Метрологические исследования характеристик многослойных поверхностных покрытий с использованием синхротронного излучения

Исследования характеристик многослойных поверхностных наноструктур с использованием источников синхротронного излучения играют важную роль в развитии метрологического обеспечения наноэлектроники. Синхротронное  излучение характеризуется интенсивным, рассчитываемым континуумом в широком спектральном диапазоне. Исследования проводились на электронных накопительных кольцах «Сибирь-1» (НИЦ «Курчатовский ин-ститут», Москва) и MLS (РТВ, Берлин) с низкой энергией электронов в широком диапазоне длин волн, включающем видимое излучение, ближний, вакуумный и экстремальный ультрафиолет, мягкий рентген, для исключения влияния жесткого рентгеновского излучения. В основу методов определения характеристик радиометров, фотодиодов, фильтров и многослойных зеркал положено использование зависимости абсолютных значений спектральных энергетических характеристик синхротронного излучения от энергии и числа ускоренных электронов. Наибольшее внимание при проведении метрологических исследований с использованием синхротронного излучения уделялось определению абсолютной спектральной чувствительности кремниевых фотодиодов с многослойными фильтрами для интегральных радиометров, спектральных коэффициентов пропускания поверхностных слоев фотодиодов в области экстремального ультрафиолета и спектрального отражения суперрешеток.

1. Chkhalo N.I., Gusev S.A., Nechay A.N., Pariev D.E., Polkovnikov V.N., Salashchenko N.N., et al. High-reflection Mo/Be/Si multilayers for EUV lithography. Optic. Lett. 2017;42(240);5070–5073. https://doi.org/10.1364/OL.42.005070

2. Akhsakhalyan A.D., Kluenkov E.B., Lopatin A.Y., Luchin V.I., Nechay A.N., Pestov A.E. et al. Current status and development prospects for multilayer X-ray optics at the Institute for Physics of Microstructures Russian Academy of Sciences. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques (J SURF INVEST-X-RAY+). 2017;11(1):1–19. https://doi.org/10.1134/S1027451017010049

3. Gottwald A., Scholze F. Advanced silicon radiation detectors in the vacuum ultraviolet and the extreme ultraviolet spectral range. In: Smart sensors and MEMs. Intelligent devices and microsystems for industrial applications, 2nd edition. (Eds.). S. Nihtianov, A. Luque. 2018. P. 151–170. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102055-5.00007-3

4. Schwihys J. On the Classical Radiarion of Accelerated Electrons. Phys. Rev. 1949;75(12):1912–1925. https://doi.org/10.1103/PhysRev.75.1912

5. Anevsky S., Ivanov V., Kuznetsov V., Minaeva O., et al. Primary UV-radiation detector standards. Metrologia. 2003;40(1):S25–S29. https://doi.org/10.1088/0026-1394/40/1/003

6. Scholze F., Tummler J., Ulm G. High-accuracy radiometry in the EUV range at PTB soft x-ray beamline. Metrologia. 2003;40(1):S224–S228. https://doi.org/10.1088/0026-1394/40/1/352

7. Scholze F., Brandt G., Mueller P., Meyer B., Scholz F., Tummler J., Vogel K., Ulm G. High-accuracy detector calibration for EUV metrology at PTB. In: Emerging Lithographic Technologies VI. (Ed.) R.L. Engelstad. Proc. SPIE 4688. 2002. P. 680–689. https://doi.org/10.1117/12.472342

8. Gottwald A., Kroth U., Kalinina E., Zabrodskii V. Optical properties of a Cr/4H-SiC photodetector in the spectral range from ultraviolet to extreme ultraviolet. Appl. Opt. 2018;57(28):8431–8436. https://doi.org/10.1364/AO.57.008431

9. Coric M., Saxena N., Pflüger M., Müller-Buschbaum P., Krumrey M., Herzig E.M. Resonant Grazing-Incidence SmallAngle X-ray Scattering at the Sulfur K-Edge for MaterialSpecific Investigation of Thin-Film Nanostructures. J. Phys. Chem. Lett. 2018;9(11):3081–3086. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.8b01111

10. Gottwald A., Wiese K., Siefke T., Richter M. Validation of thin film TiO2 optical constants by reflectometry and ellipsometry in the VUV spectral range. Meas. Sci. Technol. 2019;30(4):045201. https://doi.org/10.1088/1361-6501/ab0359

11. Collon M.J., Vacanti G., Barrière N.M., Landgraf B., et al. Silicon pore optics mirror module production and testing. In: Proc. SPIE. 2019;11180:1118023. https://doi.org/10.1117/12.2535994

12. Collon M.J., Vacanti G., Barrière N.M., Landgraf B., Günther R., Vervest M., Voruz L., et al. Status of the silicon pore optics technology. In: Proc. SPIE. 2019;11119:111190L. https://doi.org/10.1117/12.2530696

13. Hönicke P., Detlefs B., Nolot E., Kayser Y., Mühle U., Pollakowski B., Beckhoff B. Reference-free grazing incidence X-ray fluorescence and reflectometry as a methodology for independent validation of X-ray reflectometry on ultrathin layer stacks and a depth-dependent characterization. J. Vac. Sci. Technol. 2019;37:041502. https://doi.org/10.1116/1.5094891

14. Nechay A.N., Chkhalo N.I., Drozdov M.N., Garakhin S.A., Pariev D.E., Polkovni-kov V.N., Salashchenko N.N., Svechnikov M.V., Vainer Y.A., Meltchakov E., Delmotte F. Study of oxidation processes in Mo/Be multilayers. AIP Advances. 2018;8(7):075202. https://doi.org/10.1063/1.5007008

15. Hönicke P., Holfelder I., Kolbe M., Lubeck J., Pollakowski B., Unterumsberger R., Weser J., Beckhoff B. Determination of SiO2 and C layers on a monocrystalline silicon sphere by reference-free x-ray fluorescence analysis. Metrologia. 2017;54(4):481–486. http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1681-7575/aa765f/meta

16. Haase A., V. Soltwisch V., Braun S., Laubis C., Scholze F. Interface morphology of Mo/Si multilayer systems with varying Mo layer thickness studied by EUV diffuse scattering. Opt. Express. 2017;25(13):15441–15445. https://doi.org/10.1364/OE.25.015441

17. Svechnikov M., Pariev D., Nechay A., Salashchenko N., Chkhalo N., Vainer Y., Gaman D. Extended model for the reconstruction of periodic multilayers from extreme ultraviolet and X-ray reflectivity data. J. App. Crystallography. 2017;50(5):1428–1440. https://doi.org/10.1107/S1600576717012286

18. Garakhin S.A., Zabrodin I.G., Zuev S.Y., Kas’kov I.A., Lopatin A.Y., Nechay A.N., et al. Laboratory reflectometer for the investigation of optical elements in a wavelength range of 5–50 nm: description and testing results. Quantum Electron. 2017;47(4):385–392. https://doi.org/10.1070/QEL16300

19. Collon M.J., Vacanti G., Barrière N.M., Landgraf B., et al. Silicon Pore Optics Mirror Module Production and Testing. In: Proc. SPIE. 2018;10699:106990Y. https://doi.org/10.1117/12.2314479