DE69111736T2

DE69111736T2 - Röntgenstrahlabbildungssystem.

Info

Publication number: DE69111736T2
Application number: DE69111736T
Authority: DE
Inventors: Gary Sommargren; H Weaver
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1990-04-30
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2011-03-15
Also published as: KR920702793A; JPH04506870A; EP0479968A4; US5022061A; DE69111736D1; EP0479968A1; EP0479968B1; CA2049946A1; WO1991017549A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zwn Fokussieren und Abbilden von Röntgenstrahlen. Genauer bezieht sich die Erfindung auf eine Extremhochauflösungsabbildungstechnik, wie sie für Hochdichtemikrolithographie erforderlich ist.
Verfahren zum Fokussieren von Röntgenstrahlen und Abbilden von Röntgentrahlenquellen oder -objekten, die mit Röntgentrahlen beleuchtet werden, sind ziemlich verschieden zum Fokussieren und Abbilden von sichtbarem Licht. Weil die Brennungsindices von Materialien sehr dicht bei Eins bei Röntgenstrahlenwellenlängen sind, sind Brechungslinsen wie bei sichtbarem Licht nicht möglich.
Gekrümmte Spiegel, die bei streifendem Einfall (grazing incidence) für die Röntgenstrahlen verwendet werden, werden laufend verwendet, um Röntgenstrahlen zu fokussieren; jedoch sind diese Spiegel teuer herzustellen wegesn ihrer nicht-sphärischen Topographie. Diese Spiegel sind ebenfalls schwierig auszurichten bzw. zu justieren. Durch Deponieren bzw. Abscheiden von Vielschicht-strukturen auf gekrümmte Spiegel können sie hergestellt werden, um bei normalem Einfall betrieben zu werden, aber um Hochauflösungsabbilden zu erreichen, müssen die Oberflächen extrem glatt sein, und zwar in der Größenordnung der Wellenlänge der Röntgenstrahlen. Zusätzlich werden diese Spiegel für eine spezifische Lichtwellenlänge und Abbildungsjconfigurationen hergestellt, was die Anwendungen dieser Spiegel beschränkt. Ebenfalls besitzen Spiegelabbildungssyteme eine kurze Tiefenschärfe bzw. Feldtiefe. Dies bedeutet, daß das Bild im Brennpunkt bzw. Fokus an einem diskreten Ort ist, und falls die Bildebene etwas von dem Ort bewegt wird, wo das Bild im Brennpunkt ist, würde das Bild aus dem Brennpunkt bewegt werden.
Fresnel-Zonenplatten werden verwendet, um Röntgenstrahlen durch Diffraktion bzw. Beugung abzubilden. Eine Fresnel- Zonenplatte sieht aus wie ein sehr kleines Bullenaugemuster mit abwechselnden undurchlässigen und durchlässigen Ringen. Die Trennung der äußersten Ringe bestimmt die Abbildungsauflösung, wobei die Auflösung ungefähr 1,22-mal die Trennung der äußersten Ringe ist. Zonenplatten werden hergestellt unter Verwendung von Photolithographie oder Mikromaschinenbearbeitungstechniken. Die Ungeeignetheit dieser Techniken, um Fresnel-Zonenplatten bzw. -scheiben zu konstruieren, und zwar bis zu einer gewünschten Toleranz, schränkt stark die äußerste Auflösung ein, die erhalten werden kann. Um ein Bild mit einer Auflösung von 700 Angström vorzusehen, würde die Zonenplatte die äußersten Ringe ungefähr 575 Angström voneinander beabstandet benötigen. Zusätzlich besitzen Zonenplatten eine kurze Feldtiefe bzw. Tiefenschärfe. Zonenplatten sind ebenfalls beschränkt bezüglich des Abbildens von Objekten, die weg bzw. verschoben von der Achse bezüglich der Zonenplatte sind. Je weiter ein Objekt von der Achse weg ist, desto mehr wird das Bild für dieses Objekt aus dem Brennpunkt liegen.
Die Beugung von sichtbarem Licht durch eine undurchlässige Kugel wurde zuerst durch Arago im Jahre 1818 demonstriert. Die Verteilung von Licht in einer Beobachtungsebene wurde durch Mie im Jahre 1908 unter Verwendung der strengen elektromagnetischen Theorie abgeleitet. Jedoch sind die resultierenden Formeln sehr aufwendig und können nicht gleich verwendet werden, um die Charakteristiken des Beugungsmusters zu studieren. Einige Autoren haben versucht, die Muster zu beschreiben unter Verwendung einer skalaren Beugungstheorie. Die meisten haben sich auf die Axialintensität des hellen Mittelflecks konzentriert, wobei Osterberg und Smith das Rayleigh-Beugungsintegral exakt lösen. Im Jahre 1914 realisierte Hufford, daß dieses Beugungsphänomen ebenfalls verwendet werden könnte, um ein Bild zu formen. Er demonstrierte dies unter Verwendung einer Kohlenbogenlampe, aber verfolgte dieses Problem niemals analytisch und auch nicht mit nicht-sichtbarer Strahlung. Seit damals gab es für dieses Phänomen weniger Aufmerksamkeit, da für sichtbare Abbildungsanwendungen andere Hochgualitätslinsen und Spiegel leicht verfügbar sind.

