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

Self 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.

Section: международный симпозиум "unclassified

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

Глаголев¹,

Демин²,

Дюжев³

et al. 2021

Self Cite

“…В изначальной конструкции система микрофокусных рентгеновских трубок включает в себя матрицу АКУ, матрицу анодных узлов и рентгенооптическую систему МЭМС зеркал [17]. Одиночный АКУ состоит из кремниевого нанокатода и шины сеточного электрода.…”

Section: оптимизация конструкции матрицы анодных узловunclassified

Оптимизация Анодной Мембраны С Прострельной Мишенью В Системе Источников Мягкого Рентгеновского Излучения Для Проведения Процессов Рентгеновской Нанолитографии

Глаголев¹,

Демин²,

Орешкин³

et al. 2020

Self Cite

In this paper, we propose a method for optimizing the design and composition of the anode membrane with a transmission-type target as part of a system of soft X-ray sources based on field-emission triodes for performing tasks in the field of X-ray nanolithography. It allows to prevent the degradation of the operating characteristics of the system when significant electrostatic deformation of the anode occurs under the influence of a control electric field in the inter-electrode space of the triodes. For this purpose, the inclusion of an additional control electrode in the system design is considered, which makes it possible to compensate for the deformation of the anode membrane to an acceptable level and thereby stabilize the operation of X-ray sources. A numerical model of the electrostatic deflection of the anode assembly in a modified design is developed, based on which the optimal composition and geometric parameters of the anode membrane with a compensating electrode are determined. In particular, the optimal distance between the anode membrane in the initial (undeformed) state and the compensating electrode was found (equal to 5 μm), at which a minimum voltage difference (about 1.15 kV) should be applied to these electrodes to prevent critical deflection of the membrane (0.72 μm with a membrane radius of 750 µm). It is also shown that, due to their extremely high hardness (>80 GPa), diamond-like films are the most promising material for the anode electrode. The results obtained can also be useful for the development of miniature X-ray generation devices for various applications.

“…Успешное развитие методик изготовления тонких, толщиной 1−0.1 µm и менее, металлических и композитных пленок [4] открывает возможности для разработки оптимизированных на использование в МР и ЭУФ диапазонах разборных РТ с " прострельным" анодом. В работе [5] впервые предложено использовать чип микрофокусных рентгеновских трубок с бериллиевой мишенью "…”

Section: Introductionunclassified

Перспективы Использования Рентгеновских Трубок С Автоэмиссионным Катодом И "Прострельным" Анодом В Диапазоне Мягкого Рентгеновского Излучения

Барышева¹,

Зуев²,

Лопатин³

et al. 2020

Self Cite

The use of field emission cathodes in the design of x-ray tubes requires the placement of a cathode assembly with a small distance from the anode, complicating the output of radiation. Most acute this problem occurs when generating a relatively soft spectrum with wavelengths of 1-10 nm: in this case, the accelerating voltage does not exceed several kilovolts, and the inter-electrode distance composes several hundred micrometers. In this work, we experimentally demonstrated the applicability of beryllium-based submicron films as “shot-through” anodes for generating the Be K line ( = 11.4 nm) and the associated bremsstrahlung spectrum. In particular, the characteristic radiation of a tube with a field emission blade cathode and a Be film anode was recorded within the scheme of a grazing incidence grating spectrometer. The characteristics of beryllium films necessary for the development of X-ray tubes of this type with a higher output power are determined.