1

5

Тонкопленочные фильтры МР и ЭУФ диапазона

Отдел Многослойной рентгеновской оптики Института физики микроструктур РАН уже более 25 лет занимается разработкой тонкопленочных фильтров. Особенности нашей технологии позволяют изготавливать свободновисящие (на отверстиях диаметром до 180 мм) или приклеенные к поддерживающей металлической сетке пленочные фильтры различной толщины (типичные толщины 50-200 нм) из большого числа материалов.

Пленочные структуры могут использоваться в качестве абсорбционных спектральных фильтров, блокирующих ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный диапазоны длин волн при сравнительно высоком, десятки процентов, пропускании в мягком рентгеновском и экстремальном ультрафиолетовом диапазоне (диапазон длин волн λ = 1-60 нм).

Пленочные фильтры находят применение в спектрометрах и рефлектометрах МР и ЭУФ диапазона как в качестве блокирующих фильтров, защищающих детекторы от паразитной засветки, так и в качестве подавителей высоких порядков отражений, в случае использования в приборе дифракционных решеток. Многослойные пленочные структуры могут служить в качестве делительных пластинок, поляризаторов и фазовращателей (в том числе, четвертьволновых пластинок), работающих на просвет.

Пленки применяются также в качестве защитных экранов (например, pellicle и DGL фильтры в установках проекционной ЭУФ литографии), защищающих ниже лежащие поверхности от попадания загрязнений или в качестве окон, разделяющие вакуумные объемы. Относительно новое применение пленочных структур – использование их в качестве пленочных мишеней в рентгеновских трубках прострельного типа для генерации МР излучения.

2

6

Особенности:

  • Мы предлагаем как пленочные фильтры в виде монопленок, так и в виде многослойных структур, обладающие улучшенными характеристиками (увеличенная механическая прочность, повышенная стабильность оптических характеристик, термическая стойкость). Однородность свободновисящих пленок по толщине не хуже 1%, без сквозных проколов
  • Большинство пленок толщиной 150-250 нм могут выдерживать перепад давления в 0.5 -1 атмосферу на отверстии диаметром 2 мм. При работе в условиях среднего и высокого вакуума большинство пленок выдерживают нагрев при плотности поглощенной мощности 0.1 Вт/см2 (температура около 100°С), некоторые виды термически стойких пленочных фильтров способны работать при плотности поглощенной мощности 1.5-2 Вт/см2 (температура более 600° С)
  • Многие фильтры стабильны при нахождении на воздухе, для фильтров из более активных материалов мы применяем нанометровой толщины защитные покрытия

3

4

Нами разработаны и используются фильтры следующих составов:

  • Al, Be, Ti, Cr, Zr, Nb, Ru, Si, C, B4C, ZrSi2, NbSi2, MoSi2, Mo2C и др.
  • Многослойные Zr/Si, Mo/Si, Al/Si, Cr/Sc, Mo/C, V/B4C, W/B4C и др.
  • Имеется возможность изготовления азотированных пленок, пленок из SiO2, Si3N4

Публикации по фильтрам

  • M.S. Bibishkin, N.I. Chkhalo, S.A. Gusev, E.B. Kluenkov, A.Y. Lopatin, V.I. Luchin, A.E. Pestov, N.N. Salashchenko, L.A. Shmaenok, N.N. Tsybin, S.Y. Zuev, «Multilayer Zr/Si filters for EUV lithography and for radiation source metrology» // Proc. of SPIE. – 2008. – Vol. 7025. – P. 702502, https://doi.org/10.1117/12.802347
  • N.I. Chkhalo, M.N. Drozdov, S.A. Gusev, E.B. Kluenkov, A.Ya. Lopatin, V.I. Luchin, N.N. Salashchenko, L.A. Shmaenok, N.N. Tsybin, B.A. Volodin, «Freestanding multilayer films for application as phase retarders and spectral purity filters in the soft X-ray and EUV ranges» // Proc. of SPIE. – 2011. – Vol. 8076. – P. 80760O, https://doi.org/10.1117/12.886781
  • N.I. Chkhalo, M.N. Drozdov, E.B. Kluenkov, A.Ya. Lopatin, V.I. Luchin, N.N. Salashchenko, N.N. Tsybin, L.A. Sjmaenok, V.E. Banine, A.M. Yakunin, «Free-standing spectral purity filters for extreme ultraviolet lithography» // J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS. – 2012. – Vol. 11(2). – P. 021115, https://doi.org/10.1117/1.JMM.11.2.021115
  • N.I. Chkhalo, M.N. Drozdov, E.B. Kluenkov, S.V. Kuzin, A.Ya. Lopatin, V.I. Luchin, N.N. Salashchenko, N.N. Tsybin, S.Yu. Zuev, «Thin film multilayer filters for solar EUV telescopes» // Applied Optics – 2016. – Vol. 55(17). – P. 4683-4690, https://doi.org/10.1364/AO.55.004683
  • N.I. Chkhalo, S.V. Kuzin, A.Ya. Lopatin, V.I. Luchin, N.N. Salashchenko, S.Yu. Zuev, N.N. Tsybin, «Improving the optical and mechanical characteristics of aluminum thin-film filters by adding thin cap layers «, Thin Solid Films. – 2018. – Vol. 653. – P. 359-364, https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.03.051
  • Chkhalo Nikolay, Lopatin Alexey, Nechay Andrey, Pariev Dmitriy, Pestov Alexey, Polkovnikov Vladimir, Salashchenko Nikolay, Schäfers Franz, Sertsu Mewael, Sokolov Andrey, Svechnikov Mikhail, Tsybin Nikolay, and Zuev Sergey, «Beryllium-based multilayer mirrors and filters for the extreme ultraviolet range» // J. Nanosci. Nanotechnol. – 2019. – V.19. – P.546-553, https://doi.org/10.1166/jnn.2019.16474
  • N. I. Chkhalo, M. N. Drozdov, S. A. Gusev, A. Ya. Lopatin, V. I. Luchin, N. N. Salashchenko, D. A. Tatarskiy, N. N. Tsybin, and S. Yu. Zuev «Investigation of the thermo stability of aluminum thin-film filters with protective MoSi2 cap layers,» Applied Optics – 2019. – Vol. 58(1). – P. 21-28, https://doi.org/10.1364/AO.55.004683
  • S. Yu. Zuev. A. Ya. Lopatin, V. I. Luchin, N. N. Salashchenko, D. A. Tatarskiy, N. N. Tsybin, N. I. Chkhalo, Optical, mechanical, and thermal properties of free-standing MoSi2Nx and ZrSi2Ny nanocomposite films // Tech. Phys. – 2019. – Vol. 64. – P. 1590-1595 https://doi.org/10.1134/S1063784219110306

Контактная информация
Николай Цыбин
e-mail: tsybin@ipmras.ru