Microfocus X-Ray Tubes with a Silicon Autoemission Nanocathode as an X-Ray Source

Dyuzhev, N. A.; Demin, G. D.; Gryazneva, Tatiana A.; Pestov, A. E.; Salashchenko, N. N.; Чхало, Н. И.; Pudonin, F. A.

doi:10.3103/s1068335618010013

Cited by 10 publications

(8 citation statements)

References 6 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…where C E is coefficient of electrons power P e conversion to X-ray radiation line power, R m is reflection coefficient of two-mirror lens X-ray Mo/Be mirrors, examined in [25],…”

Section: Description Of Matrix Of Anode Nodes Heating Modelmentioning

confidence: 99%

Study of the dynamics of heating anode units in a maskless nanolithograph based on an array of microfocus X-ray tubes

et al. 2022

View full text Add to dashboard Cite

In this paper, we study the dynamics of heating the matrix of anode nodes membrane with a transmission-type target under the action of a field emission current generated in the electronic system of a maskless X-ray nanolithograph. The promising membrane materials that provide the most efficient heat removal from the matrix have been determined, among which diamond-like films have shown the best thermal stability. At the calculated power of soft X-ray radiation P_X=2.5 nW, scattered by a pixel with a size of 20 nm and an X-ray resist irradiation dose D=100 J/m2, the exposure time was 25 μs. It is shown that during the exposure of a 150 mm plate, a diamond-like anode membrane with a size of 300x300 elements heats up from 20 to 62oC, which is 15-25 times lower than the heating temperature of alternative anode materials (Cu, Fe, Ni, Si, Al). The technological route for the fabrication of the matrix of anode nodes is described, taking into account the proposed methods for optimizing its design, aimed at reducing the thermal effects of heating during X-ray nanolithography processes. The results obtained can be applied in the development of a thermostable system of microfocus X-ray tubes as part of a maskless X-ray nanolithograph. Keywords: X-ray nanolithography, microfocus X-ray tube, transmission-type target, matrix of anode nodes, electron bombardment heating, thermal expansion, Bosch-process.

show abstract

“…where C E is coefficient of electrons power P e conversion to X-ray radiation line power, R m is reflection coefficient of two-mirror lens X-ray Mo/Be mirrors, examined in [25],…”

Section: Description Of Matrix Of Anode Nodes Heating Modelmentioning

confidence: 99%

Study of the dynamics of heating anode units in a maskless nanolithograph based on an array of microfocus X-ray tubes

et al. 2022

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…где C E -коэффициент конверсии мощности электронов P e в мощность линии рентгеновского излучения, R m -представляет собой коэффициент отражения рентгеновских зеркал Mo/Be двухзеркального объектива, рассмотренных в [25], in -телесный угол, в пределах которого излучение источника падает на объектив (полезное излучение источника).…”

Section: описание модели разогрева матрицы анодных узловunclassified

“…Мощность электронного пучка с одиночного анодного узла можно рассчитать, зная электронный ток с отдельного острийного катода I s ingle = 10 nA и напряжение между электродом анода и матрицей АКУ V CA = 2 kV по формуле P e = I s ingle V CA . Подставив все переменные в уравнение (6), можно рассчитать мощность рентгеновского излучения, равную P X = 1.25 • 10 −9 W. Согласно [27],…”

Section: оценка времени экспонирования рентгенорезистаunclassified

Исследование Динамики Разогрева Анодных Узлов В Безмасочном Нанолитографе На Основе Массива Микрофокусных Рентгеновских Трубок

Глаголев¹,

Демин²,

Дюжев³

et al. 2021

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Исследована динамика разогрева матрицы узлов анодной мембраны с прострельной мишенью под действием автоэмиссионного тока, генерируемого в электронной системе безмасочного рентгеновского нанолитографа. Определены перспективные материалы мембраны, обеспечивающие эффективный теплоотвод от матрицы анодных узлов, среди которых алмазоподобные пленки показали наилучший результат. При рассчитанной мощности мягкого рентгеновского излучения P_X=2.5 nW, рассеиваемой на пикселе размером 20 nm, и дозе облучения рентгенорезиста D=100 J/m2 время экспонирования составило 25 μs. Показано, что за время экспонирования пластины диаметром 150 mm алмазоподобная анодная мембрана размером 300x300 элементов разогревается от 20 до 62oC, что в 21 раз ниже температуры разогрева альтернативного материала анода из Si. Описан технологический маршрут изготовления матрицы анодных узлов с учетом предложенных способов оптимизации ее конструкции, направленных на понижение тепловых эффектов разогрева при проведении процессов рентгеновской нанолитографии. Полученные результаты могут быть применимы при разработке системы микрофокусных рентгеновских трубок в составе безмасочного рентгеновского нанолитографа. Ключевые слова: рентгеновская нанолитография, микрофокусная рентгеновская трубка, прострельная мишень, матрица анодных узлов, тепловой разогрев, термическое расширение, Bosch-процесс.

show abstract

“…Технология микроэлектромеханических систем (МЭМС) является наиболее перспективной для ее формирования, поскольку позволяет снизить общую себестоимость и повысить технологичность процесса изготовления рентгеновских окон. Для задач рентгеновской литографии особенно привлекательной является идея разработки массива микрофокусных рентгеновских трубок (МРТ) на основе матрицы автоэмиссионных катодных узлов (АКУ), каждый из которых состоит из острийного кремниевого нанокатода, управляемого шиной сеточного электрода [3][4][5]…”

Section: поступило в редакцию 28 марта 2019 г в окончательной редакцunclassified

Разработка Технологических Принципов Создания Системы Микрофокусных Рентгеновских Трубок На Основе Кремниевых Автоэмиссионных Нанокатодов

Дюжев¹,

Демин²,

Филиппов³

et al. 2019

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

The technological prospects for the creation of a system of microfocus X-ray tubes with the use of silicon field emission of nanocathodes have been discussed. A numerical analysis of the field-emission current from a nanoscale semiconductor cathode regulated by voltage on a grid electrode has been carried out on the basis of which a scheme for controlling the elements of the matrix of field-emission cathode assemblies has been proposed. The current–voltage characteristics of silicon field emission nanocathodes have been measured. They are in good agreement with the theoretical estimates of the field-emission current. A full technological cycle of the development of elements of microfocus X-ray tubes (a set of field-emission cathode assemblies and a set of anode assemblies) has been performed. The results can be used to create systems of microfocus X-ray tubes for nanolithographic equipment of a new generation.

show abstract

Microfocus X-Ray Tubes with a Silicon Autoemission Nanocathode as an X-Ray Source

Cited by 10 publications

References 6 publications

Study of the dynamics of heating anode units in a maskless nanolithograph based on an array of microfocus X-ray tubes

Study of the dynamics of heating anode units in a maskless nanolithograph based on an array of microfocus X-ray tubes

Исследование Динамики Разогрева Анодных Узлов В Безмасочном Нанолитографе На Основе Массива Микрофокусных Рентгеновских Трубок

Разработка Технологических Принципов Создания Системы Микрофокусных Рентгеновских Трубок На Основе Кремниевых Автоэмиссионных Нанокатодов

Contact Info

Product

Resources

About