DE102013008486A1 - Low-noise optical element for detecting radiation by measuring electrical signals - Google Patents
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Abstract
Die Anmeldung beschreibt ein rauscharmes optisches Elemente zur Detektion von Strahlung mittels elektrischer Signale, die ein Substrat umfassen und an dem mindestens zwei voneinander beabstandete Kontakte aufgebracht sind und auf dem Substrat mindestens eine selektiv reflektierende Komponentenschicht aufgebracht ist, wobei das Substrat vor dem Aufbringen der Komponentenschicht mit einer Implantationsmethode prozessiert wurde, um strahlungsempfindliche Bereiche zur Erzeugung der elektrischen Signale zu erzeugen, die über die Kontakte abgeführt werden können.The application describes a low-noise optical element for the detection of radiation by means of electrical signals, which comprise a substrate and to which at least two spaced-apart contacts are applied and at least one selectively reflecting component layer is applied to the substrate, the substrate being applied before the component layer is applied an implantation method was processed in order to generate radiation-sensitive areas for generating the electrical signals, which can be dissipated via the contacts.
Description
Anwendungsgebietfield of use
Die Erfindung betrifft ein besonders rauscharmes optisches Element zur Detektion von Strahlung (elektromagnetischer und Teilchenstrahlung), insbesondere Röntgenstrahlung und EUV-Strahlung, mittels Messung elektrischer Signale.The invention relates to a particularly low-noise optical element for detecting radiation (electromagnetic and particle radiation), in particular X-ray radiation and EUV radiation, by means of measuring electrical signals.
Stand der Technik, Nachteile des Standes der Technik Optische Elemente nach dem erfindungsgemäßen Prinzip finden für einen weiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums Anwendung. Insbesondere für den EUV- (extreme ultraviolette Strahlung; Wellenlängenbereich: ca. 50 nm bis ca. 10 nm) und dem Röntgenbereich (ca. 10 nm bis ca. 1 pm) haben diese Prinzipien eine besondere Bedeutung. Im Falle der Röntgenstrahlung sind die Brechungsindizes von Luft und Materie nur geringfügig unterschiedlich, sodass die Strahlung nur wenig ablenkbar ist. Im Falle der EUV-Strahlung liegt für diese ein sehr großes Absorptionsvermögen in Materie vor, sodass große Teile der Strahlintensität verloren gehen. Daher sind in beiden Fällen, im Vergleich zum sichtbaren Licht, spezielle strahlenoptische Konzepte erforderlich. Für eine kompakte Darstellung aber ohne Beschränkung der Allgemeinheit werden Anwendungen in diesen beiden Bereichen beschrieben.PRIOR ART, DISADVANTAGES OF THE PRIOR ART Optical elements according to the principle of the invention are used for a wide range of the electromagnetic spectrum. Especially for the EUV (extreme ultraviolet radiation, wavelength range: about 50 nm to about 10 nm) and the X-ray range (about 10 nm to about 1 pm), these principles have a special meaning. In the case of X-rays, the refractive indices of air and matter are only slightly different, so that the radiation is only slightly deflected. In the case of EUV radiation, these have a very high absorption capacity in matter, so that large parts of the beam intensity are lost. Therefore, in both cases, compared to visible light, special beam optical concepts are required. For a compact presentation but without limitation of generality applications in these two areas are described.
Röntgenstrahlung wird im chemischen, medizinischen, naturwissenschaftlichen und technischen Bereich in großer Breite als Sonde eingesetzt. Als Quellen kommen neben konventionellen Röntgenröhren, neuerdings auch Mikrofokusröhren oder pyroelektrische Materialien, auch Elektronensynchrotrone – alle emittieren ein polychromatisches Röntgenspektrum mit einer divergenten Strahlung – zum Einsatz.X-ray radiation is used as a probe in the chemical, medical, scientific and technical fields. In addition to conventional x-ray tubes, more recently microfocus tubes or pyroelectric materials, electronic synchrotrons - all emitting a polychromatic X-ray spectrum with divergent radiation - are also used as sources.
Für den überwiegenden Teil der Anwendungen, hier sind insbesondere röntgendiffraktometrische und röntgenreflektometrische Methoden zu nennen, ist eine Fokussierung oder Parallelisierung der Strahlung sowie insbesondere eine Eingrenzung des Spektralbereichs und dabei zumeist die Einengung auf quasimonochromatische Röntgenstrahlung erwünscht. Für spektroskopische Anwendungen, d. h. die qualitative und quantitative Elementbestimmung von Substanzen mit der Röntgen-Fluoreszenz-Analyse (RFA), ist eine energiedispersive oder wellenlängendispersive Zerlegung der Komponenten der charakteristischen Strahlung der Probenatome erforderlich.For the vast majority of applications, in particular X-ray diffractometric and X-ray reflectometric methods, a focusing or parallelization of the radiation and in particular a narrowing of the spectral range and thereby mostly the constriction to quasi-monochromatic X-radiation is desired. For spectroscopic applications, i. H. Qualitative and quantitative elemental determination of substances by X-ray fluorescence (XRF) analysis requires energy-dispersive or wavelength-dispersive decomposition of the components of the characteristic radiation of the sample atoms.
Bei der Röntgendiffraktometrie bzw. -reflektometrie werden zumeist reflektierende Materialien zur Röntgenstrahlbeeinflussung/-konfektionierung, d. h. Monochromatisierung, Ausrichtung oder Bündelung der Röntgenstrahlen auf dem Weg von der Röntgenquelle zur Probe und weiter von der Probe zum Detektor, eingesetzt. Insbesondere werden Röntgenstrahlinterferenzen, die an Kristallen oder Nanometer-Vielfachschichtsystemen auftreten können, genutzt. Solche sogenannten Röntgenspiegel (auch Multilayer- oder Göbel-Spiegel) sind beispielsweise in
Bei der Röntgenspektroskopie mit energiedispersiver Zerlegung werden energieauflösende Detektoren eingesetzt, welche die infolge eines im Detektionsmediums absorbierten Photons freigesetzten und der Zahl nach zu dieser in bestimmtem Verhältnis stehenden elektrischen (Elementar-)Ladungen messen.In energy dispersive X-ray spectroscopy, energy-resolving detectors are used which measure the electrical (elemental) charges released as a result of a photon absorbed in the detection medium and numbered in a certain ratio.
Bei der Röntgenspektroskopie mit wellenlängendispersiver Zerlegung werden Röntgenstrahlinterferenzen, die an Kristallen oder Nanometer-Vielfachschichtsystemen auftreten können und die Strahlung energieabhängig in unterschiedliche Raumbereiche ablenken, genutzt.In X-ray spectroscopy with wavelength dispersive X-ray interference, which can occur on crystals or nanometer multilayer systems and divert the radiation energy-dependent in different spatial areas, used.
