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Dokumentenidentifikation DE4117839C2 19.05.1994
Titel Strahlentesteinrichtungen und Verfahren für die Röntgenstrahl-Lithografie
Anmelder Wisconsin Alumni Research Foundation, Madison, Wis., US
Erfinder Cole, Richard K. III, Stoughton, Wis., US;
Cerrina, Franco, Madison, Wis., US
Vertreter Stolberg-Wernigerode, Graf zu, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Suchantke, J., Dipl.-Ing.; Huber, A., Dipl.-Ing.; von Kameke, A., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Voelker, I., Dipl.-Biol.; Franck, P., Dipl.-Chem.ETH Dr.sc.techn., Pat.-Anwälte, 22607 Hamburg
DE-Anmeldedatum 29.05.1991
DE-Aktenzeichen 4117839
Offenlegungstag 19.12.1991
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.05.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.1994
IPC-Hauptklasse G21K 5/04
IPC-Nebenklasse G21K 1/06   H05H 7/00   G03F 7/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 10 und ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Bei der Herstellung von mikroelektronischen Geräten kommen allgemein photolithografische Technologien zur Anwendung. Um eine größere Auflösung bei der Bildung der Mikrostrukturen zu erreichen, als sie bei den Wellenlängen des sichtbaren Lichtes erhalten werden kann, wurden Bemühungen unternommen, eine Strahlung kürzerer Wellenlänge zu verwenden, insbesondere Röntgenstrahlen. Um eine ausreichende Auflösung zu erhalten, z. B. eine 0,25 Mikron-Lithografie, muß das Röntgenstrahlenbündel eine hohe spektrale und räumliche Gleichförmigkeit in der belichteten Mikroplättchenebene aufweisen.

Gemäß NL-Zeitschrift: "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research" A 246 (1986) S. 687-694 und 658-667 ist eine Strahlenleiteinrichtung für die Röntgenstrahl-Lithographie, die Synchrotronstrahlung aufnimmt, bekannt. Diese besteht aus einem ersten Spiegel, dem Eintrittsspiegel, in der Strahlenleiteinrichtung mit einer Reflexionsoberfläche, die entlang ihrer Breite konkav ist, angeordnet zur Aufnahme eines Strahlenfächers von einem Synchrotron unter einem Streifwinkel und zur partiellen Kollimation der Röntgenstrahlen in einer Dimension.

Der Nachteil dieser Lösung besteht in der Kollimation der Röntgenstrahlen in nur einer Dimension.

Gemäß US 4 803 713 ist es bekannt, zur Strahlführung einen zweiten Spiegel einzusetzen; die dort angegebenen Spiegel sind jedoch eben und somit nicht geeignet, die erfindungsgemäßen Wirkungen zu erzielen.

Synchrotrone sind für die Lithografie besonders vielversprechende Röntgenstrahlquellen, weil sie eine sehr stabile und gut definierte Röntgenstrahlquelle darstellen. Die Elektronen, die innerhalb des Vakuumgehäuses des Synchrotrons kreisen, senden eine elektromagnetische Strahlung aus, da sie durch das magnetische Feld gebeugt werden, das verwendet wird, um den Wanderweg zu definieren. Diese elektromagnetische Strahlung ist eine unvermeidliche Folge der Veränderung der Wanderrichtung der Elektronen und sie bezieht sich typischerweise auf die Synchrotronstrahlung. Die Energie, die die Elektronen in Form der Synchrotronstrahlung verlieren, muß an einem bestimmten Punkt in ihrer Umlaufbahn um den Ring wiedergewonnen werden oder sie bewegen sich vom gewünschten Weg spiralförmig nach innen und gehen verloren. Sich auf einer Umlaufbahn befindende Elektronen können auch durch Kollisionen mit Restgasatomen und Ionen innerhalb der Vakuumkammer verlorengehen. Daher sind Vakuumzustände in sehr hoher Qualität erforderlich, um ausreichende Lebensdauerwerte des gespeicherten Strahlenbündels zu erhalten.

Die Synchronstrahlung wird in einem kontinuierlichen "Licht"- Spektrum ausgestrahlt, das von den Funk- und Infrarotwellenlängen aufwärts durch das ganze Spektrum reicht ohne die intensiven, schmalen Spitzen, die mit anderen Strahlungsquellen im Zusammenhang stehen. Die Form einer Spektralkurve eines repräsentativen Synchrotron-Speicherringes, des Aladdin-Ringes, ist in Fig. 1 gezeigt. Alle Synchrotrone haben ähnliche Kurven, die ihre Spektren definieren, die voneinander in der Intensität und in der kritischen Photonenenergie variieren. Die kritische Photonenenergie Ec wird durch den Krümmungsradius des Elektronenweges und durch die kinetische Energie der Elektronen bestimmt. Für sie gilt die folgende Beziehung:



Darin ist Rm der Biegeradius, me ist die Restmasse des Elektrons, d. h. ist die Plank'sche Konstante, Ee die Energie des Elektronenstrahls und c ist die Lichtgeschwindigkeit. Die Hälfte der Gesamtleistung wird über der kritischen Energie abgestrahlt und die andere Hälfte darunter. Je höher die kinetische Energie der Elektronen oder je steiler die Krümmung der Umlaufbahn ist, desto höher ist die kritische Photonenenergie. Wenn man diese Information kennt, kann das Synchrotron so entworfen werden, daß es den Spektralforderungen des Nutzers angepaßt ist.

Die Parameter, die die Größe der Synchrotronstrahlungsquelle beschreiben und das Maß, in dem die Strahlung von der Quelle aus divergiert, sind ebenfalls von Bedeutung. Da die Elektronen die Quelle der Synchrotronstrahlung sind, definiert der Querschnitt des Elektronenstrahlbündels den Querschnitt der Quelle. In der Ebene der Umlaufbahn wird das Licht in einem breiten, kontinuierlichen Fächer ausgestrahlt, der tangential zum Weg der Elektronen liegt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Synchrotrons 20, das einen umlaufenden Elektronenstrahl 21 und einen Fächer einer Synchrotronstrahlung besitzt, angezeigt durch die Pfeile 22.

Fig. 3 zeigt die Verteilung des Synchrotronstrahlungsflusses in einer Ebene senkrecht zur Ringebene, wobei die Flußverteilung durch die Dichte der Punkte im Kasten 25 der Fig. 3 angezeigt wird. Der Fluß ist im wesentlichen in horizontaler Richtung gleichförmig, wie im Diagramm 26 gezeigt ist, und schließt ein vertikales Gauß'sches Verteilungsprofil, wie es durch das Diagramm 27 in Fig. 3 gezeigt wird, aus.

