференции
наличие
материальным
интерфейсом
было
экспериментально
[4].
принципов
непрерывности
соответствия
можно
предполагать
появление
интерфе
ренционной
картины
материального
рефлектора
рис
. 2).
этом
затухающее
__________________________________
Такую
наблюдать
экспериментально
для
явления
полного
внутреннего
отражения
потока
электромагнитной
радиации
светового
интерференционное
поле
объеме
время
продольные
поперечные
размеры
интерференционного
поля
оказываются
ограниченными
первых
геометрической
шириной
отражаемого
потока
вторых
длиной
когерентности
падающего
При
этом
подхода
продольный
размер
интерфе
ренции
может
превышать
когерент
ности
поскольку
подход
пред
возникновение
интерференции
при
взаимодействии
единичного
собой
[2].
Принципиальная
схема
потока
распределение
интенсивности
стоячей
рентгеновской
вблизи
интерфейса
время
хорошо
пространственной
когерентности
связанное
возникновением
интерференционного
разных
фотонов
одинаковой
испущенных
протяженным
источником
реализации
необходимо
произведение
расходимости
потока
ширину
этого
источника
меньше
средней
[5].
проведенный
работе
[6],
показал
что
пространственная
когерентность
при
потока
характеристического
пор
поперечный
размер
интерференционной
области
превысит
когерентности
образом
возможным
соотнести
различные
размерные
области
ширины
плоского
протяжен
ного
щелевого
зазора
различающимися
механизмами
транспортировки
этим
потока
механизмами
многократного
потока
волноводно
резонансного
распространения
параллельном
расположении
плоских
протяженных
рефлекторов
некотором
расстоянии
друга
возникают
условия
реализации
последовательного
многократного
потока
рентгеновского
рис
. 3).
условиях
образуется
интерференционных
зон
рентгеновской
Кроме
того
объеме
рефлектора
возникают
возбуждений
фазированность
которых
будет
существенно
зависеть
угла
осью
вектором
первоначального
потока
Размер
локальных
интерференционных
зон
определяется
длиной
когерентности
расстояние
углом
потока
шириной
зазора
При
заданной
ширине
варьированием
потока
можно
условий
отражений
условиях
многократ
ного
ПВО
отражений
оказывается
крайне
поскольку
при
следующее
отражение
вызывает
перевозбуждения
объемов
рефлекторов
приводя
существенному
потерь
интенсивнос
транспортируемого
потока
образом
механизм
многократного
характеризуется
ряда
углов
характеризу
ющихся
относительно
низким
ослаблением
проходящего
потока
или
называемой
дискретной
модовой
структурой
[2].
Схема
образования
локальных
интерференции
рентгеновской
широкой
плоской
протяженной
ширина
протяженного
зазора
когерентности
механизм
транспортировки
потока
кардинально
интерференционных
зон
рентгеновской
претерпевают
перекрытие
инициирующее
самоорга
радиационной
состояние
это
самоорганизации
спровоцировавшее
механизма
портировки
потока
названного
механизмом
волноводно
резонансного
распространения
было
поскольку
когерентности
характеристичес
относятся
наноразмерному
диапазону
которого
характерна
самоорганиза
материальных
структурах
[7].
Однако
осознанию
тернистым
Самоорганизация
поля
интерференции
узком
плоском
протяженном
зазоре
образованию
однородной
интерференционной
стоячей
рентгеновской
волны
всем
пространстве
щелевого
Однородное
интерференционное
поле
объемах
рефлекторов
рис
. 4).
Поскольку
перекрытие
интерфе
ренции
исходного
радиационного
потока
срез
узкого
протяженного
щелевого
механизм
волноводно
резонансного
пространения
рентгеновского
непрерывной
модовой
структурой
волноводно
резонансного
механизма
следует
что
при
потока
квазимонохроматического
должно
возникнуть
двухкомпонентное
пространственное
распределение
потока
углом
равным
удвоенному
значению
первичного
потока
рис
модельное
подтверждено
экспериментально
Схема
образования
однородного
интерференционного
поля
стоячей
рентгеновской
узкой
плоской
протяженной
рисунке
показана
схема
измерений
угловое
CuK
выходе
плоского
рентгеновского
волновода
резонатора
ПРВР
представлявшего
собой
протяженную
образованную
кварцевыми
рефлекторами
Компоненты
экспериментально
полученном
приблизительно
равную
действительно
соответствует
угловой
дисперсии
равной
енному
значению
исходного
потока
Варьирование
критического
приводило
соответствующему
распределе
характеристик
показало
характеризуется
набором
параметров
устройство
транспортирующее
квазимонохроматическое
Ширина
пучка
нитевидной
формиру
емого
превышает
когерентности
обычно
200
нанометров
захвата
радиации
расходимости
сформированного
потока
они
могут
превышать
удвоенный
критический
угол
материала
поверхность
рефлекторов
Прямой
поток
проходит
через
поскольку
интерференционное
поле
может
транспортироваться
дифракции
входном
срезе
Пространственное
распределение
ности
сформированном
потоке
гауссово
очертание
распределения
источнике
Сформированный
поток
сопровождается
дифракционными
сателлитами
осевое
потока
срез
приводит
появлению
гауссовых
компонент
равной
угловой
равной
удвоенному
значению
зависит
ширины
щелевого
характеризуется
существенным
радиационной
плотности
потока
щелевого
зазора
порядка
существенной
разницы
ширине
этого
зазора
проекции
источника
10.
Волноводно
резонансный
механизм
характе
коэффициентом
ослабления
транспортируемого
потока
что
позволило
дать
наименование
механизм
радиационной
сверхтекучести
11.
Модовая
структура
потока
зазоре
непрерывна
12.
ПРВР
работающих
рамках
многократного
изготовить
рентгеновский
представляется
возможным
13.
может
основой
для
создания
управления
рентгеновскими
потоками
Перечисленный
показывает
перспективным
рентгенов
устройством
характерно
серьезных
недостатков
относительно
интегральная
ность
формируемых
потоков
относи
высокая
расходимость
которая
нивелиру
основное
достоинство
наноразмер
ность
ширины
потока
волновода
резонатора
Важнейшие
направления
решением
вопросов
радикального
способа
расходимости
предложено
использовать
составной
резонатор
[8].
интегральной
применен
скошенный
входной
концентратор
[9].
Предложенные
позволяют
приблизительно
порядка
понизить
расходимость
формируемого
потока
интегральной
доведя
около
интегральную
приблизительно
порядок
совершенствование
видимому
связано
разработкой
ячеек
способных
управлять
параметрами
формируемого
потока
Схема
измерений
экспериментально
полученное
пространственное
распределение
CuK
при
косом
первичного
потока
различных
проблем
технологии
микроэлектроники
особо
чистых
материалов
РАН
e-mail:
egorov@iptm-hpm.ac/ru
Метод
РФА
является
относительно
молодым
[1],
крайне
способом
элементного
поверхности
твердого
сухих
остатков
растворов
предварительно
осажденных
поверхности
кварцевых
рефлекторов
[2].
приповерхностного
слоя
толщиной
Возбуждение
тонкого
определяет
основные
достоинства
уровень
составляющей
отсутс
необходимости
взаимного
атомов
элементов
составляющих
Схема
ПВО
спектрометра
стандартного
Позволяет
использовать
формирователя
потока
возбуждения
Схема
ПВО
спектрометра
оригинального
качестве
формирователя
потока
возбуждения
время
основные
рентгенооптические
приведена
стандартной
конструкции
рисунке
2 –
оригинального
дизайна
общим
обоих
схем
относятся
источник
рентгенов
регистрации
ной
рентгенофлуоресценции
стандарт
ного
спектрометра
юстировки
образца
система
формирования
потока
возбуждения
разнесены
пространстве
спектрометре
оригинального
потока
образца
объединены
единое
схема
оригинального
дизайна
разработана
предложением
использо
бесщелевой
рентгеновский
коллиматор
выполнения
РФА
[3].
Измерения
показали
эффективность
схемы
крайне
высока
[4].
бесщелевого
формирователя
плос
рентгеновский
волновод
резонатор
более
эффективность
позво
устранить
принципиальных
трудностей
связанных
применением
[5].
применение
оригинальной
рентгеновской
позволяет
провести
прямое
сопоставление
различных
типов
формирователей
потока
Поэтому
сопоставление
рамках
стандартной
схемы
РФА
ПВО
спектрометра
реализованной
прецизион
ного
гониометра
HZG-4.
формирова
потока
задействованы
кварцевый
простейшей
конструкции
разноразмерных
кварцевых
рефлекторов
вертикальных
обрезающих
равной
рис
. 3).
излучения
рентгеновская
трубка
-24 (Mo),
использовавшаяся
режиме
Регистрация
рентгенофлуоресцентного
осуществлялась
GPL-06/165/05
многоканального
импульсов
«Canberra».
объекта
сравнительной
использовалась
эпитаксиальная
пленочная
Выход
оресценции
фиксировался
интервале
углов
возбуждающего
потока
≤M≤
рисунке
примера
показан
ПВО
спектр
тестового
образца
полученный
условиях
формирования
потока
возбуждения
помощью
простейшей
конструкции
пространственное
распределение
потоке
Аналогичные
измерения
выполнялись
использованием
других
упомя
формирователей
линией
приведенном
рисунке
аналогичных
спектрах
получен
применением
других
формирователей
Поэтому
основное
внимание
зависимости
хода
рентгенофлуоресценции
потока
возбуждения
компоненте
приведены
экспериментально
полученные
зависимости
этой
потока
возбуждения
углов
≤M≤
условиях
применения
трех
формирователей
потока
полу
цифровой
форме
угловым
шагом
Время
набора
спектров
=300
Схема
формирователей
потока
обрезающих
простейшей
конструкции
волновода
резонатора
разноразмерными
рефлекторами
).
Ширина
обрезающих
равнялась
15
микрометрам
обоих
– 0.08
микрометра
флуоресценции
угловом
интервале
угол
ПВО
МоК
ВТСП
демонстрируют
рост
обеспечиваемый
первую
перекрытия
поверх
ностью
тестовой
потока
возбуждения
интервале
углов
угол
полного
перекрытия
потока
поверхностью
аномальное
флуоресценции
данном
угловом
подобной
выхода
флуорес
CuK
зафиксировано
углов
рост
флуорес
толщины
ВТСП
определяющей
значение
абсолютная
флуоресценции
характерна
измерений
выполненных
применением
составлен
ного
рефлекторов
разной
пара
абсолютной
полной
отражает
эффективность
эффективность
определяется
параметром
отношения
измеренном
одном
том
энергетическом
интервале
рентгенофлуоресцентного
спектра
[6].
ростом
падения
потока
возбуждения
фоновая
спектрах
полученных
применением
формирователей
монотонно
возрастает
наибольший
наблюдался
условиях
использования
разноразмерными
лекторами
Поэтому
эффективности
построены
зависимости
параметра
сигнал
флуоресценции
возбужда
ющего
потока
соответствующие
применению
формирователей
рис
. 6).
Наимень
шую
эффективность
демонстрируют
полученные
применением
простейшей
конструкции
РФА
ПВО
роскопии
использовании
формирователя
разновеликими
рефлекторами
выбранных
условиях
приблизительно
одинаковой
Наилучшее
достигается
при
использова
трех
формирователей
потока
полного
отражения
Обращает
внимание
больших
параметра
существенным
отличием
механизма
возбуждения
рентгенофлуо
ресценции
условиях
возбуждающего
потока
этого
Геометрия
формирования
потока
простейшим
пространственное
распределение
РФА
пленочной
угол
падения
потока
возбуждения
0.01
.
, 6 - 9
2008
.
122
Геометрия
регистрации
ПВО
функции
выхода
флуоресценции
формирования
потока
возбуждения
щелевой
простейшим
волноводом
резонатором
разноразмерными
рефлекторами
Зависимости
отношения
параметра
выхода
рентгенофлуоресценции
атомов
тестовой
мишени
потока
возбуждения
при
его
формировании
микрощелевой
),
простейшим
волноводом
резонатором
разновеликими
рефлекторами
Сопоставление
уровня
эффективности
РФА
спектроскопии
выполненной
одинаковой
геометрии
измерений
позволило
сделать
пред
положение
что
очередь
определя
величиной
параметра
радиационной
плот
ности
этого
потока
позиции
тестируемого
объекта
выбранной
геометрии
измерений
расстоянием
позицией
тестируемого
образца
использо
формирователей
радиационная
плотность
потока
минимальной
простейшей
конструк
рис
. 7).
Построенные
зависимости
радиационной
плотности
потока
расстояния
формирователей
показывают
пологая
соответствует
использованию
формирователя
наиболее
разновеликими
рефлекторами
Подобные
зависимостей
закономерны
поскольку
расходимость
потока
оказывается
минимальной
щелевой
радиаци
онная
плотность
выходе
формирователя
характерна
модифицированной
волноводно
резонансной
конструкции
Зависимости
параметра
радиационной
плотности
MoK
потоках
сформированных
микрощелевой
системой
),
простейшим
волноводом
резонатором
разновеликими
рефлекторами
расстояния
среза
формирователей
сравнения
полученных
кривых
видно
при
расстоянии
срезом
формирователя
тестируемым
образцом
порядка
потоки
формируемые
использованных
устройств
характеризуются
приблизительно
равной
величиной
радиа
ционной
плотности
При
расстояниях
превышающих
этот
порог
радиационная
плотность
оказывается
выше
формирователя
при
малых
тояниях
существенное
превосходство
этому
параметру
для
потоков
сформиро
ПРВР
образом
проведенные
основания
утверждать
что
применение
волноводов
резонаторов
формирователей
потока
возбуждения
ПВО
спектрометров
оправдано
при
малых
срезом
этих
устройств
положе
анализируемого
объекта
Именно
такая
спектрометре
оригинального
[1] Y. Yoneda, T. Horiuchi, Rev. Sci. Inst,
v.42
, pp.
1069-1070 (1971).
[2] Handbook of X-ray Spectrometry / Ed. by R.E.
Van Gricken, A.A.Markowicz, part 9 (2002).
[3]
Егоров
Малюков
ВУЗов
Цветная
54-63 (1997).
[4]
Егоров
Егоров
Заводская
лаборатория
стр
. 3-11 (2001).
[5]
Егоров
Егоров
Поверхность
рент
нейт
исследования
стр
. 5-12
(2005).
[6] E.P. Bertin, Principl
es and Practice of X-Ray









