DE19705732A1

DE19705732A1 - Verfahren zur Herstellung von monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linsen, monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse und eine solche Linse verwendende Einrichtungen

Info

Publication number: DE19705732A1
Application number: DE19705732A
Authority: DE
Inventors: Yiming Yan; Yejun He; Xunliang Ding; Dachun Wang; Andong Liu; Baozhen Chen; Fuzhong Wie
Original assignee: Beijing Normal University; China Aerospace Corp
Current assignee: Beijing Normal University; China Aerospace Corp
Priority date: 1996-02-17
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1997-10-30
Also published as: CN1157418A; NL1005300C1; CN1069136C; US5812631A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung einer optischen Steuereinrichtung für Röntgen strahlen, eine optische Steuereinrichtung für Röntgenstrah len und diese verwendende Einrichtungen.

Von Kumakhov wurden einige Verfahren zum Fokussieren von Röntgenstrahlen vorgeschlagen, die auf dem bekannten Prin zip basieren, daß ein Röntgenstrahl durch eine einzige oder mehrere Reflexionen an glatten Oberflächen übertragen wer den kann, wobei eines dieser Verfahren als Röntgenstrahl-Füh rung eine Kombination einer Mehrzahl von Kanälen anwen det, die unter großen Winkeln divergierende Röntgenstrahlen zum Konvergieren bringen. Die Fokussiereinrichtung für die Röntgenstrahlen, die nach dem oben erwähnten Verfahren ar beitet, wird dadurch gebildet, daß eine Mehrzahl von Rönt genstrahl-Führungskanälen durch einen metallischen Rahmen unter festen Abständen verlaufen. Eine derartige Röntgen strahl-Fokussiereinrichtung weist drei Nachteile auf. Er stens wird sie durch den Zusammenbau einer Mehrzahl von einzelnen Kanälen gebildet. Aus diesem Grunde ist ihre Struktur lose und beim Gebrauch und beim Transport Beschä digungen unterworfen. Zweitens bestehen große Abstände zwi schen den Kanälen und sind die Kanäle sehr lang. Aus diesem Grunde ist die Wirksamkeit der Röntgenstrahl-Übertragung solcher Fokussiereinrichtungen für Röntgenstrahlen sehr klein. Schließlich macht diese Zusammenbauart die gesamte Fokussiereinrichtung sperrig und unbequem beim Gebrauch. In vielen Situationen kann sie auch nicht der Anforderung an eine hohe Intensität der Röntgenstrahlung gerecht werden.

In der US-PS 5,192,869 ist eine Einrichtung zur Steuerung von Strahlen von Partikeln, Röntgenstrahlen und Gammaquan ten beschrieben, die eine Mehrzahl von Kanälen aufweist, die Innenflächen besitzen, die mehrere externe Totalreflexi onen bewirken, wobei die eingangsseitigen dicken Endstücke einer Strahlungsquelle zugewandt sind und die ausgangs seitigen dicken Endstücke auf einen Strahlungsempfänger ge richtet sind. Die Kanäle sind durch kanalbildende Elemente geformt, die entlang von Erzeugenden von imaginär gesteuer ten Flächen angeordnet sind. Diese kanalbildenden Elemente sind relativ zueinander starr an mehreren Orten mit der Hilfe einer starren Trägerstruktur angeordnet. Die Mehrzahl der Kanal-Trägereinrichtungen sind entlang der Kanäle mon tiert, wobei der Abstand der Trägerteile voneinander klei ner ist oder gleich dem Abstand, an dem eine Durchbiegung bzw. ein Durchhängen der kanalbildenden Elemente eine Strahlausbreitung für das Strahlungsspektrum zu stören be ginnt, für das ein hoher Wirkungsgrad der Übertragung ge wünscht wird. Dabei werden die starren Trägerstrukturen da durch gebildet, daß die Wände der Kanäle starr durch bzw. an ihren Außenflächen miteinander verbunden werden. Aus der genannten US-Patentschrift geht jedoch nicht ein Verfahren zur Herstellung der Einrichtung hervor. Es ist für einen Fachmann schwierig, diese Einrichtung herzustellen, weil ihm kein spezielles Herstellungsverfahren bekannt ist. Au ßerdem besteht noch der Wunsch nach einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse, deren Struktur kompakter und kleiner ist und die eine hohe mechanische Festigkeit und einen hohen Wirkungsgrad der Röntgenstrahlübertragung aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher dar in, ein Verfahren zur Herstellung einer monolithischen ka pillaren Röntgenstrahl-Linse anzugeben.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse an zugeben, die eine kompakte und kleine Struktur besitzt, ei ne hohe mechanische Festigkeit und einen hohen Wirkungsgrad der Röntgenstrahlübertragung aufweist und nach dem eingangs genannten Verfahren hergestellt ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine optische Einrichtung zu schaffen, die diese mo nolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse verwendet.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Lin se, das die folgenden Schritte umfaßt:

