WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы. Объем диссертации составляет 151 страницу, приведено 93 рисунка и 15 таблиц. Обзор современных достижений, представленных в научных публикациях других исследовательских групп в областях диссертационного исследования по всем представленным направлениям, рассматривается в начале каждой соответствующей главы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, изложены цели работы, отражена научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту, и дан краткий обзор характеристики выполненных исследований.

Первая глава диссертационной работы посвящена светосильному, лабораторному рефлектометру, предназначенному прежде всего для изучения загрязнений зеркал в литографических установках. Подробно описывается оптическая схема и принцип работы прибора. Особое внимание отводится описанию монохроматора на основе двух (сферического и плоского) многослойных зеркал. Отдельный параграф отведен мотивации выбора МРЗ в качестве диспергируюших элементов (рассматриваются вопросы селективности МС, коэффициентов отражения на рабочей длине волны 13,5 нм), указываются преимущества зеркал по сравнению с дифракционными решетками. Сравнение прибора со стандартным рефлектометром на базе спектрометра скользящего падения с дифракционной решеткой в качестве диспергирующего элемента РСМ 500 показало, что интенсивность зондирующего пучка в данном приборе более, чем на три порядка выше. Это связано с тем, что прибор имеет большую светосилу из-за большой рабочей апертуры зеркал и большую эффективность – коэффициенты отражения от зеркал больше, чем эффективность решетки. Параметры сравнения приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение двухзеркального рефлектометра (DMR) и РСМ- РСМ-500 [А1] DMR [А3] Выигрыш, нм 13,5 13,5, нм 0,15 0,15 Диаметр зондирующего 1 1 пучка на образце, мм размер источника, мм2 0,1·0,5 0,5·0,5 (сферическое зеркало 9,0·10-6 3,5·10-2 3,8·РСМ), стеррад (торроидальное 2,5·10-4 3,5·10-2 1,4·зеркало РСМ), стеррад Эффективность 1·10-1 3,9·10-1 3,отражения Суммарный выигрыш (сферическое зеркало РСМ) 7,4·Суммарный выигрыш (торроидальное зеркало РСМ) 2,7·Наиболее подробно в данной главе представлены результаты тестирования прибора. Проводилось изучение размера пучка для повышения локальности и точности измерений. Приводятся кривые, демонстрирующие возможности прибора по определению малых изменений коэффициентов отражения:

Рис.1.а). Зависимости интенсивности Рис.1.б). Усреднение по отраженного излучения от зависимостям приведенное в координаты точки падения излучения другом масштабе.

на образец (10 измерений).

Видно, что особенность, составляющая всего 0,2%, надежно разрешается.

Также, в данной главе продемонстрирована возможность расширения области применения прибора для решения более широкого класса задач, нежели только измерение относительных коэффициентов отражения, в частности, показана возможность измерения абсолютного значения коэффициентов пропускания тонкопленочных абсорбционных фильтров на просвет с точностью определения этого коэффициента на уровне 0,1%.

Подобный прибор поставлен в Голландию в компанию ASML, где активно и успешно работает для аттестации образцов, подвергшихся воздействию эрозионных потоков из источника ЭУФ излучения.

Вторая глава посвящена изучению характеристик однофотонных детекторов. Высокие требования к точности современных рефлектометрических схем заставили более внимательно посмотреть на возможное влияние характеристик детектора на регистрируемые величины. В частности, на проблему линейности регистрации потоков рентгеновского и ЭУФ излучения. В главе описываются методики исследования основных характеристик детекторов. Приводится сравнение характеристик различных типов детекторов. В рамках диссертационной работы изучались два типа детекторов – это каналовые электронные умножители (КЭУ) и разработанные совместно с НИИЭПР (г. Москва) детекторы на основе микроканальных пластин (МКП). Результатом работы по оптимизации параметров работы детекторов явилась разработка двух детекторных систем. Универсальная детекторная система (рис.2), предназначена для регистрации МР и ЭУФ излучения, а также любых корпускулярных потоков вызывающих вторичную электронную эмиссию. Она может работать с различными типами детекторов, такими как фотоэлектронные умножители, детекторы на основе МКП и КЭУ.

Электроника обеспечивает скорость счета до 106 фотонов в секунду.

Рис.2. Фотография детекторной Рис.3. Оптическая схема системы. измерителя мощности.

Значительное внимание в данной главе уделяется абсолютно калиброванному измерителю мощности (рис.3). Его особенностью является двухзеркальный монохроматор, с помощью которого можно промоделировать спектральную полосу пропускания любой многозеркальной схемы литографической установки. Он предназначен для аттестации источников для ЭУФ литографов. В качестве детектора здесь используется кремниевый поверхностно барьерный диод AXUV100 фирмы IRD (США), прокалиброванный на синхротроне BESSY-(Германия). В настоящее время несколько таких приборов поставлено в различные лаборатории мира и используются для изучения источников для ЭУФ литографии.

