Развитие прецизионных технологий плазмохимического криогенного травления кремния для формирования структур микроэлектроники и элементов рентгеновской оптики

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 24-69-00039

НазваниеРазвитие прецизионных технологий плазмохимического криогенного травления кремния для формирования структур микроэлектроники и элементов рентгеновской оптики

Руководитель Руденко Константин Васильевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" , г Москва

Конкурс №93 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (междисциплинарные проекты)

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-703 - Перспективные технологические процессы микро- и наноэлектроники

Ключевые слова криогенное глубокое травление кремния, глубокое плазмохимическое травление, химическая кинетика, гетерогенные реакции, тренчевый конденсатор СБИС, тренчи изоляции STI, глубокие тренчи изоляции, TSV в интерпозерах, кремниевая рентгеновская оптика, преломляющая рентгеновская оптика, отражающая рентгеновская оптика

Код ГРНТИ47.13.11

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на фундаментальные исследования взаимодействия химически активной низкотемпературной плазмы с поверхностью кремниевых микроструктур в условиях криогенных температур. Эти исследования будут основой создания, в рамках проекта, уникальных плазменных технологий анизотропного микро- и наноструктурирования кремния для применений в микроэлектронике и в прецизионных технологиях создания элементов преломляющей рентгеновской оптики. Криогенный режим при термостабилизации пластины в диапазоне -120С - 100С предоставляет уникальные возможности ингибирования изотропных процессов слоем SixOyFz, испаряющимся затем при нормальной температуре. Данный подход исключает введение в плазму полимеробразующих газов, традиционно применяемых для достижения необходимой анизотропии процесса, что дает возможность избежать побочного загрязнения поверхности полимерными остатками (т.н. технологии в концепции "clean processes"). Научная новизна предлагаемого проекта состоит в комплексном, теоретическом и экспериментальном исследовании возможностей управления балансом химически активных частиц в объеме галогенсодержащей плазмы при добавках химически инертных газов, возможностей модификации состава криогенно-стабильного пассивирующего слоя на боковых стенках структур травления. За счет этого предполагается получить новые способы управления параметрами криогенного анизотропного травления кремния и оптимизировать условия процессов для различной геометрии микроструктур травления, необходимых для микроэлектронных применений, а также провести экспериментальную проверку теории и моделирования. Кроме того, планируется точность переноса топологии маски в кремний до 2-3 нм и минимум шероховатости боковых стенок на этом уровне. Эти свойства особенно важны для технологий изготовления ЭКБ с использованием мелко- и глубокощелевой изоляции интегральных приборов СБИС с управляемым боковым профилем канавок, высокоаспектных тренчей для конденсаторных структур схем DRAM, структур сложной топологии для суперконденсаторов и других приборах микроэлектроники. Формирование таких структур методами криотехнологий входит в задачи проекта. Значительная часть работ посвящена исследованию возможностей применения технологий плазменного криотравления кремния для создания микроструктур в геометрии элементов преломляющей рентгеновской оптики. Создание фокусирующих элементов синхротронного излучения с высоким разрешением крайне востребовано на строящихся в России новых установках (СКИФ, г. Новосибирск и СИЛА, г. Протвино). Существующая технология кремниевых преломляющих линз успешно развивается. Однако, полученные значения фокусировки уступают расчетным в связи с погрешностями в изготовлении линз, сформированных традиционным Bosch-процессом из-за свойственного ему явления скэллопинга на боковых стенках структур. Криогенное глубокое травление кремния в непрерывном режиме имеет неоспоримые преимущества по минимальной шероховатости стенок. Будут исследованы предельные возможности плазменной криотехнологии для достижения фокусировки кремниевых параболических линз, близкой к дифракционному пределу. В целом, будет создан научный и технологический задел для применения разрабатываемых процессов криогенного плазмохимического структурирования кремния в изготовлении высоконадежной ЭКБ доверенной микроэлектроники и кремниевых элементов рентгеновской оптики для рабочих станций отечественных синхротронов класса "Мегасайенс". Успех в решении поставленных задач будет обеспечен междисциплинарным подходом при использовании различных отраслей знания командой исполнителей проекта (ФТИАН им. К.А. Валиева РАН, Москва), обладающих значительном опытом в области разработки современных технологий микроэлектроники и МЭМС, и коллективом организации-партнера (БФУ им. Иммануила Канта, Калининград), - признанного мирового лидера в области исследований рентгеновской преломляющей оптики для источников синхротронного излучения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В ходе выполнения первого этапа проекта были получен ряд основополагающих научных результатов по запланированным направлениям исследований. 1. Проведено теоретическое исследование состава плазмы низкого давления смесей газов на основе SF6. Полученные результаты в дальнешем будут использованы для моделирования процессов криогенного травления и оптимизации технологии процессов травления. Определены доступные источники и проведена систематизация данных по сечениям элементарных процессов под действием электронного удара для молекул SF6 в условиях их глубокой диссоциации и ионизации. Сформирована кинетическая схема (набор реакций и константа скоростей), обеспечивающая адекватное (т.