Wegen der relativ geringen Höhe und Breite des Elektronenstrahlbündels wirkt es als Punktstrahlungsquelle und liefert genaue Abbildungen in einer Bestrahlungsebene, die sich typischerweise in einem Abstand von 8 Metern oder mehr vom Ring befindet. In einer Entfernung von 8 Metern fängt jedoch ein 1 Zoll breites Bestrahlungsfeld typischerweise nur 3,2 Milliradiant der verfügbaren Strahlung auf. Es gibt zwei Wege zur Verbesserung des Leistungseinfalls am Fotowiderstand: entweder Verkürzung der Strahlenleiteinrichtung oder die Installation von fokussierenden Elementen hat den potentiellen Vorteil des Auffangens von Röntgenstrahlen von einer sehr breiten Öffnung und der Lieferung einer breiten Abbildung mit einer sehr kleinen vertikalen Höhe. Die Verwendung von fokussierenden Elementen hat jedoch einen Leistungsverlust an jedem Element wegen des geringen Reflexionsvermögens der Röntgenstrahlen zur Folge und erzeugt Abbildungsfehler. Um innerhalb akzentabler Werte des Reflexionsvermögens operieren zu können, und um die gelieferte Leistung zu maximieren, ist es erforderlich, bei Streifwinkeln zu arbeiten (d. h. bei Einfallwinkeln R von einer Senkrechten zur Oberfläche wie z. B. 86° ≤R ≤89,5°). Weil die Synchrotronstrahlung in einem horizontalen Fächer ausgestrahlt wird, ist darüberhinaus die Verwendung von Streifeinfallswinkeloptik besonders geeignet. Die kleine vertikale Divergenz der Synchrotronstrahlung bringt mit sich, daß ein breiter horizontaler Spiegel einen großen Lichtfächer bei einem kleinen Streifwinkel aufnehmen kann, ohne daß er unzumutbar lang ist. Das optische System (Strahlenleitsystem) muß eine gleichförmige Leistung über den Bestrahlungsbereich, typischerweise 2 Zoll in horizontaler Richtung × 1 Zoll in vertikaler Richtung, liefern. Das kann erreicht werden (a) durch Ausbreiten des Röntgenstrahlbündels oder (b) durch Ablenken (Scannen) des Röntgenstrahlbündels über die Abbildung. Die erste Methode ist nicht vergleichbar mit einer Vakuumisolierung. Die vorliegende Erfindung ist für die zweite Methode gut geeignet, sowohl in der Form der Masken-Mikroplättchen-Ablenkung als auch in Form der Strahlrasterung.

Eine Röntgenstrahl-Lithografie-Strahlenleiteinrichtung, die für Fertigungszwecke geeignet ist, sollte einen stabilen und gut charakterisierten Fluß von Röntgenstrahlen zum Bestrahlungsfeld liefern. Wünschenswerte Kennwerte für eine Röntgenstrahl-Lithografie-Strahlenleiteinrichtung für Produktionszwecke schließen eine gleichmäßige Leistungsdichte über den gesamten Ablenkungsbereich, große Auffangwinkel nahe der Quelle, minimale Verluste der nützlichen Röntgenstrahlen, eine modulare optische Baugruppe mit stabilen, billigen wiederbeschichtbaren optischen Elementen und ein Bestrahlungsfeld von mindestens 1 Zoll × 1 Zoll und vorzugsweise 2 Zoll × 2 Zoll ein.

Es wurden verschiedene Konstruktionen von Strahlenleiteinrichtungen für die Verwendung in der Röntgenstrahl-Lithografie vorgeschlagen. Diese Konstruktionen schließen direkte Übertragungssysteme ein, wie z. B. in der Veröffentlichung von B. Lai u. a. "Röntgenstrahlen- Lithografie-Strahlenleiteinrichtung der Universität Wisconsin: erste Ergebnisse" in Nucl. Instrum. Methods A 246, S. 681 ff (1986); von H. Oertel u. a..., "Bestrahlungsinstrumentation für die Anwendung der Röntgenstrahl-Lithografie unter Verwendung von Synchrotronstrahlung", Rev.Sci.Instrum. 60(7), S. 2140 ff, 1989. Andere Systeme haben die Planaroptik verwendet, um Ablenk-(Scanning) und Filtermöglichkeiten zu bieten, siehe H. Beetz "Hochauflösungslithografie unter Verwendung von Synchrotronstrahlung", Nucl.Instrum.Methods A 246, S. 659 ff, 1986; P. Pianetta u. a., "Röntgenstrahl-Lithografie und das Stanford Synchrotronstrahlungslaboratorium", Nucl. Instrum. Methods A 246, S. 641 ff., 1986; S. Qian u. a., "Konstruktion von Lithografie-Strahlenleiteinrichtungen und Steuerung und Messung der Bestrahlungsgleichmäßigkeit", Rev. Sci.Instrum. 60(7), S. 2148 ff, 1989; E. Bernieri u. a., "Optimierung eines Röntgenstrahl-Lithografiesystems auf Synchrotronbasis", Rev.Sci.Instrum. 60(7), S. 2137 ff, 1989; US-Patent Nr. 48 03 713, Erfinder K. Fujii mit dem Titel "Röntgenstrahl- Lithografiesysteme, die Synchrotronstrahlung verwenden"; E. Burattini u. a., "Die Adone Wiggler Röntgenstrahl-Lithografie- Strahlenleiteinrichtung", Rev.Sci.Instr. 60(7), S. 2133 ff. 1989.

Die Verwendung von Einzelspiegeln wird im Beitrag von J. Warlaumont, "Röntgenstrahl-Lithografie in Speicherringen", Nucl.Instrum.Methods A246, S. 687 ff., 1986 vorgeschlagen. Andere vorgeschlagene Systeme schließen die Verwendung der Bragg-Reflexionen von kristallinen Oberflächen, wie im US-Patent 40 28 547 mit dem Titel "Röntgenstrahl-Photolithografie" und von Mikrostrukturen ein.

