NTT-AT- 寬帶、極紫外透射光柵及其應(yīng)用
效率均勻的寬帶EUV透射光柵最初是為像光譜學(xué)、光束分束和光束監(jiān)測(cè)這樣的高次諧波應(yīng)用而開發(fā)的。這種通過(guò)電子束光刻和干法蝕刻制造的自支撐透射光柵能構(gòu)造出結(jié)構(gòu)緊湊、易于校準(zhǔn)的EUV光譜儀。另外，這種光柵非常容易根據(jù)客戶的要求定制參數(shù)，比如柵線數(shù)量，目標(biāo)波長(zhǎng)和占空比。
在高新技術(shù)領(lǐng)域，激光激發(fā)離子光源(LPP)的重大創(chuàng)新使得EUV光刻變成了一種工業(yè)工具。對(duì)于這些EUV應(yīng)用來(lái)說(shuō),需要在實(shí)驗(yàn)光束線站或工業(yè)系統(tǒng)中安裝許多種類的光學(xué)元件。鏡片、薄膜濾光片、反射光柵和探測(cè)器這些基本光學(xué)元件外，還有許多標(biāo)準(zhǔn)的和定制化的的商業(yè)產(chǎn)品。另一方面,盡管透射光柵（TGs）是可見光、紫外線和X射線領(lǐng)域中應(yīng)用的主要部件，但將其應(yīng)用于EUV的有關(guān)報(bào)告和范例很少。
在光柵制造的第一步中，采用低壓化學(xué)氣相沉積法(LP-CVD)，在Si(100)晶片的兩側(cè)沉積了100nm的SiN。然后在一側(cè)的SiN上沉積100nm的Ta層，隨之涂覆用于電子束光刻的光刻膠[圖2(a)]。在電子束光刻之后，對(duì)Ta進(jìn)行干法蝕刻[圖2(b)]。第三步，通過(guò)光刻和KOH濕法去除光刻膠并從背面形成窗口圖案[圖2(c)]，并去將Ta光柵下端區(qū)域的SiN去除[圖2(d)]。最后，將制造的Ta / SiN雙涂層自支撐光柵分成10mmx 10mm的薄片。對(duì)于SiN單涂層光柵，其主要制造工藝幾乎與Ta / SiN 透射光柵的制造工藝相同：SiN沉積，電子束光刻，干法蝕刻，窗口構(gòu)圖和切割。
這些工藝的優(yōu)點(diǎn)如下：
（1）極易根據(jù)需求定制的占空比、柵線厚度等參數(shù)；（2）邊緣垂直度為88 - 90度，這個(gè)參數(shù)比其他加工方法都要好，如壓印加工和剝離加工。
Ta/SiN透射光柵的SEM圖像和外部圖像分別如圖3 (a) 和 (b)所示。高銳度、低粗糙度的透射光柵有望獲得理想的衍射效率。這種新型EUV光學(xué)元件將被廣泛應(yīng)用于光譜學(xué)、顯微學(xué)以及工業(yè)領(lǐng)域。
相關(guān)文章及應(yīng)用：
大阪大學(xué)的Satoshi Matsuyama等科學(xué)家使用了基于日本NTT-AT公司的EUV透射光柵的單光柵干涉儀，在SPring-8的光束線站上進(jìn)行了對(duì)硬X射線納米光束進(jìn)行的波前測(cè)量。使用全反射橢圓鏡將10 keV X射線一維聚焦至32 nm。在聚焦鏡前段的使用變形鏡產(chǎn)生了扭曲的波陣面。，通過(guò)光腰附近光強(qiáng)分布的相位恢復(fù)法與干涉法測(cè)量的波陣面進(jìn)行了交叉檢查。所獲得的波前誤差的比較顯示，它們彼此之間的一致性很好，而且與可變形反射鏡的形狀所估算的大概0.5rad的波前誤差也相差不多。
2. Deepak Kumar,Dan Stutman, Kevin Tritz, Michael Finkenthal, Charles Tarrio, and Steven Grantham,“Transmission grating based EUV imaging spectrometer for time and space resolved impurity measurements.”Rev. Sci. Instrum., 81 (2010), p. 10E507
約翰·霍普金斯大學(xué)物理與天文學(xué)系的Deepak Kumar等人為國(guó)家球面環(huán)實(shí)驗(yàn)(NSTX)研制了一種適用于極紫外范圍的自支撐透射光柵成像光譜儀。該光譜儀使用了日本NTT-AT公司的Ta/SiC的透射光柵，其測(cè)量范圍在30埃至700埃之間，分辨率約為3%。
3. Takaki Hatsui, Eiji Shigemasa and Nobuhiro Kosugi,”Design of a transmission grating spectrometer and an undulator beamline for soft x‐ray emission studies” AIP Conference Proceedings 705, 921 (2004)
Takaki Hatsui等人采用了日本NTT-AT公司的自支撐透射光柵，設(shè)計(jì)出了一款用于軟X射線發(fā)射研究的x射線發(fā)射譜儀。x射線發(fā)射光譜儀含有一個(gè)Wolter反射鏡，一個(gè)自支撐透射光柵和一個(gè)背照CCD。光柵的Ta層吸收了大部分的X射線，所以光柵在其中起到了振幅光柵的作用。在紫外光源BL4B的測(cè)量下，光柵在200-250eV范圍內(nèi)的絕對(duì)衍射效率為1-2%。
4. Deepak Kumar, Daniel J. Clayton, Matthew Parman, Dan Stutman, Kevin Tritz, and Michael Finkenth，“Dual transmission grating based imaging radiometer for tokamak edge and divertor plasmas”Review of Scientific Instruments 83, 10E511 (2012)
使用日本NTT-AT公司的雙透射光柵，作者提出了成像輻射計(jì)的設(shè)計(jì)。輻射計(jì)在XUV的覆蓋范圍為20 - 200埃，分辨率為~10埃; VUV覆蓋范圍為200 - 2000埃，分辨率為~50埃。輻射計(jì)的空間視角為16度，角分辨為0.33度，時(shí)間分辨率大約為 10 ms。這種輻射計(jì)的應(yīng)用包括在托卡馬克邊緣和偏濾器的雜質(zhì)空間位置監(jiān)測(cè)和電子溫度測(cè)量。同時(shí)作為原理姓的驗(yàn)證，作者利用單個(gè)自支撐光柵對(duì)低溫反射放電進(jìn)行了診斷，并給出了相關(guān)數(shù)據(jù)。