В третьей главе изучаются особенности применения разборных рентгеновских трубок для генерации излучения с длиной волны 13,5 нм.

Описываются разработанные в ходе работы над диссертацией две рентгеновские трубки, имеющие ряд важных особенностей, выделяющих их из ряда подобных устройств. Особенностью первой из них (см. рис. 4) является наличие встроенного ионного источника, который обеспечивает чистку мишени методом ионно-пучкового травления без вскрытия на атмосферу, за счет чего удалось повысить стабильность излучательных характеристик и продлить срок службы термокатода. В настоящее время эксплуатируется несколько таких трубок. И наработка каждой уже превысила 3000 часов. Для генерации излучения 13,5 нм РТ комплектуется специальным держателем мишеней, содержащим две мишени вольфрама и две – кремния, смена мишени осуществляется вращением держателя без вскрытия на атмосферу. При работе с вольфрамовой мишенью используется широкополосное тормозное излучение; при работе с кремнием - линия Si L, имеющая максимум эмиссии на длине волны 13,5 нм. Основным отличием второй трубки от большинства используемых, является применение трех электродной системы (рис.5), преимуществами которой являются: возможность управления размером пучка в широких пределах; отсутствие ионной бомбардировки термокатода, что позволило использовать материал с меньшей работой выхода – LaB6. В качестве мишени используется кремниевая пластина толщиной 0,3 мм, припаянная к водоохлождаемому медному держателю. Описывается методика измерения основных характеристик пучка ЭУФ излучения – интенсивности и размера.

Рис.4. Схема РТ.1-электронная пушка; Рис.5. Электронно-оптическая 2-водоохлаждаемый держатель; 3- схема новой рентгеновской припаянная мишень; 4-ионный трубки.

источник; 5-рентгеновский пучок.

Изучены угловые зависимости интенсивности флуоресценции Si мишени на длине волны 13,5 нм. Впервые приводится оценка коэффициента конверсии энергии электронного пучка в энергию излучения 13,5 нм. Большое внимание уделяется описанию алгоритма и программе для расчета характеристик флуоресценции в МР и ЭУФ диапазонах твердых тел под воздействием электронных пучков.

Приводится сравнение экспериментально измеренных и расчетных данных по угловым зависимостям флуоресценции Si L линии.

Четвертая глава диссертации посвящена вопросу возможности использования РТ с Si мишенью для задач проекционной литографии 13,5 нм. Приведены прямые экспериментальные данные, подтверждающие эту возможность, впервые показана возможность использования РТ с кремниевой мишенью для задач литографии на 13,нм. Получены первые изображения по методу контактной литографии, определен порог чувствительности фоторезиста (резист изготовлен в НИИ Химии при ННГУ им. Н.И. Лобачевского), значение которого составило 5 мДж/см2. Также в главе предлагается дифракционная маска, которая уже на данном этапе позволяет начать исследование фоторезистов на 13,5 нм с пространственным разрешением до 15 нм.

Также рассмотрены основные требования к ЭУФ пучку для проведения этих исследований.

В пятой главе описывается развитая в рамках данной диссертационной работы методика диффузного рассеяния рентгеновского излучения многослойными структурами с коррелированными шероховатостями.

Основным фактором, снижающим коэффициент отражения МС, является несовершенство межслоевых границ, которое характеризует глубина переходной области. Разделяют два механизма, дающих вклад в глубину переходной области: это непосредственно геометрическая шероховатость (профиль границ), а также перемешивание материалов за счет их взаимной диффузии и имплантации высокоэнергетичных частиц в процессе роста МС. В рамках данного подхода, теоретически удалось разделить вклады этих двух механизмов в глубину переходной области.

В динамическом случае необходимо полностью решить следующую систему уравнений:

, где, и составляющие волновых векторов падающей и рассеянных волн вдоль слоёв МС, 0 – угол скольжения для падающей волны, и полярный и азимутальный углы рассеянной волны,, - длина волны рентгеновского излучения в вакууме. Фактически, является отстройкой от условия Брэгга для рассеянных волн. Коэффициент aпредставляет собой амплитуду первой Фурье-гармоники диэлектрической проницаемости МС. С учетом перемешивания пленок, где, 1 и 2 - диэлектрические проницаемости материалов пленок, – доля вещества 2 в периоде.,. Звёздочка в последнем выражении означает комплексное сопряжение.

, где - дисперсия шероховатостей.

А в кинематическом приближении получается простое выражение для интенсивности рассеянной волны:

, причем перемешивание входит в a1, а шероховатость в fp. При p=0 (случай зеркального отражения) глубина переходной области представляется в виде:.

Посредством этой методики изучались МС на основе пар материалов W/B4C с периодами от 1,5 до 0,8 нм и Mo/Si оптимизированных на длину волны 13,5 нм. Типичный спектр диффузного рассеяния представлен на рис.6 (кружочки – экспериментальная кривая, сплошная линия – результат моделирования).

