DE3817378A1

DE3817378A1 - ARRANGEMENT FOR EXPOSURE OF OBJECTS

Info

Publication number: DE3817378A1
Application number: DE19883817378
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1989-11-30
Also published as: WO1989011776A1; JPH03504156A

Abstract

In an arrangement for irradiating objects in the region of a bending magnet system of an electron storage ring or of an annular accelerator, the steppers associated with this magnetic system are each connected, through beam tube, to a cylindrical mirror for the purpose of capturing the synchrotron beam. As a result, only a portion of the synchrotron beam generated by the magnet system can be utilized. In order to optimize the portion of the synchrotron beam utilized to irradiate objects, the cylindrical mirrors (27 to 34) are arranged in a single mirror chamber (26) fastened to the outside of the bending magnet system (19). The beam tubes (36 to 39) are arranged on the opposite side of the mirror chamber (26) to the bending magnet deflection system (3). The arrangement is suitable for irradiating objects with a synchrotron beam.

Description

Bei dem Berliner Elektronenspeicherring (BESSY) sind im Bereich eines Ablenkmagnetsystems mehrere Strahlrohre vorgesehen, über die Synchrotronstrahlung nach außen geführt wird, so daß bei spielsweise gleichzeitig mehrere Halbleiterscheiben in soge nannten Steppern belichtet werden können.At the Berlin electron storage ring (BESSY) are in the area of a deflecting magnet system provided several beam pipes via the synchrotron radiation is guided outside, so that at for example, several semiconductor wafers simultaneously in so-called called steppers can be exposed.

Ferner ist es aus der Zeitschrift J. Vac. Sci. Technol. B 1 (4), Oktober - Dezember 1983, Seiten 1262-1266 bekannt, in der Röntgenstrahllithographie im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und der der jeweils zu belichtenden Halbleiter scheibe vorgeordneten Maske einen Spiegel anzuordnen, der als Kollimator die abgegebene Synchrotronstrahlung in horizontaler Richtung kollimiert, wodurch eine relativ hohe Strahlungsinten sität auf der Halbleiterscheibe erreicht wird.Furthermore, it is from the magazine J. Vac. Sci. Technol. B 1 (4), October-December 1983, pages 1262-1266 known, in X-ray lithography in the beam path between the Radiation source and that of the respective semiconductor to be exposed to arrange a mirror in front of the mask that acts as Collimator emits the synchrotron radiation in a horizontal Direction collimates, causing a relatively high radiation intensity is achieved on the semiconductor wafer.

Die Erfindung geht von einer Anordnung zur Belichtung von Objekten im Bereich eines Ablenkmagnetsystems eines Elektronen speicherringes oder eines Ringbeschleunigers aus, aus dem über jeweils einen Zylinderspiegel als Kollimator durch jeweils ein Strahlrohr die Synchrotronstrahlung jeweils einer von mehreren dem Ablenkmagnetsystem zugeordneten Belichtungsstationen zu geführt wird. Dabei werden unter Objekten sowohl Halbleiter scheiben für elektrische Schaltungen als auch Materialien zur Herstellung von mikromechanischen Bauteilen verstanden. Bei einer solchen Anordnung ist die Strahlungsintensität auf dem Objekt bzw. der Halbleiterscheibe relativ gering, weil die einzelnen Strahlrohre aufgrund ihrer geometrischen Abmessungen relativ weit vom Ablenkmagnetsystem mit ihrem Eingangsende an geordnet sind, so daß von ihnen nur ein vergleichsweise kleiner Teil der abgegebenen Synchrotronstrahlung aufgenommen werden kann. The invention is based on an arrangement for exposure of Objects in the area of a deflection magnet system of an electron storage ring or a ring accelerator from which over one cylinder mirror each as a collimator by one Beam tube the synchrotron radiation each one of several exposure stations assigned to the deflection magnet system to be led. Objects are both semiconductors discs for electrical circuits as well as materials for Manufacture of micromechanical components understood. With such an arrangement, the radiation intensity is on the object or the semiconductor wafer is relatively small because the individual jet pipes due to their geometric dimensions relatively far from the deflection magnet system with its input end are ordered so that only a comparatively small one of them Part of the emitted synchrotron radiation can be absorbed can.

