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。

本研究的目的是开发一种能够高灵敏度原位测量成膜过程的成膜监测仪，以精确控制软X射线反射多层镜的纳米周期膜厚至预定膜厚。。这是。由于去年完成了硬件开发，今年我们将开发分析软件，精确测定由数十层至数百层组成的多层膜的每一层的膜厚和光学常数，并将该方法应用于形成。寻找“水窗”的/Si多层膜和Sc/Cr多层膜，并寻找最佳成膜条件。通过从根本上回顾迄今为止使用的分析算法，应用逐层方法的分析方法可以将分析时间大幅缩短至传统分析算法的一半（50毫秒）以下。分析算法可选择二分法、牛顿法、Levenberg-Marquardt法、Powell法等多种类型，适用于各种成膜材料的分析。还支持成膜速率的线性拟合和成膜材料堆积密度的分析。使用这些的分析结果将作为成膜过程分析和寻找最佳性能条件的基础数据。使用离子束溅射沉积系统，仅改变离子束的加速电压并使用沉积监视器进行现场测量，沉积了Mo/Si多层膜。根据测量和分析结果发现，在切换靶材料后，成膜过程中的这些差异立即变得明显。此外，在Sc/Cr多层薄膜的情况下，发现成膜设备的极限真空度影响Sc薄膜的薄膜质量。所开发的薄膜沉积监测仪可以精确测量薄膜生长过程，并已被证明可有效用于周期性薄膜厚度为纳米级的软X射线多层薄膜沉积。新获得的结果在国际显微镜会议（XRM2005）和国际多层膜物理会议（PXRMS2006）上报告。