-










124

рентгеновских
Никулин
Университет
e-mail:
Andrei.Nikulin@sci.monash.edu.au
Современные
технология
научились
использовать
структуры
характер
размерами
которые
намного
меньше
видимого
света
соответственно
традиционная
микроскопия
может
использована
диагностики
этих
структур
Электронная
микроскопия
достаточным
пространствен
разрешением
для
она
позволяет
смотреть
тонкие
слои
фольги
),
при
готовленные
основе
таких
структур
значит
позволяет
изучать
структур
емные
свойства
Таким
образом
разработка
трехмерных
емных
структур
высоким
порядка
нанометров
разрешением
становится
необходимой
смотря
что
свет
взаимодействует
всем
материал
через
который
проходит
обычно
это
взаимодействие
сводится
одно
двумерному
теоретическому
эксперимен
тальным
наблюдениям
кристаллографии
трех
мерность
кристаллической
решетки
многоволновой
дифракцией
когда
результатом
измерений
является
изобра
прямое
дифракционное
как
правило
возможность
трехмерности
пропадает
интегрирования
вдоль
вектора
волны
этом
необходимо
графическое
восстановление
как
показано
трехмерная
природа
дифракции
может
быть
использована
исчерпывающего
маленьких
ектов
при
некоторых
условий
эксперимента
моментом
при
рассмотрении
трех
мерной
дифракции
ектах
является
когерент
ность
излучения
наблюдения
пол
ной
трехмерной
дифракционной
особенно
важной
становится
временная
когерен
тность
монохроматичность
Для
жесткого
рентгеновского
длина
вре
менной
когерентности
составляет
несколько
мик
рон
Поэтому
толщиной
больше
этого
могут
быть
восстановлны
одного
двух
изображе
требуют
полного
томографического
подхода
Однако
размеры
исследуемого
меньше
когерентности
всех
направлениях
измеренная
дифракционная
картина
достаточную
информацию
для
полного
восста
новления
томографического
анализа
Примером
для
иллюстрации
такого
подхода
может
возможность
цветов
белого
спектра
видимого
света
при
прохождении
мыльного
пузыря
которая
очень
тонкая
невозможности
этого
при
прохождении
через
оконное
стекло
которое
толстое
сравнению
длиной
когерентности
видимого
спектра
обычных
источников
например
солнца
другой
стороны
когерентная
дифракцион
несет
также
информацию
значит
для
получения
полной
изучаемом
нужны
способы
восста
новления
этой
разработали
метод
фазы
рентгеновской
волны
измерянной
дифрагирован
ной
иненсивности
метод
основан
ческих
свойствах
рассеянного
излучения
которые
сформулированы
доказаны
квантовой
механике
полвека
[1].
Позднее
подобный
подход
восстановлению
рекомендован
отражения
кристаллов
[2-3],
развит
для
приложений
которых
блюдать
Фраунгофера
высоким
угло
разрешением
[4].
Вкрадце
метода
эксперимен
воплощений
сводится
следующему
определению
рамках
первого
борновского
приближения
которое
всегда
соблюдается
при
дифракции
рентгеновских
взаимодействие
веществом
прохож
(
)
(
2
exp{
)
(
r
r
r
t
n
i
f
показатель
преломления
это
радиус
вектор
это
длина
описывает
форму
этого
Результатом
взаимодействия
комплексная
дифракционная
R(Q)
которая
доказано
[1],
что
прин
причинности
рассеянные
волны
являются
математической
точки
это
означает
что
фаза
независимы
между
называемое
преобразование
Гильберта
комплексный
дифракции
определен
R(Q) = u(q
) + iv(q
мнимая
части
энергии
соответсвенно
продифрагировавшей
образом
первый
подстановке
комплексного
полинома
второй
полное
реше
уравнения
иллюстрация
наблюдения
дифракционных
картин
наноструктур
[5].
Таким
образом
необходимо
симальной
точностью
дифрагированную
сивность
восстановить
этой
волны
помощью
обратного
преобразования
Фурье
восстановить
этот
. 1).
Интенсивность
можно
помощью
позиционно
чувст
вительного
детектора
этом
случае
однако
измеряются
ограниченном
динамическом
диапазоне
ограниченном
поле
количестве
пикселов
детектора
. 2a).
другому
интенсивность
можно
измерить
высоким
разрешением
практически
неограни
ченном
количестве
точек
высоким
3-4
поряд
выше
динамическим
диапазоном
Рис
. 2b).
При
этом
использовать
высоко
разрешающий
анализатор
детектор
сцинциллятор
фотодиод
).
Схематическая
иллюстрация
эксперимен
воплощения
метода
дифракционных
картин
наноструктур
: (a)
помощью
позиционно
чувствительного
детектора
(b)
помощью
кристалла
нализатора
подхода
преимущества
недос
татки
Прямое
наблюдение
дифракционной
требует
высоко
когерентного
источника
бильности
аппаратуры
при
этот
метод
относительно
быстр
данных
Исполь
зование
анализатора
позволяет
избежать
требова
поперечной
когерентности
стабильности
значительно
удлинняет
измерения
Основным
преимуществом
второго
подхода
явля
ется
большая
гибкость
применимости
методов
восстановления
фазы
рентгеновской
волны
использовали
основанный
тичности
рассеянной
волны
[1-4],
итерационный
метод
развитый
Финапом
[6],
который
физического
обоснования
работающим
многих
случаях
при
анализе
ракционных
картин
наноструктур
[7].
Экспериментальные
полу
наночастиц
сплаве
(b)
записаны
при
образца
Восстановленные
наночастиц


; (b)



полимере
углеродная
нанотрубка
[5].
Еще
одним
преимуществом
изпользования
анализатора
является
возможность
наблюдения
разных
проекций
пересечения
Фурье
образа
сферой
Эвальда
при
азимутальном
вращении
образца
[5],
которых
восстано
вить
трехмерное
изображение
наносруктуры
без
томографического
анализа
[5] (
. 3-4).
Наночастицы
показанные
восстановлены
элементный
состав
невозможно
при
использовании
алго