In einem Röntgenstrahl-Lithografiesystem werden die Röntgenstrahlen durch eine Röntgenstrahlmaske und auf einen Fotowiderstand in solchen Bereichen gerichtet, die nicht durch das durch die Röntgenstrahlmaske gebildete undurchlässige Muster schattiert sind. Im allgemeinen besteht die Maske aus einer dünnen Substratschicht, über die ein röntgenstrahlenabsorbierendes Material im gewünschten Muster gelegt ist. Die Durchlässigkeit des Röntgenstrahlenmasken- Substrates und die Absorption des Fotowiderstandes können verwendet werden, um die Effizienz des Masken/Widerstand-Systems zu definieren. Röntgenstrahlen mit geringer Energie, die auf das Maskensubstrat treffen, werden leicht durch das Substratmaterial absorbiert und gelangen nicht zum Fotowiderstand. Die Energie dieser absorbierten Photonen führt zu einer Erwärmung der Maske. Das führt zu unerwünschten Nebeneffekten, wie z. B. Dehnung und Verzerrung der Maske. Röntgenstrahlen mit sehr hoher Energie passieren das Maskensubstrat, den Absorber und den Fotowiderstand mit wenig Wechselwirkungen, die zur Erzeugung der Abbildung führen und reduzieren die Nützlichkeit dieser Photonen. Andererseits haben die Hochenergie-Photonen, die mit dem Photowiderstand in Wechselwirkung stehen, den Absorber- oder den "Dunkel"-Bereich des Maskenmusters passiert und reduzieren somit den Kontrast der im Widerstand erzeugten Abbildung. Das Produkt der Maskendurchlässigkeit und der Absorption des Photowiderstandes definieren das Systemverhalten. Es ist daher vorteilhaft, daß der Röntgenstrahlfluß, der die Röntgenstrahlmaske erreicht, hauptsächlich aus Photonen zusammengesetzt ist, die eine Energie besitzen, die in einem optimalen Energiebereich liegt, der als "Process Window" (Prozeßfenster) bezeichnet wird. Das Prozeßfenster variiert in Abhängigkeit vom Maskensubstrat und vom gewählten Fotowiderstand, aber im allgemeinen liegt das Prozeßfenster in der Größenordnung von 600 eV bis 2000 eV, wie in Fig. 4 für den Fall eines 2 Mikron dicken polykristallinen Silikon-Maskensubstrates und eines 1 Mikron dicken Novolac-Fotowiderstandes gezeigt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Fokussieren und Kollimieren von Synchrotron-Röntgenstrahlbündeln und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem bzw. der die Kollimierung der Röntgenstrahlen in mehr als einer Dimension oder Richtung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Vorrichtungen gemäß den Patentansprüchen 1 und 10 bzw. das Verfahren gemäß Patentanspruch 6.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erhält eine Röntgenstrahl-Leiteinrichtung eine Synchrotron-Röntgenstrahlung und fängt das Strahlenbündel auf, fokussiert das Bündel unter Verwendung von zwei Streif-Einfallwinkel-Röntgenstrahl-Spiegeln, die sequentiell das Strahlenbündel ablenken. Der erste oder der Eintrittsspiegel ist ein toroidaler Spiegel (Ringspiegel), der über eine Länge und Breite konkav ist. Er sammelt den divergierenden Fächer der Synchrotronstrahlung und kollimiert teilweise die Röntgenstrahlen horizontal. Der zweite oder der Refokussierspiegel kollimiert das Licht horizontal und fokussiert es vertikal. Die Krümmungen der Reflexionsoberflächen der beiden Spiegel wirken zusammen, um eine im wesentlichen gleichförmige Abbildung mit gleichförmiger Leistungsverteilung zu sichern. Die beiden Krümmungsradien der beiden Spiegel, die Entfernung zwischen ihnen und der Neigungswinkel des Refokussierungsspiegels liefern 6 Freiheitsgrade, die verwendet werden können, um die Form der Abbildung im Bestrahlungsfeld zu optimieren. Die Parameter der beiden Spiegel wirken zusammen, um eine besser geformte Abbildung herzustellen als einer der Spiegel allein.

Zusätzlich zur Fokussierung und Kollimierung des Strahlenbündels dienen die beiden Spiegel zur Dämpfung der Hochenergie-Photonen, das heißt der Photonen über etwa 2200 Elektronenvolt (eV). Photonen mit geringer Energie (unter 600 eV) werden durch ein Fenster gedämpft, das das Ende der Strahlenleiteinrichtung abschließt und das vorzugsweise aus Beryllium besteht, obwohl eine Vielzahl anderer Matrialien für das Fenster verwendet werden kann, wie z. B. Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Diamanten. Das Strahlenleitsystem der vorliegenden Erfindung wirkt somit effektiv als Bandfilter der Photonenenergien, um einen Spektraldurchsatz zu gewährleisten, der eng an das gewünschte Prozeßfenster angepaßt ist, einen ausgezeichneten Träger/Absorber-Kontrast und ein gutes Fotowiderstandsverhalten ergibt, während gleichzeitig die Wärmebelastung der Maske verringert wird.

Um ein Ablenken (Scannen) des Strahlenbündels über das Abbildungsfeld zu erhalten, kann ein dritter flacher Spiegel in die Strahlenleiteinrichtung eingefügt werden. Dieser Spiegel ist so angebracht, daß er ein wenig um eine Achse senkrecht zum Strahlenbündel bei einem kleinen Streif-Einfallwinkel gedreht werden kann, um das Strahlenbündel wie gewünscht über das Abbildungsfeld abzulenken.

Jeder der Spiegel ist vorzugsweise in einer eigenen Vakuumkammer mit Doppel-Trennsperren zwischen diesen Kammern, die die Möglichkeit der Isolierung einer Einzelkomponente bieten. Jedes Element des Systems kann zur Modifikation, Wartung oder Reparatur entfernt werden, ohne die anderen Elemente zu beeinflussen. Sehr geringe Veränderungen in der Lage und der Neigung der beiden Ringspiegel können verwendet werden, um die Entfernung zur Endabbildung zu verändern, ohne entweder die Leistung oder die Gleichförmigkeit der Abbildungsform zu beeinträchtigen.

Das sich in der Abbildungsebene ergebende Strahlenbündel ist sehr scharf definiert und im wesentlichen im Fluß über die horizontale Breite des Strahlenbündels gleichförmig. Veränderungen im Fluß über das Strahlenbündel können, wenn es gewünscht wird, auf vielfältige Weise kompensiert werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, der Profilierung der Dicke des Austrittsfensters, um eine größere Dämpfung in einigen Bereichen des Strahlenbündels gegenüber anderen durch Verwendung von Filtern unterschiedlicher Dicke und von geformten Strahlenbündelöffnungen zu erreichen.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt die Spektren der ausgestrahlten Photonenenergie bei zwei verschiedenen Elektronen-Energie-Pegeln für einen Synchrotron-Speicherring.

Fig. 2 ist eine illustrative Zeichnung, die den Fächer der Synchrotronstrahlung zeigt.

Fig. 3 zeigt die vertikale und horizontale Verteilung des Röntgenstrahlflusses in einem Querschnitt des Synchrotronstrahlungsbündels.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Systemverhaltens für eine typische Röntgenstrahlmaske und einen typischen Fotowiderstand zeigt und das das bevorzugte Prozeßfenster der Photonenenergie darstellt.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Röntgenstrahl- Strahlenleiteinrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 zeigt die Spiegeloberfläche des ersten oder des Eintrittsspiegels in der Strahlenleiteinrichtung der Fig. 5.

Fig. 7 zeigt die Form des zweiten oder des Refokussierungsspiegels in der Strahlenleiteinrichtung der Fig. 5.

Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Seitenansicht und die Draufsicht des Weges der Röntgenstrahlen zeigt, die vom Synchrotron durch den Eintritts- und den Refokussierungsspiegel in der Strahlenleiteinrichtung der vorliegenden Erfindung gehen.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm der Spektren der Röntgenstrahlen, die durch die Strahlenleiteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verlaufen und zu einer Röntgenstrahlmaske gelangen.

Fig. 10 ist eine Darstellung der Abbildungen, die während des Scannens eines Bestrahlungsfeldes von 2 × 1 Zoll erzeugt werden bei verschiedenen Neigungswinkeln des Ablenkspiegels der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Fig. 11 stellt die Kurven der Leistungsdichterverteilung in der Abbildungsebene für drei Spiegelausführungen dar, einschließlich 2 Grad-2 Grad Streif-Einfallwinkel-Ellipsoid-Spiegel und 2 Grad-1 Grad Toroid-Spiegel sowie 2 Grad-2 Grad Toroid-Spiegel.

Fig. 12 ist eine Aufzeichnung der Reflexionswinkel am Eintrittsspiegel aufgetragen über der Position, an der die Röntgenstrahlen auf das Bestrahlungsfeld treffen.

Fig. 13 ist eine Aufzeichnung der Reflexionswinkel am Refokussierungsspiegel aufgetragen über der Position, an der die Röntgenstrahlen auf das Bestrahlungsfeld treffen.

Fig. 14 ist eine Aufzeichnung des mittleren Reflexionswinkels für Röntgenstrahlen, die sowohl den Eintritts- als auch den Refokussierungsspiegel durchlaufen, aufgetragen über der Position, an der die Röntgenstrahlen auf das Bestrahlungsfeld treffen.

Fig. 15 ist eine schematische Darstellung des Eintrittsspiegels, der den kleinen und den großen Krümmungsradius der Reflexionsoberfläche zeigt.

Fig. 16 ist eine schematische Darstellung des Refokussierungsspiegels, die den kleinen und den großen Krümmungsradius der kleinen und der großen Reflexionsoberfläche zeigt.

Fig. 17 ist eine Beispielaufzeichnung der horizontalen Divergenz über der horizontalen Position der Abbildung in der Abbildungsebene.

Fig. 18 ist eine Beispielaufzeichnung der vertikalen Divergenz über der horizontalen Position der Abbildung in der Abbildungsebene.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist eine erfindungsgemäße Röntgenstrahl-Strahlenleiteinrichtung allgemein in der Fig. 5 gezeigt. Die Einrichtung nimmt die Synchrotronstrahlung von einem Synchrotron 31 auf und liefert ein Röntgenstrahlbündel an eine Zieleinrichtung 32, wie z. B. eine Halterung und Arretierung für die Montage von Halbleiterplättchen, die mit Röntgenstrahlen bestrahlt werden sollen. Der Weg des Röntgenstrahlenbündels wird durch die gestrichelte Linie 34 in Fig. 5 dargestellt, wobei der Weg des Strahlenbündels durch eine Gehäusekonstruktion vollkommen abgeschlossen ist, deren Inneres auf einen sehr geringen Druck ausgepumpt ist. Die mechanische Gehäusekonstruktion für die Strahlenleiteinrichtung ist vorzugsweise aufgebaut, um die Hauptkomponenten dieses Systems zu trennen, um ihre Entfernung und ihren Austausch als Module zu ermöglichen. Für diesen Zweck können Absperreinrichtungen 35 zwischen den Hauptkomponenten angeordnet werden.

Zum Zwecke der Illustration in Fig. 5 schließen die Hauptkomponenten ein Schnellschlußventil 37 ein, das dicht am Synchrotron angeordnet ist und das schnell geschlossen werden kann, um das Synchrotron gegenüber jeder Störung des Vakuums im Strahlenleitsystem zu isolieren. Das Bündel der Synchrotronstrahlung 34, das aus dem Synchrotron 31 austritt, gelangt zum ersten Spiegelgehäuse 38, in dem sich ein erster oder der Eintrittsspiegel 40 befindet. Das Gehäuse wird durch eine Pumpe 41 auf Unterdruck gebracht. Das Strahlenbündel wird durch den Spiegel 40 nach oben zu einem zweiten oder Refokussierungsspiegel 43 abgelenkt, der in einer Gehäusekonstruktion 45 angebracht ist und durch eine Pumpe 46 auf Unterdruck gebracht wird. Das Strahlenbündel 34 wird dann durch einen flachen Scan-Spiegel 47 aufgefangen, der in einer Gehäusekonstruktion 48 angeordnet ist und durch eine Pumpe 49 auf Unterdruck gebracht wird. Der Flachspiegel 47 ist drehbar um einen Drehpunkt 50 angebracht und er wird an seinem entgegengesetzten Ende durch eine Antriebswelle 51 und durch ein lineares Stellglied 52 nach oben und nach unten ausgelenkt. Das Strahlenbündel setzt dann seinen Weg durch die restlichen, nach unten geneigten Komponenten des Strahlenbündelweges fort, die vorzugsweise eine zusätzliche Vakuumpumpe 54, eine akustische Verzögerungslinie 55, eine Diagnostikspiegel-Baugruppe 56 und eine Verschlußbaugruppe 56 einschließen und erreicht schließlich die Montagebaugruppe 58 für das Austrittsfenster 59. Das Fenster 59 schließt den Ausgang der Strahlenleiteinrichtung ab, um das Innere der Leiteinrichtung gegenüber der Atmosphäre abzuschließen, so daß in ihr ein Hochvakuum erzeugt werden kann, das mit dem im Synchrotron 31 vergleichbar ist.

Die Reflexionsoberfläche 60 des ersten oder Eintrittsspiegels 40 ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Der Spiegel 40 kann z. B. aus konventionellen Röntgenstrahl-Spiegelmaterialien wie z. B. Glas oder Quarz mit einer Goldbeschichtung auf der Reflexionsoberfläche 60 bestehen. Der Spiegel 40 kann aus einem Rohling auf die gewünschte Oberflächenkrümmung geschliffen und poliert werden, bevor die Reflexionsbeschichtung aufgetragen wird. Alternativ kann der Spiegel aus einem Rohr des Spiegelgrundmaterials hergestellt werden, das entlang seiner Länge auf die entsprechende Breite zugeschnitten und dann entlang seiner Länge auf eine kreisförmige Bahn gebogen wird, die einen großen Radius besitzt, bevor eine Reflexionsbeschichtung auf die gekrümmte Oberfläche aufgetragen wird. Die Reflexionsoberfläche 60 des Spiegels 40 besitzt eine vollkommen toroidale Form, die sowohl ihrer Länge als auch entlang ihrer Breite konkav ist. Diese Form kann mit der unteren Außenseite des Innenschlauches eines Fahrradreifens, gesehen von oben, verglichen werden. Die Reflexionsfläche 62 des zweiten oder Refokussierungsspiegels 43 ist in Fig. 7 gezeigt. Dieser Spiegel ist in der in Fig. 5 gezeigten Strahlenleiteinrichtung die Position 43, angeordnet mit der Reflexionsoberfläche 62 nach unten, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Der Spiegel 43 kann ebenfalls aus den konventionellen Materialien für Röntgenstrahlspiegel, wie z. B. Glas oder Quarz, hergestellt sein, wobei die Reflexionsfläche aus einem Rohling herausgeschliffen und poliert oder aus einem Rohr geformt werden kann, wobei die Reflexionsoberfläche 62 mit einem Reflektor, z. B. Gold, beschichtet wird. Die Oberfläche 62 ist entlang ihrer Länge konkav, jedoch entlang ihrer Breite konvex und sieht manchmal wie eine sattelförmige Toroid-Form aus.

Fig. 8 zeigt den Einfluß der beiden Spiegel 40 und 43 auf das Strahlenbündel. Fig. 8 beinhaltet Ansichten der Röntgenstrahl- Lithografie-Strahlenleiteinrichtung von oben und von der Seite und zeigt in stark vergrößertem Maßstab die Bahnen von 20 Photonen, die das System von der Synchrotron-Strahlungsquelle ganz links auf dem Diagramm bis zum Bestrahlungsfeld ganz rechts durchlaufen. Es ist ersichtlich, daß der erste oder Eintrittsspiegel die Photonen sammelt und horizontal fokussiert und sie vertikal etwas dispergiert. Der zweite oder Refokussierungsspiegel fokussiert das Röntgenstrahlbündel erneut und kollimiert sie horizontal. Somit ist nach dem Passieren beider Spiegel das Strahlenbündel in einer dünnen Linie eng fokussiert während es in der horizontalen Breite im wesentlichen gleichförmig ist und auch im wesentlichen gleichförmig in der Leistungsdichte über seine Breite.

Wie vorher bemerkt, wirkt der Eintrittsspiegel als Sammler für den divergierenden Fächer der Synchrotronstrahlung und zur teilweisen Kollimation des Lichtes horizontal. Der Eintrittsspiegel wird vorzugsweise so dicht wie es seine physikalischen Begrenzungen zulassen an der Synchrotronquelle angeordnet. Der Eintrittsspiegel wird vorzugsweise so montiert, daß sich ein 2°-Streifwinkel des Spiegels ergibt, was ein Abschneiden der Hochenergie der Photonen bei etwa 2000 eV bestimmt. Ein kleinerer Streifwinkel würde den Gesamtdurchsatz des Systems vergrößern. Das hat jedoch den Nachteil, daß mehr von den Photonen mit höherer Energie passieren und erfordert auch das Formen eines längeren Spiegels. Lange Spiegel sind generell schwieriger herzustellen, besitzen längere Lieferzeiten und sind teurer.

Aufgrund der Krümmung der Oberfläche 60 des Eintrittsspiegels haben die Photonen, die dicht an der zentralen Mittelachse des Spiegels auf den Spiegel auftreffen, einen etwas kleineren Streifwinkel als die, die weiter außen auftreffen.

Die Dämpfung der Röntgenstrahlen in diesem Energiebereich ist gegenüber dem Einfallswinkel sehr empfindlich: Geringe Vergrößerungen des Streifwinkels vergrößern die Dämpfung stark. Die Streifwinkel der Photonen über den Spiegeln zeigen die Energieverluste an, die am Bestrahlungsfeld zu erwarten sind. Der Einfluß des Streifwinkels ist in Fig. 12 für den ersten oder Eintrittsspiegel, in Fig. 13 für den zweiten oder Refokussierungsspiegel und in Fig. 14 für den mittleren Reflexionswinkel beider Spiegel dargestellt. Bei einem Streifwinkel von 2° werden die unerwünschten Hochenergie- Röntgenstrahlen durch die Dämpfung an den Reflexionsflächen eliminiert. Obwohl dieser Streifwinkel für die Spiegel ein Abschneiden der Hochenergie in ausreichendem Maße gewährleistet, um einen guten Kontrast zu erhalten, liegen die Röntgenstrahlenenergien an der Kante einer sehr steilen Dämpfungskurve. Somit ist die Dämpfung der reflektierten Röntgenstrahlen gegenüber leichten Veränderungen des Streifwinkels sehr empfindlich. Die Reflexionswinkel der Röntgenstrahlen beim Durchlaufen der Strahlenleiteinrichtung sind in den Fig. 12 bis 14 über der Position, an der die Strahlen auf das Bestrahlungsfeld treffen (aus Konsistenzgründen entlang der horizontalen Achse), aufgetragen. Diese Information zeigt, wo im System Verluste des Reflexionsvermögens auftreten können.

Der Refokussierungsspiegel 43 kollimiert das Röntgenstrahlenbündel 34 horizontal und fokussiert das Strahlenbündel vertikal. Die Oberflächenkrümmung dieses Spiegels wirkt mit der Oberflächenkrümmung des ersten Spiegels zusammen, um eine gleichförmige Abbildung mit gleichförmiger Leistungsverteilung zu erreichen. Die Sattel-Toroid-Form des Refokussierungsspiegels kann mit der unteren Innenfläche eines inneren Schlauches verglichen werden, die entlang seiner Länge konkav, jedoch entlang seiner Breite konvex ist. Dieser Spiegeltyp kann durch Schleifen und Polieren der Spiegeloberfläche aus einem Rohling oder durch Aufschneiden eines Glasrohres in Längsrichtung und Biegen des Rohres in Kreisform geformt werden. Die Photonen, die entlang der Mittelachse des Refokussierungsspiegels 43 auftreten, werden weniger gedämpft als die, die nahe den Kanten auftreffen, was auf die Oberflächenkrümmung zurückzuführen ist. Das erfolgt in einer Weise, die der beim Eintrittsspiegel entgegengesetzt ist. Da die Reflexionswinkel eng mit der Dämpfung und mit dem Durchsatz im Zusammenhang stehen, kann die spektrale Gleichförmigkeit durch die richtige Anordnung der beiden Spiegel verbessert werden. So könnten z. B. zwei Konkav- Konkav-Toroid-Spiegel, die zusammenwirken, die gleichen Fokussierungsparameter ergeben, aber die Dämpfungsfaktoren beider Spiegel würden dazu tendieren, daß die äußeren Photonen am meisten gedämpft werden. Wenn ein Spiegel ein Konkav-Konkav- Toroidspiegel ist und der andere ein Konkav-Konvex- oder Sattel-Toroid-Spiegel wirken die Dämpfungsfaktoren unterschiedlich auf die inneren und äußeren Photonen an jedem Spiegel, um eine gleichförmigere Leistungsverteilung am Bestrahlungsfeld zu erzeugen, wie es im Diagramm der Fig. 14 dargestellt ist, das den mittleren Reflexionswinkel für die beiden Spiegel zusammen zeigt. Es ist ersichtlich, daß dieser mittlere Reflexionswinkel horizontal eine geringere Deviation besitzt als einer der Spiegel einzeln.

Die speziellen Abmessungen der Spiegel sowie die Abstände und die Ausrichtung der Spiegel werden generell in bezug auf das Synchrotronsystem und auf die spezielle Anwendung optimiert.

Ein Beispiel für die Abmessungen für ein System, das eine Synchrotronstrahlung vom Aladdin-Synchrotron-Speicherring verwendet, sind ein großer Radius für die Oberfläche 60 des Spiegels 40 von 140,6 Meter und ein kleiner Radius von 108,15 Millimeter, ein großer Radius für die Oberfläche 62 des Spiegels 43 von 331,57 Meter und ein kleiner Radius von 161,55 Millimeter, wobei der große Radius R und der kleine Radius r so bestimmt sind, wie in den Ansichten der Fig. 15 für den Spiegel 40 und in Fig. 16 für den Spiegel 43 gezeigt. Für beide Spiegel ist der große Radius R in bezug auf die Mittelachse des Spiegelradius gemessen.

Der planare Scan-Spiegel 47 wird mit einer optisch flachen Oberfläche in konventioneller Weise geformt und er kann aus einer flachen Platte aus Glas mit einer Goldbeschichtung seiner Reflexionsoberfläche hergestellt werden. Der flache Scan-Spiegel besitzt vorzugsweise einen nominellen Streifwinkel von 10, obwohl die Röntgenstrahlen unter verschiedenen Streifwinkeln zwischen etwa 0,2° und 4° auf den Spiegel auftreffen können. Die Auf- und Abbewegung des Scan-Spiegels, um den Einfallwinkel des Strahlenbündels 34 zu verändern, ergibt eine Veränderung der Position der Abbildung des Strahlenbündels 34 auf dem Bestrahlungsfeld. Das ist in Fig. 10 dargestellt, in der drei Positionen des Strahlenbündels gezeigt sind; eine erste Position 34a, bei der sich das Strahlenbündel oben auf dem Bestrahlungsfeld 70 befindet, eine zweite Position 34b in der Mitte des Bestrahlungsfeldes und eine dritte Position 34c unten auf dem Strahlungsfeld. Die Abbildung des Strahlenbündels, das durch dieses System erreicht wird, ist sehr dünn, wie in Fig. 10 dargestellt ist. So betragen z. B. die Abmessungen 60 mm in Querrichtung und 4 mm in der Dicke.

Ein Beispiel für den Abstand der Spiegel im vorher beschriebenen System beinhaltet die Anordnung des Eintrittsspiegels 2,75 Meter von der Quelle und in der Quellenebene, des Refokussierungsspiegels 4 Meter von der Quelle und 87 mm über der Quellenebene, des flachen Scan-Spiegels 5 Meter von der Quelle und 87 mm über der Quellenebene und der Abbildungsebene 9,37 Meter von der Quelle und 65 mm unter der Quellenebene.

Sehr kleine Veränderungen in der Lage und Neigung des Eintrittswinkels 40 und des Refokussierungsspiegels 43 können verwendet werden, um die Entfernung zur endgültigen Abbildung zu verändern, ohne entweder die Leistung oder die Gleichförmigkeit der Abbildungsform in Frage zu stellen. Die Einstellbarkeit erstreckt sich über einen Bereich, der ausreichend ist, die Länge einer Strahlenleiteinrichtung sehr wesentlich zu verändern. Durch Verschiebung der Lage der Endabbildungen für benachbarte Strahlenleiteinrichtungen, können die Positionen der Halterungen für die Halbleiterplättchen (Wafer) abgestuft werden. Das erleichtert ihre Zugänglichkeit bei beengten Arbeitsbedingungen. Weiterhin können die Spiegel 40 und 43 biegbar sein, um den großen Radius durch Verwendung eines Stellmechanismus variieren zu können. Bei den kleinen zur Anwendung kommenden Streifwinkeln ist nur eine sehr geringe Veränderung in der Krümmung entlang der Spiegellänge erforderlich, um eine optimale Fokussierung zu erreichen.

Die vollständige Feldüberdeckung durch das Strahlenbündel kann, wie vorher beschrieben, durch Scannen der Abbildung vertikal über das Bestrahlungsfeld durch Verwendung des Flachspiegels 47 gewährleistet werden. Alternativ kann das Scannen durch Bewegung des Wafers und der Maske zusammen durch das Röntgenstrahlenbündel erfolgen. Bei einem Scan-Spiegel mit einem Streifwinkel von 1° oder weniger liegt die Energieabhängigkeit des Reflexionsvermögens des Flachspiegels im nahezu flachen Teil der Reflexionsvermögenskurven für die meisten der für die Schichtung von Röntgenstrahlspiegeln verwendeten Materialien. Die kleinen verwendeten Streifwinkel rufen höhere Gesamtreflexionsvermögen hervor, erfordern jedoch längere, teurere Spiegel.

Das Berylliumfenster 59 wirkt als Isolierung des Ultra-Hochvakuumteils der Strahlenleiteinrichtung (der alle optischen Elemente enthält) vom Endsystem 32, das konventionell in einer Heliumatmosphäre arbeitet. Eine typische Dicke für das Berylliumfenster ist 13 bis 15 Mikron. Sie gestattet es, daß das Fenster auch als Hochpaßfilter wirkt, der die unerwünschten Röntgenstrahl-Wellenlängen mit geringer Energie abschneidet. Es ist möglich, die Dicke des Berryliumfensters so zu wählen, daß eine Korrektur für leichte Ungleichförmigkeiten im Endleistungsprofil der Abbildung erfolgt.

Die Röntgenstrahl-Lithografie beruht auf chemische Veränderungen im Photowiderstand, die durch die Bestrahlung mit Röntgenstrahl-Photonen hervorgerufen werden. Dieser Prozeß ist in gewisser Weise den bekannteren Photoverfahren ähnlich, die schwarze und weiße Bilder erzeugen. Ein "Negativ" (die Maske) nimmt das Muster für die Schaltkreise und die Strukturen auf, die auf die Oberfläche des Silikonwafers übertragen werden sollen. Die Stützmembran der Maske ist relativ transparent und stützt die Bereiche, die mit einem Material beschichtet sind, das gegenüber Röntgenstrahlen nicht sehr durchlässig ist. Bei Belichtung durch ein Röntgenstrahlbündel werfen diese nichttransparenten Bereiche Schatten auf den Wafer. Eine chemische Verbindung, der Photowiderstand, unterliegt bei Belichtung durch die Röntgenstrahlen chemische Veränderungen, wo er durch die Röntgenstrahlen belichtet wird. Der belichtete Wafer wird dann mit chemischen Entwicklern behandelt, die mit dem Photowiderstand reagieren und die belichteten Bereiche (im Falle eines positiven Widerstandes) oder die unbelichteten Bereiche (im Falle eines negativen Widerstandes) entfernen. Der Schwellenwert zwischen den Leistungsdosierungen, die erforderlich sind, um diese Veränderungen hervorzurufen, und denen, die keine Veränderungen hervorrufen, kann sehr scharf definiert sein. Trotzdem haben Veränderungen in den gelieferten Dosen von einem Teil des Bestrahlungsfeldes zum anderen unerwünschte Effekte auf die Qualität der Abbildung und auf das Finalprodukt. Allgemein können mikroelektronische Einrichtungen, die durch die Röntgenstrahl-Lithografie herzustellen sind, mindestens Vollfeldbestrahlungen über ein Feld von 1×1 Zoll erfordern und wünschenswert sind Bestrahlungen über ein Feld von 2× 2 Zoll. Die Bearbeitungskosten in solchen großen Einrichtungen sind sehr hoch und daher sind hohe Fehlerraten, die sich aus Unter- oder Überbestrahlungen der Bereiche innerhalb des Bestrahlungsfeldes ergeben, unannehmbar.

Fig. 11 stellt Leistungsdichteuntersuchungen dar, die an drei Ausführungen von Strahlenleiteinrichtungen durchgeführt wurden, um einen Vergleich der Leistungsverteilungen zu illustrieren. Die mit 80 bezeichnete Kurve in Fig. 11 wurde mit den beiden vorher beschriebenen Toroid-Spiegeln 40 und 43 erhalten, jeder angeordnet in einem Streifwinkel von 2°. Die mit 81 bezeichnete Kurve in Fig. 11 gilt für ein System, in dem der zweite oder der Refokussierungstoroidspiegel in einem Streifwinkel von 1° angeordnet ist. Die mit 82 bezeichnete Kurve gilt für zwei Spiegel mit Ellipsoid-Formen und nicht Toroidformen, die die Spiegel 40 und 43 ersetzen, und jeder Spiegel einen Streifwinkel von 2° besitzt. Beide Ellipsoid-Spiegel sind konkav. Alle drei Kurven 80-82 sind im gleichen Maßstab aufgezeichnet, obwohl die mittlere Kurve aufgrund des höheren Durchsatzes des 1°-Spiegels etwas verschoben ist. Die Histogramme, die jeder der Kurven 80-82 unterlegt sind, sind die aufgezeichneten Ergebnisse von Leistungsdichtebeschreibungen mit 500 000 Strahlen.Die Kurven 80-82 sind in die Histogrammdaten unter Verwendung von Polynomen der vierten Potenz eingefügt. Diese Kurven stellen dar, daß das System, welches die Toroid-Spiegel mit Streifwinkeln von 2° verwenden, die gleichmäßigste Leistungsverteilung über das Abbildungsfeld ergeben. Wie aus der Kurve 80 ersichtlich ist, neigt die Intensität bei Verwendung solcher Spiegel nur zu einer leichten Verringerung zu den Rändern hin. Somit können Modifikationen der Optik ein nahezu lineares Verhalten (bis zu 95%) über das gesamte 2-Zoll-Abbildungsfeld gewährleisten. Die handelsüblichen Marken, die hierfür zur Anwendung kommen, besitzen leichte Veränderungen in der Form der Abbildung oder in der Divergenz oder in beiden Parametern. Kleine Korrekturen in der Leistungsungleichförmigkeit können durch Verwendung dünner Filter mit sich verjüngenden Dickenprofilen für das Fenster kompensiert werden. Korrekturen, die sich auf die Absorptionskennwerte der verschiedenen Filterdicken stützen, haben einen Einfluß auf die Form des übertragenen Spektrums. Somit macht ein Beginnen mit einem optischen System, das eine extrem gleichförmige Leistungsverteilung und ein extrem gleichmäßiges Spektralverhalten ergibt, wie das bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist, die Notwendigkeit einer nachfolgenden Nachbesserung der Abbildung geringer.

Eine Korrektur der restlichen Ungleichförmigkeiten in der Leistung an der Abbildung kann durch Verwendung von Filtern oder Fenstern mit angepaßten Dickenprofilen erreicht werden. Solange die erforderliche Anpassung gering ist, wird die hervorgerufene Dämpfung das übertragene Spektrum nicht beeinflussen. Das Verfahren erfordert zunächst das Abbilden der Leistungsdichte am Bestrahlungsfeld. Das kann durch Anordnung eines geeigneten Meßfühlers in Rasterform über das Bestrahlungsfeld erfolgen. Wenn man weiß, daß die Dämpfung, die durch ein Absorptionsmaterial erzeugt wird, auf die Dicke des Materials in Übereinstimmung mit der Funktion I = Io(e-γt) bezogen ist, kann man leicht die zusätzliche Absorberdicke berechnen, die erforderlich ist, das Strahlenbündel auf die gewünschte Intensität I zu dämpfen. Die Berechnung liefert dann die Bestimmung einer "zusätzlichen Dicke". Verschiedene Technologien werden allgemein während der Vakuum-Auftragung verwendet, um Beschichtungen mit variierenden Dickenprofilen zu sichern. Diese Technologien können einfache sein, wie z. B. das Positionieren eines Teils des Substrates dichter an der Strahlungsquelle als das andere oder komplizierte, wie die Verwendung eines planetaren Bewegungssystems und einer Reihe von Abschirmungen. Die Divergenz des Strahlenbündels liefert eine wichtige Information über die Qualität der Abbildung, die von der Maske auf den Photowiderstand projiziert wird. Unter Verwendung von Divergenz- Aufzeichnungen, wie z. B. in den Fig. 17 und 18 gezeigt, kann der Maskenhersteller den Auslauf und andere durch die Divergenz induzierte Fehler vorhersagen und die Masken-Software so gestalten, daß, wenn erforderlich, eine Kompensation eingearbeitet wird. Strahlenverfolgungsprogramme, wie z. B. SHADOW, können die erforderlichen Divergenzaufzeichnungen liefern und numerische Berechnungsprogramme können eine Formel der "besten Anordnung" liefern. Die Technologie der Computersteuerung der Masken-Schreib-Einrichtung mit der Formel für die beste Anordnung und das Ausgeben einer korrigierten Maske ist in der Lithografieindustrie gut bekannt.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet somit eine einzigartige Kombination von zwei Spiegeln, die ideal für das Aufnehmen der Synchrotron-Strahlung und für ihre Fokussierung auf eine Linienabbildung in einem Röntgenstrahl-Lithografie-Bestrahlungsfeld. Der konkave/konkave Spiegel und der konkave/konvexe (Sattel-) Spiegel wirken zusammen und bieten ausgezeichnete Fokussierungsfähigkeiten mit einer äußerst gleichförmigen Leistungsverteilung über das Bestrahlungsfeld. Das System liefert auch Röntgenstrahlen, die extrem gut an die Anforderungen der Maske des Fotowiderstandes angepaßt sind. Die Photonen mit geringer Energie, die zur Erwärmung der Maske beitragen, werden durch das Berylliumfenster eliminiert, während die Photonen mit hoher Energie, die den Abbildungskontrast reduzieren, durch die Streifwinkeloptik eliminiert werden. Das Ergebnis ist ein guter Strom effektiver Photonen und ein hoher Produktionsdurchsatz. Die Anordnung des Systems gewährleistet eine flexible Strahlenleiteinrichtung, die in der Länge variiert werden kann, ohne die Parameter der Optik neu zu gestalten. Vollständig modulare Komponenten werden somit ermöglicht, die schnell und einfach ausgewechselt werden können und die die Auswechselzeiten und die Zeit für das Entgasen verringern. Es ist auch möglich, in der vorliegenden Erfindung Eintritts- und Refokussierungsspiegel zu verwenden, die keine echten Toroidspiegel sind. Für geeignete Anwendungen können die Reflexionsoberflächen allgemeine Polynom-Flächen (z. B. bis zur 6. Ordnung), Näherungsfiguren der Rotation eines Kegelschnittes, z. B. Rotationsellipsoide oder Sattel-Hyperboloide sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Strahlenleiteinrichtung für die Röntgenstrahl-Lithografie, die Synchronstrahlung aufnimmt, bestehend aus einem ersten Spiegel und einem zweiten Spiegel, wobei der erste Spiegel, der Eintrittsspiegel, in der Strahlenleiteinrichtung eine Reflexionsfläche besitzt, die entlang ihrer Breite konkav ist, gekennzeichnet dadurch, daß
    1. (a) der Eintrittsspiegel, in der Strahlenleiteinrichtung mit einer Reflexionsfläche, die entlang ihrer Länge konkav ist, zur Aufnahme eines Strahlungsfächers von einem Synchrotron bei einem Streifwinkel und zur partiellen Kollimation der Röntgenstrahlen in einer Dimension angeordnet ist;
    2. (b) der zweiten Spiegel, ein Refokussierspiegel, angeordnet ist, um die Röntgenstrahlen aufzunehmen, die vom Eintrittsspiegel in einem Streifwinkel reflektiert werden, wobei der Refokussierspiegel eine Reflexionsfläche besitzt, die über ihre Länge konkav und über ihre Breite konvex ist und der Refokussierspiegel wirkt, um die Röntgenstrahlen horizontal zu kollimieren und vertikal zu fokussieren, wobei der Eintrittsspiegel und der Refokussierspiegel angeordnet sind, um zusammenzuwirken und ein Strahlenbündel zu erzeugen, das eine im wesentlichen gleichförmige Leistungsverteilung liefert.
  2. 2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsspiegel und der Refokussierspiegel jeder einen Streifwinkel in bezug auf die Röntgenstrahlen von etwa 2 Grad besitzen.
  3. 3. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen flachen Scan-Spiegel einschließt, der angeordnet ist, um das Röntgenstrahlbündel aufzunehmen, das vom Refokussierspiegel reflektiert wird und drehbar gelagert ist, um die Position des Strahlenbündels in der Abbildungsebene zu verändern.
  4. 4. Einrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Scan-Spiegel einen Nenn-Streifwinkel zwischen etwa 0,2 Grad und 4 Grad in bezug auf das Strahlenbündel besitzt.
  5. 5. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsoberfläche des Eintrittsspiegels toroidal ist und einen großen Krümmungsradius von etwa 140 m und einen kleinen Krümmungsradius von etwa 108 mm besitzt und bei der die Reflektionsoberfläche des Refokussierspiegels toroidal ist und einen großen Krümmungsradius von etwa 332 m und einen kleinen Krümmungsradius von etwa 162 mm besitzt.
  6. 6. Verfahren zur Fokussierung und Kollimierung eines Bündels von Röntgenstrahlen von einem Synchrotron mit einem ersten und einem zweiten Spiegel entsprechend Anspruch 1, bestehend aus den Schritten:
    1. (a) Auffangen des Bündels von Röntgenstrahlen in der Synchrotronstrahlung von einem Synchrotron bei einem Streifwinkel mit einem ersten Spiegel, der eine konkave/konkave toroidale Reflexionsoberfläche besitzt, die einen großen und einen kleinen Krümmungsradius besitzt und Reflexion der Röntgenstrahlen von dieser Oberfläche, um den divergierenden Fächer der Röntgenstrahlen vom Synchrotron zu sammeln und um die Röntgenstrahlen teilweise horizontal zu kollimieren und
    2. b) Auffangen des Strahlenbündels, das vom ersten Spiegel bei einem Streifwinkel reflektiert, wird mit einem zweiten Spiegel, der eine konkave/konvexe toroidale Reflexionsoberfläche besitzt, wobei die toroidale Oberfläche einen großen Krümmungsradius entlang ihrer konkaven Länge und einen kleinen Krümmungsradius entlang ihrer konvexen Breite besitzt und der zweite Spiegel die Röntgenstrahlen reflektiert, um sie horizontal zu kollimieren und sie vertikal zu fokussieren.
  7. 7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin die Schritte des Auffangens der fokussierten und kollimierten Röntgenstrahlen vom zweiten Spiegel mit einem flachen Spiegel einschließt und Drehen des flachen Spiegels nach oben und nach unten, um das Strahlenbündel von der Reflexionsoberfläche des flachen Spiegels auf eine Bestrahlungsebene zu reflektieren, um das Strahlenbündel über die Bestrahlungsebene zu scannen.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlen unter einem Streifwinkel zwischen etwa 0,2 Grad und 4 Grad auf den flachen Spiegel auftreffen.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Spiegel jeder einen Streifwinkel von etwa 2 Grad in bezug auf die Röntgenstrahlen aufweisen.
  10. 10. Strahlenleiteinrichtung für die Röntgenstrahl-Lithografie, die Synchrotronstrahlung aufnimmt, bestehend aus einem ersten Spiegel und aus einem zweiten Spiegel, wobei der erste Spiegel, der Eintrittsspiegel, in der Strahlenleiteinrichtung eine Reflexionsfläche besitzt, die entlang ihrer Breite konkav ist und einer Konstruktion, die die Strahlenleiteinrichtung entlang ihrer Länge umschließt, gekennzeichnet dadurch, daß
    1. a) der erste Eintrittsspiegel in der Strahlenleiteinrichtung mit einer Reflexionsoberfläche, die über ihre Breite und über ihre Länge konkav ist, angeordnet ist, um den Strahlungsfächer von einem Synchrotron unter einem Streifwinkel aufzunehmen und um die Röntgenstrahlen teilweise in einer Dimension zu kollimieren,
    2. b) ein zweiter Refokussierungsspiegel angeordnet ist, um die Röntgenstrahlen aufzunehmen, die vom Eintrittsspiegel unter einem Streifwinkel reflektiert werden, wobei der Refokussierungsspiegel eine Reflexionsoberfläche besitzt, die über ihre Länge konkav und über ihre Breite konvex ist und der Refokussierungsspiegel wirkt, um die Röntgenstrahlen horizontal zu kollimieren und um sie vertikal zu fokussieren, der Eintrittsspiegel und der Refokussierungsspiegel angeordnet sind, um zusammenzuwirken und ein Strahlenbündel zu liefern, das eine im wesentlichen gleichförmige Leistungsverteilung besitzt, und
    3. c) die Konstruktion, die die Strahlenleiteinrichtung entlang ihrer Länge umschließt einschließlich der Eintritts- und Refokussierungsspiegel und eines Fensters, das das Ende der Strahlenleiteinrichtung bildet, zur Abdichtung des Inneren der Strahlenleiteinrichtung gegenüber der Außenatmosphäre und zum Zusammenwirken mit den Eintritts- und Refokussierungsspiegeln zur Lieferung eines Röntgenstrahlenbündels, das nach dem Durchgang durch das Fenster Röntgenstrahlen besitzt, die über und unter einem gewünschten Energieband wesentlich gedämpft sind.
  11. 11. Strahlenleiteinrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritts- und Refokussierungsspiegel jeder einen Streifwinkel zu den Röntgenstrahlen von etwa 2 Grad besitzen.
  12. 12. Strahlenleiteinrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster aus Beryllium geformt ist.
  13. 13. Strahlenleiteinrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster eine variable Dicke besitzt, um eine ungleichförmige Leistungsverteilung zu kompensieren.
  14. 14. Strahlenleiteinrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter einen flachen Scan-Spiegel einschließt zur Aufnahme des Röntgenstrahlbündels, das vom Refokussierspiegel reflektiert wird und drehbar montiert ist, um die Position des Strahlenbündels in der Abbildungsebene zu verändern.
  15. 15. Strahlenleiteinrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Scan-Spiegel einen Nenn-Streifwinkel zwischen etwa 0,2 Grad und 4 Grad in bezug auf das Strahlenbündel besitzt.
  16. 16. Strahlenleiteinrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsoberfläche des Eintrittsspiegels toroidal ist und einen großen Krümmungsradius von etwa 140 m und einen kleinen Krümmungsradius von etwa 108 mm besitzt und bei der die Reflexionsoberfläche des Refokussierspiegels toroidal ist und einen großen Krümmungsradius von etwa 332 m und einen kleinen Krümmungsradius von etwa 162 mm aufweist.






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