Свободновисящие дифракционные элементы на ЭУФ диапазон длин волн

Формирование литографической маски

Отработана процедура нанесения фоторезиста ФП-383 (ООО “ФРАСТ-М”) на подложки, представляющие собой тонкую металлическую пленку (Cr, Sc, Mo, Zr и др.), нанесенную методом магнетронного распыления на стандартную суперполированную кремниевую подложку. Резист наносился методом центрифугирования, толщина пленки при скорости вращения шпинделя 2500 об/мин составила порядка 1 мкм. Методом контактной литографии посредствам Xe-Hg лампы с длиной волны λ=365 нм на поверхности кремниевой пластины был сформирован рисунок (ступенька) для аттестации разрешения метода. Измерение высоты ступеньки и контроль разрешения процесса УФ литографии производился с помощью измерений на атомно-силовом микроскопе [1].

Рисунок 1. АСМ кадр края “ступеньки”, сформированной УФ литографией на пластине с фоторезистом.

Затем был изготовлен фотошаблон, представляющий собой чередующиеся полосы толщиной 10 мкм с зазором 10 мкм, т.е. структура с периодом 20 мкм. Методом контактной УФ литографии на поверхности многослойной структуры Zr/ZrSi2, нанесенной на кремниевую подложку, была сформирована литографическая маска, через которую было проведено травление ускоренными ионами с параметрами: ионы Ar; Eион=800 эВ; J=0,25 мА/см2. Затем с помощью процедуры lift-off были удалены остатки фоторезиста. В результате на поверхности был сформирован рисунок с модуляцией толщины 60-120 нм.  Фотография объекта, сформированного на поверхности образца многослойной структуры Zr/ZrSi2 (N=25, d(Zr)=2.5 нм, d(ZrSi2)=2.5 нм), представлена на рис.2.

Рисунок 2. Фотография образцов с литографической маской на поверхности многослойной структуры Zr/ZrSi2.

На следующем этапе с помощью жидкостного травления многослойная пленка снималась с подложки и вылавливалась на поддерживающую рамку. Свободновисящий дифракционный элемент на поодерживающей рамке представлен на рис.3.

Рисунок 3. Фотография свободновисящего дифракционного элемента "на просвет", сформированного на пленке Zr/ZrSi2.

Подобным методом могут быть сформированы любые свободновисящие объекты. Латералдьное разрешение метода порядка 1 мкм. Минимальные толщины пленок порядка 20 нм. Максимальный размер образца (зависит от материала и его толщины) может достигать 150 мм в диаметре.

Такие элементы могут быть использованы в качестве диффракционных решеток "на просвет" с максимальной плотностью штриха 1000 шт/мм.