– 2008
127
ритма
тех
случаях
когда
можно
исполь
зовать
метод
восстановления
фазы
аналитичес
свойствам
амплитуды
можно
полностью
опре
делить
профиль
показателя
преломления
струк
туры
пределах
анализируемой
апертуры
напри
мер
, [8]) (
Рис
. 5).
Экспериментальные
(a)
восстановленные
профили
прелом
(b)
интерфейсов
[8].
[8]
показали
что
двух
образца
отношению
падающей
волне
достаточно
для
полного
восстановления
профилей
комплексного
показателя
преломления
даже
интерфейсах
разными
материалами
томографического
анализа
Экспериментальные
полу
кремниевых
нанотрубок
Недавно
записали
экспериментальные
интенсивности
нанотрубок
сделан
ИПТМ
очевидно
увеличением
продолжительности
времени
отжи
характерный
размер
трубок
увеличивается
угол
между
центральным
максимумом
поряд
дифракции
уменьшается
исследования
будут
продолжены
времени
должны
привести
разработке
нового
для
нераз
рушающей
диагностики
таких
структур
Неразрушающая
природа
описываемого
тода
особенно
важна
неблюдения
роста
нано
частиц
[9].
осущестивли
эксперимен
тальное
наблюдение
роста
преципитатов
используемых
авиастроении
существует
моделей
таких
разработ
описываемой
методики
существовало
разрушающих
методов
подобных
сплавах
Причем
этот
метод
позволяет
проводить
трехмерный
наночастиц
Экспериментальные
полученные
наночастиц
алюминиевой
матрице
измерянные
после
различного
отжига
образца
при
220
Недавно
были
выращены
нокристаллы
алюминия
для
детального
продолже
исследований
Первые
результаты
экспе
риментов
монокристаллическим
матрицами
держащими
такие
наночастицы
проведены
SPring-8
синхротроне
Японии
Эти
исследования
будут
продолжены
использованием
синхротронных
лабораторного
источников
геновского
излучения
.
van Kampen N. G., Phys. Rev.
, 1072 (1953).
минут
отжиг
минут
отжиг
минут
отжиг
Исследование
ИПТМ
РАН
Черноголовка
e-mail:
yakimov@iptm.ru
При
исследовании
свойств
протяженных
дефектов
полупроводниковых
кристаллах
часто
оценкой
электрической
активности
одновременным
определением
элементного
состава
таких
дефектов
частности
такие
задачи
необходимо
при
мультикристаллического
кремния
солнечной
энергетики
материал
должен
достаточно
дешевым
вследствие
чего
правило
содержит
переходные
высоких
концентрациях
достаточных
заметного
понижения
эффективности
солнечных
элементов
Однако
большинстве
случаев
металлы
присутствуют
виде
преципитатов
электрическая
активность
которых
существенно
чем
растворенных
что
заметно
понижать
таких
примесей
того
атомы
могут
декорировать
обычно
присутствующие
мультикристаллическом
кремнии
протяженные
дефекты
дислокации
границы
зерен
повышая
время
неравновесных
носителей
заряда
эффективность
солнечных
элементов
Таким
образом
примеси
могут
косвенно
влиять
параметры
солнечных
элементов
Поэтому
повышения
эффективности
солнечных
элементов
основе
мультикристаллического
кремния
связан
понижением
влияния
примесных
контролируемого
перевода
активное
состояние
развитие
этого
подхода
основано
исследованиях
электрических
свойств
отдельных
преципитатов
структурных
дефектов
декорированных
атомами
металлов
принципе
исследования
могут
проводиться
растровом
электронном
микроскопе
использованием
метода
наведенного
тока
(EBIC)
выявления
исследования
электрических
свойств
преципитатов
рентгеновского
микроанализа
для
изучения
элементного
состава
Однако
качество
современного
мультикристаллического
кремния
достаточно
высоко
чувствительность
рентгеновского
микроанализа
недостаточна
проведения
таких
Чувствительность
рентгеновского
флуоресцентного
анализа
(XRFA)
несколько
порядков
выше
связи
необходимость
развития
метода
исследования
локальных
электрических
свойств
рентгеновском
микроскопе
метода
наведенного
тока
Такой
метод
(XBIC)
предложен
синхротронного
излучения
[1,2],
было
показано
что
этот
метод
позволяет
выявлять
электрически
активные
протяженные
дефекты
проводить
исследования
состава
методом
рентгеновского
флуоресцентного
Качественное
сравнение
методов
EBIC
XBIC
показывает
чувствительность
второго
метода
может
заметно
особенно
при
преципитатов
Однако
анализа
этого
вопроса
пока
проводилось
метода
EBIC
настоящее
время
достаточно
хорошо
развиты
модели
позволяющие
количественно
контраст
протяженных
дефектов
соответственно
характеризовать
электрическую
активность
Для
метода
XBIC,
модели
позволяющих
оценить
рекомбинационные
характеристики
полученных
методом
индуцированного
сфокусированным
рентгеновским
вычислить
контраста
расположения
радиуса
матрице
сих
разработаны
существенно
ограничивает
применение
настоящей
работе
электрически
активных
протяженных
дефектов
исследования
свойств
проведены
исследования
ряда
образцов
мультикристаллического
кремния
методом
наведенного
(EBIC).
проведения
измерений
химически
полированную
поверхность
образцов
через
круглыми
отверстиями
алюминия
барьеров
Шоттки
Измерения
проводились
растровом
электронном
микроскопе
JSM-840
температур
80 - 300
Характерные
барьеров
Шоттки
режиме
наведенного
рисунке
1.
что
при
комнатной
температуре
дефекты
практически
выявляются
хотя
полученном
при
80
видны
как
границы
зерен
дислокации
преципитаты
Обычно
такое
протяженных
дефектов
связано
низкой
степенью
декорирования
[3,4].
образом
можно
утверждать
что
исследованные
достаточно
чистые
растворенные
примеси
декорировали
протяженные
дефекты
исследования
позволили
электрическую
активность
протяженных
дефектов
реальных
солнечного
кремния
что
необходимо
оценки
возможностей
характеризации
методом
XBIC.
Проведен
сравнительный
анализ
процессов
контраста
методах
EBIC
XBIC.
Обсуждаются
возможности
получения
количественной
информации
рекомбинационных
свойствах
дефектов
методы
позволяющие
оценить
параметры
солнечных
элементов
. 1.
Изображение
диода
Шоттки
созданного
мультикристалличеком
кремнии
режиме
EBIC
при
300 (
80
Обсуждаются
возможности
использования
моделей
развитых
для
описания
контраста
протяженных
дефектов
методе
EBIC,
для
XBIC
метода
видимому
ряд
моделей
может
быть
использован
описания
контраста
методе
XBIC,
той
что
распределение
генерации
неравновесных
электронно
сфокусированным
электронным
необходимо
заменить
распределение
генерированных
ретгеновским
Приведены
оценки
сравнительной
чувствительности
методов
EBIC
XBIC.
Показано
что
для
двумерных
дефектов
таких
границы
зерен
чувствительность
сравнима
для
преципитатов
чувствительность
метода
EBIC
существенно
выше
Этот
вопрос
представляется
достаточно
поскольку
чувствительности
метода
наведенного
тока
часто
хватает
для
исследования
протяженных
дефектов
[5].
Показано
что
моделирование
необходимо
количественных
оценок
электрической
активности
дефектов
оптимизации
режимов
измерения
[1] Vyvenko O.F., Buonassisi T., Istratov A. A.,
Hieslmair H., Thompson A. C., Schindler R., Weber
E. R., J. Appl. Phys.
, 3614 (2002).
[2] Buonassisi T.,
Heuera M.,
Vyvenko O.F., Istratov
A. A., Weber E. R.,
Cai Z., Lai B., Ciszek T.F.,
Schindler R.,
342
, 1137 (2003).
Нанофокусный
рентгеновский
источник
разборной
трубке
Репин
ООО
Диагностика
Россия
e-mail:
info@x-ray.ru
время
нанофокусные
рентгеновские
источники
),
используемые
различных
дефектоскопических
установках
которые
0,5 –
вольфрамовом
термокатоде
фокусные
позволяют
разрешать
несколько
нанометров
контрастом
размеров
получения
10 – 100
ускоряющее
напряжение
3 – 5
уменьшить
пробега
электронов
которой
размер
фокусного
источника
рентгена
размера
электронного
При
существенно
мощность
плотность
мощности
рентгеновского
при
формировании
изображений
объектов
наноразмерами
компенсируется
повышением
поглощения
рентгеновского
наноразмерных
решения
этой
задачи
разрабатывается
нанофокусный
рентгеновский
источник
разборной
ускоряющих
напряжений
3 – 40
Для
фокусировки
электронного
применяется
оптимизированная
ускоряющих
напряжений
трех
электронной
вольфрамовом
термокатоде
позволяет
минимальный
размер
электронного
10
размещена
одном
(170
350
300
магниторазрядным
затворами
рис
рентгеновская
трубка
Конструкция
позволяет
работать
всеми
при
примерно
параметрах
камеру
координатными
столиками
детектором
вторичных
электронов
для
работы
режиме
растрового
высокого
разрешения
рис
. 2).
комбинации
рентгено
2.
Вариант
конструкции
рентгеновского
источника
камерой
микроскопа
-200.
отклоняющей
отклоняющих
систем
используется
растровое
устройство
которое
состоит
низковольтных
источников
генератора
разверток
усилительного
тракта
позволяет
сцинтилляционным
детектором
прошедшем
рентгеновском
изображение
поверхности
изображениям
оперативно
фокусировать
электронный
пучок
оценивать
размер
при
необходимости
относительно
рентгенооптических
тестовой
мишени
используется
состоящая
средним
20
мкм
толщиной
1 – 3
мкм
рис
. 3, 4, 5).
показали
растровые
электронные
изображения
мишени
между
0,05 – 2
мкм
рис
растрескалась
большей
полностью
некоторых
микронных
наблюдаются
тонкие
полного
между
рис
. 6, 7
приведены
органической
толщиной
Zn