1) Ziehen eines hohlen rohen bzw. unbearbeiteten Glasroh res zu Monokapillaren in einem Heizofen durch eine Zie heinrichtung, insbesondere in einem Ziehturm.
2) Stapeln von Monokapillaren in einer symmetrischen Form zur Bildung eines ersten Mehrfachbündels.
3) Zuführen des Mehrfachbündels in einen Heizofen, so daß es bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit oder einer variablen Geschwindigkeit erhitzt wird.
4) Ziehen des Mehrfachbündels durch eine Zieheinrichtung, insbesondere in einem Ziehturm mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit und einer variablen Geschwindigkeit zur Bildung eines ersten integrierten Linsenblocks.
5) Schneiden des monolithischen Linsenblocks in die ge wünschte Form entsprechend der beabsichtigten Verwen dung zur Bildung der monolithischen kapillaren Röntgen strahl-Linse.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Lin se, das die folgenden Schritte umfaßt:

1) Ziehen eines hohlen rohen bzw. unbearbeiteten Glasroh res zu Monokapillaren in einem Heizofen durch eine Zieheinrichtung, insbesondere in einem Ziehturm.
2) Stapeln von Monokapillaren in eine symmetrischen Form zur Bildung eines ersten Mehrfachbündels.
3) Ziehen des zuvor genannten ersten Mehrfachbündels nach dem Verfahren gemäß Schritt 1) zur Bildung einer Mehr kanal-Kapillare eines kleineren Durchmessers oder eines Durchmessers über die Seiten, die im folgenden als zweite Mehrfachkapillaren bezeichnet werden.
4) Bilden eines zweiten Mehrfachbündels durch Anwenden desselben Verfahrens gemäß Schritt 2) mit den ersten Mehrfachkapillaren.
5) Zuführen des zweiten Mehrfachbündels in den Heizofen zur Erhitzung bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit und einer variablen Geschwindigkeit.
6) Ziehen des zweiten Mehrfachbündels durch eine Ziehein richtung, insbesondere in einem Ziehturm mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit und mit einer variablen Geschwindigkeit zur Bildung eines zweiten integrierten monolithischen Linsenblockes;
7) Schneiden des zweiten monolithischen Linsenblockes in eine gewünschte Form entsprechend der Anwendung zur Bildung einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Lin se,
wobei zwischen dem Schritt 1) und dem Schritt 6) durch wiederholte N-malige Anwendung des in den oben genann ten Schritten 2) bis 5) genannten Verfahrens entspre chend der Anwendung eine (N+2)te monolithische kapilla re Röntgenstrahl-Linse geformt werden kann, wobei N ei ne positive ganze Zahl größer als 0 ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine monolithi sche kapillare Röntgenstrahl-Linse, die eine Mehrzahl von Röntgenstrahl-Führungskanälen, die von einem Ende bis zum anderen Ende verlaufen, aufweist und die ein einziger Glas-Fest körper ist, der durch Zusammenschmelzen der Wände der Röntgenstrahl-Führungskanäle gebildet ist.

Röntgenstrahlen können sich von einem Ende zum anderen Ende des Glas-Festkörpers mit der Hilfe der Totalreflexion der Innenwände der Röntgenstrahl-Kanäle ausbreiten und die Aus breitungsrichtung der Röntgenstrahl-Führung kann durch un terschiedliche Formen und Größen des Glas-Festkörpers und der Röntgenstrahl-Führungskanäle verändert werden. Die Röntgenstrahl-Linse der vorliegenden Erfindung umfaßt eine monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse zur Steuerung der Röntgenstrahlung in einem weiten Wellen längenbereich und zum Fokussieren der Röntgenstrahlung in einen sehr kleinen Strahlenbündelpunkt und eine monolithi sche kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel zur Umwandlung einer Röntgenstrahlung in quasi parallele Strahlen. Andererseits betrifft die Erfin dung eine monolithische kapillare Röntgenstrahlen-Linse, die ein quasi paralleles Strahlenbündel in einen sehr klei nen Strahlenbündelpunkt fokussiert.