UV- bzw. EUV-Strahlung wird u. a. für die optische Lithografie (EUVL) im Bereich der Halbleiterindustrie eingesetzt, welche diese Strahlung z. B. zur Abbildung von kleinsten Schaltkreisstrukturen einer Maske auf ein mit einem strahlungsempfindlichem Lack versehenen Substrat verwenden, welche anschließend durch Ätzprozesse auf das Substrat übertragen werden. Für den Abbildungsvorgang sind aufgrund oben genannter hoher Absorption dieser Strahlung in Materie, ähnliche strahlenoptische Konzepte wie für Röntgenstrahlung notwendig, sodass auch hier auf Reflexion basierende Optiken eingesetzt werden. In
Bei Nutzung von Röntgenstrahlmethoden sowie auf EUV-Strahlung basierende Methoden, welche analog behandelt werden können, lassen sich beugende, brechende, absorbierende und reflektierende Materialien zur Strahlbeeinflussung/-konfektionierung einsetzen. Insbesondere werden aber Strahlinterferenzen, die an periodischen Objekten, wie Nanometer-Vielfachschichtsysteme, auftreten können, genutzt, da die Röntgen- und insbesondere die EUV-Strahlung hiermit einerseits vergleichsweise stark umgelenkt werden kann und andererseits dann nur vergleichweise geringfügig geschwächt (absorbiert) wird und somit hohe Nutzintensitäten verfügbar sind.Using X-ray methods as well as methods based on EUV radiation, which can be treated analogously, diffractive, refractive, absorbing and reflective materials can be used for beam influencing / assembly. In particular, however, beam interferences, which can occur on periodic objects, such as nanometer multilayer systems, are used, since the X-ray and in particular the EUV radiation can be deflected comparatively strongly on the one hand and then only comparatively slightly weakened (absorbed) and thus high utility intensities are available.
Bei Kristallen ist nach der im Allgemeinen hinreichend genauen sogenannten kinematischen Näherung der Ablenkwinkel 2θ eines auf einen Kristall einfallenden Röntgenstrahls (θ gemessen in Bezug zur Netzebenenschar (mit Atomen belegten parallelen Kristallebenen)) bei Erfüllung der Bedingung für ein Interferenzmaximum mit dem Netzebenenabstand und der Wellenlänge der Röntgenstrahlung in einfacher mathematischer Form (Bragg-Gleichung) verknüpft. Charakteristische Parameter der auftretenden Interferenzmaxima (auch Reflexe genannt) sind bei Bezugnahme auf eine Skala des Winkels 2θ (0° für Geradeausrichtung) die Halbwertsbreite der Reflexprofile, die über dem jeweils zugeordneten Winkelbereich – das heißt bis zum Reflexuntergrund – zusammengefasste integrale Reflexintensität und die maximale Intensität bzgl. eines Winkels 2θ. Die Halbwertsbreite bestimmt in spektroskopischen Anwendungen die Energieauflösung, das heißt den unteren Grenzwert z. B. noch zu unterscheidender Energiedifferenzen charakteristischer Röntgenlinien. Aus der integralen Reflexintensität folgt eine Vorgabe für die bei einer geforderten statistischen Absicherung der Messergebnisse notwendige Messzeit. Das Reflexionsvermögen eines Stoffes ist durch das Intensitätsmaximum oder das Integral über ein definiertes Winkelintervall gegeben. Bei Verwendung von Nanometer-Vielfachschichten wie auch beim Einsatz von Kristallen, z. B. als optische Elemente, können diese Parameter durch geeignete Maßnahmen (Schicht- bzw. Kristallqualität sowie durch optische Elemente, wie Blenden, Kollimatoren etc.) optimiert werden.For crystals, after the generally sufficiently accurate so-called kinematic approximation, the deflection angle 2θ of an X-ray incident on a crystal (θ measured with respect to the lattice plane (with atoms) is determined parallel crystal planes)) on fulfillment of the condition for an interference maximum with the interplanar spacing and the wavelength of the X-ray in simple mathematical form (Bragg equation) linked. Characteristic parameters of the interference maxima occurring (also called reflexes) are, when referring to a scale of the angle 2θ (0 ° for straight alignment), the half-width of the reflex profiles, the integral reflex intensity and the maximum intensity combined over the respectively assigned angular range - that is to the reflex background with respect to an angle 2θ. The half-width determines in spectroscopic applications, the energy resolution, ie the lower limit z. B. yet to be distinguished energy differences characteristic X-ray lines. The integral reflex intensity is followed by a specification for the measurement time required for a required statistical verification of the measurement results. The reflectance of a substance is given by the intensity maximum or the integral over a defined angular interval. When using nanometer multilayers as well as when using crystals, eg. B. as optical elements, these parameters can be optimized by appropriate measures (layer or crystal quality and by optical elements such as diaphragms, collimators, etc.).
Im Falle der Verwendung von Nanometer-Vielfachschichten für Röntgenstrahlung ist wegen der überwiegenden Nutzung bei streifendem Einfall, d. h. im Bereich kurz oberhalb des Grenzwinkels der Totalreflexion, zusätzlich die Ablenkung durch Brechung bei Durchgang durch die einzelnen Grenzflächen in der Bragg-Gleichung zu berücksichtigen. Ein genauerer Zusammenhang ist in
Im Fall der EUV-Optiken werden Einfallswinkel nahe 90° verwendet.In the case of EUV optics, angles of incidence near 90 ° are used.
Bei der Beugung an Netzebenen von Kristallen und bei der konstruktiven Interferenz von an den Grenzflächen eines Nanometer-Vielfachschichtsystems reflektierten Teilstrahlen kann von Bragg-Maxima der Beugung verschiedener Ordnungen gesprochen werden. Für ein entsprechendes optisches Element soll die Einstellung der Bragg-Bedingung oder einer zugeordneten Position ohne Bezugnahme auf einen externen Strahlungsdetektor erfolgen können.In the diffraction at lattice planes of crystals and in the constructive interference of partial rays reflected at the interfaces of a nanometer multilayer system, Bragg maxima can be used to diffract different orders. For a corresponding optical element, it should be possible to set the Bragg condition or an assigned position without reference to an external radiation detector.