– 2008
131
изображение
поверхности
прошедшем
рентгеновском
излучении
при
10
изображение
поверхности
прошедшем
рентгеновском
излучении
Обратный
контраст
, 25
круглая
материала
имеет
размер
мкм
).
Рентгеновское
изображение
мишени
объекта
(25
рентгеновская
пленка
Рентгеновское
изображение
(15
рентгеновский
).
Изображение
наночастицами
верхний
снимок
рентгеновского
детектора
рентгеновской
пленки
Перед
пленкой
рис
установлена
масштаба
сетка
шагом
50
перемычкой
10
мкм
что
при
ускоряющем
напряжении
микрочастицы
под
перемычкой
толщиной
примерно
10
мкм
после
прохождения
которой
излучения
примерно
Для
повышения
необходимо
ускоряющее
имеющий
регистрирует
рентгеновское
10
Пока
проблема
решаться
применением
рентгеновской
воздухе
ведется
настройка
нанофокусного
источника
При
первого
варианта
экспериментального
образца
просвечивающего
рентгеновского
микроскопа
рис
. 8)
разборной
изображению
прошедшем
рентгеновском
излучении
получено
10
разрешение
0,1 – 0,2
[1].
проекционном
режиме
рентгеновском
достигнуто
0,3
Сейчас
сказать
достигнуто
разрешение
нанообъектах
Оно
параметров
электронного
параметров
контраста
объектов
параметров
детектирующей
показывают
предварительные
результаты
проведенная
оптимизация
конструкции
рентгеновского
источника
позволит
порядка
30
достаточной
мощностью
получения
изображений
при
временах
регистрации
рентгеновской
показывает
возможное
разрешение
может
3 – 5
раз
фокусного
настройке
нанофокусного
источника
основными
проблемами
являются
отсутствие
объектов
диапазона
10 – 100
рентгеновского
детектора
15
Для
проблемы
объектами
контакты
различными
реальные
наноразмерные
объекты
другими
приборами
Проблема
детектора
рентгена
некоторой
применением
рентгеновской
Просвечивающий
рентгеновский
разборной
трубкой
защитной
камеры
объектов
[1]
Гелевер
НАНОИНДУСТРИЯ
, 2008,
3,
20.
Спектрометрия
интерферометрами
Фабри
Перо
Франк
Лаборатория
нейтронной
физики
Франка
Объединенного
института
ядерных
исследований
Россия
e-mail:
Настоящий
доклад
представляет
краткий
обзор
работ
спектроскопии
ультрахолодных
нейтронов
УХН
),
суммирующий
опыт
применения
нейтронных
интерферометров
Фабри
Перо
фундаментальных
нейтронно
оптических
исследованиях
Работы
выполнены
объединенной
группой
Лаборатории
Франка
ОИЯИ
Курчатовский
институт
Института
Гренобль
Нейтронный
интерферометр
Фабри
Перо
ИФП
Нейтронный
интерференционный
представляет
собой
тонкопленочную
структуру
приготовленную
пленок
сортов
объемная
плотность
атомных
ядер
когерентного
простейшем
пленок
Материал
пленок
параметры
подбираются
образом
потенциал
представляет
собой
потенциальной
высота
потенциального
барьера
составляет
единиц
Ширина
толщина
b)
выбирается
образом
что
возможно
существование
единственного
квазисвязанного
состояния
отсутствии
состояния
вероятность
туннелирования
барьера
система
проницаема
основном
нейтронов
рассматриваемом
проницаемости
энергии
характеризуется
резонансом
подбарьерной
причем
положение
резонанса
положением
уровня
квазисвязанного
Ширина
резонанса
обычно
проницаемостью
барьеров
характер
пропускания
НИФ
позволяет
использовать
прецизионной
спектрометрии
изготовлены
следующих
[1,2].
Трехслойные
Ni(N)-Si-Ni(N)
Ni(N)-Ti/Zr-Ni(N)
резонанс
107
или
127
соответственно
Характерные
толщины
слоев
20-30
уменьшения
вероятности
туннелирования
резонансной
линии
подавления
резонансной
кривой
изготовлены
пятислойные
потенциальная
резонансные
линии
вообще
расщепляются
параметры
фильтра
таким
образом
уровней
порядка
собственных
изготовлен
девятислойный
Ni(N)
Линия
пропускания
этом
экспериментов
разработана
состоящая
120
чередующихся
Ni(N)
предназначенная
подавления
надбарьерных
нейтронов
хорошо
пропускала
УХН
энергией
50-200
нэВ
отражала
нейтроны
больших
Впоследствии
изготовлены
которых
вместо
Ni(N)
использовался
пятислойный
расщеплением
уровней
Первоначальный
качества
фильтров
проверка
соответствия
толщин
расчетным
проводились
рентгеновской
рефлектометрии
фильтров
дополнительно
помощью
нейтронного
рефлектометра
рис
.1).
2004006008001000
mm228a: Ni(N)-NiSi-Si-NiSi-Ni(N)
Measured
Calculated
Reflectivity
normal
(Å)
Коэффициент
отражения
нейтронов
трехслойной
Ni(N)-Si-Ni(N)
зависимости
нормальной
волны
основной
экспериментальной
установки
использовался
гравитационный
спектрометр
[3].
приборе
интерферометра
различающимися
положениями
резонансов
зеркальный
нейтроновод
рис
.2).
.2.
Гравитационный
спектрометр
1-
камера
очистки
; 2-
кожух
; 3-
монохроматор
ИФП
каретка
; 7-
стеклянный
нейтроновод
; 8-
высокооборотный
мотор
; 9 -
; 10 -
шаговый
Нейтроны
прошедшие
через
первый
монохроматор
ускоряются
второму
ИФП
гравитационном
поле
Земли
При
узкой
ширине
резонансов
пропускала
нейтроны
только
при
выполнении
условия