Die Erzeugenden der Längsprofile der Linse und die Profi lerzeugenden der Röntgenstrahl-Führungskanäle und die Ach sen der Röntgenstrahl-Führungskanäle sind annähernd Segmen te von räumlichen Kegelschnitten, von Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten oder von Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten und geraden Linien. Die radia len Änderungen der Profilerzeugenden der Linse und diejeni gen der Röntgenstrahl-Führungskanäle sind in Bezug auf die imaginäre Achse der Röntgenstrahlung symmetrisch. Auf diese Weise kann eine vernünftigere Linsenstruktur erhalten wer den und kann der Verlust an Röntgenstrahlung während des Reflexionsprozesses in den Kanälen verringert werden. Da durch wird der Wirkungsgrad der Übertragung der Röntgen strahlung verbessert.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Röntgen strahl-Fluoreszenzspektrometer, in dem die oben genannte monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse verwendet ist, und das eine Röntgenstrahl-Quelle, eine Probe, eine Rönt genstrahl-Linse, die zwischen der Röntgenstrahl-Quelle und der Probe angeordnet ist, einen Detektor, einen Verstärker und eine PC gestützte Multianalysiereinrichtung aufweist. Dabei handelt es sich bei der Röntgenstrahl-Linse, die zwi schen der Röntgenstrahl-Quelle und der Probe angeordnet ist, um die monolithische kapillare fokussierende Röntgen strahl-Linse. Die von der Röntgenstrahl-Quelle in einem be trächtlich großen Raumwinkel ausgesendeten Röntgenstrahlen werden durch die monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse gesammelt und fokussiert, so daß sie einen Mikropunkt des Röntgenstrahlenbündels einer hohen Leistungsdichte bilden und auf die zu messende Probe fokus siert werden. Nachdem die Elemente in der Probe aktiviert sind, fällt der ausgesendete charakteristische Röntgen strahl auf den Detektor. Das Ausgangssignal vom Detektor wird durch den Verstärker verstärkt und dann durch die PC gestützte Multianalysiereinrichtung analysiert und gespei chert.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Röntgen strahl-Diffraktometer mit der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse, das eine Röntgenstrahl-Quelle, eine Probe, eine Röntgenstrahl-Linse, einen Detektor, eine Hoch spannungsquelle, einen Verstärker, eine Puls-Analy siereinrichtung, eine Skaliereinrichtung, eine Raten-Meß einrichtung, einen PC, ein Röntgenstrahl-Steuersystem und ein Goniometer aufweist. Dabei ist die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für einen quasi paralleles Strahlenbündel zwischen die Röntgenstrahl-Quelle und die Probe eingesetzt und/oder ist die monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel zwischen die Probe und den Detektor einge setzt. Die durch die Röntgenstrahl-Quelle ausgesendeten Röntgenstrahlen werden durch die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel gesammelt und in quasi parallele Röntgenstrahlen umgewan delt, die dann auf die Probe zur Erzeugung gebeugter bzw. abgelenkter Röntgenstrahlen auftreffen. Die gebeugten Rönt genstrahlen werden ferner durch die monolithische kapilla re, das quasi parallele Strahlenbündel fokussierende Rönt genstrahl-Linse gesammelt und auf den Detektor fokussiert. Das Ausgangssignal von dem Detektor wird über den Verstär ker und die Puls-Analysiereinrichtung zur weiteren Verar beitung an den PC gesendet.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Röntgen strahl-Lithographieeinrichtung zum Lithographieren im Sub mikrometerbereich, die die monolithische kapillare Röntgen strahl-Linse verwendet, und eine weiche Puls-Plasma- Röntgenstrahl-Quelle, einen Stepper mit Masken und Wafer-Schich ten, eine Vakuumeinrichtung und zugeordnete Lei stungsquellen und Steuersysteme umfaßt, wobei die mono lithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi pa ralleles Strahlenbündel zwischen der RÖntgenstrahl-Quelle und dem Stepper angeordnet ist. Die von der Röntgenstrahl-Quel le ausgesendeten Röntgenstrahlen werden durch die mono lithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi pa ralleles Strahlenbündel gesammelt, um ein quasi paralleles Röntgenstrahlenbündel mit einer gleichmäßig großen Belich tungsfläche zu bilden und auf den Stepper zu projizieren. Das quasi parallele Röntgenstrahlbündel wird durch die Mas ke übertragen und überträgt die Muster der Maske auf die Resistschicht auf den Waferscheiben. Dadurch wird eine Be lichtungsoperation für eine Lithographie im tiefen Submi krometerbereich ausgeführt.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgen strahl-Linse;

Fig. 2 eine axiale Schnittdarstellung der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse;

Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung des Bereiches C der Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel;

Fig. 5 eine axiale Schnittdarstellung einer monolithi schen kapillaren Röntgenstrahl-Linse für ein qua si paralleles Strahlenbündel;

Fig. 6 eine vergrößerte Teildarstellung des Bereiches C der Fig. 5;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Querschnittes entlang der Linie A-A der Fig. 1 und 4 eines regelmäßigen Sechseckes;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines kreisförmigen Querschnittes entlang der Linie A-A der Fig. 1 und 4;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines rechteckigen Querschnittes entlang der Linie A-A der Fig. 1 und 4;

Fig. 10 eine schematische Darstellung des Aufbaues der Kombination einer monolithischen kapillaren fo kussierenden Röntgenstrahl-Linse und einer Füh rungskapillare;

Fig. 11 eine schematische Darstellung der Struktur der konischen Führungskapillare der Fig. 10;

Fig. 12 eine schematische Darstellung der Struktur der Führungskapillare der Fig. 10, die aus zwei Tei len von rotierenden Ellipsioden gebildet ist;

Fig. 13 eine schematische Darstellung der Struktur der Führungskapillare der Fig. 10, die aus zwei Tei len von rotierenden Paraboloiden gebildet ist;

Fig. 14 eine schematische Darstellung der Struktur der Kombination einer monolithischen fokussierenden Röntgenstrahl-Linse und einer Apertur;

Fig. 15 eine schematische Darstellung der Struktur der umgekehrten Form einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel, d. h. eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse, die ein quasi paralleles Strahlenbündel fokussiert;

