ピコメーター膜厚検出感度を持つ成膜モニターの開発と水の窓軟X線多層膜反射鏡の作製

皮米级薄膜厚度检测灵敏度薄膜沉积监测仪的研制及水窗软X射线多层薄膜反射器的制作

基本信息

批准号：
16760030
负责人：
津留俊英
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、軟X線反射多層膜鏡のナノメートル周期膜厚を精密に所定の膜厚に制御するために、成膜過程を高感度でその場計測できる成膜モニターを開発することが目的である。前年度にハードウエア開発は完了したので、本年度は、数十層から数百層から成る多層膜の各層の膜厚と光学定数を精密に決定する解析ソフトウエアの開発を行い、13.5nm用Mo/Si多層膜と「水の窓」用Sc/Cr多層膜成膜に適用し、最適性膜条件探索を行った。Layer-by-layer法を適用した解析法では、これまで使用していた解析アルゴリズムを抜本的に見直し、解析時間を従来の半分以下(50ミリ秒)と大幅に短縮することが可能となった。解析アルゴリズムは二分法、 Newton法、 Levenberg-Marquardt法、 Powell法など数種類から選択できるものとし、様々な成膜物質の解析に適用可能とした。また、成膜速度の線形フィッティング、成膜物質の充填密度解析に対応したものとした。これらを用いた解析結果は、成膜過程解析と最適成績条件探索の基礎データとなる。イオンビームスパッタリング成膜装置で、イオンビームの加速電圧のみを変え、成膜モニターでその場計測しながらMo/Si多層膜を成膜した。計測および解析結果から、これらの成膜過程の差異はターゲット物質切り替え直後に顕著に現れることが分かった。またSc/Cr多層膜では、成膜装置の到達真空度がSc膜の膜質に影響を及ぼすことが分かった。開発した成膜モニターは膜成長過程を精密に計測出来る事から、ナノメートル周期膜厚の軟X線多層膜成膜に有効であることが実証された。新たに得られた成果は、顕微鏡国際会議(XRM2005)と多層膜の物理国際会議(PXRMS2006)で報告した。

这项研究旨在开发膜沉积监测器，该监视器可以以高灵敏度的位置测量膜沉积过程，以精确控制柔软的X射线的纳米层膜厚度，以反映多层膜镜像到指定的膜厚度。由于硬件开发在上一年完成，因此今年我们开发了分析软件，该软件精确地确定了每种多层膜的胶卷厚度和光学常数，包括数十个到数百个层，并将其应用于13.5 nm和SC/CR多层膜的MO/SI多层膜，以搜索“水上窗户”的“ Water Windess”条件。使用逐层方法的分析方法从根本上回顾了到目前为止使用的分析算法，从而使分析时间大大减少了以前的模型的一半（50毫秒）。可以从几种类型中选择分析算法，包括二分法，牛顿方法，莱文伯格·马奎特方法和鲍威尔方法，并可以应用于各种膜形成材料的分析。此外，该膜适应了膜形成速度的线性拟合和膜形成材料的填料密度的分析。使用这些的分析结果是膜形成过程分析和寻找最佳性能条件的基本数据。使用离子束溅射膜沉积设备，仅更换离子束的加速电压，并在使用膜沉积监视器的原位测量时形成了Mo/Si多层膜。测量和分析结果表明，在切换目标材料后，膜形成过程的差异立即很明显。还发现，在SC/CR多层膜中，膜沉积装置达到的真空水平会影响SC膜的膜质量。开发的膜沉积监视器可以准确地测量膜的生长过程，并已被证明可以有效地沉积具有纳米周期性膜厚度的软X射线多层膜。新的结果在国际显微镜会议（XRM2005）和多层膜物理国际会议（PXRMS2006）上报道。