, (1)
положение
резонансов
интерферометров
, m –
нейтрона
ускорение
свободного
L –
расстояние
реальном
условие
(1)
определяет
положение
пропускания
расстояние
измерить
зависимость
пропускания
энергии
сканирования
Эта
определяется
просто
величиной
интерферометров
ширина
составляла
Первой
работой
выполненной
этим
прибором
[3]
проверке
справедливости
УХН
общепринятого
закона
нейтронных
волн
веществе
kk4b
(2).
число
число
опыта
[4]
основана
том
обстоятельстве
справедливости
соотношения
(2)
только
этом
компонента
волнового
числа
среде
волнового
ИФП
монохроматор
рис
. 2)
можно
было
горизонтальной
плоскости
так
его
скорость
проходят
нейтроны
достигала
порядка
время
скорость
нейтронов
была
около
При
вращении
ИФП
относительной
скорости
нейтронов
образца
отклонений
(2)
положение
резонансной
смещаться
кривой
сканирования
.3.
Нормированные
кривые
сканирования
полученные
неподвижным
вращающимся
ИФП
врезке
показана
разность
эффект
обнаружен
рис
однако
выяснилось
что
иное
предполагалось
происхождение
можно
что
этот
обусловлен
нейтронов
межслойных
шероховатостях
резко
условиях
резонансного
туннелирования
Теоретический
[5]
рассеяние
искажает
пропускания
причем
согласии
опытом
эффект
обратно
пропорционален
полного
волнового
нейтрона
Перечислим
некоторые
полученные
гравитационным
спектрометром
УХН
Впервые
наблюдался
эффект
при
дифракции
решетке
[6].
эффект
предсказан
работе
[7]
детально
[8]
рис
.4).
Его
сущность
состоит
движение
периодической
структуры
10152025303540
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
101520253035
-0,06
-0,04
-0,02
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
Filter at rest
Filter is moving
Count/s
Distance between filters (cm)
Count/s
Distance between filters (cm)
поперек
направления
распространения
нейтронной
волны
модулирует
прошедшую
частотой
f=V/d,
скорость
решетки
период
приводит
появлению
частотном
энергетическом
спектре
состояния
.4.
решеткой
случае
быстрого
/2
решетки
расщепляется
порядка
отличающейся
исходной
проверены
основные
теоретические
нейтронной
оптики
сильно
поглощающих
[9,10].
Измерялась
энергетическая
пропускания
гадолиния
для
когда
поглощения
достигало
гигантской
Мбарн
поглощения
короче
Попутно
определены
параметры
эффективного
оптического
потенциала
гадолиния
Впервые
наблюдался
новый
оптический
называемый
эффектом
ускоряющегося
вещества
состоит
при
прохождении
волны
природы
преломляющий
образец
ускорением
прошедшей
оказывается
отличной
начальной
случае
нерелятивистских
означает
изменение
скорости
Теория
предсказывает
что
этот
должен
обычной
[11],
нейтронной
оптике
[12,13].
настоящего
времени
видимому
только
экспериментах
[14,15].
Переданная
нейтрону
энергия
составляла
(2-
точностью
10% (
рис
.5).
проверки
справедливости
принципа
нейтрона
было
измерено
ускорение
свободного
нейтрона
энергии
нейтрона
mgH
при
высоту
2Vd
:=π
при
дифракции
решетке
Для
эквивалентности
получена
1(1.82.1)10
−J=±×
.5.
осцилляции
скорости
нейтронов
прошедших
через
образец
помещенный
ИФП
совершающий
Прямая
предположении
эффекта
ускоренного
вещества
выполнены
при
поддержке
РФФИ
проекты
96-02-16469, 00-02-17172, 06-02-16970).
[1]
Бондаренко
Боднарчук
Балашов
, 62, 775 (1999).
[2] A.I.Frank, S.V.Balashov, V.I. Bodnarchuk,
Grating us moving
Grating in rest
Count rate (c/sec)
Distance between the filters (cm)
14161820222426
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
Si 1,85
f =60
Фаза
осцилляции
скорости
счета
Расстояние
между
фильтрами
пространственной
когерентности
отражении
излучения
Бушуев
Московский
государственный
университет
Ломоносова
, 119991
ГСП
-1
Москва
Россия
e-mail:
vabushuev@yandex.ru
появлением
синхротронных
источников
рентгеновского
третьего
поколе
резко
повысился
интерес
использующих
высокую
пространственной
когерентности
этого
времени
получены
результаты
области
получения
рентге
новских
когерентных
фазоконтрастных
ционных
безлинзовых
изображений
ронным
разрешением
ссылкм
[1, 2]).
Когерентные
оказывают
самое
непосредственное
характер
странения
свободном
пространстве
ракционное
отражение
когерентного
или
многослойных
формирование
фазоконтрастного
ракционного
изображения
различных
объектов
значительный
представляет
эволюции
пространственной
когерентности
ФПК
поля
объект
детектор
источника
могут
рассматри
рентгеновские
трубки
источники
хротронного
),
рентгеновский
свободных
выходная
щель
после
отраженное
крис
которые
сформированное
предыдущими
рентгеновской
оптики
объектов
могут
рассматриваться
коллимационные
брэгговской
дифракции
поверхности
многослойные
структуры
слабопоглощающие
схеме
рентгеновского
достаточно
большими
расстояни
(50-100
экспериментах
использовани
необходим
строгий
дифракционного
распространения
свободном
прост
ранстве
источника
затем
ограничи
обычно
рассмотрением
: 1)
приближение
плоской
, 2)
приближение
дящегося
когерентного
или
полностью
некоге
рентного
излучения
реальной
представляет
собой
правило
когерентный
ограниченный
пучок
принципу
Френеля
поле
точке
наблюдения
поле
поверхности
источника
интегральным
соотношением
пропагатор
Отсюда
следует
что
определяться
корреляцией
полей
различных
точках
источ
когерентности
случайного
онарного
времени
поля
характеризует
корреляцию
полями
различных
пространства
различные
моменты
времени
[3]:
�), (1)
угловые
означают
усреднение
достаточно
большой
промежуток
времени
сравнению
характерным
временем
флуктуаций
поля
Нормированную
функцию
когерентности
(1)
корреляционной
I(r1)I(r2)]1/2, (2)
; 0) –
Рассмотрим
простейший
кристалл
)exp(
комплексная
образом
координаты
поперечную
пространственной
когерентности
) =
�). (3)
Представим
волны
виде
) =
)exp(
. (4)
однородных
полей
(3)
что
выполняется
если
случайные
(4)
являются
коррелированными
�) =
), (5)
плотность
угловой
определяемая
соотношением
. (6)
между
прямым
обратным
преобразованиями
теоремы
Винера
[3]):
) =
)exp(
, (7)
) = (2
)exp(
. (8)
(7)
плос
имеет
) =
exp[
],
поперечная
пространственной
когерентности
ДПК
спектр
� (8)
гауссовской
) = (
)exp[
]. (9)
= 2/
ширина
углового
спектра
пространстве
что
эквивалентно
угловой
ширине
спектра
Получим
поперечной
�) (10)
дифракционно
отраженной
прошедшей
= 0)
волн
) =
)exp(
при
плоской
волны
Здесь
вектор
обратной
решетки
поверх
ности
отстройка
разложим
подставим
(10)
что
компонента
коэффициенты
прохождения
итоге
получим
)exp(
. (11)
образом
ФПК
отраженной
прошед
определяются
преобразовани
произведения
кривой
дифракционного
отражения
прохождения
когерентной
плоской
спектральной
плотности
чайной
волны
Интегральная
ДПК
определяется
= 0.5
= 0,
Кривая
ционного
отражения
) =
(0,
коэффициент
асимметрии
отражения
пространственной
когерентности
отраженной
можно
оценить
(1/
, (12)
(12)
некогерентного
падающего
длиной
когерентности
женной
всегда
увеличивается
сравнению
При
отра
женной
Наибо
оптимальным
степени
прос
транственной
когерентности
отраженного
резко
асимметричный
1,
которого
��
рис
корреляционные
отраженной
при
различных
значениях
ДПК
падающего
случаях
симметричного
рис
. 1)
резко
асимметричного
рис
брэгговского
отражения
рис
. 1).
-20-1001020
μ (ρ)
падающего
кривые
отражен
ного
при
значениях
= 1
мкм
).
отражение
Si(111),
= 1,
= 2.9
),
= 0.
Интегральная
ДПК
отра
женной
волны
= 2.8
мкм
3.8
кривых
соответственно
-60-3003060
0.0
0.5
1.0
μ (ρ)
падающего
отраженного
при
ДПК
= 0.1
= 1
= 0.1,
= 0.91
= 0;
ДПК
= 7.7
10.5
мкм
кривых
соответственно
слабокоррелированного
падающего
трехкратного
происходит
):
исходная
гауссовская
функция
трансформируется
отраженном
затухающими
осцилляциями
рис
. 1).
переходом
асимметричному
отражению
десятки
превышать
рис
. 2).
геометрии
случае
тонкого
кристалла
проходящего
отраженного
рис
условиях
рис
. 4).
моделью
сравнению
плоской
ограничен
пространстве
рентгеновский
Пусть
плоскости
= 0
области
задано
поле
, 0) =
)exp(
произвольной
iM0(x) + i\0(x)],
) –
регулярная
фаза
описы
когерентные
свойства
поля
Требуется
определить
регулярную
произвольной
точке
полей
вблизи
источник
интеграль
соотношением
Кирхгофа
A(x, z) =
, (13)
) = (
iπ(x − [)2/λz] - пропагатор свободного
пространства
-20020
0.5
2
3
Корреляционные
),
отраженного
прошедшего
= 1
мкм
= 6.1
мкм
= 2.1
толщина
= 0.6); Cu
, Si(220),
= 0.
-20-1001020
0.0
0.5
1.0
мкм
падающего
отраженного
прошедшего
= = 1
= 6.1
= 2.1
мкм
= 330
мкм
, Si(220),
= 1.
пространственной
когерентности
плоскости
)� = (14)
Усреднение
(14)
приводит
появлению
двойном
интеграле
ФПК
источника
некоторой
длиной
когерентности
случае
источника
гауссовым
распределением
поля
= exp[
],
квадратичным
законом
фазы
фактором
корреляции
) = exp[
(14)
можно
простые
аналитические
выражения
поля
),
корреляционной
регулярной
любой
плоскости
) = (1/
)exp[
],
) = exp[
]. (15)
ширина
поперечная
ДПК
) = (1 +
, (16)
,
, (17)
) =
+ 2
. (18)
Поперечный
размер
про
порциональны
параметру
который
возраста
увеличением
расстояния
параметра
размера
плоскости
источника
= 0.
Ширина
углового
спектра
любой
плоскости
)[1 +
(19)
расстояния
источника
определяется
размером
источника
ционная
расходимость
параметром
фазы
описывающим
искривление
волнового
определяющим
корреляции
различных
источника
некогерентного
источника
= 0
(16)
следует
достаточно
большом
расстоянии
источника
например
0.1
= 10
= 0.1
Длина
когерентности
сравнима
размером
источника
расстоянии
= 10
расстояние
что
позволяет
проводить
контрасту
объектов
даже
использованием
поли
хроматического
лабораторных
рентгеновских
трубок
[4].
поля
отраженного
поверхности
),
определяется
сверткой
падающего
функцией
Грина
динамической
брэгговской
дифракции
)exp(
, (20)
)exp(
Подставим
(20)
(10)
после
усреднения
получим
следующее
общее
выражение
поля
отраженном
is([′ − [)]d[d[′, (21)
) =
exp[
Обычно
при
когерентных
свойств
когерентных
пучков
предполагается
корреляционная
расстояния
точками
) =
).
(21) (
также
рис
поперечная
поля
после
дифракционного
отражения
разный
различных
точках
попе
речном
сечении
причем
отличается
исходной
функции
) = exp[
падающего
Например
-20-1001020
1.0
μ ( , ρ)
мкм
различных
точках
попе
речного
сечения
отраженного
= 0 (
).
Кривая
падающего
Параметры
источника
мкм
= 0.5
расстояние
= 0.5
57.5
мкм
= 0.96
= 196).
Интегральная
отраженного
мкм
, 4.6
2.0
кривых
соответственно
, Si(111),
= 1,
= 0).
отраженного
(sin(
после
дифракционного
отражения
рис
. 5).
При
приближении
отраженного
появляются
достаточно
протяженные
несимметричные
”,
особенно
рис
. 5).
необычное
поведение
вызвано
несимметричным
видом
Грина
(21),
как
) = 0
при
0.
отраженного
поперечной
координаты
практи
составлять
30-100%.
угловой
расходимости
ющего
искажения
корреляционной
случайной
плоской
после
отражения
раз
сравнению
ДПК
падающего
достигать
непосредственно
после
10-30
мкм
сопоставления
эксперимен
обычно
используется
процедура
свертки
аппаратной
характеризуемой
некоторой
шириной
угловой
расходимости
Строго
говоря
процедура
совсем
корректна
поскольку
(19),
одно
реализовано
при
различных
значениях
параметра
образца
рис
профиль
отраженного
зависимости
ДПК
(21)
следует
случае
коррелированного
пучка
0.75,
когерентного
профиль
близок
дифракционного
отражения
-60-40-200204060
0.0
2
3
4
5
отн
Влияние
падающего
профиль
отраженного
0.5,
– 1,
– 2,
– 20.
Параметры
кривая
ширина
= 50
мкм
ширина
углового
спектра
Si(111),
= 1).
Полученные
имеют
корректного
определения
рентге
новского
отраженного
основе
анализа
например
интерференционных
рентгеновского
изображения
нитей
Автор
признателен
Кожевникову
полезные
обсуждения
Работа
выполнена
при
поддержке
гранты
06-02-17249,
07-02-00324)
ISTC (Project No. 3124).
[1] Kohn V., Snigireva I., Snigirev A. Optics
Commun.
198
, 293 (2001).
обратной
задачи
методов
рефлектометрии
при
многослойных
структур
Сутырин
Институт
кристаллографии
РАН
Москва
Россия
e-mail:
asutyrin@mail.ru
Полупроводниковые
гетероструктуры
содержащие
наноразмерные
обладающие
новыми
рекордными
электро
широко
используются
изготовления
различных
электронных
устройств
техники
[1].
диагностики
наряду
другими
методами
рентгеновских
[2, 3]:
двухкристальная
рентгеновская
дифрактометрия
) [4, 5-8],
высокоразрешающая
рентгеновская
рефлектометрия
) [9, 10, 11].
большинстве
многослойных
метод
ДРД
позволяет
информацию
параметрах
толщины
деформации
выращенных
тонких
слоев
нанометровом
гетероструктуры
однако
окончательно
однозначного
определения
параметров
главным
образом
потери
информации
фазе
дифрагированной
Поэтому
надежной
структурной
характеризации
полупровод
никовых
гетероструктур
привлекать
дополнительные
методы
такого
можно
использовать
плотностей
шероховатостей
границ
периодов
сверхструктуры
. [10, 11, 12].
работе
создано
программное
совместного
решения
обратной
методов
рентгеновской
дифрактометрии
рефлектометрии
отдельно
угловые
зависимости
интенсивности
факторы
геометрией
экспериментов
[13].
Структура
совместной
рентгеновского
различного
типа
обработки
набора
экспериментальных
полученных
различными
методами
описания
необходимо
некоторой
модели
выделить
параметров
различного
толщины
плотности
деформация
аморфизация
слоев
фонового
которых
той
иной
комбинации
рентгеновского
рассеяния
количественного
дифракционного
отражения
конкретной
информации
параметрах
отдельных
слоев
гетерограниц
проводятся
использованием
формул
динамической
дифракции
программе
различных
апертурных
факторов
обусловленных
дисперсионным
характером
геометрии
использованием
рентгеновской
наиболее
распространенного
источника
излучения
углов
рентгеновской
рефлектометрии
выражении
отражения
слоев
[9]
восстановления
образцов
необходим
геометрического
фактора
зависящего
условий
проведения
эксперимента
угловая
расходимость
ширины
размер
образца
. [13]):
, (1)
коэффициент
отражения
Теоретические
фонового
рентгеновского
задаются
линейной
аппроксимации
k
k
k
k
k
b
p
p
p
I
, (2)
номер
ломанной
Кривые
моделируются
приближении
некогерентного
предполагает
существенных
осцилляций
поэтому
угловые
интервалы
точками
кривых
выбираются
намного
большими
сравнению
интервалами
кривых
Совместная
подгонка
различных
кривых
позволяет
увеличить
точность
однозначность
решения
обратной
задачи
объема
экспериментальной
информации
один
искомый
параметр
целевой
функционал
вида
(3)
суммарное
число
экспериментальных
суммарное
параметров
векторах
экспериментальные
теоретические
фоновые
интенсивности
статистическая
ошибка
измерений
модели
используется
процедуры
k
kl
p
G
2
Схема
эксперимента
лучей
Измерения
дифракционного
отражения
рентгеновской
рефлектометрии
проводились
трехкристальном
рентгеновском
спектрометре
представленная
измерений
применяется
дифрактометрических
рефлектометрических
измерений
узлов
спектрометра
Дифракционные
измерения
проводились
двухкристальной
схеме
брэгговской
геометрии
окрестности
обратной
решетки
(001)
использованием
качестве
монохроматора
отражающем
положении
(400).
Экспериментальные
угловые
проводились
полного
отражения
использованием
качестве
монохроматора
Si(111).
образца
Возможности
прелагаемого
подхода
определением
параметров
многослойных
систем
совокупным
рентгеновской
тометрии
проде
монстрированы
результатах
исследования
гетероструктуры
1-x
1-y
As,
ращенной
подложке
InP,
которая
продолжает
оставаться
объектом
дований
Схема
эпитаксиальных
показана
Использование
процедуры
совместной
обработки
эксперимента
обработки
экспериментальной
дифракционного
отражения
образца
проведенной
процедуре
описанной
[6, 7, 8],
представлен
рис
сплошные
).
Наличие
дополнительного
брэгговского
однозначно
отражением
слоев
InAlAs.
параметров
модели
выбраны
толщины
компонента
относительного
параметра
решетки
нормали
поверхности
Дебая
1),
характери
степень
разупорядочения
структур
ного
совершенства
выращенного
Согласие
экспериментальных
расчетных
удовлетворительное
Рассчитанные
толщины
концентрации
отличаются
заложенных
технологии
рис
показан
результат
обработки
рентгеновской
рефлектометрии
подгонкой
значений
плотностей
шероховатостей
верхних
границ
фоновых
интенсивностей
рис
приведено
сравнение
профилей
плотности
i-InGaAs, d=7.3
i- InAlAs, d=15.0
i- InAlAs, d=4.5
InGaAs, d=23.2
InP,
i-AlGaAs, d=6.2
i- InAlAs, d=390
Схема
образца
технологии