Eine genaue Positionierung bzw. Justage eines solchen optischen Elements kann bisher nur mit einem externen Strahlungsdetektor erfolgen. Da für den Abbildungsvorgang im Bereich der Röntgenstrahlung bis zu vier und besonders im Bereich der EUV-Strahlung bis zu 10 und mehr optische Elemente, in Reihe angeordnet, eingesetzt sein können, ist deren präzise und exakte Ausrichtung unabdingbar, um hohe Reflektivitäten (Nutzintensitäten) bereitzustellen und damit die Genauigkeit und die Geschwindigkeit der Analysen sowie der Bauelemente-Herstellung (in der EUV-Lithografie) hoch zu halten.An accurate positioning or adjustment of such an optical element can be done so far only with an external radiation detector. Since up to four and especially in the area of EUV radiation up to 10 or more optical elements, arranged in series, can be used for the imaging process in the field of X-radiation, their precise and exact alignment is essential in order to provide high reflectivities (useful intensities) and thus to keep the accuracy and the speed of the analyzes as well as the component manufacturing (in EUV lithography) high.
Diese Aufgabe wird durch das optische Element übernommen, welches bereits in der Patentschrift Nr.
Die Grundidee der Patentschrift
Nachteile/Mängel der naheliegenden Lösung(en)Disadvantages / shortcomings of the obvious solution (s)
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rauscharmes optisches Element im Sinne eines Strahlungsspiegels auf Basis von Nanometerschichten, insbesondere für den Anwendungsbereich der Röntgenanalytik und der EUV-Lithografie, zur hocheffizienten Detektion von Strahlung (Röntgen- und EUV-Strahlung) mittels Messung von Stromsignalen anzugeben, das derart geeignet ausgebildet ist, dass eine automatisierte – also selbstständige –, hochpräzise und vor allem schnelle – im Bereich von Sekunden und darunter – Einstellung gemäß der Bragg-Reflexionsbedingung oder einer ähnlichen Reflexionsbedingung möglich ist, sodass die zu reflektierende Strahlung mit spezifischen Eigenschaften beauflagt und ohne größeren Bauelementeaufwand geeignet herbeigeführt werden kann.The invention is based on the object of specifying a low-noise optical element in the sense of a radiation mirror based on nanometer layers, in particular for the field of application of X-ray analysis and EUV lithography, for highly efficient detection of radiation (X-ray and EUV radiation) by measuring current signals , Which is designed so that an automated - ie independent -, high-precision and above all fast - in the range of seconds and less - adjustment according to the Bragg reflection condition or a similar reflection condition is possible, so that the radiation to be reflected with specific properties and can be suitably brought about without major component expenditure.
Die Ausrichtung eines solchen optischen Elements/Spiegels, insbesondere eines Röntgenspiegels, kann relativ zu einer Strahlungsquelle oder relativ zu einem anderen optischen Element erfolgen. Bereits kleinste Fehleinstellungen im Bereich von Mikrometern und einigen tausendstel Winkelgraden führen zu signifikanten Reflektivitäts- bzw. Nutzintensitätsverlusten. Ferner führt die thermische Ausdehnung infolge von Temperaturänderungen sowie mechanische Krafteinwirkungen auf das Gehäuse zu Fehlstellungen und damit zu Intensitätsverlusten. Auch können Abweichungen der Strahlposition bedingt durch die Dynamik der Röntgenquelle (z. B. bei Mikrofokusröhre) auftreten, die ebenfalls zu Verlusten der Nutzintensität führen, welche während des Mess-/Analysevorgangs bisher nicht aufgezeichnet bzw. von einer Fehlstellung des Röntgenspiegels nicht unterschieden werden können und eine dedizierte Anpassung der Spiegelposition erfordern.The alignment of such an optical element / mirror, in particular an X-ray mirror, can take place relative to a radiation source or relative to another optical element. Even the smallest misadjustments in the range of micrometers and a few thousandths of an angle lead to significant reflectivity or useful intensity losses. Furthermore, the thermal expansion due to temperature changes and mechanical forces on the housing leads to misalignments and thus intensity losses. Deviations of the beam position due to the dynamics of the X-ray source (eg in the case of a microfocus tube) can also occur, which likewise lead to losses of the useful intensity which can not be recorded during the measurement / analysis procedure or can not be distinguished from a malposition of the X-ray mirror and require a dedicated mirror position adjustment.
Die Mehrzahl der von der Industrie angebotenen Röntgenspiegel verwenden meist Feingewindeschrauben, um das optische Element entsprechend der notwendigen Einstellvorschrift zu Positionieren.Most of the X-ray mirrors offered by the industry usually use fine-thread screws to position the optical element according to the necessary adjustment rule.
Die Notwendigkeit der hochpräzisen Einstellung (Justierung) von Röntgenspiegeln führt dazu, dass selbst für erfahrenes Fachpersonal der Justagevorgang zu komplex und langwierig und der Endnutzer mit der Aufgabe oft überfordert ist. Hinzu kommt, dass das Bedienpersonal aus arbeitsschutzrechtlichen Gründen aufgefordert ist, eine Strahlenexposition möglichst zu vermeiden. Der Justagevorgang erfolgt deshalb oft in einem aufwendigen, iterativen Verfahren, welches das ständige Aus- und Einschalten der Röntgenstrahlung, das Öffnen und Schließen des Röntgengeräteschutzgehäuses bzw. das Verwenden eines zusätzlichen Detektors notwendig macht.The need for high-precision adjustment of X-ray mirrors means that even for experienced specialists the adjustment process is too complex and lengthy and the end user is often overwhelmed with the task. In addition, for reasons of occupational safety and health, operating personnel are required to avoid radiation exposure wherever possible. The adjustment process is therefore often carried out in a complex, iterative process, which makes the constant switching off and on of the X-ray radiation, the opening and closing of the X-ray machine protective housing or the use of an additional detector necessary.
Für hochpräzise Mess-, Analyse- und Fertigungsergebnisse ist es erforderlich, eine äußerst stabile Strahlungsquelle zu nutzen. Schwankungen der Nutzintensitäten, beispielsweise durch Tag-/Nacht-Zyklen, durch Raumtemperaturänderungen, durch Alterungseffekte der Quelle oder durch elektronische Schwankungen, werden während des Betriebs, z. B. von Röntgenanalysegeräten, nicht oder nur unzureichend aufgezeichnet, sodass im Nachhinein keine Überprüfung des Betriebsablaufs mehr möglich ist. Eine nachträgliche Korrektur bei auftretenden Fehlern ist sogar völlig ausgeschlossen. Ferner ist es erforderlich, dass die oben genannten Probleme der Ausrichtung von Spiegeln gelöst sind.For high-precision measurement, analysis and manufacturing results, it is necessary to use an extremely stable radiation source. Variations in the useful intensities, for example by day / night cycles, by changes in room temperature, by aging effects of the source or by electronic fluctuations, are recorded during operation, eg. B. of X-ray analysis, not or insufficiently recorded, so that in retrospect, no review of the operation is possible. A subsequent correction in case of errors is even completely excluded. Further, it is required that the above-mentioned problems of mirror alignment are solved.