Рис.6. Спектр диффузного рассеяния рентгеновского Теория 0.излучения от МС на основе пары Эксперимент 0.W/B4C с периодом 1,315 нм.

0.0.3 Данная кривая получена на рентгеновском дифрактометре 0.Philips X’Pert Pro посредством так 0.называемого 2 – скана (угол 0.падения излучения на образец 6.55 6.60 6.65 6.70 6.фиксированный, а сканирование Угол детектора, град.

ведется детектором). Как показали результаты моделирования в МС на основе пары W/B4C, основной вклад в несовершенство межслоевых границ вносит перемешивание, а для структур на основе Mo/Si доминирующим фактором оказывается шероховатость.

Основные результаты работы К основным результатам диссертационной работы можно отнести:

1. Создан светосильный лабораторный рефлектометр, позволяющий изучать коэффициенты отражения и прохождения элементов рентгеновской и ЭУФ оптики с точностью на уровне 0,1%, что ранее было возможно только в синхротронных центрах.

2. Разработаны две детекторные системы, предназначенные для регистрации МР и ЭУФ излучения. Спектрально-селективная система обеспечивает аттестацию мощности источников излучения для ЭУФ литографии. В настоящее время такие системы используются в ряде лабораторий мира.

3. Измерен коэффициент конверсии энергии электронного пучка в энергию флуоресцентного излучения Si L - линии с длиной волны 13,нм. Экспериментально показана возможность применения рентгеновских трубок с кремниевым анодом для задач проекционной литографии 13,нм.

4. Предложена дифракционная маска, которая уже на данном этапе позволит исследовать пространственное разрешение ЭУФ фоторезистов с разрешением 15 нм.

5. Разработана методика диффузного рассеяния (ДР) для исследования внутреннего строения МС. Основные преимущества этой методики по сравнению с развитыми ранее: возможность учета динамических эффектов ДР без привлечения трудоемкого алгоритма рекуррентных соотношений и разделение вкладов микрошероховатости и перемешивания слоев в длину переходной области МС. Этим методом изучены МС на основе Mo/Si, W/B4C. Получен ряд результатов, важных как для понимания физики, так и для дальнейшего совершенствования технологии роста МС.

Коэффициент отражения, % Список цитируемой литературы [1] Kim, D.-E. Optimized Structures of Multilayer Soft X-Ray Reflectors in the Spectral Range of 30 to 300 / D.-E. Kim, D.-H. Cha, S.-W. Lee // Japanese Journal of Applied Physics. – 1998. – Vol. 37. – P. 2728–2733.

[2] Салащенко, Н.Н. Исследования в области многослойной рентгеновской оптикив ИФМ РАН / Н.Н. Салащенко // Материалы всероссийского совещания “Рентгеновская оптика”. Нижний Новгород. – 1998. – С. 53–68.

[3] Mohanty, S.R. Recent progress in EUV source development at GREMI / S.R. Mohanty, C. Cachoncinlle, C. Fleurier, E. Robert, J.-M. Pouvesle, R.

Viladrosa, R. Dussart // Microelectronic engineering. – 2002. – Vol. 61-62. – P.179–185.

[4] Stam, U. High power EUV lithography sources based on gas discharges and laser produced plasmas/ U. Stam, I. Ahmad, I. Balogh, H. Birner, D.

Bolshukhin, J. Bruderman, S. Enke, F. Flohrer, K. Gabel, S. Gotze, G.

Hergenhan, J. Kleinschmidt, D. Klopfel, V. Korobotchko, J. Ringling, G.

Schriever, C.D. Tran, C. Ziener // Proc. SPIE – 2003. – Vol. 5037. – P.119– 129.

Список публикаций автора [A1] Bibishkin, M.S. Laboratory methods for investigations of multilayer mirrors in Extreme Ultraviolet and Soft X-Ray region / M.S. Bibishkin, D.P.

Chehonadskih, N.I. Chkhalo, E.B. Kluyenkov, A.E. Pestov, N.N.

Salashchenko, L.A. Shmaenok, I.G. Zabrodin, S.Yu. Zuev // Proceedings SPIE.

– 2004. – V.5401. – P.8–15.

[A2] Бибишкин, М.С. Характеристики детекторов на основе МКП и каналовых умножителей при работе в счетном режиме / М.С. Бибишкин, И.Г. Забродин, А.Е. Пестов, Н.Н. Салащенко, Д.П. Чехонадских, Н.И.

Чхало // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2003. – №7. – С. 5–8.

[A3] Бибишкин, М.С. Двухзеркальный рефлектометр для относительных измерений коэффициентов отражения многослойных зеркал на длине волны 13.5 нм / М.С. Бибишкин, И.Г. Забродин, И.А.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»