е. находящееся в удовлетворительном согласии с экспериментом) описание кинетики плазмохимических процессов и состава плазмы в смеси SF6 + Ar + He. 2. Проведено экспериментальное исследование плазмы смесей газов с SF6 непосредственно в реакторе, применяемом для реализации процессов криогенного травления. Проведена диагностика плазмы методами зондов Лангмюра и оптической эмиссионной спектроскопии в варианте эмиссионной актинометрии. Полученные результаты хорошо согласуются с физикой элементарных процессов, проанализированных теоретически, а также обеспечивают корректные входные параметры и критерии адекватности разрабатываемых математических моделей плазмы. Проведено моделирование плазмы смесей SF6 + Ar + He переменного начального состава. Определены физико-химические механизмы, определяющие изменение параметров и состава плазмы низких давлений при варьировании величин: давления газа в реакторе, вкладываемой ВЧ-мощности и соотношения газов Ar/He в смеси. 3. Выполнено математическое моделирование профилей травления боковых стенок прямолинейных тренчевых структур и отверстий различных размеров и аспектных отношений в моделях, основанных на представлении ячеек. Модели верифицированы на экспериментах по травлению кремния в криоусловиях. Модель распространена на трехмерные структуры, перспективные для увеличения плотности емкости интегральных конденсаторов на кремниевой пластине в составе интегральных схем, является использование трехмерной структуры. Теоретически исследован процесс криогенного травления кремния, подходящий для изготовления структур с большой площадью электродов. Численная модель этого процесса экспериментально откалибрована и использована для максимизации площади боковой стенки столбчатой структуры. Использование адаптивного временного интегратора Рунге-Кутты-Фельберга позволяет достичь практически линейной общей сложности вычислений в зависимости от времени, несмотря на линейное увеличение сложности вычислений проводимости с глубиной травления. Сформулировано правило выбора оптимальных геометрических параметров структуры в условиях технологических ограничений. Предлагается оптимизированная структура в форме трилистника, которая обеспечивает общее увеличение площади боковой стенки на 5,5 % по сравнению с гексагональной решеткой круглых столбиков. 4. Проведена оптимизация технологии изготовления прямолинейных тренчей в процессе криогенного травления. По ней были изготовлены чипы с глубиной травления до 30-50 мкм и высоким качеством стенок и их шероховатостью менее 10 нм, что перспективно для применений при изготовлении высоконадежной памяти DRAM. 5. Рассчитаны и разработаны конструкции зеркальных интерферометров (двойного зеркала) для последующего исследования шероховатости их оптических поверхностей на рентгеновском источнике SynchrotronLIKE (энергия излучения 9.25 кэВ). Разработаны топологии зеркальных интерферометров (периодические решетки в диапазоне от 5х5 до 10мкмх10мкм, длиной от 0.5 до 5мм) для последующего их изготовления в виде кремниевых чипов. Топология разработанного прямоугольного чипа размером 12 × 5 мм включает два зеркальных интерферометра и примыкающие к ним технические площадки, предназначенные для манипуляций с чипом и его фиксации на специальных держателях, используемых в экспериментах при их интеграции в оптический стенд. 6. При помощи РЭМ исследованы чипы с зеркальными интерферометрами, изготовленные с применением как криогенного травления, так и Bosch процесса; глубина травления в диапазоне 30 - 50 мкм. Исследования чипов с зеркальными интерферометрами, изготовленных с применением Bosch процесса, были выполнены в БФУ им. Канта методом сканирующей электронной микроскопии на двухлучевой станции (FIB-SEM) Zeiss Crossbeam 540, входящей в состав уникального «Научно-образовательный многофункциональный комплекс подготовки и проведения синхротронных исследований» (УНУ «SynchrotronLike»). Исследования проводились в режиме детектирования вторичных электронов при следующих параметрах электронной колонны GEMINI II - зондовый ток составлял значение 114 пА при ускоряющем напряжении 10 кВ, режим работы колонны - “high resolution”. Увеличение варьировалось от 20Х до 100 000Х. В аналогичных режимах были исследованы чипы, сформированные плазменным крио-процессом на микроскопе Zeiss Ultra-55. РЭМ изображения структур интерферометра с шагом 10х10 мкм, полученные в результате травления кремния в Бош-процессе, демонстрируют характерную шероховатость в виде периодических горизонтальных гребней (скэллопы) и скругленных углов элементов интерферометра. Глубина травления составляет 45 мкм. На РЭМ изображениях структур интерферометра с шагом 10х10 мкм, полученных в результате травления в крио-процессе, скэллопинг не наблюдается, однако есть артефакты в торцах тренчевой структуры, не оказывающие влияния на оптические свойства интерферометра. Глубина травления составляет 30 мкм. 7. Разработан макет оптической системы и создан лабораторный стенд для проведения исследований шероховатости оптических поверхностей на источнике SynchrotronLIKE, включающий источник рентгеновского излучения, системы монохроматизации, двухкоординатных щелей, цифровой рентгеновской камеры, а также системы прецизионного позиционирования оптических элементов. Система фокусировки электронного пучка микрофокусного источника MetalJet позволяет контролировать размер источника РИ и его интенсивность тем самым обеспечивая возможность регулировки пространственной когерентности излучения. Блок монохроматора позволяет выделить необходимый диапазон энергий излучения, соответствующий характеристической линии источника. Система моторизованных позиционеров для каждого элемента оптической схемы обеспечивает высокую точность позиционирования при перемещении и вращении с пространственным и угловым разрешением 1 мкм и 0.003°, соответственно. Цифровая рентгеновская камера позволяет получать высококонтрастные изображения с высоким пространственным разрешением.

