DE4117639A1

DE4117639A1 - Synchrotronstrahlungsgeraet

Info

Publication number: DE4117639A1
Application number: DE4117639A
Authority: DE
Inventors: Toshio Hirokawa; Norio Uchida; Osamu Kuwabara; Nobutaka Kikuiri
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1991-12-05
Also published as: US5134640A

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchrotronstrahlungstechnik, die ein Synchrotron oder Synchrotronorbitalstrahlung (SOR, synchrotron orbital radiation) benutzt und insbe sondere ein Synchrotronstrahlungsgerät, das die Strahlungs fläche durch Schwingen des die Strahlung reflektieren den Spiegels vergrößert.

Bisher wurden üblicherweise Photolithographiegeräte zur Bildung von Großbereichintegrationsmustern (LSI-Patterns) benutzt. Da die Großbereichintegrations muster wesentlich kleiner werden, eignen sich Photolitho graphiegeräte immer weniger zur Produktion solch feiner Großbereichintegrationsmuster. Im Hinblick auf diese Anforderung wurden in letzter Zeit Röntgenlithographie geräte entwickelt, mit denen sogar noch feinere Muster produziert werden können. Diese erfordern eine Röntgen strahlquelle hoher Intensität. Als derartige Quelle gewinnt nunmehr die Synchrotronorbitalstrahlung (SOR) an Interesse.

Bei einem bekannten Röntgenlithographiegerät, das Synchrotronorbitalstrahlung als Röntgenquelle benutzt, wird ein von einer Synchrotronorbitalstrahlung verursach ter Röntgenstrahl an einem Röntenstrahlreflektions spiegel reflektiert, verläuft durch ein Röntgenstrahl fenster und trifft die Röntgenstrahlmaske. Die durch die Röntgenstrahlmaske verlaufenden Röntgenstrahlen fallen auf die (Halbleiter-) Scheibe, um das Masken muster in die (Halbleiter-)Scheibe zu kopieren. Die Fleckgröße des Röntgenstrahls von der Synchrotronorbital strahlung hat an dieser Stelle beispielsweise die Größe eines Rechtecks von etwa 5 mm×25 mm. Um diesen Röntgen strahl als Lithographielicht in einer Vorrichtung zur Halbleiterherstellung zu gebrauchen ist es notwendig die Röntgenstrahlbeleuchtungsfläche auf ein Quadrat von etwa 25 mm×25 mm zu vergrößern, das der Belich tungsfläche entspricht. Eine derartige Vergrößerung der Röntgenstrahlbeleuchtungsfläche wird durch Schwin gen des Spiegels erreicht.

Dieser Gerätetyp weist jedoch das folgende Problem auf: Das Röntgenstrahlfenster, das die Strahlstrecke der Synchrotronorbitalstrahlung von der Belichtungskammer (der gewöhnlichen Arbeitsfläche) trennt, besteht üblicher weise aus einem dünnen Berylliumfilm. Um das Röntgen strahlfenster zu verstärken, das eine Größe von 25 mm×25 mm oder mehr hat und genügend groß ist, um die Belichtungsfläche abzudecken, so daß das Fenster der Druckdifferenz zwischen der Hochvakuumstrahlstrecke und der Kammer mit atmosphärischem Druck oder Niedrig vakuum widerstehen kann, ist es notwendig, den dünnen Berylliumfilm stärker auszuführen. Da Beryllium keine sehr große Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen besitzt, bedingt ein dickerer Berylliumfilm eine größere Schwächung der Röntgenstrahlen, wodurch die Belichtungszeit länger wird und der Gesamtdurchsatz somit abnimmt.

Wie bereits erwähnt, wird bei der auf der Synchrotron orbitalstrahlung basierenden Röntgenstrahlungstechnik die Vergrößerung der Röntgenstrahlbeleuchtungsfläche durch Schwingen des Röntgenstrahlreflektionsspiegels erreicht.

Das Vergrößern der Abmessung des Röntgenstrahlfensters zur Sicherstellung einer ausreichenden Belichtungsfläche bedingt jedoch, daß der dünne Berylliumfilm dicker wird, was zu einer stärkeren Verdünnung oder Schwächung der Röntgenstrahlung führt. Diese stärkere Schwächung der Röntgenstrahlen in dem Röntgenlithographiegerät senkt darüber hinaus den Gesamtdurchsatz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Synchrotron strahlungsgerät vorzuschlagen, das eine ausreichende Beleuchtungsfläche sicherstellt ohne das Strahlungsstrahl fenster zu vergrößern und eine Schwächung der Strahlung an dem Strahlungsstrahlfenster reduziert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht weiter hin darin, ein Synchrotronlithographiegerät vorzuschlagen, das eine ausreichende Beleuchtungsfläche sicherstellt ohne die Abmessungen des Strahlungsstrahlfensters zu vergrößern und das eine Schwächung der Strahlung an dem Strahlungsstrahlfenster reduziert, um den Durchsatz zu verbessern.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, eine ausreichende Strahlungsfläche sicherzustellen, ohne die Größe des Strahlungsstrahlfensters zu vergrößern, indem das Fenster mit der Bewegung des Strahlungsstrahles mitgeführt wird anstatt das Strahlungsstrahlfenster zu vergrößern.

Ein erfindungsgemäßes Röntgenstrahlungsgerät weist die folgenden Merkmale auf: einen Strahlungsreflektierspiegel zum Reflektieren einer von einem Synchrotron ausgestrahl ten Strahlung, einen Spiegelantrieb zum Bewegen des Röntenstrahlungsreflektierspiegels zur Vergrößerung der Beleuchtungsfläche, ein Strahlungstrahlfenster zur Entnahme der von dem Strahlungsreflektierspiegel reflek tierten Röntgenstrahlen aus der Vakuum- oder Unterdruck umgebung und einen Fensterantrieb, der über eine flexible Struktur das Strahlungsstrahlfenster mit der synchrotron seitigen Gehäusebasis, die den Strahlungsreflektierspiegel einschließt, verbindet und das Röntgenstrahlfenster in Synchronismus mit der Bewegung des Strahlungsreflektierspiegels entlang der Bewegung der Beleuchtungsstelle bewegt, wobei die aus dem Strahlungsstrahlfenster entnommene Strahlung auf ein an der Synchrotronseitenbasis befestigtes Objekt gerichtet wird.

Ein der Erfindung zugrundeliegendes Röntgenstrahllitho graphiegerät weist die folgenden Merkmale auf: einen Röntgenstrahlreflektierspiegel zum Reflektieren von von einem Synchrotron ausgestrahlten Röntgenstrahlen, einen Spiegelantriebsmechanismus zum Bewegen des Röntgen strahlreflektierspiegels zur Vergrößerung der Röntgen strahlbeleuchtungsfläche, ein Röntgenstrahlfenster, das über eine flexible Struktur mit der synchrotronseitigen Gehäusebasis, den den Strahlungsreflektierspiegel einschließt, verbunden ist und es ermöglicht, die von dem Röntgenstrahlre flektierspiegel reflektierten Röntgenstrahlen aus der Vakuum- oder Unterdruckumgebung zu entnehmen, und einen Fensterantriebsmechanismus zum Bewegen des Röntgenstrahl fensters in Synchronismus mit der Bewegung des Röntgen strahlreflektierspiegels, wobei die aus dem Röntgenstrahl fenster entnommenen Röntgenstrahlen auf eine an der synchrotronseitigen Basis befestigte Röntgenstrahlmaske gerichtet werden, so daß die Röntgenstrahlen durch die Maske verlaufen und auf ein Probenstück fallen, um das Maskenmuster in das Probenstück zu kopieren.

Erfindungsgemäß ist es möglich, das Strahlungsstrahl fenster mit der Bewegung des Strahlungsstrahls mitzufüh ren durch Schwingen oder Vibrieren des Strahlungsstrahl fensters in Synchronismus mit der Bewegung des Strahlungs reflektierspiegels. Der Strahlungstrahl von dem Strahlungsreflektierspiegel kann daher ständig aus dem Strahlungsstrahlfenster entnommen werden mit dem Ergebnis, daß ein Strahlungsstrahl über eine große Fläche (die gesamte Belichtungsfläche) erhalten wird, ebenso, als wenn das Strahlungsstrahlfenster so groß wie die Beleuchtungsfläche wäre.

Die Durchlässigkeit des dünnen Berylliumfilms für Röntgen strahlen wird in Bezug auf die Filmdicke exponentiell reduziert. Ein dünner Berylliumfilm, der die Belichtungs fläche von 25 mm×25 mm (36 mm im Durchmesser) bedeckt, muß eine Dicke von etwa 30 µm aufweisen, um dem Atmosphärendruck standzuhalten. Für eine solche Dicke beträgt die Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen nahezu 20%, was einen erheblichen nachteiligen Effekt auf den Durchsatz bedeutet, selbst im Fall einer Hochenergie röntgenstrahlung. Für ein Fenster mit einem dünnen Berylliumfilm mit der selben Form von 5 mm×25 mm wie bei der SOR-Strahlung (Synchrotronorbitalstrahlung) beträgt dagegen die Dicke, die notwendig ist, um den Atmosphärendruck zu widerstehen, etwa 20 µm wodurch die Durchlässigkeit auf bzw. um 30% bis 40% zunimmt.

Als Folge hieraus ist es möglich, die Schwächung der Röntgenstrahlung an dem Röntgenstrahlfenster dadurch zu verringern, daß die Größe des Röntgenstrahlfensters nahezu so groß gemacht wird wie der Röntgenstrahl, und daß das Fenster dann zusammen mit der Bewegung des Röntgen strahls bewegt wird. Hierdurch wird die Belichtungszeit verkürzt, was eine wesentliche Verbesserung des Durch satzes verspricht. Weiterhin erleichtert der dünnere Berylliumfilm die Herstellung, wodurch die Produktions kosten gesenkt werden.

Die Röntgenstrahldurchlässigkeit für Atmosphäre oder eine Heliumumgebung kann ebenfalls nicht vernachlässigt werden. In einer Heliumatmosphäre kann die Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen von 60% bei einer Entfernung von 50 cm auf 80% bei einer Entfernung von 25 cm verbessert werden. Für eine kürzere Belichtungszeit ist es daher wünschenswert, die Entfernung zwischen dem Röntgenstrahl fenster und der Röntgenstrahlmaske (dem Objekt) zu ver kürzen. Wenn die Schwingung des Röntgenstrahlfensters die Maskenseite erreicht, hat dies in diesem Fall einen nachteiligen Effekt auf die Ausrichtung zwischen Maske und Scheibe und erzeugt eine Belichtungstrübung. Dieses Problem kann jedoch dadurch vermieden werden, daß das Röntgenstrahlfenster mit der synchrotronseitigen Basis über eine flexible Struktur verbunden wird und gleich zeitig die Röntgenstrahlmaske an der synchrotronseitigen Basis unabhängig von dem Fenster befestigt wird.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine schematische Darstellung eines Synchrotron strahlungsgerätes gemäß einer ersten Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 1B eine schematische Ansicht eines Antriebsmecha nismus für einen Reflektierspiegel und ein Röntgenstrahlfenster,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Röntgenstrahl strahlungsgerätes gemäß einer zweiten Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht wesentlicher Teile des Synchrotronstrahlungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 eine Schnittansicht des Hauptabschnitts eines Synchrotronstrahlungsgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Synchrotronstrahlungsgerätes gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Synchrotronstrahlungsgeräts gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines Synchrotronstrahlungsgeräts gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Synchrotronstrahlungs geräts gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9A und 9B perspektivische Ansichten wesentlicher Teile eines Synchrotronstrahlungsgerätes gemäß einer Abwandlung der Erfindung und

Fig. 10 eine Schnittdarstellung wesentlicher Teile eines Synchrotronstrahlungsgerätes gemäß einer weiteren Abwandlung der Erfindung.

Ein in Fig. 1A schematisch dargestelltes Synchrotron strahlungsgerät ist als ein Röntgenlithographiegerät aufgebaut. In diesem Röntgenlithographiegerät, dessen Röntgenstrahlquelle aus einem Synchrotron (SOR) 11 aufge baut ist, verläuft ein Röntgenstrahl 12 von dem SOR 11, wird an einem Röntgenstrahlreflektierspiegel 13 reflektiert, verläuft durch ein Röntgenstrahlfenster 14 und tritt durch eine Hochvakuumstrahlstrecke, die innerhalb eines Gehäuses auf der Seite einer Maske 15 gebildet ist, in die gewöhnliche Arbeitsfläche ein. Der Röntgenstrahl 12 verläuft durch die Röntgenstrahl maske 15 und trifft auf eine (Halbleiter-) Scheibe 16, auf die Röntgenabdeckmittel aufgebracht ist.

Der Röntgenstrahlreflektierspiegel 13 ist mit einem in Fig. 1B gezeigten Spiegelantrieb 19 verbunden, der beispielsweise ein piezoelektrisches Element, einen Motor oder einen Zylinder oder dergleichen aufweist. Der Röntgenstrahlreflektierspiegel 13 wird von dem Spiegelantrieb 19 vertikal hin- und herbewegt, um die Röntgenstrahlbeleuchtungsfläche zu vergrößern. Das Röntgenstrahlfenster 14 ist zwischen der dem Spiegel 13 zugewandten Seite und der der Röntgenstrahlmaske 15 zugewandten Seite über einen Balg 17 mit einer flexiblen Struktur mit einem Hauptgehäuse oder einer Gehäusebasis 21 verbunden. Mit dieser Anordnung wird das Röntgenstrahlfenster 14 über einen Fensterantrieb 18 in Schwingung versetzt, der beispielsweise ein piezo elektrisches Element, einen Motor, einen Zylinder oder dergl. aufweist, wobei die Schwingung in Synchronismus mit der Bewegung des Röntgenstrahlreflektierfensters 13 in Richtung des Pfeils gemäß Fig. 1A erfolgt. Der Spiegelantrieb 19 und der Röntgenstrahlfensterantrieb 18 werden durch eine Antriebssteuervorrichtung 71 so gesteuert, daß sie mit einander synchronisiert sind.

Während in der Ausführungsform gemäß Fig. 1A das Röntgen strahlfenster 14 mittels des Balgs 17 zwischen der Spiegelseite und der Röntgenstrahlmaskenseite an der Gehäusebasis 21 befestigt ist, kann es, wie in Fig. 2 gezeigt, mittels des Balges 17 lediglich auf der Spiegelseite mit der Gehäusebasis 21 verbunden sein, um ein Schwingen zu ermöglichen. Anhand dieser Konfigu ration werden im Zusammenhang mit Fig. 3 die Haupt bestandteile eines Röntgenlithographiegerätes erklärt.

Der von dem SOR 11 emitierte und an dem Röntgenstrahl reflektierspiegel 13 reflektierte Röntgenstrahl 12 tritt auf der linken Seite der Fig. 3 ein. Das Röntgenstrahl fenster 14 ist mittels des flexiblen Balges 17 so an der linken Seite der SOR-Gehäusebasis 21 befestigt, daß es eine Hin- und Herbewegung erlaubt. Der Innenraum 22 der Gehäusebasis 21 auf der SOR-Seite ist unter hohem Unterdruck bzw. Vakuum gehalten, während auf der Innen seite 24 einer Kammer 23 auf der Maskenseite im we sentlichen atmosphärischer Druck oder eine druckabgesenkte bzw. druckdichte Heliumatmosphäre herrscht.

Das Röntgenstrahlfenster 14 ist aus einem dünnen Berylliumfilm gefertigt, der mit einem um seinen Rand verlaufen den rechteckigen Ring oder dergl. verstärkt ist. Es wird mit Berylliumfenster bezeichnet. Das Berylliumfen ster 14 ist mit einem Antriebsschaft 25 verbunden. Der Antriebsschaft 25 wird durch ein Lager 26 so gelagert, daß eine Auf- und Abbewegung mit einer Heliumatmosphäre in der Kammer 23 ermöglicht ist. Das Heliumfenster 14 wird durch den Fensterantrieb 18 auf- und abbewegt, der außerhalb der Kammer 23 angeordnet ist. In dieser Aus führung hat der Röntgenstrahl 12 von dem SOR 11 die Form eines Rechtecks von 5 mm×25 mm und das Röntgenstrahl fenster 14 ist ebenso als Rechteck praktisch gleicher Größe wie die des Röntgenstrahls 12 geformt.

Das Berylliumfenster kann auch kreisförmig mit einem Durchmesser von beispielsweise 36 mm gefertigt sein, wenn die Beleuchtungsfläche größer ist. Das kreisförmige Fenster hat den Vorteil, daß es einfacher als ein recht winkliges Fenster gefertigt werden kann.

Mit der Kammer 23 ist eine Maskenhaltevorrichtung 31 verbunden, an der die Röntgenmaske 15 befestigt ist. Rechts von der Maske 15 ist die an einem Scheibenabschnitt 32 befestigte Scheibe 16 so plaziert, daß die Maske und die Scheibe einander gegenüberstehen. Gemäß Fig. 4 trägt eine beispielsweise aus Beton gefertigte Stützstruktur 27 die Basis 21 und die Kammer 23 in fester Weise, während die Maskenhaltevorrichtung 31 und der Scheibenabschnitt 32 auf einem Schwingungsisolator 33 plaziert sind.

Mit diesem Aufbau wird der von dem SOR 11 emittierte Röntgenstrahl 12 von dem Röntenstrahlreflektierspiegel 13 reflektiert und gleichzeitig nach oben und unten, wie in der Figur gezeigt, durch Schwingung des Spiegels 13 abgelenkt. Obwohl das Berylliumfenster 14 nahezu so groß ist wie der Röntgenstrahl 12, wird der Röntgenstrahl 12 nicht durch andere Teile als das Berylliumfenster 14 ver deckt, da das Fenster 14 in Synchronismus mit der Bewegung des Spiegels 13 vertikal schwingt, wodurch sichergestellt ist, daß das gesamte Strahl jederzeit durch das Fenster tritt. Der durch das Berylliumfenster 14 verlaufende Röntgenstrahl 12 wird auf die Röntgenmaske 15 geworfen mit dem Ergebnis, daß dem Muster der Röntgenmaske 15 ent sprechende Röntgenstrahlen auf die Scheibe 16 geworfen werden und diese beleuchten, wobei auf die Scheibe 16 das Röntgenabdeckmittel aufgebracht wurde. Als Ergebnis dieser Belichtung wird das Maskenmuster in das Abdeck mittel kopiert.

Da das Berylliumfenster 14 in dieser Ausführungsform in Synchronismus mit der Bewegung des Röntgenstrahlreflek tierspiegels 13 vertikal schwingt, verläuft der auf- und abgelenkte Röntgenstrahl 12 ständig durch das Fenster 14 ohne von dem Rahmen des Fensters abgeschattet zu werden, selbst wenn die Größe des Berylliumfensters 14 nahezu der Größe des Röntgenstrahls 12 entspricht. Somit wird sichergestellt, das die Belichtungsfläche um ein Vielfaches größer ist als die Fläche des Berylliumfensters 14. Da somit keine Notwendigkeit besteht, das Berylliumfenster 14 größer auszuführen, kann der dünne Berylliumfilm des Fensters 14 dünner gefertigt werden, wodurch die Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen zunimmt. Somit ist es möglich, die Belichtungszeit zu verkürzen, wodurch der Belichtungsdurch satz verbessert wird.

Die geringere Größe des Berylliumfensters macht es ein facher, einen gleichmäßigen dünnen Berylliumfilm herzu stellen, wodurch vermieden wird, daß eine ungleichmäßige Belichtung stattfindet. Zusätzlich wird dadurch, daß das Berylliumfenster 14 mit der Basis 21 auf der SOR-Seite mit dem Balg 17 verbunden ist, vermieden, daß die Schwingung des Berylliumfensters 14 die Maske 15, die Scheibe 16 oder andere Teile erreicht bzw. beeinflußt. Dies führt dazu, daß der Abstand zwischen dem Berylliumfenster 14 und der Maske 15 verkürzt werden kann, wodurch die Schwächung der Röntgenstrahlen in der Heliumatmosphäre reduziert wird.

Anhand der Fig. 4 werden die Hauptteile einer dritten Ausführungsform beschrieben. Die Teile, die mit den Teilen gemäß Fig. 3 identisch sind, sind mit denselben Referenz zeichen versehen und werden im folgenden nicht näher beschrieben.

Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform dadurch, daß das das Berylliumfenster 14 stützende Lager 26 außerhalb der gewöhnlichen Arbeitsfläche positioniert ist. Dies bedeutet, daß der Antriebsschaft 25 für das Berylliumfenster 14 aus der Kammer 23 hinaus verläuft und innerhalb der Atmosphäre durch das Lager 26 aufgenommen wird. Diese Anordnung liefert die gleichen Resultate wie diejenige gemäß der zweiten Ausführungsform.

Anhand der Fig. 5 werden die Hauptteile einer vierten Ausführungsform beschrieben. Die Teile, die mit denjenigen gemäß Fig. 3 identisch sind, sind mit den gleichen Referenzzeichen versehen und werden im folgenden nicht mehr näher erläutert.

Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten und dritten Ausführungsform dadurch, daß der Fenster antriebsmechanismus 18 und das Lager 26 innerhalb der Heliumatmosphäre 24 angeordnet sind. Bei dieser Konfigu ration ist es nicht notwendig, den Antriebsschaft 25 abzu dichten, wodurch ohne dieses Erschwernis mit einfacherem Aufbau die gleichen Ergebnisse erzielt werden wie bei der zweiten und dritten Ausführungsform.

Anhand der Fig. 6 werden die Hauptteile eine fünften Aus führungsform beschrieben. Diejenigen Teile, die mit den entsprechenden Teilen in Fig. 3 identisch sind, sind mit den gleichen Referenzzeichen versehen und werden in der Folge nicht mehr näher erläutert.

Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der dritten Ausführungsform liegt darin, daß der als flexible Struktur wirkende Balg 28 zwischen der SOR-Seite der Strahlstrecke und der gewöhnlichen Arbeitsfläche installiert ist. Die Verbindung der Strahlstrecke mit der Arbeitsfläche über den Balg 28 verhindert zuverlässiger, daß die Hin- und Herbewegung des Berylliumfensters 14 die Maskenseite nicht erreicht.

Anhand von Fig. 7 werden wichtige Elemente einer sechsten Ausführungsform beschrieben. Die mit den entsprechenden Elementen gemäß Fig. 3 identischen Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im folgenden nicht detailliert beschrieben. In dieser Ausführungsform ist das Berylliumfenster 14 nahe an der Röntgenmaske 15 angeordnet, um die Schwächung der Röntgenstrahlen zu minimieren.

Die Anordnung des Berylliumfensters 14 sowie des Fenster antriebs 18 und des Lagers 26 nahe der Röntgenmaske 15 ist aus Raumgründen unmöglich. Zur Ausschaltung der Hin- und Herbewegung bzw. der Einflüsse derselben ist es nicht wünschenswert, den Fensterantrieb 18 und das Lager 26 näher an die Röntgenmaske 15 zu setzen. Unter dem Aspekt der Schwächung der Röntgenstrahlen sollte der Weg, den die Röntgenstrahlen durchlaufen, jedoch so kurz wie möglich gestaltet werden. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, das Berylliumfenster 14 näher an der Röntgen maske 15 zu positionieren. Daher ist in diesem Ausführungsbeispiel der Antriebsschaft 25 an einem Ende einer Verlängerungsröhre 35 angebracht, deren anderes Ende mit dem Berylliumfenster 14 verbunden ist. Durch diesen Aufbau kann nicht nur die Schwächung der Röntgenstrahlung verringert werden, sondern es können auch Schwingungen abgeschnitten werden.

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild des gesamten Aufbaus der SOR benutzenden Einrichtungen in Verbindung mit einem Röntgenlithographiegerät gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 8 sind die Teile, die mit den ent sprechenden Teilen in Fig. 2 identisch sind, mit den gleichen Referenzzeichen versehen. Diese Teile werden nicht näher erläutert.

Da SOR nicht nur für Lithographiegeräte, sondern auch für eine Vielzahl anderer Anwendungen anwendbar ist, die im folgenden beschrieben werden, und ein einzelner SOR eine Vielzahl von Röntgenstrahlen produzieren kann, ist ein System darstellbar, in dem mehr als ein Röntgenlitho graphiegerät von einer zentralen Steuervorrichtung 60 gesteuert wird. Insbesondere steuert die zentrale Steuer vorrichtung 60 eine SOR-Steuervorrichtung 61, die den SOR-Abschnitt steuert. In dem Röntgenlithographiegerät 70 werden die Antriebe 18 und 19 in einem Röntgenstrahl abschnitt jeweils von einer Antriebssteuervorrichtung 71 gesteuert, während die Maskenhaltevorrichtung 31, der Scheibenabschnitt 32 usw. in dem Belichtungsabschnitt von einer Belichtungssteuervorrichtung 72 gesteuert werden.

Während bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen das rechtwinklige Fenster 14 vertikal hin- und herbewegt wird, kann eine Scheibe 51, von der ein Abschnitt als Berylliumfenster 14 ausgeführt ist, so gedreht werden, wie es durch den Pfeil in Fig. 9A dargestellt ist. Eine ausreichende Beweglichkeit und ein luftdichter Verschluß des Fensters 14 wird dadurch sichergestellt, daß eine magnetische Fluiddichtung 52 auf dem Umkreis der Scheibe 51 plaziert wird. Bei den Ausführungsformen, bei denen das Berylliumfenster 14 in Synchronismus mit der Bewegung des Röntgenstrahlreflektierspiegels 13 vertikal auf- und abbewegt wird, muß die Synchronisation nicht zwangsläufig vollständig sein, so daß das Fenster 14 in einem kürzeren Intervall hin- und herbewegt werden kann als die ent sprechende Bewegung des Spiegels 13. In diesem Fall nimmt jedoch der gesamte Röntgentransmissionswirkungsgrad ab, da es ein Zeitintervall gibt, während dessen ein Teil der Röntgenstrahlen von anderen Bereichen als dem des Fensters abgeschirmt werden. Wenn eine Verringerung des Röntgenstrahltransmissionswirkungsgrades toleriert werden kann, kann eine Scheibe 51, auf deren Umfang eine Viel zahl von Berylliumfenstern 14 beispielsweise in gleichem Abstand ausgebildet sind, gemäß dem Pfeil in Fig. 9B rotieren. Obwohl in diesem Fall der Röntgenstrahltrans missionswirkungsgrad abnimmt, werden bei der Drehbewegung der Berylliumfenster 14 die durch die Bewegung des Fensters 14 verursachten Schwingungen wesentlich kleiner im Ver gleich zu der Hin- und Herbewegung des Fensters 14.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird das Berylliumfenster 14 in Synchronismus mit der Bewegung des Röntgenstrahlreflektierspiegels 13 hin- und herbe wegt (oder in Drehbewegung versetzt). Wird jedoch der Winkel des Röntgenstrahlreflektierspiegels 13 während seiner parallelen Bewegung verändert, so ist es nicht not wendig, das Berylliumfenster 14 in Schwingung zu versetzen. Es ist darüberhinaus nicht notwendig, das Material für das Röntgenstrahlfenster auf Beryllium zu begrenzen, da auch andere Materialien verwendet werden können, die eine hohe Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen besitzen und eine ausreichende Festigkeit, um der Druckdifferenz zwischen dem Vakuum und der Atmosphäre oder eine druckabgesenkten Atmosphäre (depressurized atmosphere) standzuhalten.

Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der Erfindung eine ausreichende Röntgenbeleuchtungsfläche sichergestellt werden, ohne daß das Röntgenstrahlfenster vergrößert wird, indem das Röntgenstrahlfenster in Synchronismus mit der Bewegung des Röntgenstrahlreflektierspiegels senkrecht auf- und abbewegt wird, anstatt die Abmessungen des Röntgen strahlfensters zu vergrößern. Dies führt dazu, daß die Schwächung der Röntgenstrahlen an dem Röntgenstrahlfenster reduziert und der gesamte Belichtungsdurchsatz verbessert wird.

Die obengenannten Ausführungsformen stellen Röntgenlitho graphiegeräte bereit, die die Strahlung (Röntgenstrahlung) eines SOR als die Strahlung benutzen, die auf einen Röntgenabschnitt zu richten ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die obengenannten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf eine Vielzahl von Typen eines Röntgen mikroskops angewandt werden.

Dies bedeutet, daß die Erfindung angewandt werden kann auf ein Dichttypröntgenmikroskop (tighttype x-ray microscope), das ein der Röntgenlithographie ähnliches Verfahren verwendet, ein Projektionstypröntgenmikroskop (protection type x-ray microscope) zum Vergrößern und Projektieren des Röntgenbildes auf ein Sichtfeld, wobei das Röntgenbild durch einen durch ein Objektiv verlaufenden Röntgenstrahl gebildet wird und ein optisches System wie ein Röntgenreflektor benutzt wird, oder ein Abtasttyp röntgenmikroskop (scanning type x-ray microscope), das Röntgenstrahlen auf einen Punkt eines Objektes focussiert und den Punkt zur Messung der Röntgenstrahldurchlässigkeit abtastet. Die Erfindung ist besonders wirkungsvoll im Falle des Abtasttypröntgenmikroskops, da es erwünscht ist, daß die Stelle des Objektes während des Abtastens nicht bewegt wird.

Die Erfindung kann darüber hinaus auf eine Vielzahl von hochintensiven Röntgenstrahlungsgeräten angewandt werden, die Röntgenstrahlen für medizinische Diagnose, biologische Zwecke (life science), Werkstoffkunde, Materialprüfungs techniken und dergl. benutzen.

Die Erfindung kann darüberhinaus bei Strahlungsgeräten für optische CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition, chemischer Dampfniederschlag) angewandt werden, die einen freien Elektronenlaser (electron laser) benutzen (mit Merkmalen wie großer Ausgangsleistung, großem Wirkungsgrad, großer Bandbreite mit variablem Bereich und dergl.) wie die Strahlung von dem SOR, einem Laserarbeitsgerät, einem Laserbeschleuniger, dem Bereich der Atomkraft einschl. eines Trägheitsnunklearfusionsantriebs, einer Plasmaheiz quelle vom Tokamaktyp (tokamak type plasma heating source), der Isotopentrennung und dergl., in der Grundlagenforschung auf dem Feld der Atome und Moleküle und dergl.

Claims

1. Synchrotronstrahlungsgerät, gekennzeichnet durch
ein Gehäuse (21) das in der Nähe eines Synchrotrons (11) zur Erzeugung einer Strahlung angeordnet ist,
einen in dem Gehäuse (21) eingeschlossenen Strahlungs reflektierspiegel (13) zum Reflektieren der von dem Synchrotron (11) erzeugten Strahlung,
einen Spiegelantrieb (19) zum Bewegen des Strahlungs reflektierspiegels zur Vergrößerung einer Strahlungs beleuchtungsfläche, die von der Strahlung beleuchtet wird,
ein Strahlungsstrahlfenster (14), das auf der dem Synchrotron zugewandten Seite in dem den Strahlungsreflek tierspiegel (13) aufnehmenden Gehäuses (21) angeordnet ist, das in Verbindung mit dem Gehäuse eine Vakuumkammer bildet und das ein Entnehmen der von dem Strahlungs reflektierspiegel reflektierten Strahlung aus der Vakuum kammer erlaubt, wobei die aus dem Strahlungsstrahlfenster (14) entnommene Strahlung auf ein Objekt geworfen wird,
eine flexible Einrichtung (17) zum beweglichen Anbringen des Strahlungsstrahlfensters an dem Gehäuse und
einen Fensterantrieb (18) zum Hin- und Herbewegen des Strahlungsstrahlfensters in Synchronismus mit der Bewegung des Strahlungsreflektierspiegels.

2. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ein Muster aufweisende Röntgen strahlenmaske (15), die an dem Gehäuse (21) auf der dem Objekt zugewandten Seite angebracht ist und auf die in der Strahlung enthaltene Röntgenstrahlen, die durch das Strahlungsstrahlfenster (14) hindurch ver laufen, geworfen werden, wobei die durch die Röntgen strahlmaske verlaufenden Röntgenstrahlen daraufhin auf das Objekt geworfen werden, um das Muster der Röntgenstrahlmaske auf das Objekt zu kopieren.

3. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) erste und zweite Kammern aufweist, die voneinander durch das von dem Fensterantrieb (18) angetriebene Strahlungsstrahl fenster (14) getrennt werden, wobei die erste Kammer unter hohem Unterdruck gehalten wird und den Strahlungs reflektierspiegel (13) aufnimmt und die zweite Kammer in einem im wesentlichen atmosphärischen Druck oder einer dichten oder druckabgesenkten Heliumatmosphäre gehalten wird und die Maske (15) aufnimmt.

4. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsstrahlfenster (14), das einen dünnen Berylliumfilm mit einem Verstär kunsrahmen aufweist, als Membrane wirkt, so daß es der Druckdifferenz zwischen dem Vakuum und der Atmosphäre standhalten kann.

5. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsstrahlfenster einen in der Nähe der Maske (15) angeordnetes Strahlungs strahlfensterelement (14) aufweist, sowie ein Antriebs element (25), das an der dem Synchrotron zugewandten Seite des Gehäuses (21) angeordnet ist und von dem Fensterantrieb (18) angetrieben wird, und eine Ver längerungsröhre (35),die zwischen dem Fensterelement (14) und dem Antriebselement (25) verläuft und diese miteinander verbindet.

6. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Abschnitt zwischen dem Synchrotron (11) und dem Strahlungsstrahlfenster (14) aufweist, der unter hohem Vakuum gehalten wird, sowie einen Bereich zwischen dem Strahlungsstrahl fenster (14) und der Röntgenstrahlmaske (15), der nahe zu unter Atmosphärendruck oder in einer druckdichten bzw. druckabgesenkten Heliumatmosphäre gehalten wird, wobei das Strahlungsstrahlfenster (14) von einem in der Atmosphäre zwischen Strahlungsstrahlfenster (14) und Röntgenstrahlmaske (15) angeordneten Lager (26) gehalten wird und wobei der Fensterantrieb (18) in der Atmosphäre zwischen dem Strahlungsstrahlfenster und der Röntgenstrahlmaske angeordnet ist.

7. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Antriebseinrichtung eine An triebsquelle (18) und einen Antriebsschaft (25) aufweist, der die Antriebsquelle (18) mit dem Röntgenstrahlfenster (14) verbindet.

8. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß der Antriebsschaft (25) von dem Lager (26) so gehalten wird, daß eine Auf- und Abbewe gung möglich ist und daß diese mittels der Antriebs quelle (18) stattfindet.

9. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsstrahlfenster (14) entweder ein rechtwinkliges Fensterelement oder ein kreisförmiges Fensterelement aufweist.

10. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) an einer Stütz struktur (27) befestigt ist.

11. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der außerhalb des Gehäuses (21) angeordnete Fensterantrieb (18) eine Lagereinrichtung (26) aufweist, die das Strahlungsstrahlfenster (14) hält.

12. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fensterantrieb (18) innerhalb der zweiten Kammer des Gehäuses angeordnet ist.

13. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsstrahlfenster eine drehbare Scheibe (51) und ein auf einem Teil der Scheibe ausgebildetes Fensterelement (14) aufweist und daß eine Fensterantriebsvorrichtung (52) die Scheibe (51) in einer hin- und hergehenden Bewegung dreht.

14. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsstrahlfenster eine drehbare Scheibe (51) und eine Vielzahl von auf dem Umfang der Scheibe (51) ausgebildeten Fensterelementen (14) aufweist und daß ein Fensterantrieb (52) die Scheibe in einer vorbestimmten Richtung dreht.

15. Synchrotronstrahlungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fensterantrieb eine Einrichtung zum Ändern des Winkels des Spiegels (13) in Verbindung mit dessen paralleler Bewegung aufweist.

16. Synchrotronstrahlungsabtastgerät, gekennzeichnet durch einen Abtastspiegel (13), der in einer Abtastkammer angeordnet ist, zum Abtasten einer Synchrotronstrahlung durch Reflektion in einem Ultrahochvakuum,
ein Strahlungsstrahlfenster (14), das senkrecht zur Synchrotronstrahlungsachse rotiert und in der Abtast richtung bewegbar ist,
einen Linearantriebsmechanismus (18) zum Antrieb des Röntgenstrahlfensters (14) in der Abtastrichtung in Synchronismus mit einer Drehung des Abtastspiegels und
eine bewegbare Strahlstrecke, die zwischen der Abtast kammer für den Abtastspiegel und dem Strahlungsstrahl fenster (14) vollständig dicht verbunden ist.