Die in der Patentschrift Nr.
Für schnelle Einstellvorgänge (Justage) ist es sinnvoll, aktive Bereiche, also Bereiche, an denen ein detektierbares elektrisches Signal generiert wird, in charakteristischer Weise auf dem Substrat anzuordnen, folglich eine Ortsauflösung zu erzeugen. Unterschiedliche Signalstärken der einzelnen aktiven Bereiche an unterschiedlichen Orten des Substrats geben dann den spezifischen Hinweis, welcher Freiheitsgrad zur optimalen Einstellung des Röntgenspiegels nachgeregelt werden muss. Das hat den Vorteil, dass schnelle Einstellvorgänge durch gezielte Ansteuerungen der einzelnen Freiheitsgrade möglich werden. Mit den in
Bei den in Patentschrift Nr.
Ursachen dieser Nachteile/MängelCauses of these disadvantages / defects
Die genannten Nachteile hinsichtlich Signalstärke sowie Signal-zu-Rausch-Verhältnis sind unter anderem darauf zurückzuführen, dass der verwendete Aufbau des optischen Elements der Patentschrift Nr.
Die in der Patentschrift Nr.
Bei den in der Patentschrift Nr.
Eine vorteilhafte Anordnung aktiver Bereiche auf dem Substrat ist für die in
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgrund der beschriebenen Probleme ist es die Aufgabe der Erfindung, ein optisches Element anzugeben, welches die Justagevorgänge automatisiert, die Güte der Einstellung kontinuierlich angibt sowie dadurch die Präzision der Mess- und Belichtungsprozesse signifikant erhöht.Due to the described problems, it is the object of the invention to provide an optical element which automates the adjustment processes, continuously indicates the quality of the adjustment and thereby significantly increases the precision of the measurement and exposure processes.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Problemlösung erfolgt erfindungsgemäß durch Erzeugung eines oberflächenpassivierten, leckstromreduzierenden p-n-Übergangs (Halbleiter-Halbleiter-Übergang) innerhalb eines Substrats, durch Nutzung von fotolithografischer Prozessierung und Ionenimplantation sowie durch Verwendung eines speziell hochohmigen Substratmaterials. Das prozessierte Substratmaterial stellt dann eine strahlungsempfindliche PIN-Diode dar, welche aus einem schwach n- oder p-dotierten Grundmaterial mit einer stärker n- oder p-dotierten Schicht auf der Rückseite, die den einen Kontakt bildet, besteht. Die strahlungsempfindliche Seite wird definiert durch einen Bereich mit einer dünnen n- oder p-dotierten Schicht an der Vorderseite. Diese Schicht ist dünn genug, damit die Strahlung möglichst ungehindert bis zum aktiven Bereich, den p-n-Übergang und die darunterliegende Raumladungszone, gelangen kann. Eine elektronische Kontaktstruktur ist auf der Vorderseite und Rückseite des Halbleiter-Substrats vorgesehen.The problem solution according to the invention is achieved by generating a surface-passivated, leakage current-reducing p-n junction (semiconductor-semiconductor junction) within a substrate, by using photolithographic processing and ion implantation and by using a special high-resistance substrate material. The processed substrate material then represents a radiation-sensitive PIN diode, which consists of a weakly n- or p-doped base material with a more heavily n- or p-doped layer on the back, which forms the one contact. The radiation-sensitive side is defined by a region with a thin n- or p-doped layer on the front side. This layer is thin enough for the radiation to reach the active area, the p-n junction and the underlying space charge zone as unhindered as possible. An electronic contact structure is provided on the front and back sides of the semiconductor substrate.
Als Substrate für ein erfindungsgemäßes optisches Element kommen prinzipiell alle Materialien und Kombinationen (z. B. CdTe, Ge, InGaAs, Si), die für den Nachweis von Strahlung (elektromagnetische und Teilchenstrahlung, insbesondere Röntgen- und EUV-Strahlung) auf Grundlage von Festkörpern geeignet sind, insbesondere hochohmige Siliziumwafer, gezüchtet nach dem „Floating Zone”(FZ)-Verfahren, in Frage. Insbesondere müssen diese Substrate von hoher Güte sein, hochkristallin und nahezu defektfrei, und einen vergleichsweise hohen spezifischen Widerstand (geringe Substratdotierung) besitzen. Das Substrat kann eine Dotierung (n- oder p-leitend) aufweisen.In principle, all materials and combinations (for example CdTe, Ge, InGaAs, Si) which are used for the detection of radiation (electromagnetic and particle radiation, in particular X-ray and EUV radiation) based on solids are used as substrates for an optical element according to the invention are suitable, in particular high-resistance silicon wafers, grown according to the "floating zone" (FZ) method in question. In particular, these substrates must be of high quality, highly crystalline and virtually defect-free, and have a comparatively high specific resistance (low substrate doping). The substrate may have a doping (n- or p-type).
Das Substrat kann einer mechanischen Biegung und Fixierung unterzogen werden. Die Oberfläche, auf der das Nanometerschichtsystem aufgebracht wird, kann dann bleibende unterschiedliche Formen aufweisen, abhängig von der Art ihrer Aufgabe. Die Oberflächenform kann eindimensional konkav, konvex oder planar sein oder einer komplexen mathematischen Funktion (parabolisch, elliptisch) folgen.The substrate may be subjected to mechanical bending and fixation. The surface on which the nanometer layer system is applied may then have permanent different shapes, depending on the nature of its Task. The surface shape can be one-dimensional concave, convex, or planar, or it can follow a complex mathematical function (parabolic, elliptical).
Für die Herstellung einer für die selektiv reflektierende Komponentenschicht geeigneten Unterlage (Substrat) kann eine lithografische Strukturierung, nach aktuellem Stand der Technik in der Halbleiterbranche, eingesetzt werden. Hierbei werden die zu erzeugenden Strukturen, welche in einer Maske eingeprägt sind, durch optische Belichtung auf einem mit einem fotoempfindlichen Lack beschichteten Substrat abgebildet. Eine nachfolgende nasschemische Prozessierung des Substrats sowie anschließender Ionenimplantation ermöglicht die gezielte, präzise Erzeugung von Strukturen mit hoher Maßhaltigkeit, auch Gradienten- und kantenreduzierte Strukturen, auf der Unterlage. Der lithografische Prozess kann mehrfach hintereinander erfolgen.For the production of a substrate (substrate) suitable for the selectively reflecting component layer, it is possible to use lithographic structuring according to the state of the art in the semiconductor industry. In this case, the structures to be produced, which are imprinted in a mask, are imaged by optical exposure on a substrate coated with a photosensitive lacquer. Subsequent wet-chemical processing of the substrate and subsequent ion implantation enables the targeted, precise generation of structures with high dimensional stability, including gradient and edge-reduced structures, on the substrate. The lithographic process can be repeated several times.