Публикации

1. Мяконьких А. В. , Кузьменко В. О. , Ефремов А. М. , Руденко К. В. GAS PHASE COMPOSITION AND KINETICS OF FLUORINE ATOMS IN SF6 PLASMA Russian Microelectonics (перевод Микроэлектроника) (год публикации - 2024)

2. А. В. Мяконьких, В. О. Кузьменко, А. М. Ефремов, К. В. Руденко PLASMA PARAMETERS AND FLUORINE ATOM DENSITY IN SF6 + Ar + He GAS MIXTURE: EFFECTS OF Ar/He MIXING RATIO, PRESSURE AND INPUT POWER ChemChemTech (переводная версия «Известия высших учебных заведений. Серия «Химия и химическая технология») (год публикации - 2025)

3. Зверев Д., Сороковиков М., Юнкин В., Кузнецов С., Снигирев А. X-RAY MULTILENS INTERFEROMETER BASED ON SILICON REFRACTIVE LENSES FOR DIAGNOSTIC OF THE COHERENT PROPERTIES OF RADIATION Journal of Surface Investigation. X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques (год публикации - 2024)

4. Руденко К.В., Мяконьких А.В., Лукичев В.Ф. Тренчевые интегральные конденсаторы: технологии формирования глубоких тренчей в кремнии СВЧ-ТЕХНИКА И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2024. Вып. 6. ISSN 2619-1628 (год публикации - 2024)

5. Кузьменко В.О. Spectroscopy and Actinometry of Halogen-Containing Inductively Coupled Plasma for Anisotropic Etching Russian Microelectronics, Russian Microelectronics, 2025, Vol. 54, No. 2, pp. 122–130. (год публикации - 2025)
10.1134/S106373972560013X

6. Мяконьких А.В., Кузьменко В.О., Ефремов А.М., Руденко К.В. PLASMA PARAMETERS AND COMPOSITION IN SF6 + He + O2 MIXTURE: EFFECT OF PRESSURE AT LOW AND HIGH OXYGEN CONTENTS ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]., ChemChemTech. 2026. V. 69. N 1 (год публикации - 2026)
10.6060/ivkkt.20266901.7285

7. Кузьменко В.О., Мяконьких А.В., Руденко К.В., Зверев Д.А., Снигирев А.А. Microelectronic Technologies for Elements of Silicon Refractive X-ray Optics 2025 IEEE 26th INTERNATIONAL CONFERENCE OF YOUNG PROFESSIONALS IN ELECTRON DEVICES AND MATERIALS (EDM), 2025 IEEE 26th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), Altai, Russian Federation, 2025, pp. 150-154, doi: 10.1109/EDM65517.2025.11096646. (год публикации - 2025)
10.1109/EDM65517.2025.11096646