Gemäß der Erfindung sind bei einer Anordnung der oben angegebenen Art die Zylinderspiegel in einer einzigen Spiegelkammer angeordnet, die außen am Ablenkmagnetsystem befestigt ist; an der von dem Ablenkmagnetsystem abgewandten Seite der Spiegelkammer sind die Strahlrohre angebracht.According to the invention are in an arrangement of the above Sort of the cylinder mirrors arranged in a single mirror chamber, which is attached to the outside of the deflection magnet system; at that of that The deflection magnet system facing away from the mirror chamber are the Beam pipes attached.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be steht darin, daß infolge der Verwendung einer einzigen, den Strahlrohren vorgeordneten Spiegelkammer die Zylinderspiegel relativ dicht in der Nähe des Ablenkmagnetsystems angeordnet werden können, weil die Abmessungen jedes Zylinderspiegels kleiner sind als die der Strahlrohre. Von den Zylinderspiegeln wird daher ein vergleichsweise hoher Anteil der abgegebenen Synchrotronstrahlung erfaßt, woraus eine relativ hohe Bestrah lungsintensität auf den den Strahlrohren nachgeordneten Objekten resultiert. Anders ausgedrückt: Es wird bei der er findungsgemäßen Anordnung ein relativ großer, synchrotron strahlungserzeugender Elektronenbahnanteil genutzt.An essential advantage of the arrangement according to the invention is that due to the use of a single, the Beam chambers upstream mirror chamber the cylinder mirror arranged relatively close to the deflection magnet system can be because of the dimensions of each cylinder mirror are smaller than that of the jet pipes. From the cylinder mirrors is therefore a comparatively high proportion of the delivered Synchrotron radiation detected, from which a relatively high irradiation intensity on the downstream of the beam pipes Objects results. In other words, it will be with him arrangement according to the invention a relatively large, synchrotron radiation generating electron orbit share used.

Die den einzelnen Strahlrohren vorgeordneten Zylinderspiegel sind jeweils tangential in etwa gleichem Abstand von den zu geordneten, strahlenden Elektronenstrahlbahnstücken angeordnet.The cylinder mirrors upstream of the individual jet pipes are tangentially approximately the same distance from each other ordered, radiating electron beam track pieces arranged.

Im Hinblick auf die Erzielung einer hohen Strahlungsintensität auf der Halbleiterscheibe einerseits und im Hinblick auf das Erreichen eines aus Gründen hoher Auflösungsgenauigkeit mög lichst strichförmigen Synchrotronstrahls auf der Halbleiter scheibe andererseits ist es vorteilhaft, wenn in der Spiegel kammer jedem kollimierenden Zylinderspiegel jeweils ein zu sätzlicher Zylinderspiegel mit in bezug zur Strahlenrichtung quer liegender Zylinderachse zugeordnet ist.With a view to achieving a high radiation intensity on the semiconductor wafer on the one hand and in view of that Achieving a high resolution accuracy possible The most streak-like synchrotron beam on the semiconductor disc on the other hand, it is advantageous if in the mirror chamber to each collimating cylinder mirror additional cylinder mirror with respect to the beam direction is assigned transverse cylinder axis.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind in der Wandung der Spiegel kammer Halte- und Justiereinrichtungen für die Zylinderspiegel befestigt, wodurch letztere genau ausrichtbar sind.In the arrangement according to the invention, the mirror is in the wall Chamber holding and adjusting devices for the cylinder mirrors attached, whereby the latter can be precisely aligned.

Zur Erläuterung der Erfindung ist inTo explain the invention is in

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen schematisch dargestellten Ringbeschleuniger mit mehreren Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung, in Fig. 1 is a plan view of a schematically illustrated ring accelerator with multiple arrangements according to the present invention, in

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ablenkmagnetsystem des Ringbe schleunigers nach Fig. 1 mit einer Spiegelkammer und in Fig. 2 shows a section through a deflection magnet system of the Ringbe accelerator according to Fig. 1 with a mirror chamber and in

Fig. 3 ein Schnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entlang etwa der Linie III-III wiedergegeben. Fig. 3 shows a section through the embodiment of FIG. 2 along approximately the line III-III.

Der in Fig. 1 dargestellte Ringbeschleuniger 1 weist in be kannter Weise einen Vorbeschleuniger 2 sowie einen Ring mit mehreren Ablenkmagnetsystemen 3, 4, 5 und 6 auf und enthält darüber hinaus Rückführmagnetsysteme 7, 8, 9 und 10, zwischen denen ein Beschleuniger 11 angeordnet ist. Der gesamte Ringbe schleuniger 1 ist durch eine Wand 12 nach außen abgeschlossen.The ring accelerator 1 shown in Fig. 1, in be known manner a pre-accelerator 2 as well as a ring with several Ablenkmagnetsystemen 3, 4, 5 and 6 and also includes return magnet systems 7, 9 and 10, between which an accelerator 11 is arranged 8 . The entire Ringbe accelerator 1 is closed by a wall 12 to the outside.

Jedem der Ablenkmagnetsysteme 3 bis 6 des Ringbeschleunigers 1 sind außerhalb der Wand 12 Stepper 13 a, 13 b, 13 c und 13 d sowie 14 a, 14 b, 14 c und 14 d zugeordnet; die den Ablenkmagnetsystemen 5 und 6 zugehörigen Stepper sind in der Figur nicht gezeigt.Each of the deflection magnet systems 3 to 6 of the ring accelerator 1 are assigned outside the wall 12 steppers 13 a , 13 b , 13 c and 13 d and 14 a , 14 b , 14 c and 14 d ; the steppers associated with the deflection magnet systems 5 and 6 are not shown in the figure.

Wie die Fig. 2 und 3 erkennen lassen, besteht jedes Ablenk magnetsystem 3 bis 6 aus einem Ablenkmagneten 19, der einen Kanal 20 (vgl. Fig. 3) zur Führung des Elektronenstrahls 21 aufweist. Der vorzugsweise zylindrische, supraleitende Ablenkmagnet 19 ist von einem inneren Behälter 22 umgeben, der mit Helium gefüllt ist. Um diesen inneren Behälter 22 herum befindet sich ein äußerer Behälter 23, der evakuiert ist. Der äußere Behälter 23 ist mit einer nach außen abgedichteten Ein trittsöffnung 24 für den Elektronenstrahl versehen.As can be seen in FIGS . 2 and 3, each deflection magnet system 3 to 6 consists of a deflection magnet 19 , which has a channel 20 (see FIG. 3) for guiding the electron beam 21 . The preferably cylindrical, superconducting deflection magnet 19 is surrounded by an inner container 22 which is filled with helium. Around this inner container 22 there is an outer container 23 which is evacuated. The outer container 23 is provided with an outwardly sealed opening 24 for the electron beam.

Der Eintrittsöffnung 24 nahezu diametral gegenüber ist der äußere Behälter 23 des Ablenkmagneten 19 mit einem Flansch 25 versehen, an dem vakuumdicht eine evakuierte Spiegelkammer 26 befestigt ist. Die Spiegelkammer 26 enthält vier kollimierende Zylinderspiegel 27, 28, 29 und 30, die in Richtung der austre tenden Synchrotronstrahlung 31 versetzt nebeneinander ange ordnet sind. Den kollimierenden Zylinderspiegeln 27 bis 30 ist jeweils ein zusätzlicher Zylinderspiegel 31, 32, 33 und 34 in Strahlrichtung und damit zum Ablenkmagneten 19 hin vorgeordnet, die ebenfalls seitlich versetzt nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise wird von den Zylinderspiegeln 31 bis 34 ein großer Anteil der aus dem Ablenkmagneten 19 austretenden Synchrotronstrahlung SR erfaßt.Almost diametrically opposite the inlet opening 24 , the outer container 23 of the deflection magnet 19 is provided with a flange 25 to which an evacuated mirror chamber 26 is attached in a vacuum-tight manner. The mirror chamber 26 contains four collimating cylinder mirrors 27 , 28 , 29 and 30 , which are arranged offset in the direction of the emerging synchrotron radiation 31 next to each other. The collimating cylinder mirrors 27 to 30 are each preceded by an additional cylinder mirror 31 , 32 , 33 and 34 in the beam direction and thus towards the deflecting magnet 19 , which are also arranged laterally offset next to one another. In this way, a large proportion of the synchrotron radiation SR emerging from the deflection magnet 19 is detected by the cylinder mirrors 31 to 34 .

An der Spiegelkammer 26 ist eine nach außen hin abgedich tete Austrittsöffnung 35 für den Elektronenstrahl vorgesehen. Außerdem befinden sich in Richtung der Synchrotronstrahlung an der Spiegelkammer 26 Strahlrohre 36, 37, 38 und 39, die durch die in Fig. 1 gezeigte Wand 12 des Ringbeschleunigers beispiels weise zu den Steppern 13 a bis 13 d führen.At the mirror chamber 26 an outwardly sealed outlet opening 35 is provided for the electron beam. In addition, in the direction of the synchrotron radiation on the mirror chamber 26, beam tubes 36 , 37 , 38 and 39 , which lead through the wall 12 of the ring accelerator shown in FIG. 1, for example, to the steppers 13 a to 13 d .

Aus Fig. 3 ist ergänzend erkennbar, daß der Ablenkmagnet 19 aus einer oberen Zylinderspule 40 und einer unteren Zylinderspule 41 besteht, zwischen denen der Kanal 20 zur Führung des Elektro nenstrahls 21 freigelassen ist. Ferner zeigt die Fig. 3, daß der innere Behälter 22 des Ablenkmagnetsystems mit einem Füllstutzen 43 versehen ist, durch den von außen her eine Befüllung des inneren Behälters 22 mit Helium möglich ist. Außerdem erfolgt über diesen Füllstützen die elektrische Ver sorgung der supraleitenden Spulen 41 und 42. Der äußere Behälter 23 des Ablenkmagnetsystems ist mit einem Stutzen 44 versehen, an den eine in der Fig. 3 nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen ist.From Fig. 3 it can also be seen that the deflecting magnet 19 consists of an upper solenoid 40 and a lower solenoid 41 , between which the channel 20 for guiding the electric beam 21 is released. Further, FIG. 3 that the inner container is provided with a filler neck 22 of the Ablenkmagnetsystems 43, is possible due to the from the outside a filling of the inner container 22 with helium. In addition, the electrical supply of the superconducting coils 41 and 42 takes place via these filling supports. The outer container 23 of the deflection magnet system is provided with a nozzle 44 to which a vacuum pump, not shown in FIG. 3, is connected.

In der Fig. 3 nur strichpunktiert angedeutet ist ein ggf. vorgesehener mittlerer Behälter 45 als Temperaturschild, der aus Gründen der Wärmeisolation des inneren Behälters 22 durch einen zusätzlichen Füllstutzen 46 mit flüssigem Stickstoff gefüllt werden kann.In Fig. 3 only dash-dotted lines indicates a possibly provided middle container 45 as a temperature shield, which can be filled with liquid nitrogen by an additional filler neck 46 for reasons of thermal insulation of the inner container 22 .

Aus Fig. 3 ist ferner deutlich erkennbar, daß in der seitlich an dem äußeren Behälter 23 des Ablenkmagnetsystems angeflansch ten Spiegelkammer 26 der zusätzliche Spiegel 33 über ein Halte- und Justiersystem 47 von außen einstellbar ist. Entsprechend ist der nachgeordnete kollimierende Zylinderspiegel 29 durch eine weitere Haltevorrichtung 48 einstellbar; die Halte- und Justiereinrichtungen 47 und 48 sind durch nur schematisch dargestellte Manipulatoren 49 und 50 betätigbar, so daß die Zylinderspiegel 29 und 33 so eingestellt werden können, daß über das Strahlrohr 38 ein fokussierter Synchrotronstrahl im Stepper entsteht, der hier nicht dargestellt ist. Am Eingang des Strahlrohres ist ein abdichtendes Fenster 51 vorge sehen, wodurch das Strahlrohr 38 vakuummäßig von der Spiegel kammer 26 getrennt wird, während die Synchrotronstrahlung das Fenster passieren kann. Die übrigen Spiegel in der Spiegel kammer 26 sind in Fig. 3 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.From Fig. 3 it can also be clearly seen that in the side of the outer container 23 of the deflecting magnet system flanged th mirror chamber 26 of the additional mirror 33 is adjustable via a holding and adjusting system 47 from the outside. The downstream collimating cylinder mirror 29 can accordingly be adjusted by a further holding device 48 ; the holding and adjusting devices 47 and 48 can be actuated by only schematically illustrated manipulators 49 and 50 , so that the cylinder mirrors 29 and 33 can be adjusted so that a focused synchrotron beam is generated in the stepper via the beam tube 38 , which is not shown here. At the entrance of the jet pipe, a sealing window 51 is provided, whereby the jet pipe 38 is vacuum-separated from the mirror chamber 26 , while the synchrotron radiation can pass through the window. The remaining mirrors in the mirror chamber 26 are not shown in Fig. 3 for the sake of clarity.

Claims

1. Arrangement for the exposure of objects in the area of a deflection magnet system (for example 3 ) of an electron storage ring or ring accelerator ( 1 ), from which a mirror ( 27 , 28 , 29 , 30 ) is used as a collimator through a beam tube ( 36 , 37 , 38 , 39 ) synchrotron radiation ( 31 ) is supplied to one of several illumination stations (for example 13 a , 13 b , 13 c , 13 d) assigned to the deflection magnet system (for example 3 ), characterized in that the cylinder mirrors ( 27 , 28 , 29, 30) chamber into a single mirror (26 are arranged), which is externally attached to the Ablenkmagnetsystem (3), and in that on the side facing away from the Ablenkmagnetsystem (3) side of the mirror chamber (26) the nozzles (36, 37, 38 , 39 ) are attached.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the mirror chamber ( 26 ) each collimating cylinder mirror ( 27 , 28 , 29 , 30 ) each have an additional cylinder mirror ( 31 , 32 , 33 , 34 ) with transverse to the beam direction Axis is assigned.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in the wall of the mirror chamber ( 26 ) holding and Justierein directions ( 47 , 48 ) for the cylinder mirror ( 31 , 27 ) are attached.