Технология рентгеновских зеркал представляет интерес и для создания российского рентгеновского литографа, и для строящихся в России новых синхротронов. Про российские синхротроны я рассказывал в своей статье «Для литографического производства чипов в Зеленограде планируют достроить советский синхротрон!».
И вот сейчас ученые отдела рентгеновской оптики ИФМ РАН разработали технологию изготовления многослойных рентгеновских зеркал дифракционного качества (условно ошибки волнового фронта составляют менее 1/4 длины волны) на подложках из монокристаллического кремния.
Кремниевые подложки представляют собой плоские, сферические и асферические поверхности, обеспечивающие эффективную шероховатость в диапазоне пространственных частот 0,025-65 мкм⁻¹ — менее 0.2 нм и точность формы по параметру СКО на уровне 1 нм.
Напомню, что размер кристаллической решётки кремния составляет 0,54307 нм а диаметр его атома — 0,24 нм.
Методика включает стадию химико-механической полировки, обеспечивающей одновременно шероховатость поверхности на уровне ведущих производителей кремниевых пластин для микроэлектроники и точность формы по параметру СКО меньше 10 нм, и стадию ионно-пучковой обработки, обеспечивающую финальную полировку, асферизацию и коррекцию локальных ошибок формы.
Для измерения формы поверхности подложек, в том числе асферических и крупногабаритных, чьи размеры превышают рабочую апертуру интерферометра, разработаны специальные методики, алгоритмы и программное обеспечение.
Для финальной аттестации рентгенооптических характеристик зеркал разработан лабораторный стенд, позволяющий исследовать угловые ошибки отраженных волновых фронтов с чувствительностью лучше 1 мкрад.
Методики продемонстрировали свою эффективность при разработке плоских, фокусирующих и коллимирующих зеркал для двухзеркального монохроматора и нанофокусирующей системы, разрабатываемых в ИФМ РАН для синхротрона СКИФ, а также для высокоразрешающего рентгеновского спектрометра лабораторного рефлектометра.
Разработанные методы изготовления и метрологии находятся на уровне, близком к мировым лидерам, компании JTEC (Япония) и ZEISS (Германия), производящим зеркала из монокристаллического кремния для синхротронных применений.
Высокоточные зеркала из кремния востребованы на установках, где ожидаются высокие тепловые нагрузки, например, на станциях синхротронов 4-го поколения и лазерах на свободных электронах, к которым относятся СКИФ и СИЛА.
Это первая в России оптика, способная выдерживать мощные пучки рентгеновского излучения без ухудшения качества отраженных волновых фронтов, а также получать сфокусированные пучки размером в сотни нанометров
Планируется научиться создавать такие сверхточные зеркала с размерами порядка одного метра и повысить точность до 0,5 нм. Это еще больше расширит возможности исследователей на синхротронных станциях. Кроме того, результаты исследования будут востребованы в задачах создания, например коллекторов рентгеновского излучения для установок проекционной литографии.
Исследования проведены в рамках грантов РНФ (№21-72-30029) и ФНТП "Синхротронные и нейтронные исследования".
Проект РНФ №21-72-30029 называется «Многослойная рентгеновская оптика дифракционного качества для перспективных задач физики, нанодиагностики и наноструктурирования конденсированного вещества». Он выполняется Федеральным исследовательским центром «Институт прикладной физики им. А. В. Гапонова-Грехова Российской академии наук» с 2021 по 2024 год. 1
Федеральная научно-техническая программа «Синхротронные и нейтронные исследования» направлена на комплексное развитие этих направлений и исследовательской инфраструктуры в Российской Федерации. Среди задач программы — создание условий для проведения исследований, направленных на решение новых фундаментальных, прикладных и социально ориентированных задач, а также развитие исследовательской инфраструктуры, включая проектирование, строительство и техническую эксплуатацию уникальных научных установок.
Заключение
Напоминаю, что 10 марта 2025 года в Нижнем Новгороде начался XXIX Cимпозиум «Нанофизика и наноэлектроника», который будет проходить до 14 марта. На сайте симпозиума опубликована его программа и труды. Организована трансляция из залов. Запланированы выступления на тему рентгеновской оптики и рентгеновского литографа.
Самое интересное для интересующихся рентгеновской литографией будет 14 марта:
- 11.30 – 12.00 (Пр.) Чхало Николай Иванович (ИФМ РАН) Состояние дел по проекту литографа на длину волны 11.2 нм
- 12.00 – 12.20 Артюков Игорь Анатольевич (ФИАН) Об однозеркальной рентгеновской литографии
- 12.20 – 12.40 Цыбин Николай Николаевич (ИФМ РАН) Обзор современного состояния в области изготовления фотошаблонов (отражающих масок) для проекционной литографии экстремального ультрафиолетового диапазона длин волн
- 12.40 – 13.00 Петрова Дарья Вадимовна (ИФМ РАН) Экспонирование резистов для электронной и рентгеновской литографии на основе ПММА на длине волны 11,2 нм
- 13.00 – 13.20 Нечай Андрей Николаевич (ИФМ РАН) Спектры лазерной плазмы в мягком рентгеновском диапазоне, полученные в улучшенных вакуумных условиях
- 13.20 – 13.40 Загайнов Николай Владимирович (ИФМ РАН) Определение оптических констант тонких пленок Ru и Ta по данным лабораторной рефлектометрии.
На сегодня всё. Ставьте нравлики, подписывайтесь на канал и делитесь своим мнением в комментариях. Удачи! :-)