8. Астафьев А. Л., Зверев Д. А., Воеводина М. А., Баранников А. А., Панормов И. Б., Снигирев А. А High-Resolution Detector for X-ray Visualization Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques,, Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2025, Vol. 19, No. 1, pp. 214–217. (год публикации - 2025)
10.1134/S1027451025700314

9. Сороковиков М.Н., Зверев Д.А., Лятун И.И., Баранников А.А., Воеводина М.А., Юнкин В.А., Мяконьких А.В., Руденко К.В., Снигирев А.А. COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF MICROELECTRONIC DEEP ETCHING TECHNOLOGIES FOR X-RAY OPTICS APPLICATIONS Russian Microelectronics, Vol. 54, No. 8, pp. 1306–1315. (год публикации - 2025)
10.1134/S1063739725601341

10. Руденко К.В., Мельников A.E., Мяконьких A.B. Mask influence on the near-surface region of microstructures made by deep cryogenic etching of silicon in SF6/O2 plasma Bulletin RAS: Physics (год публикации - 2026)

11. К. Руденко, А. Мяконьких, В.Кузьменко, К. Фетисенкова, А. Мельников. Physical principles of sidewall profile control in situ in cryogenic plasma etching process of HAR silicon microstructures Micro- and Nanoelectronics – 2025: Proceedings of the International Conference (October 6–10, 2025, Yaroslavl, Russia): Book of Abstracts / Ed. by V.F. Lukichev and K.V. Rudenko. Compiler V.P. Kudrya. – М.: MAKS Press,, K. Rudenko, A. Miakonkikh, V. Kuzmenko, K. Fetisenkova, A. Melnikov //Physical principles of sidewall profile control in situ in cryogenic plasma etching process of HAR silicon microstructures // In Micro- and Nanoelectronics – 2025: Proceedings of the International Conference (October 6–10, 2025, Yaroslavl, Russia): Book of Abstracts / Ed. by V.F. Lukichev and K.V. Rudenko. Compiler V.P. Kudrya. – М.: MAKS Press, 2025. p.342-343 (год публикации - 2025)
10.29003/m4737.ICMNE-2025

12. М. Сороковиков, Д. Зверев, И. Лятун, А. Баранников, М. Воеводина, В. Юнкин, А. Мяконьких, К. Руденко, А. Снигирев Comparative characteristics of microelectronic deep etching technologies for X-ray optics applications Micro- and Nanoelectronics – 2025: Proceedings of the International Conference (October 6–10, 2025, Yaroslavl, Russia): Book of Abstracts / Ed. by V.F. Lukichev and K.V. Rudenko. Compiler V.P. Kudrya. – М.: MAKS Press, 2025., In Micro- and Nanoelectronics – 2025: Proceedings of the International Conference (October 6–10, 2025, Yaroslavl, Russia): Book of Abstracts / Ed. by V.F. Lukichev and K.V. Rudenko. Compiler V.P. Kudrya. – М.: MAKS Press, 2025. – 344-345 (год публикации - 2025)
10.29003/m4737.ICMNE-2025

13. Мяконьких А.В., Руденко К.В. Возможности глубокого плазменного травления кремния для создания интегральных конденсаторов высокой емкости X Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. (9 – 13 сентября 2024 г., Иваново, Россия): сборник трудов/ Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново, 2024. – 120 с., X Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. (9 – 13 сентября 2024 г., Иваново, Россия): сборник трудов/ Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново, 2024. – 6 с. (год публикации - 2024)

14. Руденко М.К., Мяконьких А.В., Руденко К.В. Deep cryogenic silicon etching for 3D integrated capacitors: a numerical perspective Journal of Vacuum Science and Technology B, J. Vac. Sci. Technol. B 42, 063201 (2024) (год публикации - 2024)
10.1116/6.0003966

15. А.А. Баранников, Д.А. Зверев, И.И. Лятун, И.Б. Панормов, К.В. Руденко, А.А. Снигирев TESTING OF X-RAY OPTICS FOR SYNCHROTRON STUDIES USING A LABORATORY MICROFOCUS X-RAY SOURCE Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques (год публикации - 2024)

16. Мяконьких А.В., Кузьменко В.О., Ефремов А.М., Руденко К.В. Comparative study of Ar- and He-rich SF6 + Ar + He plasmas for dry etching applications: Diagnostics and kinetic modeling Vacuum, Vacuum 241 (2025) 114673 (год публикации - 2025)
10.1016/j.vacuum.2025.114673