Fig. 16 ein schematisches Blockschaltbild eines Röntgen strahl-Fluoreszenzspektrometers mit einer mono lithischen kapillaren fokussierenden Röntgen strahl-Linse;

Fig. 17 ein schematisches Blockschaltbild einer Röntgen strahl-Beugungsmesseinrichtung mit einer mono lithischen Röntgenstrahl-Linse für ein quasi pa ralleles Strahlenbündel und

Fig. 18 ein schematisches Blockschaltbild einer Röntgen strahl-Lithographieeinrichtung zum Lithographie ren im Submikrometerbereich mit einer monolithi schen Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralle les Strahlenbündel.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen das Prinzip des Aufbaus der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Lin se, wobei die Größen des Einfallbereiches und Ausgangs bereiches der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse kleiner sind als die Größe des maximalen Querschnittes der Linse. Die Erzeugende 40 des Längsprofils der Linse 2 und die Profilerzeugenden 42 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 und die Achsen 41 der Röntgenstrahl-Führungskanäle sind an nähernd Segmente von räumlichen Kegelschnitten oder Kombi nationen von Segmenten von Kegelschnitten oder Kombinatio nen von Segmenten von Kegelschnitten und geraden Linien. Die radialen Änderungen der Profilerzeugenden 42 der Linsen 2 und der Profilerzeugenden 40 der Röntgenstrahl-Füh rungskanäle sind in Bezug auf die imaginäre Achse 3 des Röntgenstrahles symmetrisch. Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen drei schematische Schnittdarstellungen, die den Querschnitt in der Richtung A-A einer monolithischen kapillaren fokus sierenden Röntgenstrahl-Linse 2, d. h. ein regelmäßiges Sechseck, einen Kreis und ein Rechteck zeigen. In den oben genannten Figuren bezeichnet 1 die Röntgenstrahl-Quelle. 2 bezeichnet die monolithische kapillare fokussierende Rönt genstrahl-Linse. 3 bezeichnet die imaginäre Röntgenstrahl-Ach se der Linse. 4 bezeichnet den Brennpunkt des Röntgen strahls. 5 bezeichnet den auf die Linse 2 einfallenden Röntgenstrahl. 6 bezeichnet den von der Linse 2 auf den Brennpunkt 4 fokussierten Röntgenstrahl. 7 bezeichnet den Detektor. Schließlich bezeichnet 9 den Röntgenstrahl-Füh rungskanal. Eine starre Festkörperumhüllung 8 umgibt den Umfang der Linse 2, um Nachteile der inneren Struktur der Linse zu beseitigen, um die optische Funktion der Linse zu verbessern und um ihre mechanische Festigkeit zu vergrö ßern. Der Abstand von der Röntgenstrahl-Quelle 1 zu dem Einfallsende der Linse 2, d. h. die Brennweite f1, beträgt etwa 10 mm bis 200 mm. Der Abstand vom Auslaßende der Linse 2 zum Brennpunkt 4, d. h. die Brennweite f2, beträgt 10 mm bis 500 mm. Die Länge der Linse 2 beträgt 25 mm bis 200 mm. Die Größe des Einfallsendes D_in der Linse beträgt 1 mm bis 30 mm. Dies ist bei kreisförmigen Linsen der Durchmesser, bei regelmäßigen Polygonen der Abstand zwischen zwei gegen überliegenden Seiten und bei Rechtecken die minimale Länge zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten. Die Größe des Aus laßendes D_out der Linse beträgt 1 mm bis 35 mm. Der Öff nungsbereich ist größer als 5%.

Die Änderungen der Größe des Innenradius des Röntgenstrahl-Füh rungskanals 9 und die Änderungen der Größe des Quer schnittes der Linse 2 sind kontinuierlich und zueinander synchron. Dies bedeutet, daß dann, wenn der Querschnitt der Linse 2 klein ist, der Innenradius des Röntgenstrahl-Füh rungskanales ebenfalls klein ist, und daß dann, wenn die Größe des Querschnittes der Linse 2 ihr Maximum D_max er reicht, der Innenradius des Röntgenstrahl-Führungskanales 9 ebenfalls sein Maximum aufweist.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Übertragung der pe ripheren Führungskanäle der monolithischen kapillaren fo kussierenden Röntgenstrahl-Linse, ist die Größe der Rönt genstrahl-Führungskanäle 9 an verschiedenen Positionen des Querschnittes senkrecht zur Röntgenstrahl-Achse 3 der Linse unterschiedlich. Beispielsweise weist der Röntgenstrahl-Füh rungskanal 9 in der Nähe der Röntgenstrahl-Achse 3 eine größere Größe auf während der Röntgenstrahl-Führungskanal 9, der von der Röntgenstrahl-Achse 3 entfernt ist, eine kleinere Größe besitzt.