.
Экспериментальные
ДРД
точки
),
сплошные
ДРД
фона
подгонки
-3000-2000-1000010002000
.
0
1
2
3
4
5
.
Дебая
деформации
показывающее
хорошее
методов
рентгеновской
дифрактометрии
рефлектометрии
что
восстановление
помощью
дополняющих
друга
ДРД
позволило
существенно
уточнить
исследуемого
образца
частности
определены
параметры
-Si,
которых
оказался
ДРД
вследствие
малой
толщины
Выводы
образом
полученные
результаты
показывают
совместная
процедура
подгонки
кривых
рентгеновской
дифрактометрии
рефлектометрии
позволяет
определить
параметры
многослойных
структур
Применение
одновременного
решения
обратной
особенно
низкой
обусловленности
одному
методов
отдельности
моментом
предлагаемого
подхода
дополнительных
параметров
конкретной
геометрией
угловыми
фоновой
рентгеновского
время
значительное
объема
обрабатываемой
информации
усложнение
взаимодействия
усложняет
обработки
Поэтому
перспективе
предусматривается
продолжение
рентгеновских
результаты
обработки
развитием
программных
необходимых
решения
подгонки
рентгеновской
дифрактометрии
рефлектометрии
структурного
программирования
вычислительных
задач
Авторы
выражают
благодарность
Чуеву
предоставленные
экспериментальные
полезные
при
Государственной
поддержке
1955.2008.2.)
Программы
Президиума
Квантовые
наноструктуры
Алферов
Андреев
Гарбузов
Жиляев
Морозов
Портной
Трофим
//
ФТП
. 1826 (1970).
Рентгеновская
кристаллооптика
Наука
, 1982, 390
Iida A., Kohra K.
// Phys. Stat. Sol. A. 1979. V.
51. N 2. P. 533-539.
Афанасьев
Имамов
Кристаллография
5.
926.
Афанасьев
Имамов
.,
.,
Мокеров
.,
Федоров
.,
Кристаллография
. 514-521.
Афанасьев
Имамов
Кристаллография
. 2002.
6.
.1130.
Афанасьев
Имамов
Крис
. 2003.
5.
. 786-801.
// Phys. Rev. 1954. V. 95.
2. P.
359–369.
Datta A.
// Phys. Rev. B. 1998. V. 58. N
11.
.,
Сутырин
Кристаллография
. 47.
. 741–
749.
12.
K. Agnihotri, V. E. Asadchikov,
Экспериментальные
сивностей
точки
сплошные
кривые
ВРР
фона
подгонки
).
Профиль
плотности
кривая
),
Дебая
деформа
После
1000
масштаб
уменьшен
10
0200400600800100012001400
z, A
0.4
0.8
1.2
1.6
Параметр
структуры
отн
200040006000
1E-001
1E+000
1E+001
1E+002
1E+003
1E+004
1E+005
имп
1000 3000 5000
)
(
)
Определение
восприимчивость
поглощения
методом
1,2
, F. Wilhelm
Физический
Излучения
e-mail:
k_odintsova@hotmail.com
последние
годы
развитием
синхротронных
рентгеновских
исследований
резко
исследованиям
вблизи
поглощения
элементов
Энергетические
спектры
поглощения
рассеяния
отражения
краев
поглощения
измеряемые
синхротронах
хорошим
разрешением
энергии
открывают
новые
возможности
исследованиях
электронной
магнитной
структуры
конденсированных
сред
частности
оказалось
что
поглощения
рентгеновское
излучение
становится
чувствительным
поскольку
резонансные
переходы
таких
энергий
задействуют
незаполненные
внешние
оболочки
атомов
которые
являются
Наибольшие
эффекты
круговой
дихроизм
(XMCD
XMLD),
эффекты
Керра
Фарадея
Фойгта
., -
краев
поглощения
отличие
XMCD,
измеряемого
поглощении
метод
рентгеновской
резонансной
магнитной
рефлектометрии
(XRMS)
применяется
определения
только
усредненного
магнитного
момента
резонансных
атомов
восстановления
магнитной
структуры
образца
именно
восстановления
профиля
распределения
магнитного
момента
резонансных
[1-4].
проведения
таких
структурных
исследований
важно
спектральные
зависимости
компонент
восприимчивости
резонансных
атомов
вблизи
краев
поглощения
частности
тензору
восприимчивости
которая
представлена
стандартных
рассеяния
показателя
преломления
[5-7].
Отметим
что
немагнитная
восприимчивость
резонансных
областей
краев
поглощения
этих
большой
погрешностью
Измерение
оптических
констант
представляет
проблему
восприимчивость
среды
комплексной
функцией
поглощении
возможно
только
мнимую
часть
магнитной
восприимчивости
получают
обычно
помощью
преобразования
Крамерса
Кронинга
однако
проблемы
нормировки
экспериментальных
приводят
погрешностям
определении
абсолютных
Экспериментально
можно
определить
фарадеевскому
рентгеновских
проходящих
через
ферромагнитную
[8],
смещению
брэгговского
при
падающего
поглощения
[9].
методы
успешно
применяются
мягкого
рентгеновского
излучения
случая
использовать
рефлектометрические
что
осцилляции
Кизиха
[10]
рефлектометрической
обусловлены
интерференцией
переотраженных
поверхностей
причем
критического
положение
преломления
пленке
1E-3
0.01
0.1
123
1E-3
0.01
0.1
d=10
d=30
Nb(3
)/YFe
)/SiO
Коэффициент
Угол
скольжения
градусы
Рефлектометрические
круговых
поляризаций
поглощения
Y (
= 0.596 nm, E
= 2.079 keV),
(d=10
30
резонансной
резонансный
помещен
однаковыми
слоями
что
френелевского
коэффициента
отражения
противоположный
границах
положение
интерференционного
максимума
рефлектометрической
кривой
условия