17. Мяконьких А.В., Кузьменко В.О., Ефремов А.М., Руденко К.В. On the Correctness of the Model Description of Plasma Composition in an SF6 + He + O2 Mixture Russian Microelectronics, Russian Microelectronics, 2025, Vol. 54, No. 5, pp. 467–476. (год публикации - 2025)
10.1134/S1063739725600608

18. Руденко К.В., Мяконьких А.В., Кузьменко В.О., Фетисенкова К.А., Мельников А.Е. PHYSICAL PRINCIPLES OF IN SITU SIDEWALL PROFILE CONTROL IN CRYOGENIC PLASMA ETCHING OF HAR SILICON MICROSTRUCTURES Russian Microelectronics, Vol. 54, No. 8, pp. 1297–1305 (год публикации - 2025)
10.1134/S1063739725601377

19. Руденко К.В., Мяконьких А.В., Кузьменко В.О. Кремниевые технологии интерпозеров для 3D интеграции кристаллов ИС различного функционального назначения СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии , СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2025. Вып. 7. с.146-147 (год публикации - 2025)
NKLHSQ

20. A. Мяконьких, В. Кузьменко, A. Ефремов, K. Руденко Plasma Parameters and Active Species Kinetics in SF6 mixed with Argon, Helium and Oxygen Micro- and Nanoelectronics – 2025: Proceedings of the International Conference (October 6–10, 2025, Yaroslavl, Russia): Book of Abstracts / Ed. by V.F. Lukichev and K.V. Rudenko. Compiler V.P. Kudrya. – М.: MAKS Press, 2025., Micro- and Nanoelectronics – 2025: Proceedings of the International Conference (October 6–10, 2025, Yaroslavl, Russia): Book of Abstracts / Ed. by V.F. Lukichev and K.V. Rudenko. Compiler V.P. Kudrya. – М.: MAKS Press, 2025. – p. 279-280 (год публикации - 2025)
10.29003/m4737.ICMNE-2025

21. К.В. Руденко, А.Е. Мельников, А.В. Мяконьких ЭФФЕКТЫ МАСКИ В ПРИПОВЕХНОСТНОЙ ОБЛАСТИ МИКРОСТРУКТУР ПРИ ГЛУБОКОМ КРИОГЕННОМ ТРАВЛЕНИИ КРЕМНИЯ В ПЛАЗМЕ SF6/O2 Взаимодействие ионов с поверхностью (ВИП-2025) Труды XXVII Международной конференции, 25 – 29 августа 2025 г., Рязань, Россия, Рязанский государственный Радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина, Том 2, К.В. Руденко, А.Е. Мельников, А.В. Мяконьких "ЭФФЕКТЫ МАСКИ В ПРИПОВЕХНОСТНОЙ ОБЛАСТИ МИКРОСТРУКТУР ПРИ ГЛУБОКОМ КРИОГЕННОМ ТРАВЛЕНИИ КРЕМНИЯ В ПЛАЗМЕ SF6/O2" Взаимодействие ионов с поверхностью (ВИП-2025) Труды XXVII Международной конференции, 25 – 29 августа 2025 г., Рязань, Россия, Рязанский государственный Радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина, Том 2, стр. 111-115 (год публикации - 2025)
NYDAQB

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1. Получены экспериментальные данные по электрофизическим параметрам плазмы SF6 + O2 + He (температура электронов, концентрация электронов, концентрации положительных и отрицательных ионов), а также интерпретированы зависимости этих величин от начального состава смеси, давления, вкладываемой мощности и мощности смещения. Сформирован набор входных параметров и критериев адекватности для моделирования плазмы. 2. Получены и интерпретированы расчетные (предсказанные моделью) данные по составу нейтральной компоненты плазмы SF6 + O2 + He. Выявлены ключевые химические процессы, формирующих стационарные концентрации атомов фтора и кислорода в газовой фазе. Определены тенденции и диапазоны изменения состава плазмы и потоков частиц при варьировании наиболее эффективных управляющих параметров – начального состава смеси и давления газа. Корректность результатов моделирования и выводов на их основе подтверждена удовлетворительным согласием расчётных концентраций атомов фтора и кислорода с величинами, измеренными методом оптической актинометрии. 3. Проведено теоретическое исследование возможностей глубокого криогенного травления структур отверстий TSV в условиях контролируемого изменения состава плазмообразующей смеси, коррелирующего с динамическим изменением аспектного отношения структур в ходе травления. Для этого реализована численная модель Монте-Карло, корректно описывающая травление структур с произвольной геометрией маски, зависящее от соотношения сторон. Она была откалибрована путем проведения серии экспериментов по криогенному травлению канавок и отверстий, а также оптимизации параметров модели таким образом, чтобы она правильно предсказывала экспериментальные результаты. 4. Изготовление и исследование чипов с составными преломляющими параболическими линзами с физической апертурой 50 мкм и глубиной травления 50 мкм. На чипе имеются составные планарные линзы с наборами составных преломляющих линз, состоящих из 6, 14 и 26 параболических элементов. Такие линзы обладают хорошими фокусирующими свойствами – фокальное пятно для составной линзы из 14 элементов по расчетам должно находиться на расстоянии 41 мм. Это подтвердилось последующими экспериментами. 5. Были получены и исследованы кремниевые тренчевые структуры для интегральных конденсаторов высокой емкости с ультра-гладкими стенками, изготовленные методами глубокого криогенного плазменного травления. Была предложена оптимизированная топология столбиков в форме трилистника, что привело к общему увеличению площади боковой стенки на 5,5% по сравнению с гексагональным массивом круглых столбиков. Хотя в данной работе предложенная модель была откалибрована для процесса криогенного травления, ее можно использовать и для других процессов плазменного глубокого травления. 6. Получены результаты сравнительного исследования шероховатости оптических поверхностей кремниевых зеркальных интерферометров, изготовленных с применением криогенного плазмостимулированного процесса глубокого травления кремния и при помощи технологии циклического Bosch-процесса на рентгеновском источнике SynchrotronLIKE. Комплексный СЭМ и АСМ анализ отражающих поверхностей зеркальных интерферометров, изготовленных методами Bosch-процесса и криогенного плазменного травления, позволил выявить различные характеристики морфологии изготовленных поверхностей. 7. Выполнены расчет топологии и изготовление составных преломляющих параболических линз для рентгеновского диапазона длин волн с физической апертурой 50 мкм. Составные преломляющие параболические линзы и каналы, стенки которых параллельны оптическим осям линз, выполнены на кремниевой пластине размером 15×15 мм. Указанные линзы изготовлены методом криогенного травления и переданы для исследования. 8. Разработан стенд для проведения исследований фокусирующих свойств преломляющих линз. Система фокусировки электронного пучка микрофокусного источника MetalJet позволяет контролировать размер источника РИ и его интенсивность тем самым обеспечивая возможность регулировки размера фокального пятна. Блок монохроматора позволяет выделить необходимый диапазон энергий излучения, соответствующий характеристической линии источника. Система моторизованных позиционеров для каждого элемента оптической схемы обеспечивает высокую точность позиционирования при перемещении и вращении с пространственным и угловым разрешением 1 мкм и 0.003°, соответственно. Цифровая рентгеновская камера позволяет получать высококонтрастные изображения с высоким пространственным разрешением. 9. Проведённый метрологический контроль геометрических размеров линз на установке FIB-SEM ZEISS Crossbeam 540 с использованием высокоточных фрактальных эталонов подтвердил, что геометрические параметры изготовленных кремниевых параболических линз соответствуют проектным заданным на этапе разработке топологии с точностью <1%. Развитая двухэтапная методика анализа, включающая автоматизированное распознавание контура, оптимизацию пространственной ориентации и расчёт матрицы ковариации, обеспечила достоверность и воспроизводимость результатов измерений. 10. Проведено экспериментальное сравнение фокусирующих свойств кремниевых планарных составных преломляющих линз, изготовленных с использованием Bosch-процесса и криогенного травления. Для обеих структур получены значения расстояний до фокальной плоскости близкие к расчетным. Измерения, основанные на прямой регистрации изображений с помощью высокоразрешающей рентгеновской камеры, показали, что размеры фокусных пятен для Bosch и Cryo, составили 2.8 ± 0.5 мкм и 3.3 ± 0.5 мкм соответственно. Эти значения существенно превышают теоретически ожидаемый размер в 1.1 мкм. Наблюдаемое уширение в значительной степени обусловлено инструментальными факторами экспериментальной установки. По результатам ножевого сканирования, снижающего влияние пространственного разрешения детектора и вибраций установки, размеры фокальных пятен (FWHM) составили 1.2 ± 0.1 мкм (Bosch) и 1.4 ± 0.1 мкм (Cryo).

Публикации