Nachfolgend werden zwei Beispiele für monolithische kapil lare fokussierende Röntgenstrahl-Linsen gegeben. Die erste monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse besteht aus zwei zusammengesetzten Ziehteilen, die insge samt 250 507 Röntgenstrahl-Führungskanäle aufweisen. Die Erzeugende 40 des Längsprofiles der Linse 2, die Profiler zeugenden 42 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 und die Achsen 41 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 werden durch Kombinationen von geraden Liniensegmenten, Liniensegmenten von Rotationsellipsoiden, geraden Liniensegmenten, Linien segmenten von Rotationsellipsoiden und Liniensegmenten ge bildet. Die Länge der Linse 1 beträgt 50 mm. Die Linse weist einen Querschnitt eines gleichmäßigen Sechseckes auf, wobei der Abstand zwischen zwei entgegengesetzten Seiten D_in = 6,7 mm an dem Einfallsende und D_out = 5,2 mm am Ausgangsende und D_max = 7,4 mm am maximalen Querschnitt der Linse beträgt. Die Brennweite f1 beträgt 44 mm. Die Brenn weite f2 beträgt 33 mm. Der Röntgenstrahl- Sammelwinkel ω beträgt 150 mrad. Bei der Verwendung eines Röntgenstrah les von 8,04 KeV der von einer isotropen Röntgenstrahl-Quel le mit einem punktförmigen Strahlungsfleck von 0,1 mm Durchmesser ausgesendet wird, wurde ein Wirkungsgrad der Übertragung η = 5% gemessen. Der Durchmesser des fokus sierten Strahlenbündelpunktes S = 157 µm. Die Verstärkung der Linse beträgt K = 760 und der äquivalente Abstand L_eq = 4,6 mm.

Die zweite monolithische kapillare fokussierende Röntgen strahl-Linse wird durch ein zusammengesetztes Ziehteil ge bildet, das 5677 Röntgenstrahl-Führungskanäle insgesamt aufweist, wobei die Erzeugende 40 des Längsprofiles, die Profilerzeugenden 42 der Röntgenstrahl-Kanäle und die Ach sen 41 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 denjenigen des ersten Beispieles ähnlich sind. Die Länge der Linse 1 be trägt 54 mm. Die Linse weist einen Querschnitt gemäß einem gleichmäßigen Sechseck auf. Der Abstand zwischen den ge genüberliegenden Seiten beträgt am Einfallsende D_in = 6,9 mm, am Auslaßende D_out = 6,65 mm und am maximalen Quer schnitt der Linse D_max = 8,87 mm. Die Brennweite f1 = 81 mm. Die Brennweite f2 = 40 mm. Der Sammelwinkel ω des Röntgenstrahls beträgt 100 mrad. Bei einem Röntgenstrahl von 3,69 KeV, der von einer isotropen punktförmigen Rönt genstrahl-Quelle mit einem Strahlenbündelpunkt von 0,2 mm Durchmesser ausgesendet wird, beträgt der gemessene Wir kungsgrad der Übertragung der Linse η = 19,3%. Der Durch messer des fokussierten Strahlenbündelpunktes S beträgt 260 µm. Die Verstärkung der Linse K beträgt 670. Der äqui valente Abstand L_eq beträgt 6,8 mm. Der oben erwähnte Wir kungsgrad η der Übertragung der Linse ist das Verhältnis des Röntgenstrahl-Flusses am Ausgang zu dem einfallenden Röntgenstrahl-Fluß. Die Größe S des fokussierten Strahlen bündelpunktes ist die Größe des fokussierten Röntgenstrah lenbündelpunktes auf dem Querschnitt senkrecht zur opti schen Achse der Linse an der Brennweite f2. Die Verstär kung der Linse K ist das Verhältnis der Röntgenstrahl-Lei stungsdichte mit einer Röntgenstrahl-Linse an der Brennweite f2 zu der Röntgenstrahl-Leistungsdichte ohne eine Röntgenstrahl-Linse. Der äquivalente Abstand L_eq für isotrope Röntgenstrahl-Quellen ist der Abstand von der Röntgenstrahl-Quelle, wobei die Röntgenstrahl-Lei stungsdichte des Röntgenstrahlenbündels, das direkt von der Röntgenstrahl-Quelle imitiert wird gleich der Lei stungsdichte des Röntgenstrahlenbündels am Brennpunkt ist, wenn die Linse verwendet wird.