Zur Schaffung eines p-n-Übergangs werden durch Implantation (z. B. Ionenimplantation) auf beiden Seiten des Substrats abgegrenzte Bereiche dotiert. Zum Einsatz kommen hier für p-Gebiete Elemente aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise Aluminium, Bor, Gallium oder Indium und für n-Gebiete die Elemente aus der fünften Hauptgruppe wie beispielsweise Antimon, Arsen oder Phosphor. Die Diffusion als Implantationsmethode ist ebenfalls geeignet, hat aber den Nachteil, dass die abgegrenzten Bereiche nicht genau platziert werden können, und damit höhere Leckströme entstehen und keine optimale Rauschunterdrückung erreicht wird.To create a p-n junction, depleted regions are doped by implantation (eg, ion implantation) on both sides of the substrate. For p-type regions, elements from the third main group are used, such as, for example, aluminum, boron, gallium or indium and for n-type regions the elements from the fifth main group, such as, for example, antimony, arsenic or phosphorus. The diffusion as an implantation method is also suitable, but has the disadvantage that the delimited areas can not be placed accurately, and thus higher leakage currents and no optimal noise suppression is achieved.
Für eine elektrische Kontaktierung an Ober- und Unterseite des Substrats kommen leitfähige Materialien wie beispielsweise die chemischen Elemente Al, Ag, Au, Cu, Ga, Pd oder Elementverbindungen bzw. leitfähige Oxide oder Polymere zum Einsatz. Diese elektrischen Kontakte können beliebige Formen (z. B. Punkte, Linien, Ringe, Flächen) aufweisen und an verschiedenen Positionen auf dem Substrat angeordnet sein.For electrical contacting at the top and bottom of the substrate are conductive materials such as the chemical elements Al, Ag, Au, Cu, Ga, Pd or element compounds or conductive oxides or polymers used. These electrical contacts may have any shapes (eg, points, lines, rings, surfaces) and may be located at different positions on the substrate.
Zwischen Substrat und selektiv reflektierender Komponentenschicht kann eine weitere, leitfähige oder isolierende Schicht (Metall, Halbleiter oder Oxid) angeordnet sein.A further conductive or insulating layer (metal, semiconductor or oxide) may be arranged between substrate and selectively reflecting component layer.
Das prozessierte Substrat bzw. das optische Element kann eine Oberflächenpassivierung aufweisen, welche beispielsweise durch eine SiO2-Schicht realisiert werden kann.The processed substrate or the optical element can have a surface passivation, which can be realized for example by an SiO 2 layer.
Verschiedene Ausführungsbeispiele sind in
In einem letzten Schritt des lithografischen Prozesses kann zur weiteren Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses eine weitere Lackschicht aufgebracht, belichtet und selektiv abgelöst werden, sodass die selektiv reflektierende Komponentenschicht ohne eine mechanische Maske nanometergenau und technisch einfach auf dem Substrat durch physikalische (z. B. mittels Magnetronsputtern oder Laserstrahlverdampfung) oder chemische Abscheideverfahren (z. B. mittels Sol-Gel-Verfahren) positioniert werden kann. Das ermöglicht eine unkomplizierte und exakte Beschichtung der Unterlage dadurch, dass die Komponentenschicht zunächst ganzflächig aufgebracht und später gezielt, durch Ablösen der Lackschicht, mit dem Erhalt einer spezifischen Geometrie abgelöst werden kann (Lift-Off-Verfahren). Damit kann auf eine zusätzliche (mechanische) Maske während des Aufbringens der. selektiv reflektierenden Komponentenschicht verzichtet werden. Das hat den Vorteil, dass sich das Vakuum in der Beschichtungsanlage zum Aufbringen der selektiv reflektierenden Komponentenschicht nicht verschlechtert, was eine geringere Güte (z. B. Erhöhung der Grenzflächenrauhigkeiten durch Defekte, nicht-exakte Schichtdickenvariationen) der Komponentenschicht zur Folge hätte. Stattdessen kann die Beschichtungsgüte erhalten werden und eine nanometergenaue Positionierung ist möglich.In a final step of the lithographic process, to further improve the signal-to-noise ratio, a further resist layer may be applied, exposed and selectively stripped, such that the selectively reflective component layer without a mechanical mask is nanometer-accurate and technically easily supported on the substrate by physical (e.g. B. by means of magnetron sputtering or laser beam evaporation) or chemical deposition methods (eg., By sol-gel method) can be positioned. This allows an uncomplicated and exact coating of the substrate in that the component layer is first applied over the entire surface and later targeted, by detachment of the paint layer, with the receipt of a specific geometry can be replaced (lift-off method). This allows for an additional (mechanical) mask during application of the. are selectively omitted reflective component layer. This has the advantage that the vacuum in the coating system for applying the selectively reflecting component layer does not deteriorate, which would result in a lower quality (eg increase of the surface roughnesses due to defects, non-exact layer thickness variations) of the component layer. Instead, the coating quality can be obtained and nanometer-accurate positioning is possible.
Die Erfindung ermöglicht es, nicht nur im Bereich der Röntgenstrahlung, sondern auch im Bereich der EUV-Strahlung, durch eine hocheffizient arbeitende Nachweiseigenschaft, und damit ein drastisch verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis, die Einstellvorgänge des optischen Elements aus den Patentschriften
Beschreibung der AbbildungenDescription of the pictures
In
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Erfindung betrifft ein rauscharmes optisches Element zur Detektion von Strahlung mittels Messung elektrischer Signale mit dem erfindungsgemäßen Aufbau in
Als Substrate für ein erfindungsgemäßes rauscharmes optisches Element kommen prinzipiell alle Materialien und Kombinationen (z. B. CdTe, Ge, InGaAs, Si), die für den Nachweis von Strahlung (insbesondere Röntgen- und EUV-Strahlung) auf Grundlage von Festkörpern geeignet sind, insbesondere hochohmige Siliziumwafer, gezüchtet nach dem „Floating Zone”(FZ)-Verfahren, in Frage. Insbesondere müssen diese Substrate von hoher Güte sein, hochkristallin und nahezu defektfrei, und einen vergleichsweise hohen spezifischen Widerstand (geringe Substratdotierung) besitzen. Das Substrat kann eine Dotierung (n- oder p-leitend) aufweisen.In principle, all materials and combinations (for example CdTe, Ge, InGaAs, Si) which are suitable for the detection of radiation (in particular X-ray and EUV radiation) based on solids are used as substrates for a low-noise optical element according to the invention. in particular high-resistance silicon wafers, grown according to the "floating zone" (FZ) method, in question. In particular, these substrates must be of high quality, highly crystalline and virtually defect-free, and have a comparatively high specific resistance (low substrate doping). The substrate may have a doping (n- or p-type).
