Дифракционные решетки с блеском, получаемые на пластинах Si --- первые результаты

Abstract

Using direct laser lithography and liquid etching of polished vicinal Si(111) wafers, a technology was developed and diffraction gratings 500 /mm with a blaze angle of 4° were fabricated. The manufacturing process of a reflective Si-grating of a triangular profile (sawtooth) can be divided into four main steps: (1) obtaining a pattern of a protective mask for etching grooves; (2) anisotropic etching of grooves in KOH solution; (3) etching to smooth the grating profile and polish the surface of working facets; (4) coating to increase reflectivity. The samples obtained were characterized using scanning electron microscopy and atomic force microscopy methods to determine the shape of the groove profile and roughness: the shape turned out to be close to the ideal triangular, and the root-mean square roughness was less than 0.3 nm. With the help of the PCGrate™ code, taking into account the measured real groove profile, the diffraction efficiency of gratings operating in classical and conical mounts in soft-X-ray and extreme ultraviolet radiation has been simulated. The obtained efficiency values are close to the record ones for the corresponding spectral range and the Au-coating of the grating.

Оптимизация технологии изготовления дифракционных Si-решеток треугольного профиля для мягкого рентгеновского и экстремального ультрафиолетового излучения

“…Авторы [8] при изготовлении решетки треугольного профиля получают маску хрома реактивным ионным травлением через маску резиста. При изготовлении среднечастотной Si-решетки треугольного профиля мы получали Cr-маску путем жидкостного травления хрома в цериевом травителе через маску фоторезиста [9]. Практические пределы применимости жидкостного химического травления (ЖХТ) определяются его разрешением (1.5−2.0 µm) и изменением размеров при травлении (0.2−0.5 µm).…”

“…Высокая дифракционная эффективность решеток, работающих в высоких порядках спектра в диапазоне МР и УЭФ излучения, достигается за счет качества формирования отражающих граней решетки в процессе ее изготовления [9]. Процесс изготовления решетки с блеском должен обеспечить достижение оптимальных параметров отражающей грани: отсутствие Si-выступов, большая длина, плоскостность (отсутствие кривизны) и низкая шероховатость, что определяется условиями анизотропного травления канавок, а также сглаживающего и полирующего травления.…”

Кремниевые Решетки С Блеском Для Мягкого Рентгеновского И Экстремального Ультрафиолетового Излучения: Влияние Формы Профиля Штриха И Случайной Шероховатости На Дифракционную Эффективность

“…Оценка правильности моделированных значений эффективности обычно проводится путем их сравнения с результатами рефлектометрических измерений. В работе [3] нами было продемонстрировано, что результаты моделирования на основе метода граничных интегральных уравнений и рефлектометрических измерений эффективности решеток имеют хорошее совпадение между собой, в том числе с учетом влияния случайной шероховатости на отток эффективности из рабочих порядков.…”

“…как в классической, так и в конической схеме в ЭУФ и МР диапазонах; решетки с многослойными покрытиями предназначены для работы в классической схеме в ЭУФ. Подходящее многослойное покрытие (период и толщины слоев) подбирались с учетом выбранной длины волны (диапазона) и параметров изготовленных решеток -прежде всего, периода штрихов и угла блеска (т. е. глубины штриха), а также возможности работать в высоком порядке спектра, что определяется плоскостностью и длиной рабочей грани[29].На рис. 1 представлены изображения поверхности некоторых изготовленных нами решеток, полученные при разном увеличении методом растровой электронной микроскопии (РЭМ) с помощью микроскопа Supra25.На рис.…”