– 2008
145
, (1)
при
двукратном
прохождении
угол
восприимчивость
резонансной
пленки
правой
круговых
поляризаций
резонансной
рис
брали
образом
сдвигу
интерференционного
максимума
рис
принципе
определить
магнитной
восприимчивости
Метод
можно
аналогом
фарадеевского
вращения
геометрии
отражения
поскольку
здесь
происходит
сравнение
разности
правой
круговой
поляризацией
при
прохождении
резонансной
прямом
обратном
направлении
Образец
Nb(4 nm)/ᄀ110
(40 nm)/Fe(15nm)/Nb(50 nm)/Al
изготовлен
Кариной
Катериной
Dumesnil K
arine,
Dufour C
atherin)
Франция
).
очень
интересны
Например
сверхрешетке
[DyFe
возникает
спиральное
закручивание
(«exchange spring»)
магнитного
при
приложении
магнитного
поля
рис
. 2 [11].
Намагниченность
относительное
магнетосопротивление
зависимости
приложенного
магнитного
поля
сверхрешетке
[DyFe
(6
(4
вставках
-
соответствующее
распределение
спинов
Dy
сверхрешетке
[12].
Хотя
соединении
атомах
наводится
который
нетривиальные
этого
соединения
методом
рентгеновского
резонансного
магнитного
поглощения
излучения
круговой
поляризации
возможно
исследовать
Y.
0.0
0.1
2070208020902100
XANES
XANES
Photon energy, eV
XMCD
XMCD
edge
room T; 0.6 Tesla
.3.
Нормированный
поглощения
образца
(XANES)
края
поглощения
Y,
разность
поглощения
круговых
поляризаций
падающего
(XMCD).
провели
образца
XMCD
XRMS
ID12 ESRF.
необходимым
оборудованием
круговой
поляризации
также
изменения
намагниченности
образца
Измерения
проводились
геометрии
L-MOKE,
образец
падающего
отраженного
геометрия
эксперимента
).
Измерение
XMCD
образца
флуоресценции
поглощения
подтвердило
магнитного
атомах
составил
10 %
скачка
поглощения
рис
кривых
рефлектометрии
резонансного
удалось
осцилляций
Кизиха
круговой
поляризации
рис
.4.
2.22.42.62.83.03.2
1E-3
0.01
2.652.702.752.802.85
0.0030
0.0035
0.0040
=2078.91
Коэффициент
отражения
Угол
скольжения
градусы
Коэффициент
отражения
Угол
скольжения
градусы
.4.
для
двух
круговых
поляризации
падающего
близкой
краю
поглощения
Y.
различия
отражения
круговых
поляризаций
прослеживаются
кривых
асимметрии
отражения
рис
Существенно
этих
кривых
драматически
при
очень
малом
падающего
резонанса
1.01.52.02.53.0
-0.02
0.00
0.02
-0.02
0.00
0.02
-0.02
0.00
0.02
2078.91
Угол
скольжения
градусы
Асимметрия
2078.42
2077.94
. 5.
Асимметрия
круговой
поляризации
отражения
нескольких
энергий
фотонов
вблизи
поглощения
Y.
графике
представлена
асимметрия
двух
противоположных
знаков
намагниченности
образца
что
подтверждает
наличие
реального
эффекта
его
изменения
энергией
для
знака
проведено
измерения
разной
статистикой
эксперименте
измерялись
также
энергетические
отражения
флуоресценции
разных
углов
скольжения
рис
.6).
207020752080208520902095
-0.010
-0.005
0.000
0.005
0.010
0.015
Асиметрия
отражения
)/(R
Энергия
фотонов
скольжения
падающего
излучения
=0,96
=1,92
=2,46
207020752080208520902095
-0.002
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
Угол
скольжения
падающего
излучения
=0,96
=1,92
=2,46
Асиметрия
выхода
флуоресценции
)/(I
Энергия
фотонов
Асимметрия
круговой
поляризации
отражения
сверху
выхода
флуоресценции
снизу
для
двух
скольжения
падающего
вблизи
критического
образом
восстановление
констант
поглощения
большому
набору
экспериментальных
что
позволяет
взаимопроверку
Для
обработки
полученных
разработан
который
позволяет
одновременно
обрабатывать
так
кривые
отражения
асимметрию
показал
используемых
меридиональной
геометрии
правой
круговой
поляризации
рассматривать
собственные
поляризации
при
общий
формализм
коэффициента
отражения
анизотропных
[13]
упрощен
скалярного
использованием
разных
восприимчивостей
собственной
поляризации
немагнитной
магнитной
восприимчивости
определенные
экспериментальным
существенно
отличаются
предварительных
оценочных
поддержана
РФФИ
грант
07-02-00324)
Авторы
признательны
Dumesnil K
arine
Dufour
atherin
изготовление
образцов
Исследование
распределения
сверхтонких
Fe
стоячих
рентгеновских
волн
Физический
факультет
МГУ
Ломоносова
Москва
Россия
UGC-DAE Consortium for Scien
e-mail:
gribanya@mail.ru
Ультратонкие
многослойные
пленки
являются
носителями
свойств
гигантское
магнитосопротивление
перпендикулярная
анизотропия
спиново
зависящая
проводимость
обеспечивающих
прогресс
нанотехнологиях
Методы
наноструктур
интенсивно
развиваются
становятся
только
материалов
структуры
целом
характеристики
отдельных
атомных
монослоев
Метод
резонансной
рефлектометрии
что
позволяет
сверхтонкие
взаимодействия
резонансных
пленок
периоду
многослойной
[1].
угловые
кривые
ядерно
резонансного
отражения
параметров
расшифровка
структуры
интересной
задачей
способов
осуществления
селективности
является
метод
стоячих
волн
которые
периодическими
рассмотрена
концепция
применении
описанию
ядерно
резонансного
интенсивность
зеркального
отражения
ядерно
резонансная
рефлектометрия
наиболее
успешно
реализуется
синхротронах
при
измерения
проводятся
традиционной
мессбауэровской
спектроскопии
временной
времени
возбужденного
состояния
после
мгновенного
) [1].
Переход
энергетического
временному
представлению
ядерно
резонансных
процессов
осуществляется
помощью
преобразования
отраженной
зависимость
ядерной
амплитуды
отражения
среды
при
условии
резонансной
происходит
мгновенно
задается
выражением
, (1)
Отметим
что
проявляются
временных
спектрах
виде
квантовых
обеспечивает
возможность
временной
рис
.1).
020406080
TIME SPECTRUM
Reflectivity, a.u.
Delay time, ns
Временной
спектр
ядерно
резонансного
отражения
интеграл
которого
рефлектометрической
кривой
рефлектометрии
при
ядерно
резонансном
возникают
интересные
рентгеновской
рефлектометрии
Кривые
ядерно
резонансного
отражения
интегральный
после
мгновенного
синхротронного
, (2)
мертвое
время
перегруженного
гигантским
мгновенным
откликом
интервал
Область
интегрирования
обрезание
начальной
хвоста
временной
зависимости
ядерного
формирование
отражения
При
оказывается
резонансные
параметры
резонансную
кривую
отражения
особенность
ядерно
резонансного
отражения
сравнению
обычной
отражения
появление
критического
полного
внешнего
отражения
интерференционный
») [2,3] (
рис
первое
свидетельство
стоячих
формируемых
электронной
подсистемой
ядерно
резонансное
отражение
возникающая
начальный
поверхностном
характеризующаяся
максимума
вблизи
критического
обуславливает
возбуждения
резонансных
углов
Используя
рекуррентный
алгоритм
амплитудного
коэффициента
отражения
многослойной
структуре
можно
отражение
ультратонкого
слоя
Пусть
отражения
толщиной
r(t),
коэффициент
отражения
подложки
положения
этого
слоя
вектор
. 2) [4].
расчета
коэффициента
отражения
тонкого
формуле
Парратта
(3)
,
(4)
коэффициенты
отражения
обеих
сторон
поверхностного
тонкого
слоя
Подставляя
(4)
(3),
после
несложных
преобразований
, (5)
Предположим
рассматриваемый
тонкий
является
резонансным
коэффициент
ядерно
резонансного
отражения
представляет
собой
преобразование
(5)
(6)
Отражение
тонкого
распложенного
расстоянии
подложки
образом
концепция
стоячих
применима
описанию
вторичных
зеркального
отражения
резонансных
этот
может
суммарном
коэффициенте
отражения
стоячих
ядерно
резонансный
полное
отражение
этом
оказывается
концепции
стоячих
волн
что
можем
селективно
возбуждать
резонансный
варьируя
угол
скольжения
рентгеновской
возникающей
брэгговского
отражения
периодической
при
различные
резонансного
рис
.3
представлены
мгновенная
ядерно
резонансного
отражения
зависимость
модуля
поля
глубины
[W(2.1
)/Si(3.1
/Si(1.9
)/Ag(1.9
)/Ag(2.2
)/Si(9.8
для
различных
углов
ядерно
резонансной
задержанной
кривой
отражения
соответствуют
при
которых
пучности
стоячих
возбуждения
резонансных
ядер
располагаются
резонансном
слое
Fe.
0200400600800
Si(substrate)
9.05 mrad
5.85 mrad
[W/Si]
/Si/Ag/Fe/Ag/Si
[Si/W]*10
|E(z)|
Depth z, A
2468101214
)
)
prompt curve
delay curve
Grazing angle, mrad
Reflectivity
Мгновенная
точки
времени
отражения
кривые
нормированы
позиции
узлов
пучностей
стоячих
волн
углов
скольжения
вблизи
5.85
мрад
).
Отметим
что
дополнительное
поля
обеспечивают
тонкие
прослойки
серебра
обрамляющие
условиях
брэгговского
отражения
период
стоячей
сопоставим
толщиной
Fe,
поэтому
небольшие
изменения
Брэгга
сканирование
резонансного
ядерно
резонансного
отражения
глубине
информацию
резонансных
ядрах
[5, 6].
Образец
[W(2.1
)/Si(3.1
/Si(1.9
Ag(1.9
Fe(4
)/Ag(2.2
)/Si(9.8
),
котором
периодическая
[W/Si]
играла
роль
генератора
стоячих
волн
(SWG –
standing wave generator) (
изготовлен
лаборатории
проф
Гупта
центре
Индоре
Образец
методом
рентгеновской
рефлектометрии
мессбауэровской
спектроскопии
конверсионных
электронах
Ядерно
резонансные
измерения
проведены
Европейском
центре
синхротронного
Измерения
образцах
характеризующихся
разными
толщинами
буферных
слоев
провели
обработку
полученных
экспериментальных
одного
образцов
толщиной
буфферного
Si
1.9
восстановления
профиля
распределения
резонансных
характеризующихся
различными
обработки
временных
использовался
программ
REFTIM [7].
Схематическое
изображение
10/Si/Ag/
Fe/Ag/Si,
которой
проводилась
обработка
данных
подгонки
резонансный
несколько
слоев
характеризующихся
различными
наборами
параметры
которых
предварительно
определялись
КЭМС
рис
).
рис
представлены
подгонки
экспериментальных
Совместная
обработка
временных
спектров
измеренных
при
нескольких
брэгговского
максимума
рис
угловых
кривых
ядерно
резонансного
отражения
рис
позволила
восстановить
профили
распределения
резонансных
ядер
характеризующихся
различными
рис
Полученное
свидетельствует
том
что
ожидалось
интефейсных
сверхтонкое
магнитное
поле
точки
этого
пунктирная
).
видимому
неоднороден
характеризующий
парамагнитное
состояние
присутствует
интерфейсных
причем
больше
части
середине
резонансного
04
06
08
01
0
0
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
04
06
08
01
0
0
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
l a
t i m
( n
m
. 0
m
Reflectivity
. 7
m
2468101214
100
200
300
400
500
600
norm(Reflectivity)
l a n c i n g a n g l e ( m
r a d )
experim
ental prom
pt curve
experim
ental delayed curve
Распределение
мультиплетам
Плотность
ядер
Fe,
Глубина
-10-50510
КЭМС
Отн
скорость
Теория
Экспер
Мультиплеты
ядерно
резонансного
отражения
углов
точки
эксперимент
линии
теория
),(
рентгеновские
ядерно
резонансные
отражения
разных
мультиплетов
ядах
разложение
соответствующие
Работа
поддержана
РФФИ
грант
07-02-00324).
[1]
Андреева
.,
.,
.,
эксперименты
задачах
рентгеновской
оптики
Физический
МГУ
.2005.
.114-133.
[2] A.Q.R. Baron, J. Arthur, S.L. Ruby, A.I.
Chumakov, G.V. Smirnov, G.S. Brown, Phys. Rev.
(1994) 10354.
[3] Toellner T.L., Sturhahn W., Röhlsberger R., Alp
MAIN.htm
рентгеновского
Институт
ядерного
синтеза
Курчатовский
институт
»,
Москва
Россия
ранних
кодах
расчɺту
каналирования
рентгеновского
диэлектрических
каналах
использовалось
приближение
геометрической
оптики
[1],
что
было
оправдано
когда
возбуждаемых
волноводных
мод
было
велико
Число
волноводных
мод
плоском
канале
шириной
можно
оценить
соотношения
1
Re(
d

длина
излучения
диэлектрическая
проницаемость
стенок
Убывание
интенсивности
при
отражениях
стенок
поглощения
оценивалось
результате
рассеяния
затуханию
когерентной
пучка
каналов
при
невысоких
энергиях
излучения
особенно
каналах
материалов
требуется
волновое
описание
распростанения
излучения
канале
показано
[2],
затухание
пучка
счɺт
взаимодействия
стенками
будет
место
излучения
вдоль
оси
Захваченное
излучение
канале
можно
представить
виде
набора
волноводных
мод
распределением
напряжɺнности
электрического
поля
поперечной
координате
зависящим
как
номера
моды
оптических
свойств
стенок
Минимальное
затухание
будет
основная
нулевая
мода
данной
работе
исследуется
соотношение
вкладов
некогерентного
рассеяния
поглощения
веществе
стенок
затухание
излучения
модовом
представлении
Используя
приближенную
волноводных
некогерентного
затухания
шероховатостях
амплитудой
можно
приближенно
[3]
l
d
incoh
))
1
(Re(
)
1
(
2
1
)
(
3
2
корреляционный
функционал
корреляционных
свойств
поверхности
экспоненциальной
автокорреляционной
шероховатостей
корреляционный
приведенные
μm]
μm]
0.1 0.7086 10
0.5 0.3463 10
1.0 0.6918 10
5.0 0.3399
10 0.6053
Поглощение
приводит
ослаблению
моды
коэффициентом
Приближенные
хорошо
согласуются
расчетов
[2].
константы
никеля
[4],
приведɺнных
http://henke.lbl.gov
Можно
выражение
коэффициента
поглощения

зависимость
параметров
линейная
аппроксимация
коэффициента
отражения
приближении
оптики
[5].