Zusammenfasung der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Röntgenstrahlenabbildungsystem vorzusehen unter Verwendung von Beugung.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, ein Röntgenstrahlenabbildungssystem vorzusehen, und zwar mit einem kostengünstigen Beugungselement.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, ein Röntgenstrahlenabbildungssystem vorzusehen, mit einem Beugungselement, das leicht herzustellen und leicht auszurichten ist.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Röntgenstrahlenabildungssystem vorzusehen, das ein Spektrum von Röntgenstrahlenwellenlängen abbilden kann.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, ein Hochauflösungsröntgenstrahlenabbildungssystem vorzusehen.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung ein Röntgenstrahlenabbildungssystem mit einer großen Feldtiefe vorzusehen.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, ein Röntgenstrahlenabbildungssystem vorzusehen, das keine monochromatische Röntgenstrahlenquelle erforderlich macht und ein Abbilden der verschiedenen Frequenzen vorsehen kann.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, ein Röntgenstrahlenabbildungsystem vorzusehen, das von der Achse verschobene Objekte bzw. Objekte weg von der Achse abbilden kann.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, ein Röntgenstrahlenlithographiesystem unter Verwendung von Beugung vorzusehen, wobei das Beugungselement kostengünstig und leicht auszurichten bzw. zu justieren ist.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, um Hochauflösungsröntgenstrahlenlithographie oder optische Lihtographiemasken herzustellen.
Weitere Ziele, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung ausgeführt werden und werden teilweise einem Fachmann nach dem Studium des Folgenden offenbar werden oder können durch das Ausüben der Erfindung gelernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können verwirklicht und erreicht werden, und zwar mittels einer Vorrichtung/einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 6, 9, 10 und 11.
Die vorliegende Erf indung sieht ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung vor, und zwar zum Fokussieren und Abbilden von Röntgentrahlen. Wie die Zonenplatte basiert es auf Beugung* Eine undurchlässige Kugel wird verwendet zum Beugen von Röntgenstrahlen von einem Objekt, so daß sie divergente Röntgenstrahlenwellenfronten in konvergente Wellenfronten umgewandelt werden und zum Fokussieren gebracht werden, um ein Bild des Objektes zu bilden. Obwohl diese Technik für das Abbilden von sichtbarem Licht verwendet wurde, wurde sie nicht für das Abbilden von Röntgenstrahlen verwendet. Außerdem wurde sie nicht in der speziellen Anwendung der Röntgenstrahlenlithographie oder der Herstellung von lithograpahischen Masken verwendet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 in schematischer Form ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Punktquelle von Röntgenstrahlen;
Fig. 2 in schematischer Form die Intensität der gebeugten Welle auf einem Beobachtungsschirm in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 1 dargestellt ist, und zwar als eine Funktion des Abstands entlang dem Schirm;
Fig. 3 in schematischer Form das allgemeine Abbilden einer ausgedehnten Röntgenstrahlenquelle durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 1 dargestellt ist;
Fig. 4 in schematischer Form das allgemeine Abbilden einer ausgedehnten Quelle der Fig. 3 unter Verwendung eines sphärischen (Ab-)Schnitts;
Fig. 5 in schematischer Form die Röntgenstrahlenlithographie, und zwar unter Verwendung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 6 in schematischer Form die Herstellung einer Maske unter Verwendung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt in schematischer Form die allgemeine Beugung einer Röntgenstrahlenwelle durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Punktquelle 10 emittiert eine Welle 11 einer Wellenlänge, die sich ein Abstand d nach rechts ausbreitet und auf eine undurchlässige Kugel 12 mit Radius a auftrifft. Auf Grund der Wechselwirkung der Welle 11 und der undurchlässigen Kugel 12 wird die Welle 11 abgeändert, und zwar wenn und nachdem sie die undurchlässige Kugel 12 passiert. Dieses Phänomen ist als Beugung bekannt. Die Intensität der gebeugten Welle kann auf einem Beobachtungsschirm 18 beobachtet werden, der einen Abstand z hinter der undurchlässigen Kugel 12 plaziert wird. Das Intentitätsmuster auf dem Beobachtungsschirm 18 besitzt zwei unterschiedliche Bereiche: Einen direkt beleuchteten Bereich 36 und einen Schattenbereich 34. Auf Grund der Beugung besitzt der Schattenbereich 34 einen kleinen Hochintensitätsfleck 30, der von Beugungsringen 32 niedrigerer Intensität umgeben ist. Der Hochintensitätsfleck 30 fällt auf eine Axialgerade 15 (die als eine gestrichelte Gerade gezeigt ist), die durch die Punktwelle 10 und dem Mittelpunkt 13 der un- durchlässigen Kugel 12 definiert wird. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist d der Abstand zwischen der Quelle 10 und dem Mittelpunkt 13 der undurchlässigen Kugel 12, z ist der Abstand zwischen dem Mittelpunkt 13 der undurchlässigen Kugel 12 und dem Mittelpunkt des Hochintensitätsflecks 30 und s ist die variable Koordinate gemessen von dem Mittelpunkt des Hochintensitätsflecks 30 auf dem Beobachtungsschirm 18. Die Intensität in der Schattenregion 34 ist gegeben durch:
I(s,d)=(1/(z+d)²)(V&sub0;(u,v)²+V&sub1;(u'v)²),
und die Intensität in dem direkt beleuchteten Bereich 36 ist gegeben durch:
I(s,z)=(1/(z+d)²)(1+U&sub1;(u'v)²+ U&sub2;(u,v)²
&supmin;2U&sub1;(u,v)sin((u²+v²)/2u)+2U&sub2;(u,v)cos((u²+v²)/2u)),
wobei:
v=kas/z, u=ka²((z+d)/zd), k=2π/λ,
und V&sub0;(u,v), V&sub1;(u,v), U&sub1;(u,v) und U&sub2;(u,v) sind Lommelfunktionen. Lommel-Funktionen sind mathematische Funktionen, die nützlich zum Beschreiben der Beugung von Kugelwellen sind. Lommel-Funktionen sind weiter beschrieben 5bei Born und Wolf in "Principles of Optics", veröffentlicht von Pergamon Press 1965, S. 435-439, das durch die Bezugnahme hiermit aufgenommen ist.
Fig. 2 stellt in schematischer Form die Radialkoordinate s dar, wobei s gleich Null ist, und zwar an dem kleinen Hochintensitätsfleck 30, gegen die Intensität der gebeugten Welle auf dem Beobachtungsschirm 18, der den kleinen Hochintensitätsfleck 30, die umgebenden Beugungsringe 32 von niedrigerer Intensität, den Schattenbereich 34 und den direkt beleuchteten Bereich 36 zeigt.
Fig. 3 zeigt in schematischer Form das allgemeine Abbilden dar, und zwar durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 1 dargestellt ist, und zwar einer ausgedehnten Quelle 20, die Röntgenstrahlen entweder emittiert oder transmittiert. Eine ausgedehnte Quelle 20 kann als Ensemble von Punktquellen angesehen werden, wobei sich jede, wie in Fig. 1 beschrieben, verhält. Die ausgedehnte Quelle 20 emittiert eine Ansammlung von Wellen 21 der Wellenlänge λ, die sich nach rechts ausbreiten und auf die opake bzw. undurchlässige Kugel 12 mit Radius a auftreffen. Wie zuvor im Detail beschrieben, wird jede Komponentenwelle in der Ansammlung von Wellen 21 durch die undurchlässige Kugel 12 gebeugt, um einen beleuchteten Bereich 46 zu bilden. Das Ensemble der kleinen Hochintensitätsflecke 40 ähnelt kollektiv dem ausgedehnten Objekt 20. Die Auflösung einer derartigen Konfiguration ist ungefähr gleich 0,381 λ/a. Da die Auflösung des Bildes 40 proportional der Wellenlänge der Röntgenstrahlen, die viel kleiner als die Wellenlänge von sichtbarem Licht ist, wird die Auflösung des Bildes viel höher sein als die Auflösung einer Konfiguration unter Verwendung von sichtbarem Licht. Die Vergrößerung (oder Verkleinerung) m des Bildes 40 relativ zu dem ausgedehnten Objekt 20 ist m=z/d.
Die hauptsächlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung sind: 1) Röntgenstrahlen können fokussiert oder abgebildet werden, und zwar durch eine sehr einfache, kostengünstige und leicht herzustellende Einrichtung, eine nicht-durchlässige Kugel, 2) das Bild kann entweder vergrößert oder verkleinert werden, abhängig von der Plazierung der Kugel zwischen dem Objekt und dem Beobachtungsschirm; 3) die Auflösung kann leicht erhöht werden, und zwar entweder durch Verwendung von einer kürzeren Röntgenstrahlenwellenlänge oder einer größeren undurchlässigen Kugel; 4) die äußerste Auflösung ist um Größenordnungen besser als die unter Verwendung von herkömmlichen Verfahren; 5) es gibt keine "aus dem Fokus-weg von der Achse"-Bilder, da die Symmetrie der Kugel jeden Objektpunkt wirken läßt, als ob dieser auf der Bildachse liegt, was eine leichte Ausrichtung des Objektes und des Beugungsabbildungselements gestattet und 6) eine große Feldtiefe bzw. Tiefenschärfe, die dem Bildschirm erlaubt, an vielen möglichen Abständen von dem Beugungsabbildungselement plaziert zu werden, was einen großen Bereich von gewünschten Vergrößerungen oder Verkleinerungen gestattet und verhindert, daß das Bild aus dem Brennpunkt bzw. Fokus ist.
In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine opake bzw. nichtdurchlässige Kugel mit einem Durchmeser von 10 mm (a=5 mm) verwendet, um eine ausgedehnte Röntgenstrahlenquelle abzubilden, wobei die Wellenlänge der Röntgenstrahlen 20 Angström beträgt. Der Abstand z von der Kugel zu der Beobachtungsebene, die ein Stück photographischen Films ist, ist 250 mm. Die Auflösung einer derartigen Konfiguration ist ungefähr 400 Angström. Obwohl es keine theoretische Beschränkung für den Wellenbereich, der verwendet werden könnte, gibt, würden praktische Erwägungen vorschlagen, daß der Wellenlängenbereich zwischen 0,5 Angström und 9000 Angström beträgt. Ähnlich würden praktische Überlegungen vorschlagen, daß der Durchmesser der undurchlässigen Kugel zwischen 0,01 mm und 40 mm beträgt.
Eine andere mögliche Form für das Beugungsabbildungselement für eine einzelne Punktquelle würde eine runde Platte sein, die so ausgerichtet ist, daß eine axiale Linie bzw. Gerade von der Punktquelle zu dem Mittelpunkt der runden Platte senkrecht zu der Oberfläche der runden Platte ist. Es ist wichtig, daß ein undurchlässiges bzw. opakes Objekt als Beugungsabbildungselement verwendet wird, das einen kreisförmigen Querschnitt vorsieht, so daß der Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts im wesentlichen senkrecht zu einer Linie von der Punktquelle zu dem Mittelpunkt des kreisförmigen Querschnitts ist. Der kreisförmige Querschnitt sollte einen soliden bzw. festen undurchlässigen Querschnitt vorsehen, und zwar ohne Aperturen bzw. Öffnungen, so daß das Beugungsabbildungselement einen kreisförmigen Schattenbereich vorsieht, der durch den kreisförmigen Querschnitt verursacht wird. Andere Querschnittsformen können den Hochintensitätsmittelfleck verzerren. Zum Abbilden einer ausgedehnten Quelle, um Auflösungsverluste zu verhindern, sollte das Beugungsabbildungselement geformt sein, so daß eine Linie bzw. Gerade von ihr ausgedehnten Quelle zu dem Mittelpunkt des Beugungsabbildungselements senkrecht zu einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt des Beugungsabbildungselements ist. Dies würde erforderlich machen, daß das Beugungsabbildungselement ein sphärischer Schnitt bzw. Sektion ist, der hier definiert ist als eine Kugel oder ein Teil einer Kugel zu sein, die einen vollständigen Querschnitt einer Kugel aufweist, wobei der Querschnitt durch den Mittelpunkt der Kugel verläuft.
Fig. 4 ist eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels wie Fig. 3. Der einzige Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel in der Fig. 4 ist, daß anstelle der Verwendung eines kugelförmigen oder sphärischen (Ab-)Schnitts, das heißt einer ganzen Kugel, wie in Fig. 3, das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 einen sphärischen bzw. kugelförmigen (Ab-)Schnitt 25 verwendet, der ein Teil einer Kugel ist. Der Mittelpunkt des kugelförmigen Abschnitts ist für die Beschreibung und die Patentansprüche als der Mittelpunkt der Kugel definiert, falls der kugelförmige Abschnitt eine ganze Kugel wäre.
Eine ganze Kugel ist bevorzugt, weil Kugeln sehr leicht mit hoher Genauigkeit hergestellt werden können.
Verschiedene Typen von Schirmen können in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Anwendung der Erfindung verwendet werden. Bei der Diagnostik kann der Schirm ein photographischer Film oder eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD = charged coupled device) sein. Hier kann es wünschenwert bzw. erforderlich sein, das Bild zu vergrößern. Durch Plazieren der ausgedehnten Röntgenstrahlenquelle von 25 mm von der Kugel und den Film oder Kamera 250 mm von der Kugel, wie oben beschrieben wurde, würde das resultierende Bild um einen Faktor 10 vergrößert werden. Falls die Erfindung für Röntgenstrahlenlithographie verwendet werden soll, kann der Schirm eine Schicht von Photolack (Photoresist) auf einem integrierten Schaltungschip sein. Hier kann es erforderlich sein, das Bild zu verkleinern. Durch Plazieren der ausgedehnten Röntgenstrahlenquelle, die eine Maske mit Aperturen sein kann, durch die ein Röntgenstrahlenstrahl projeziert wird, und zwar einen Abstand von 2500 mm von der Kugel, hat eine Verringerung in dem Bild um einen Faktor von 10 eine Auflösung von ungefähr 400 Angström zur Folge.
Fig. 5 stellt ein anderes bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dar. In Fig. 5 wird eine Quelle von Röntgenstrahlen 50 verwendet, um Röntgenstrahlen 52 zu emittieren. Eine Maske 54 wird in einer ersten Richtung 53 von der Quelle von Röntgenstrahlen 52 plaziert. Die Maske 54 bestzt mindestens eine Apertur bzw. Öffnung 56. Eine undurchlässige Kugel 58 wird entlang der ersten Richtung 53 von der Maske 54 plaziert. Ein Halbleiterwafer 60 ist auf der gegenüberliegenden Seite der undurchlässigen Kugel 58 von der Maske 54 entlang der ersten Richtung 53 von der undurchlässigen Kugel 58 plaziert. Der Halbleiterwafer 60 besitzt eine Oberfläche, die zu der undurchlässigen Kugel 58 hinweist. Die Oberfläche des Halbleiterwafers 60, die zu der undurchlässigen Kugel 58 hinweist, ist mit einer Schicht aus Photolack 62 bedeckt.
In der Beschreibung und den Patentansprüchen, wenn der Ort von den Objekten beschrieben wird, werden diese Richtungen und Orte in einem röntgenstrahloptischen oder elektronenstrahloptischen Sinn verwendet. Zum Beispiel in dem obigen Abschnitt, in dem gesagt wurde, daß die undurchlässige Kugel 58 in eine erste Richtung 53 von der Maske 54 plaziert wird, heißt das entlang eines röntgenstrahloptischen Pfades. Somit, falls ein Spiegel mit streifendem Einfall hinzugefügt werden würde, um den Pfad der Röntgenstrahlen zwischen der undurchlässigen Kugel 58 und der Maske 54 zu krümmen bzw abzulenken, dann muß die undurchlässige Kugel 58 und der Halbleiterwafer 60 entfernt werden, um mit der neuen Röntgenstrahlengeometrie ausgerichtet zu sein, und die erste Richtung 53 würde einen gebogenen bzw. gekrümmten Pfad ausführen. Zusätzlich würde die axiale Gerade nun gebogen werden, und zwar folgend dem neuen Röntgenstrahlenpfad. Wenn der Photolack beschrieben wird als auf eine Oberfläche zu sein, die zu der undurchlässigen Kugel hinweist, wird sie wiederum als entlang eines röntgenstrahloptischen Pfades beschrieben. In dem folgenden Ausführungsbeispiel, in dem ein Elektronenstrahl beschrieben wird, bezeichnet dann die erste Richtung entlang der Trajektorie des Elektronenstrahls.
Einige der Röntgenstrahlen 52 von der Röntgenstrahlenquelle 50 laufen in der ersten Richtung zu der Maske 54. Einige der Röntgenstrahlen 52 werden durch die undurchlässigen Abschnitte der Maske 54 abgeschwächt, während andere Röntgenstrahlen durch die Aperturen 56 in der Maske durchgelassen werden. Die Röntgenstrahlen 52, die durch die Aperturen 56 passieren, werden durch die undurchlässige Kugel 58 gebeugt. Die durch die undurchlässige Kugel 58 gebeugten Röntgenstrahlen bilden ein Bild auf der Photolackschicht 62. Der Photolack kann weggeätzt werden, um dasselbe Muster wie die Aperturen 56 der Maske 54 zu erzeugen. Wie zuvor erwähnt wurde, kann das auf den Aperturen 56 der Maske 54 gebildete Muster reduziert bzw. verkleinert werden, wenn es auf den Halbleiterwafer 60 gebildet wird, und zwar durch Vergrößern des Abstands zwischen der Maske 54 und der undurchlässigen Kugel 58, und zwar größer als der Abstand zwischen dem Halbleiterwafer 60 und der undurchlässigen Kugel 58.
Fig. 6 stellt ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, das zum Erzeugen von Lithographiemasken nutzbar ist. Fig. 6 stellt eine Elektronenguelle 70, die einen Elektronenstrahl 72 in einer ersten Richtung 76 erzeugt. Eine Elektronenlinse 74 ist entlang der ersten Richtung 76 von dem Elektronenstrahl angeordnet. Eine Menge bzw. ein Satz von Ablenkplatten 78, die elektrisch mit einem Mustergenerator 80 verbunden sind, befindet sich entlang der ersten Richtung 76 von der Elektronenlinse. Ein Target 82 ist entlang der erten Richtung 76 von den Ablenkplatten 78 angeordnet. Eine undurchlässige Kugel 86 ist entlang einer zweiten Richtung 83 von dem Target bzw. Ziel 82 angeordnet. Ein Substrat 88 ist entlang der zweiten Richtung 83 von der undurchlässigen Kugel 86 angeordnet. Das Substrat 88 besitzt eine Oberfläche, die zu der undurchlüssigen Kugel 86 hinweist. Die Oberfläche des Substrates 88, die zu der undurchlässigen Kugel hinweist, ist mit einer Schicht von Photolack bzw. Photoresist 90 bedeckt.
Die Elektronenguelle 70 erzeugt einen Elektronenstrahl 72 in die erste Richtung 76, der durch eine Elekronenlinse 74 passiert, die den Elektronenstrahl 72 fokussiert. Von der Elektronenlinse 74 passiert der Elektronenstrahl 72 durch einen Satz von Ablenkplatten 78, die geladene Platten sind, die den Elektronenstrahl dazu veranlassen, in einem gewünschten Muster zu scannen bzw. abzutasten, was das Muster der Apertur für eine gewünschte Maske sein würde. Die Ladung auf den Ablenkplatten wird durch den Mustergenerator bzw. -erzeuger 80 gesteuert. Nach dem Passieren durch die Ablenkplatten 78 trifft der Elektronenstrahl 72 auf dem Target 82 auf. Die Ablenk-platten 78 veranlassen den Elektronenstrahl 72 über das Target 82 in einem spezifischen Muster zu scannen bzw. abzutasten. Die Röntgenstrahlen 84 werden von dem Ort emittiert, an dem der Elektronenstrahl 72 auf das Target 82 auftrifft. Wenn der Elektronenstrahl 72 ein Muster auf den Target abfährt, wird ein Muster von Röntgenstrahlen 84 Punktquellen erzeugt. Die Röntgenstrahlen 84 werden durch die undurchlässige Kugel 86 gebeugt, um ein Bildmuster auf der Photolackoberfläche 90 zu bilden. Die Photolackoberfläche 90 kann weggeätzt werden, um eine Maske mit einer Apertur in der Form des gewünschten Musters zu bilden.
Die vorhergehende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde zu Zwecken der Illustration und der Beschreibung vorgestellt. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die präzise offenbarte Form zu beschränken und offensichtlich können viele Modifikationen und Variationen in dem Lichte der obigen Lehre durchgeführt werden. Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um am besten die Prinzipien der Erfindung zu erklären und über praktische Anwendung, um es dadurch anderen Fachleuten zu ermöglichen, am besten die Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie der besonderen Verwendung angemessen sind, zu ermöglichen. Es ist beabsichtigt, daß der Schutzumfang der Erfindung durch die hieran angefügten Patentansprüche definiert wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Abbilden von Röntgenstrahlen, die folgendes aufweist:

eine ausgedehnte Röntgenstrahlenquelle (20), die eine Vielzahl von Röntgenstrahlenpunktquellen aufweist, die Röntgenstrahlen emittieren oder transmittieren;

ein Beugungsabbildungselement (12), das einen undurchlässigen bzw. opaken sphärischen Abschnitt besitzt, der einen festen undurchlässigen kreisförmigen Querschnitt besitzt, der senkrecht zu einer axialen Linie bzw. Geraden ist, und sich durch die Röntgenstrahlquelle und den undurchlässigen kugelförmigen Abschnitt erstreckt und wobei das Röntgenabbildungselement einen kreisförmigen Schatten erzeugt, dessen Mittelpunkt ein Bild der ausgedehnten Röntgenstrahlquelle enthält, und zwar mit einer großen Feldtiefe bzw. Tiefenschärfe, und wobei die ausgedehnte Quelle auf einer ersten Seite des Beugungsabbildungselements ist; und

einen Schirm (18), auf dem ein Bild (40) der ausgedehnten Röntgenstrahlquelle gebildet wird, und zwar angeordnet auf einer zweiten Seite des Beugungsabbildungselements gegenüber der ersten Seite des Beugungsabbildungselements und wobei der Schirm entlang der axialen Linie bzw. Gerade angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts des undurchlässigen sphärischen bzw. kugelförmigen Abschnitts einen Durchmesser zwischen 0,01 mm und 40 mm besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der undurchlässige sphärische Abschnitt eine undurchlässige Kugel mit einem Mittelpunkt ist, wobei der Mittelpunkt der Kugel auf der axialen Geraden liegt.

4. Vorrichtung nch Anspruch 3, wobei der Schirm ein photographischer Film bzw. eine photographische Schicht ist, mit einer photographischen Oberfläche, die zu dem Beugungsabbildungselement hinweist und senkrecht zu der axialen Geraden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Schirm eine Oberfläche einer ladungsgekoppelten Einrichtungskamera (CCD-Kamera) ist und wobei die Oberfläche zu dem Beugungsabbildungselement hinweist und senkrecht zu der axialen Geraden ist.

6. Verfahren zum Abbilden von Röntgenstrahlen, das folgendes aufweist:

Ausbreiten von Röntgenstrahlen von einer ausgedehnten Röntgenstrahlenquelle (20);

Beugen der Röntgenstrahlen um ein Beugungsabbildungselement (12) herum, um ein Bild der ausgedehnten Röntgenstrahlenquelle mit einer großen Feldtiefe bzw. Tiefenschärfe zu erzeugen, wobei sich eine axiale Linie bzw. Gerade durch die ausgedehnte Röntgenstrahlenquelle und das Beugungsabbildungselement erstreckt, und wobei das Beugungsobjekt einen undurchlässigen kugelförmigen Abschnitt besitzt, der einen festen bzw. soliden kreisförmigen Querschnitt besitzt, der senkrecht zu der axialen Geradem ist und wobei die ausgedehnte Röntgenstrahlenquelle auf einer ersten Seite des Beugungsabbildungsalements ist; und

Plazieren eines Schirms (18) in dem Pfad der gebeugten Röntgenstrahlen auf einer zweiten Seite des Beugungsobjekts entlang der axialen Geraden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Durchmesser des kreisformigen Querschnitts des Beugungsabbildungselements einen Durchmesser zwischen 0,01 iim und 40 mm besitzt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der undurchlässige sphärische Abschnitt eine undurchlässige Kugel ist.

9. Vorrichtung für die Röntgenstrahlenlithographie, die folgendes aufweist:

eine Röntgenstrahlenquelle (50), die Röntgenstrahlen in eine im wesentlichen erste Richtung vorsieht; eine Maske (54), die für Röntgenstrahlen undurchlässig ist, mit Aperturen (56), die für Röntgenstrahlen durchlassig sind, wobei die Maske entlang einer ersten Richtung bezüglich der Rötngenstrahlenquelle plaziert ist;

ein Beugungsabbildungselement (58), das einen undurchlässigen sphärischen bzw. kugelförmigen Abschnitt besitzt, der einen festen bzw. soliden kreisförmigen Querschnitt besitzt, der senkrecht zu einer axialen Gerade ist, die sich durch die Maske und den undurchlässigen sphärischen Abschnitt erstreckt und wobei das Beugungsabbildungselement einen kreisförmigen Schatten erzeugt, dessen Mittelpunkt ein Bild der ausgedehnten Röntgenstrahlenquelle mit einer großen Feldtiefe bzw. Tiefenstärke enthält und wobei das Beugungsabbildungselement entlang der ersten Richtung bezüglich der Röntgenstrahlenquelle und der Maske plaziert ist; und

ein Halbleiterwafer (60), auf dem ein Bild der Maske gebildet ist, der entlang einer ersten Richtung bezüglich der Röntgenstrahlenquelle, der Maske und des Beugungsabbildungselements plaziert ist, und zwar entlang der axialen Geraden.

10. Verfahren zum Erzielen einer Röntgenstrahlenlithographie, das folgende Schitte aufweist:

Ausbreiten von Röntgenstrahlen in einer ersten Richtung;

Plazieren einer Maske (54) entlang den Röntgenstrahlen, wobei die Maske undurchlässige bzw. opake Gebiete besitzt, die einige der Röntgenstrahlen abschwächen und Aperturen, die einige der Röntgenstrahlen durchlassen;

Beugen der Röntgenstrahlen um ein Beugungsabbildungselement (58), das einen undurchlässigen kugelförmigen bzw. sphärischen Abschnitt besitzt, der einen festen bzw. soliden kreisförmigen Querschnitt besitzt, der senkrecht zu einer axialen Geraden ist, die sich durch die Maske und den undurchlässigen sphärischen Abschnitt erstreckt und wobei das Beugungsabbildungselement einen kreisförmigen Schatten erzeugt, dessen Mittelpunkt ein Bild der ausgedehnten Röntgenstrahlenquelle mit einer großen Feldtiefe bzw. Tiefenschärfe enthält, und wobei das Beugungsabbildungselement entlang der ersten Richtung bezüglich der Röntgenstrahlenquelle und der Maske plaziert ist; und

Plazieren eines Halbleiterwafers entlang der ersten Richtung bezüglich der Beugungsmittel.

11. Vorrichtung zum Herstellen einer Lithographiemaske, die folgendes aufweist:

Mittel (70) zum Erzeugen eines Elektronenstrahls (72) in einer ersten Richtung;

Mittel (78) zu Ablenken des Elektronenstrahls, die in einer ersten Richtung von den Mitteln zum Erzeugen des Elektronenstrahls angeordnet sind;

ein Target bzw. Ziel (82) aus einem Material, das Röntgenstrahlen emittiert, wenn ein Elektronenstrahl darauf auftrifft, das entlang der ersten Richtung von den Ablenkungsmitteln angeordnet ist;

Mittel (86) zu Beugen der Röntgenstrahlen, um ein Bild vorzusehen, wobei die Mittel entlang einer zweiten Richtung von dem Target plaziert sind; und

ein Substrat (88), auf dem das Bild abgebildet wird, und zwar angeordnet entlang der zweiten Richtung von den Beugungsmitteln, wobei das Substrat eine Oberfläche auf einer Seite des Substrats besitzt, die zu den Beugungsmitteln hinweist;

wobei die Mittel (86) zum Beugen ein undurchlässiger sphärischer Abschnitt ist, der einen festen bzw. soliden kreisförmigen Querschnitt besitzt, der senkrecht zu einer axialen Geraden ist, die sich durch die Maske und das Substrat erstreckt, und wobei das Bild, das durch die Mittel zum Beugen gebildet wird, eine große Feldtiefe bzw. Tiefenschärfe besitzt.