Das modifizierte/prozessierte Substrat kann einer mechanischen Biegung und Fixierung unterzogen werden, wobei die Fixierung z. B. auf einem Invar-Block (
Das Substrat kann p- oder n-leitend sein. Als Dotanden können Elemente der dritten Hauptgruppe, z. B. Aluminium, Bor oder Indium (p-leitend) oder der fünften Hauptgruppe, z. B. Antimon, Arsen oder Phosphor (n-leitend), eingesetzt sein.The substrate may be p-type or n-type. As dopants, elements of the third main group, for. As aluminum, boron or indium (p-type) or the fifth main group, z. As antimony, arsenic or phosphorus (n-type) may be used.
Das Substrat kann zumindest eine elektrisch leitende Kontaktstruktur und eine dotierte Substratoberfläche (Vorderseite) aufweisen, wobei die selektiv reflektierende Komponentenschicht (
An vorgegebenen elektrisch leitenden Schichten der selektiv reflektierenden Komponentenschicht und/oder vorgegebenen Kontaktstrukturen des Substrats können Strommesseinrichtungen zur Messung eines von der in der selektiv reflektierenden Komponentenschicht und/oder dem Substrat absorbierten Strahlung erzeugten Stromsignals angeschlossen sein.Current measuring devices for measuring a current signal generated by the radiation absorbed in the selectively reflecting component layer and / or the substrate may be connected to predetermined electrically conductive layers of the selectively reflecting component layer and / or predetermined contact structures of the substrate.
Zumindest ein aktiver Bereich im Substrat mit entsprechenden Kontaktstrukturen ist vorhanden, wobei aktive Bereiche im Substrat zumindest einen p-n-Übergang darstellen. Gibt es mehr als einen aktiven Bereich, so können alle aktiven Bereiche getrennt kontaktiert und/oder gemeinsam kontaktiert sein.At least one active region in the substrate with corresponding contact structures is present, active regions in the substrate representing at least one p-n junction. If there is more than one active area, then all active areas can be contacted separately and / or contacted together.
Zur weiteren Reduzierung des Diodenleckstroms sowie zum Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD) können ein oder mehrere sogenannte Guard-Ringe eingesetzt werden, welche den aktiven Bereich umschließen und mit der Kathode kurzgeschlossen sind.To further reduce the diode leakage current and to protect against electrostatic discharge (ESD), one or more so-called guard rings can be used, which surround the active region and are short-circuited to the cathode.
Die einfallende Strahlung (
Die selektiv reflektierende Komponentenschicht kann eine Nanometerschicht eines Festkörpers oder ein Nanometer-Vielfachschichtsystem von Festkörpern sein. Ein derartiges Schichtsystem kann mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (vorwiegend Laserablation, Magnetronsputtern und Ionenzerstäubung) oder durch nasschemische Synthese (z. B. mit dem Sol-Gel-Verfahren) reproduzierbar hergestellt werden.The selectively reflective component layer may be a nanometer layer of a solid or a nanometer multilayer system of solids. Such a layer system can be produced reproducibly by means of physical vapor deposition (predominantly laser ablation, magnetron sputtering and ion sputtering) or by wet-chemical synthesis (for example with the sol-gel method).
Das Nanometer-Vielfachschichtsystem (
Die selektiv reflektierende Komponentenschicht kann mit einer aufgebrachten elektrisch leitenden Schicht bedeckt sein, deren Schichtdicke vorzugsweise im Nanometerbereich liegt und die einen Anschluss zur Strommesseinrichtung aufweist.The selectively reflecting component layer may be covered with an applied electrically conductive layer whose layer thickness is preferably in the nanometer range and which has a connection to the current measuring device.
Die elektrisch leitenden Kontaktstrukturen können aus Metall, Metalllegierungen und/oder leitfähigen Oxiden oder Polymeren bestehen. The electrically conductive contact structures may consist of metal, metal alloys and / or conductive oxides or polymers.
Die Verwendung des optischen Elements kann als Monochromator bzw. als den Röntgenstrahl konfektionierende Einheit für Röntgenanalysegeräte oder als umlenkende/abbildende Spiegel in Geräten der EUV-Lithografie vorgesehen sein. Es können auch zwei erfindungsgemäße optische Elemente in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet und miteinander fixiert werden, im Sinne einer Kirkpatrick-Baez-Optik (
Mittels des erfindungsgemäßen rauscharmen optischen Elements zur Detektion von Strahlung können zum einen ein Kristall oder das Nanometer-Vielfachschichtsystem für die Detektion von Strahlung konfektioniert werden. Dies kann unter der Voraussetzung zugeordneter elektronischer Festkörpereigenschaften durch elektrische Kontaktierung und den so möglichen Nachweis der durch Fotoionisation in aktiven Bereichen gebildeten Ladungsträger ermöglicht werden. Zum anderen, und dies stellt keine Anforderung an die elektronischen Eigenschaften von Kristall und Nanometer-Vielfachschichtsystem, können unter diesen Komponentenschichten liegende Substrate, welche die reflektierende Kristallschicht bzw. Nanometer-Vielfachschicht tragen und zugleich die Ableitung eines elektrischen Signals durch geeignete lithografische Strukturierung, das den durch diese Komponenten transmittierten Anteil der Strahlung widerspiegelt, ermöglichen, genutzt werden.By means of the low-noise optical element according to the invention for the detection of radiation, on the one hand, a crystal or the nanometer multilayer system for the detection of radiation can be assembled. This can be made possible by the assumption of associated electronic solid state properties by electrical contacting and the thus possible detection of the charge carriers formed by photoionization in active regions. On the other hand, and this does not make any demands on the electronic properties of crystal and nanometer multilayer systems, substrates underlying these component layers, which carry the reflective crystal layer or nanometer multilayer, and at the same time the derivation of an electrical signal by suitable lithographic structuring, the reflected by these components transmits part of the radiation, allow to be used.
Die Grundidee der Erfindung basiert auf dem Umstand, dass die konstruktive Interferenz, das heißt, die Anregung eines Reflexes, mit dem Aufbau stehender Wellenfelder im Substrat, Kristall oder Schichtsystem verbunden ist und somit im Substrat, Kristall oder der Nanometer-Vielfachschicht absorbierte wie auch durch diese transmittierte Strahlung in charakteristischer Weise winkelabhängig moduliert wird und aufgrund des abgeleiteten Signals eine Rückkopplung zur Einstellung der Reflexionsbedingung oder charakteristischer Einstellungen möglich ist.The basic idea of the invention is based on the circumstance that the constructive interference, that is to say the excitation of a reflex, is associated with the formation of standing wave fields in the substrate, crystal or layer system and thus absorbed in the substrate, crystal or the nanometer multilayer as well as by this transmitted radiation is characteristically modulated angle-dependent and due to the derived signal, a feedback for adjusting the reflection condition or characteristic settings is possible.
Die fotoempfindliche Schicht (
Der Kristall oder das Nanometer-Vielfachschichtsystem (
Das erfindungsgemäße optische Element kann über zusätzlich angebrachte Peltierelemente verfügen, die durch konstante Kühlung des erfindungsgemäßen optischen Elements eine weitere Signalverstärkung und eine Rauschminderung bewirken.The optical element according to the invention may have additionally attached Peltier elements, which cause a further signal amplification and a noise reduction by constant cooling of the optical element according to the invention.
Dabei kann, wie in
An den vorgegebenen Schichten der selektiv reflektierenden Komponentenschicht (
Die einfallende Strahlung (
Das optische Element (
Es kann eine Auflage (
Der dem optischen Element (
Alternativ kann der Einstellvorgang zur korrekten Positionierung des optischen Elements auch manuell durch eine mechanisch arbeitende Positioniereinheit erfolgen. Der Regler (
Die mit dem optischen Element (
Das optische Element zur Detektion von Strahlung (
Die selektiv reflektierende Komponentenschicht (
Die selektiv reflektierende Komponentenschicht (
Die selektiv reflektierende Komponentenschicht (
Die elektrisch leitenden Kontaktstrukturen (
Das Substrat (
Im Bereich zwischen der Auflage (
Die kühlende Komponentenvorrichtung (
Die Verwendung des optischen Elements (
Im Folgenden wird neben weiteren einzelnen Ausbildungen auch die Funktionsweise des erfindungsgemäßen optischen Elements (
Im gezeigten Falle (
Das in
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen PIN-Diode ähnlichen Aufbaus kann anhand eines einfachen Bändermodells dargestellt werden. Ein einfallendes Photon hebt dabei durch den Fotoeffekt Elektronen aus dem Halbleiter-Valenzband in unbesetzte Zustände des Leitungsbands und/oder lässt ein Atom ionisiert zurück. Es werden freie Ladungsträger (Elektron-Loch-Paare) generiert. Diese Elektronen-Loch-Paare werden in der zwischen p- und n-Gebiet ausgebildeten und durch eine zusätzlich an die Diode angelegte Sperrspannung vergrößerbaren Raumladungszone getrennt und fließen, wenn der Kontakt elektrisch zwischen den Kontaktstrukturen (
Für die Röntgenstrahlung ist die Absorption in der gesamten Dicke des Substrats (
Die
Das kontinuierliche Messen des elektrischen Signals ermöglicht die ständige qualitative und quantitative Charakterisierung der Strahlungsquelle bzw. die Aufnahme des zeitlichen Verlaufs der Intensität der verwendeten Strahlung sowie die Überprüfung der Einstellung der Optik.The continuous measurement of the electrical signal allows the constant qualitative and quantitative characterization of the radiation source or the recording of the time course of the intensity of the radiation used and the verification of the setting of the optics.
Für die selektiv reflektierende Komponentenschicht (
Dem erfindungsgemäßen optischen Element (
Das erfindungsgemäße optische Element kann in einem Gehäuse untergebracht werden, welches gegenüber äußeren Einflüssen, insbesondere Luftfeuchtigkeit, Luftsauerstoff, Ozon, geschützt ist. Es kann vakuumdicht und/oder Lichtdicht ausgelegt sein.The optical element according to the invention can be accommodated in a housing which is protected against external influences, in particular atmospheric humidity, atmospheric oxygen, ozone. It may be designed vacuum-tight and / or light-tight.
Vorteile gegenüber dem Stand der TechnikAdvantages over the prior art
Für hochpräzise Mess-, Analyse- und Fertigungsergebnisse ist es erforderlich, eine äußerst stabile Strahlungsquelle zu. nutzen oder deren Schwankungen der Nutzintensitäten, beispielsweise durch Tag-/Nacht-Zyklen, durch Raumtemperaturänderungen, durch Alterungseffekte der Quelle oder durch elektronische (Netz-)Schwankungen während des Betriebs, z. B. von Röntgenanalysegeräten, mit aufzuzeichnen, sodass im Nachhinein eine Kontrolle des Betriebsablaufs und sogar eine nachträgliche Korrektur bei auftretenden Abweichungen/Fehlern möglich ist.For high-precision measurement, analysis and manufacturing results, it is necessary to have a very stable radiation source. use or their Fluctuations in the useful intensities, for example by day / night cycles, by room temperature changes, by aging effects of the source or by electronic (mains) fluctuations during operation, eg. B. of X-ray analysis equipment to record with, so in retrospect control of the operation and even a subsequent correction in case of deviations / errors is possible.
Die Erfindung ermöglicht es, nicht nur im Bereich der Röntgenstrahlung, sondern auch im Bereich der EUV-Strahlung, durch eine hocheffizient arbeitende Nachweiseigenschaft und damit ein drastisch verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis die Einstellvorgänge des optischen Elements aus den Patentschriften
Durch die Erfindung wird einerseits die Signalstärke im Vergleich zu bestehenden Systemen um mindestens einen Faktor 90 erhöht sowie das elektronische Rauschen, Dunkelstrom und Leckströme, drastisch um einen Faktor von mindestens 69 reduziert.By means of the invention, on the one hand, the signal strength is increased by at least a factor of 90 compared with existing systems and the electronic noise, dark current and leakage currents are drastically reduced by a factor of at least 69.
Mögliche weitere vorteilhafte Merkmale gegenüber Darstellung der ErfindungPossible further advantageous features over representation of the invention
Das erfindungsgemäße optische Element kann mittels Kombination mit Peltierelementen zur Erhöhung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses gekühlt werden.The optical element according to the invention can be cooled by means of combination with Peltier elements to increase the signal-to-noise ratio.