Отсюда
можно
определить
отношение
некогерентного
рассеяния
поглощения
ослабление
рентгеновском
волноводном
относительного
вклада
ослабление
диапазоне
0.3 – 10 keV
представлены

представленных
следует
несмотря
определɺнные
различия
разных
материалов
стенки
рентгеновского
общей
является
возрастание
некогерентного
рассеяния
при
связано
видимому
поглощения
веществе
сравнению
способностью
при
110
Nickel 1
Quartz 2
Mylar 3
incoh
absorp
Energy, keV
. 1.
отношения
вкладов
некогерентного
поглощения
рентгенов
излучения
каналов
(1),
(2)
(3).
Амплитуда
шероховатостей
равна
50
корреляционная
1µm
соотношение
линейно




шероховатостей
поверхности
могут
обобщены
поверхности
другими
свойствами
Несмотря
что
излучения
ослабление
уменьшается
шероховатостях
фактором



рентгеновского
излучения
[1] Vincze, K.Janssens
, F.Adams, A.Rindby,
[3]
Огнев
Препринт
-6501/14,
. 2007.
[4] I. Diel, J. Friedrich, C. Kunz, S. Di Fonzo, B. R.
Müller, W. Jark, Optical constants of float glass,
nickel, and carbon from so
ft-x-ray reflectivity
measurements, Applied Optics, Vol. 36, p. 6376 –
6382 (1997).
[5]
Виноградов
Ковалев
Кожевников
Пустовалов
. 55,
. 244 (1985).
поддержана
грантом
2457.2008.2
государственной
поддержки
ведущих
научных
.
, 6 - 9
2008
.
152


Участники
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
aristov@iptm.ru
Институт
микроструктур
603950,
Новгород
Ульянова
, 46.
(8312) 438 53 13
akh@ipm.sci-nnov.ru
технический
РАН
(3412) 43 01 63, (3412) 25 06 14
ftiran@mail.ru
Институт
микроструктур
603950,
Нижний
Новгород
-105
(831) 438 53 13
maria@ipm.sci-nnov.ru
государственный
Ломоносова
физический
119991
Москва
Воробьевы
горы
(495) 939 12 26
vabushuev@yandex.ru
Виноградов
Институт
Лебедева
Москва
(499) 783 37 09
vinograd@sci.lebedev.ru
Институт
Лебедева
Москва
(499) 132 63 29
juk301@sci.lebedev.ru
juk301@mail.ru
технический
РАН
(3412) 43 01 63, (3412) 25 06 14
ftiran@mail.ru
ООО
Москва
info@x-ray.ru
Институт
ядерной
Будкера
Новосибирск
(383) 329 43 47
goldenberg@inp.nsk.su
Институт
аналитического
приборостроения
26
.,
Петербург
190103,
(812) 251 86 00
lig@skylink.spb.ru
Кафедра
физики
твɺрдого
тела
Московского
Ломоносова
119991,
Москва
-1,
горы
(910) 913 13 94
gribanya@mail.ru
Валентинович
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 44081
grimax@iptm.ru
Владимир
Константинович
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 41217
egorov@ipmt-hpm.ac.ru
Евгений
Владимирович
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 41217
egorov@ipmt-hpm.ac.ru

Берлинский
Синхротронного
BESSY GmbH
Альберта
15, 12489
Берлин
+49 (30) 6392 2945
Институт
микроструктур
603950,
Новгород
Ульянова
, 46.
(8312) 438 53 13
mzor@ipm.sci-nnov.ru
Институт
микроструктур
603950,
Нижний
Новгород
-105
(831) 438 53 13
доб
.132
zuev@ipm.sci-nnov.ru
Рафик
Институт
кристаллографии
119333,
59,
Москва
(495) 330 68 56
imamov@ns.crys.ras.ru
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 44217
irzhak@iptm.ru
Институт
Лебедева
Москва
(926) 329 16 87
evgenische@gmail.com
Сергей
Институт
Лебедева
Москва
(499) 132 65 96
kuzin@lebedev.ru
Институт
микроструктур
603950,
Нижний
Новгород
-105
(831) 438 53 13
lopatin@ipm.sci-nnov.ru
Митрофанов
Викторович
Институт
Лебедева
спектроскопии
Москва
(499) 135 79 21
mitrofa@sci.lebedev.ru
School of Physics, Monash University
Monash University, Victoria, 3800, Australia
+61 (03) 9905 1353
Andrei.Nikulin@sci.monash.edu.au
Российский
Курчатовский
Институт
ядерного
123182,
Москва
академика
Курчатова
(499) 196 70 41
ognev@nfi.kiae.ru
Кафедра
физики
твɺрдого
тела
Московского
Ломоносова
119991,
Москва
-1,
горы
(495) 939 12 26
k_odintsova@hotmail.com
Александрович
Институт
Лебедева
Москва
(499) 132 65 11
perzov@lebedev.ru
Институт
микроструктур
603950,
Нижний
Новгород
-105
(831) 438 51 20
pector@ipm.sci-nnov.ru
Российский
Курчатовский
123182,
Москва
академика
Курчатова
(499) 196 73 51
pogodi@kcsr.kiae.ru
Российский
Курчатовский
123182,
Москва
академика
Курчатова
(499) 196 74 75
Николаевич
Институт
микроструктур
603950,
Нижний
Новгород
-105
(831) 438 53 13
kiniokop@rambler.ru
Коми
Уральского
отделения
Российской
академии
167982,
Сыктывкар
(8212) 22 27 16, (8212) 21 57 40
vpunegov@dm.komisc.ru
Евгений
Институт
Лебедева
Москва
(499) 132 63 29, (916) 394 72 57
enragozin@sci.lebedev.ru
Антон
Институт
Лебедева
Москва
(926) 360 37 24
reva_anton@mail.ru
Валентинович
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 44058
rochtch@iptm.ru
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 44058
tsagdullin@iptm.ru
Салащенко
Учреждение
Российской
академии
Институт
микроструктур
603950,
Новгород
ГСП
-105
salashch@iptm.sci-nnov.ru
Общество
ограниченной
ответственностью
Техно
101000,
Россия
Москва
Колпачный
., 9
(495) 625 39 05
andrey.sergienko@thermotechno.ru
Институт
твердого
Черноголовка
Мос
Институтская
.,
.2,
142432,
Россия
(49652) 2 74 11
irina@issp.ac.ru
European Synchrotron Radiation Facility
6 rue Jules Horowitz,
BP220, 38043 GRENOBLE CEDEX, FRANCE
snigirev@esrf.fr
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 44038
starka@iptm.ru
Витальевич
Институт
твердого
Черноголовка
Мос
Институтская
.,
.2,
142432,
Россия
(496) 522 29 60
suvorov@issp.ac.ru
Институт
кристаллографии
119333,
59,
Москва
(495) 330 07 83
asutyrin@mail.ru
Михаил
Институт
микроструктур
603950,
Нижний
Новгород
-105
(831) 438 56 03
write75@rambler.ru
Александр
Лаборатория
нейтронных
иследований
Франка
ОИЯИ
141980,
Дубна
Московской
frank@dubna.ru
Институт
микроструктур
603950,
Новгород
Ульянова
, 46.
(8312) 438 53 13
Институт
микроструктур
603950,
Нижний
Новгород
-105
(831) 438 53 13
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 44256
marina@iptm.ru
Институт
микроструктур
603950,
Нижний
Новгород
-105
(831) 438 56 03
chkhalo@ipm.sci-nnov.ru
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 44081
lgs@iptm.ru
Викторович
Институт
Лебедева
Москва
(499) 132 65 97
sshestov@dgap.mipt.ru
Владимирович
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 22885
shulakov@iptm.ru
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 44257
yunkin@iptm.ru
Евгений
Учреждение
Российской
академии
Институт
технологии
микроэлектроники
особочистых
материалов
142432,
Черноголовка
Московской
(49652) 44161
yakimov@iptm.ru
Институт
Лебедева
Москва
(499) 132 66 67
yakush@sci.lebedev.ru


Андреев
. 32
Андреева
. 144, 147
. 110
Ахсахалян
Ахсахалян
. 23, 26, 38
Барышева
. 32, 104
. 136
. 26, 32, 38
. 144
Вишняков
Волгунов
. 26
Гелевер
. 130
Горай
Грибова
. 147
Григорьев
. 92, 95
Грэй
Гупта
. 147
. 32, 58
Дроздов
. 26
Егоров
. 107, 110
Егоров
. 107, 110
Ерко
. 44, 58
. 102
Зорина
. 32, 41, 47, 50,
104
Имамов
. 141
. 17, 86
Казаков
. 58
Клюенков
. 26, 44, 47, 101
Кожевникова
. 50, 53
Кузнецов
Кузнецов
. 92, 95
Кон
. 47, 50, 58
. 35, 47, 50, 58
Медников
Менард
. 102
Митрофанов
Муравьев
Нестерец
. 76
Никулин
. 125
. 102
Огнев
. 150
Одинцова
. 144
Перцов
. 53, 55
Пестов
. 29, 32, 44, 47,
58, 104
Полковников
. 32, 50, 104
Попов
Пунегов
. 73, 76
. 53, 55
. 130
. 144
. 17, 63, 86
. 71, 82
. 26, 29, 32, 35,
38, 44, 47, 50,
58, 101, 104
Самогуи
. 102
. 104
Смехова
. 144
Смирнова
. 11, 14
Снигирев
. 91, 92, 95
Снигирева
. 92, 95
Старков
. 82, 86
Суворов
. 11
Суслов
. 29, 50
Сутырин
. 141
Торопов
. 29
. 53, 55
Фирсов
. 133
Харитонов
Харрисон
. 47, 50, 58
Чернов
. 102
Чхало
. 26, 29, 32, 35,
41, 44, 47, 58,
101
Шабельников
. 71, 82, 105
. 35, 84
. 50, 53, 55
Шулаков
. 66
. 92, 95
Якимов
. 128
. 35, 84

– 2008
159
.
, 6 - 9
2008
.
160

Приложенные файлы

  • pdf 7851936
    Размер файла: 7 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий