Beschichtungen von Röntgenoptiken
Innovative Prozesstechnologien am Beispiel von Nanometer-Multischichtoptiken in der Röntgen- und EUV-Strahlung
Stetig neue Herausforderungen in der Röntgenoptik ziehen die Entwicklung innovativer Prozesstechnologien nach sich, mit denen sich komplexe Mehrlagenschichten erzeugen und modifizieren lassen. Seit geraumer Zeit setzen sich Ionenstrahlverfahren zunehmend in der Beschichtung von röntgenoptischen Substraten durch.
Abb. 1 Beim Ionenstrahlsputtern dient das von einem Target abgetragene Material dazu, ein sekundäres Substrat zu beschichten. Ein zusätzlicher Ionenstrahl modifiziert die aufgewachsene Schicht.
Durch den Beschuss mit energiereichen Ionen lassen sich die strukturellen und chemischen Eigenschaften von Festkörperoberflächen gezielt verändern. Die Ionenstrahlprozesse beruhen auf mikroskopischen Stoßvorgängen, aufgrund derer sich Stoßkaskaden herausbilden. Bei geeigneter Prozessführung (Energie, Richtung) werden Teile der Stoßkaskaden zur Oberfläche des Substrates zurück gelenkt. Am Ende einer Kaskade gelingt es, die Oberflächenbindungsenergie der Atome zu überwinden. Die Oberflächenatome werden aus ihren Bindungen gerissen und vom Substrat entfernt, wodurch sich das Material makroskopisch abträgt. Diese Prozesse ermöglichen es, sekundäre Oberflächen zu strukturieren und erneut zu beschichten.
Beim Ionenstrahlätzen lassen sich Proben großflächig mithilfe von Masken strukturieren. Gegebenenfalls ist es möglich, Rate und Selektivität mithilfe chemisch reaktiver Ionen gezielt zu beeinflussen. Eine spezielle Ausprägung von Ionenstrahlätzprozessen existiert weiter in Form der Ionenstrahlkorrektur, bei der ein verweilzeitgesteuerter fokussierter Ionenstrahl dazu dient, Schichtdickenfehler oder Formfehler lokal zu korrigieren. Auch die Ionenstrahlbeschichtung baut auf diesem Grundprinzip auf, nutzt jedoch das von einem beschossenen Werkstoff abgetragene Material, um ein sekundäres Substrat zu beschichten. Modifiziert ein zusätzlicher Ionenstrahl die aufwachsende Schicht, so spricht man von einer Zweistrahl-Ionenbeschichtung (Abb. 1).
Des Weiteren kommen Ionenstrahlprozesse bereits in der Vorbereitung auf Folgeprozesse zum Einsatz. So dient die Ionenstrahlreinigung z. B. dazu, Kontaminationen bzw. Oxidschichten effektiv von der Substrat- oder Targetoberfläche zu entfernen. Die aufgeführten Prozesse finden u. a. in der Röntgen- und EUV-Optik ihre Anwendung.
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