Die Positioniereinheit kann aus einer Kombination von Untereinheiten unterschiedlicher Freiheitsgrade bestehen: eine Rotationseinheit (Drehung um Normale des optischen Elements), eine Kippeinheit (Kippung um Winkel ω; Winkel bzgl. Oberfläche des optischen Elements und einfallender Strahlung), eine Kippeinheit (Kippung um Winkel χ, Winkel für Kippung um die Richtung des einfallenden/reflektierten Strahls) eine Translationseinheit (Translation senkrecht zur Strahlrichtung; vertikal und horizontal). Die Rotations- und Translationseinheiten können Piezoaktuatoren oder Mikrometerschrauben (auch motorisiert) sein.The positioning unit can consist of a combination of subunits of different degrees of freedom: a rotation unit (rotation about normal of the optical element), a tilting unit (tilting by angle ω, angle with respect to the surface of the optical element and incident radiation), a tilting unit (tilting by angle χ , Angle for tilting about the direction of the incident / reflected beam), a translating unit (translation perpendicular to the beam direction, vertical and horizontal). The rotation and translation units can be piezoactuators or micrometer screws (also motorized).
Das erfindungsgemäße optische Element kann in einem Gehäuse untergebracht sein.The optical element according to the invention can be accommodated in a housing.
Weiterhin können gebondete Drähte und/oder Leiterplatinen verwendet werden.Furthermore, bonded wires and / or printed circuit boards can be used.
Das optische Element kann als Scanner, z. B. Röntgen- oder EUV-Scanner, verwendet werden. Hierbei kann die Positioniereinheit eine spezifische, auch programmierbare Bewegungsabfolge ausführen, welche den Röntgen- oder EUV-Strahl zielgerichtet auf ein Objekt positionieren lässt, z. B. zur Beobachtung dynamischer oder in-line Prozesse, mit der Erfordernis schneller Einstrahlwinkeländerungen über vergleichsweise große Distanzen. Der Vorteil dieser Anordnung mit einem für Röntgen- und EUV-Strahlung ablenkbaren Spiegel ist die geringe Trägheit des Systems und seine kleine Baugröße, was zum Beispiel für ortsveränderliche Geräte interessant ist.The optical element can be used as a scanner, for. As X-ray or EUV scanners are used. Here, the positioning can perform a specific, even programmable sequence of movements, which can position the X-ray or EUV beam targeted to an object, eg. As for the observation of dynamic or in-line processes, with the requirement of rapid Einstrahlwinkeländerungen over relatively large distances. The advantage of this arrangement with a deflectable for X-ray and EUV radiation mirror is the low inertia of the system and its small size, which is interesting, for example, for portable devices.
Das optische Element zur Detektion von Strahlung lässt sich ebenfalls für interferometrische Anwendungen verwenden, bei denen halbdurchlässige Strahlungsspiegel zum Einsatz kommen, die hoch-genau positioniert und ständig überwacht werden müssen. Der Vorteil hier liegt in der einfachen Auslegbarkeit eines Interferometers ohne zusätzlichen, die exakte Positionierung des Spiegels kontrollierenden Detektors und der ständigen Überprüfbarkeit der Einstellungen bzw. deren Korrigierbarkeit.The optical element for detecting radiation can also be used for interferometric applications in which semi-transmissive radiation mirrors are used, which must be positioned with high precision and constantly monitored. The advantage here lies in the simple expediency of an interferometer without additional, the exact positioning of the mirror-controlling detector and the constant verifiability of the settings or their correctability.
Ausführungsbeispiel(e)Embodiment (s)
Die Erfindung wird nachfolgend in verschiedenen Ausgestaltungen an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below in various embodiments with reference to exemplary embodiments.
In der
Das erfindungsgemäße optische Element kann über zusätzlich angebrachte Peltierelemente verfügen, die durch konstante Kühlung des erfindungsgemäßen optischen Elements eine weitere Signalverstärkung und eine Rauschminderung bewirken (
Eine mögliche rückseitige Kontaktierung (
In
Was sollte geschützt werden?What should be protected?
Konkret sollte folgendes geschützt werden:
Auf Basis (lithografisch) prozessierter mit Implantation bearbeiteter und oberflächenpassivierter Substrate hergestelltes rauscharmes optisches Element zur Detektion von Strahlung, insbesondere Röntgen- oder EUV-Strahlung, mittels elektrischer Signale,
bestehend zumindest aus einer auf einem Substrat (
aufweisend voneinander beabstandete, mit elektrisch leitenden Strukturen (
wobei die selektiv reflektierende Komponentenschicht (
wobei aufgrund des gemessenen Stromsignals eine Rückkopplung zur Einstellung von Reflexionsbedingungen möglich ist.Specifically, the following should be protected:
On the basis of (lithographically) processed implant-processed and surface-passivated substrates produced low-noise optical element for the detection of radiation, in particular X-ray or EUV radiation, by means of electrical signals,
consisting of at least one on a substrate (
having spaced apart, with electrically conductive structures (
wherein the selectively reflecting component layer (
wherein, due to the measured current signal, feedback is possible for setting reflection conditions.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Selektiv reflektierende KomponentenschichtSelective reflective component layer
- 22
- Substratsubstratum
- 33
- Oxidschichtoxide
- 4040
- Vorderseitiger Kontakt zur Ableitung der elektrischen SignaleFront contact for the derivation of the electrical signals
- 4141
- Rückseitiger Kontakt zur Ableitung der elektrischen SignaleRear contact for the derivation of the electrical signals
- 55
- p/n-dotierter Substrat-Bereichp / n-doped substrate region
- 66
- n/p-dotierter Substrat-Bereichn / p-doped substrate region
- 7070
- Einfallende StrahlungIncident radiation
- 7171
- Reflektierte StrahlungReflected radiation
- 88th
- Transmittierte StrahlungTransmitted radiation
- 99
- Verstärkeramplifier
- 1010
- RaumladungszoneSpace charge region
- 1111
- Positioniereinheitpositioning
- 1212
- Nanometerschicht niedriger Dichte, z. B. Silizium oder KohlenstoffNanometer layer of low density, e.g. As silicon or carbon
- 1313
- Nanometerschicht hoher Dichte, z. B. Molybdän, Wolfram oder NickelNanometer layer of high density, z. As molybdenum, tungsten or nickel
- 1414
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- 1515
- StrommesseinrichtungCurrent measurement device
- 1616
- Strommesseinrichtung (*)Current measuring device (*)
- 1717
- Regler (z. B. Computer + Steuersoftware)Controller (eg computer + control software)
- 1818
- Steuerglied (z. B. Motortreiber)Control element (eg motor driver)
- 1919
- Spannungsquellevoltage source
- 20 20
- Rauscharmes optisches Element zur Detektion von StrahlungLow-noise optical element for the detection of radiation
- 2121
- Metallrückenmetal back
- 30, 31, 3230, 31, 32
- PeltierelementPeltier element
- 4949
- Nicht leitfähige BereicheNon-conductive areas
- 5050
- Leiterplatine zur Kontaktierung (Vorder-/Rückseite)PCB for contacting (front / back)
- 5151
- Leitfähige Bereiche für KontaktierungConductive areas for contacting
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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