Um den fokussierten Strahlenbündelpunkt des Röntgenstrah les weiter zu minimieren, um die Leistungsdichte des Rönt genstrahles zu vergrößern, wird eine Führungskapillare 10 (siehe Fig. 10) oder eine Öffnung 12 (siehe Fig. 14) nach der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgen strahl-Linse 2 hinzugefügt, so daß eine Kombination der Linse und einer Führungskapillare oder eine Kombination der Linse und einer Apertur gebildet wird. In den Fig. 11 und 12 und 13 bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen durch die Führungskapillare fokussierten Punkt des Rönt genstrahlenbündels. Die Form der Führungskapillare 10 ent spricht einer hohlen kegelschnittförmigen Führungskapilla re oder einer hohlen Führungskapillare, die aus zwei Tei len von Rotationsellipsoiden gebildet ist oder einer hoh len Führungskapillare, die aus zwei Teilen von Rotations paraboloiden gebildet ist. In der Fig. 11 ist der fokus sierte Punkt des Strahlenbündels der Linse 2 in der koni schen Kapillare angeordnet. Er wird ferner zu einem klei neren Brennpunkt durch die konische Kapillare fokussiert. Der Detektor 7 ist an der Position des Brennpunktes 11 an geordnet. In der Fig. 12 ist der durch die Linse fokus sierte Punkt des Strahlenbündels an dem ersten Brennpunkt des ersten Rotationsellipsoids angeordnet. Die innerhalb der ellipsoiden Führungskapillare gestreuten Röntgenstrah len werden auf den zweiten Brennpunkt des zweiten Ellip soids fokussiert und fallen auf den Detektor 7 von der Öffnung der Kapillare ein. In der Fig. 13 ist der von der Linse fokussierte Strahlenbündelpunkt auf der Position des Brennpunktes des ersten Rotationsparapoloids der Führungs kapillare angeordnet. Die von dem Strahlenbündelpunkt aus gesendeten Röntgenstrahlen werden durch die die Form eines Paraboloids aufweisende Führungskapillare zu einem quasi parallelen Strahlenbündel reflektiert. Diese Röntgenstrah len werden auf den Brennpunkt des zweiten Rotationsparabo loids fokussiert und fallen auf den Detektor 7 über die Kapillarenöffnung ein. Der Strahlenbündelpunkt ist durch die weitere Fokussierung der Führungskapillare 10 und durch die Begrenzung des Radius der Öffnung der Kapillare weiter verkleinert.

Gemäß Fig. 14 wird eine Apertur 12 nach der monolithi schen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse ange ordnet, so daß eine Kombination aus der Linse und der Apertur gebildet wird. Die Apertur 12 besteht aus einem Material aus mittleren oder schwereren Elementen, die dazu dienen, die Größe des Strahlenbündelpunktes des Röntgen strahles weiter zu begrenzen, so daß der am meisten inten sivste Bereich der Röntgenstrahlen am Strahlenbündelpunkt auf den Detektor 7 einfällt. Dadurch werden ein sehr viel kleinerer Strahlenbündelpunkt und eine höhere Leistungs dichte des Röntgenstrahles erhalten.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen den prinzipiellen Aufbau der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse 2 für ein quasi paralleles Strahlenbündel. Die Größe des Einfallsen des dieser Linse ist kleiner als diejenige des Auslaßen des. Die Erzeugende 40 des Längsprofiles der Linse 2, die Profilerzeugenden 42 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 und die Achsen 41 der Röntgenstrahl-Kanäle entsprechen an nähernd den Kombinationen von Kegelschnittsegmenten und Segmenten von geraden Linien. Die radialen Änderungen der Erzeugenden 40 des Linsenprofils und der Profilerzeugenden 42 der Röntgenstrahl-Kanäle sind in Bezug auf die imaginä re Achse 3 des Röntgenstrahls symmetrisch. Die Profiler zeugende 40 des Auslaßbereiches der Linse ist parallel zur imaginären Röntgenstrahl-Achse 3 der Linse. Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen schematische Darstellungen, die drei Quer schnitte A-A der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Lin se 2 für ein quasi paralleles Strahlenbündel, d. h. ein gleichmäßiges Sechseck, einen Kreis und ein Rechteck, zei gen. In den oben genannten Figuren bezeichnen 1 die Rönt genstrahl-Quelle, 2 die monolithische kapillare Röntgen strahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel, 3 die imaginäre Röntgenstrahl-Achse der Linse, 4 den Brenn punkt des Röntgenstrahles, 5 den auf die Linse einfallen den Röntgenstrahl, 6 den aus der Linse austretenden Rönt genstrahl, 7 den Detektor und 9 die Röntgenstrahl-Kanäle. Eine Schicht aus einer starren Festkörperumhüllung 8 um gibt die Peripherie der Linse 2, um Defekte der inneren Struktur der Linse zu beseitigen, um die optische Funktion der Linse zu verbessern. Der Abstand von der Röntgen strahl-Quelle 1 zu dem Einfallsende der Linse 2, d. h. die Brennweite f1 beträgt 10 mm bis 200 mm. Die Länge der Lin se 1 beträgt 10 mm bis 250 mm. Die Größe des Einfallsendes D_in der Linse beträgt 1 mm bis 35 mm. Sie ist der Durchmes ser der kreisförmigen Linse, der Abstand zwischen gegen überliegenden Seiten einer Linse mit einem Querschnitt entsprechend einem regelmäßigen Polygon und der minimale Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seiten einer rechteckigen Linse. Die Größe des Auslaßendes D_out der Lin se beträgt 2 mm bis 50 mm. Der minimale Abstand vom Ein fallsende der Linse bis zu dem Bereich der maximalen Größe beträgt 10 mm bis 150 mm. Der Öffnungsbereich ist größer als 10%.

Um die Gleichmäßigkeit des Röntgenstrahlbereiches am Aus laß der monolithischen kapillaren Röntgenstrahlen-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel zu verbessern, be sitzen die Röntgenstrahlen-Führungskanäle 9 unterschiedli che Größen an unterschiedlichen Positionen eines Schnittes senkrecht zur Röntgenstrahl-Achse 3 der Linse. Beispiels weise besitzen die Röntgenstrahl-Kanäle 9, die näher an der Röntgenstrahl-Achse 3 angeordnet sind, größere Größen und weisen diejenigen, die weiter von der Röntgenstrahl-Ach se 3 entfernt sind kleinere Größen auf. Die Röntgen strahl-Kanäle am Einfallsende der Linse haben unterschied liche Brennweiten. Beispielsweise ist die Röntgenstrahl-Quel le am Brennpunkt der peripheren Kanäle anstatt an dem Brennpunkt des mittleren Bereiches der Röntgenstrahl-Ka näle angeordnet.

Im folgenden wird ein Beispiel für eine monolithische ka pillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel gegeben. Diese Linse ist durch ein zusam mengesetztes Ziehteil gebildet und weist insgesamt 5677 Röntgenstrahl-Kanäle auf. Diese Linse wird durch die Kom bination von Segmenten aus geraden Linien, Segmenten aus Kurven von Rotationsparaboloiden, Segmenten von Bögen und Segmenten von geraden Linien gebildet. Die Länge der Linse beträgt 44,5 mm. Die Linse weist einen Querschnitt ent sprechend einem regelmäßigen Sechseck auf. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seiten am Einfallsende D_in beträgt 3,2 mm. Derjenige am Auslaßende D_out beträgt 4,2 mm. Die Brennweite f1 ist 124 mm. Der Sammelwinkel des Röntgenstrahls ω = 32 mrad. Für einen von einer isotropen Röntgenstrahl-Quelle mit einem punktförmigen Strahlenbün delfleck von 0,2 mm Durchmesser ausgesendeten Röntgen strahl von 7,31 keV beträgt der gemessene Wirkungsgrad η der Übertragung der Linse 26,2%. Der maximale Divergenz winkel des quasi parallelen Strahlenbündels am Ausgang von der Linse beträgt θ_max = 0,5 mrad. Der Durchmesser des Beleuchtungsfeldes am Ort 100 mm von dem Auslaß der Linse entfernt ist 4,3 mm. Der maximale Divergenzwinkel θ_max der oben genannten Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralle len Strahlenbündels ist der maximale Öffnungswinkel des austretenden quasi parallelen Röntgenstrahl-Bündels unter den Kanälen in dem Beleuchtungsfeld. Der Durchmesser des Beleuchtungsfeldes der Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel entspricht der Größe des durch die Linse zu einem Bereich an einem vorgegebenen Abstand von dem Auslaß der Linse und senkrecht zur optischen Achse der Linse übertragenen Fleckes des Röntgenstrahlenbündels.

Die Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur der umgekehrten Form einer monolithischen kapil laren Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strah lenbündel, d. h. eine monolithische kapillare Röntgen strahl-Linse die ein quasi paralleles Strahlenbündel fo kussiert. Die Größe des Einfallsendes dieser Linse ist größer als diejenige des Auslaßendes. Die Erzeugende des Linsenprofils des Einfallsbereiches ist parallel zur Rönt genstrahl-Achse 3 der Linse 2. Der Röntgenstrahl fällt vom parallelen Ende ein und wird zu einem divergierenden Rönt genstrahlenbündel einer hohen Energiedichte am Brennpunkt des austretenden Röntgenstrahles fokussiert. Die Größe des Einfallsendes dieser Linse D_in beträgt 2 mm bis 50 mm. Die jenige des Auslaßendes D_out der Linse beträgt 1 mm bis 35 mm. Die Länge der Linse beträgt 10 mm bis 250 mm. Der mi nimale Abstand zwischen dem Bereich der Linse, der die ma ximale Größe hat, zum Auslaßende der Linse beträgt 2 mm bis 150 mm. Der Abstand f vom Auslaßende der Linse zu dem kleinsten fokussierten Strahlenbündelfleck beträgt 10 mm bis 200 mm. Der Öffnungsbereich ist größer als 10%.

Ein Verfahren zur Herstellung dieser monolithischen kapil laren Röntgenstrahl-Linse umfaßt die folgenden Schritte:

1) Manuelles Blasen oder mechanisches Ziehen von hohlen Röhren mit einem Durchmesser von 10 mm bis 40 mm unter Verwendung einer Gruppe von Borglas als rohe bzw. un bearbeitete Röhren zur Herstellung der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse.
2) Zuführen der gereinigten unbearbeitenden Röhren in ei nen Heizofen einer Temperatur von 750°C bis 950°C mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 30 mm pro Minute und kontinuierliches Ziehen der Röh ren mit einer Ziehmaschine mit einer Geschwindigkeit von 1 mm bis 5 m pro Minute zu Monokapillaren mit ei nem Durchmesser von 0,3 mm bis 2 mm, die nach dem Schneiden auf eine feste Länge als "einzelne Führungs kapillaren" bezeichnet werden.
3) Stapeln der Monokapillaren in einer polygonalen Form einer symmetrischen Form oder in einer kreisförmigen Form oder einer rechteckigen Form und Verbinden der selben zu einem polygonalen Bündel, dessen Querschnitt eine symmetrische Form aufweist, oder zu einem kreis förmigen Bündel oder zu einem rechteckigen Bündel, das als "erstes Mehrfachbündel", bezeichnet wird.
4)
a. Bringen des ersten Mehrfachbündels in die Hochtem peraturzone eines Heizofens mit einer Temperatur von 750°C bis 950°C und Halten des Bündels in dieser Zone, um einen Tropfen des Bündels zu er halten, Absenken der Temperatur und Einschalten des Zufuhrmechanismus und einer Winde nach dem Ziehen des geschmolzenen Tropfens des Bündels zu den Ziehrollen;
b. Zuführen des ersten Mehrfachbündels in den Ofen mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 30 mm pro Minute und zur selben Zeit Ziehen des Bündels in Multikapillaren mit einer gleichmä ßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 5 m pro Minute durch die Winde;
c. Ziehen mit einer variablen Geschwindigkeit und ei ner gleichmäßigen oder variablen Zufuhrgeschwin digkeit unter Anwendung verschiedener variabler Geschwindigkeiten (z. B. einer gleichmäßigen Be schleunigung, Verzögerung usw.) in dem oben ge nannten Bereich der Geschwindigkeiten gemäß der Anforderung an das Profil und die Größe der Linse zur Bildung von Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten oder Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten und geraden Linien;
d. Erneutes Zuführen und Ziehen mit einer gleichmäßi gen Geschwindigkeit in dem Bereich der oben ge nannten Geschwindigkeiten zur Bildung von Segmen ten einer geraden Linie,
wobei ein Block einer ersten monolithischen Rönt genstrahl-Linse für ein quasi parallales Strahlen bündel nach der Ausführung der oben genannten Schritte erhalten werden kann;
e. Ziehen des Blockes in der umgekehrten Richtung, um einen Block einer ersten monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse zu erhalten;
5) Ziehen des oben genannten ersten Mehrfachbündels mit demselben Verfahren des Schrittes 2) zur Bildung von Multikanal-Kapillaren mit einem Durchmesser oder einem Durchmesser über den Seiten von 0,5 mm bis 4,0 mm, die als "erste Mehrfachkapillaren" bezeichnet werden;
6) Bilden eines zweiten Mehrfachbündels durch Anwenden desselben Verfahrens des Schrittes 3) mit den ersten Mehrfachkapillaren;
7) Bilden eines Blockes der zweiten zusammengesetzten mo nolithischen kapillaren Linse durch Anwenden des Ver fahrens des Schrittes 4) mit dem zweiten Mehrfachbün del und
8) Schneiden des Blockes der ersten oder zweiten mono lithischen kapillaren Linse in die gewünschte Form entsprechend der unterschiedlichen Anwendung zur Bil dung einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahlen-Lin se.
Die Verwendung der ersten oder zweiten gezogenen mono lithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse hängt von der Anzahl der gewünschten Röntgenstrahl-Kanäle und dem Durchmesser der Kanäle ab. Das erste Formen durch Ziehen wird angewendet, wenn die geforderte Anzahl der Röntgenstrahl-Kanäle kleiner ist oder wenn der Durch messer der Kanäle größer ist. Das zweite Formen durch Ziehen wird angewendet, wenn die geforderte Anzahl der Röntgenstrahl-Kanäle größer ist oder wenn der Durch messer der Kanäle kleiner ist. Je nach Anforderung kann auch ein Ziehen in mehreren Schritten angewendet werden.
Ein Verfahren zur Herstellung der monolithischen ka pillaren Röntgenstrahl-Linse mit einer starren Fest körperumhüllung umfaßt die folgenden Schritte:
9) Stapeln der Monokapillaren oder Mehrfachkapillaren eng in einem Glasrohr, das dieselbe Form wie das Mehrfach bündel aufweist oder Stapeln von Glasfasern derselben Größe wie die Kapillaren um den Umfang, wenn das Mehr fachbündel gestapelt wird um ein Mehrfachbündel mit einer Umhüllung zu schaffen.
10) Herstellen einer monolithischen kapillaren Röntgen strahl-Linse mit einer starren Festkörperumhüllung un ter Anwendung des Verfahrens, das in den oben genann ten Schritten 4), 7) und 8) beschrieben wurde.

Gemäß Fig. 16 besteht ein Röntgenstrahl-Fluor eszenzspektrometer, das die monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse verwendet, aus einer Röntgenstrahl-Quelle 1, einer monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse 2, Detektoren 7 und 7′, einer Probe 13, Vorverstärkern 15 und 15′, Verstärkern 16 und 16′, einer PC gestützten Mehrfachanalysiereinrichtung 17 und einer Raten-Meßeinrichtung 18 bzw. einem Ratemeter. 3 bezeichnet die imaginäre Röntgenstrahl-Achse der Linse 2. Der Röntgenstrahl 5, der von der Röntgenstrahl-Quelle 1 ausgesendet wird, wird gesammelt und durch die monolithi sche kapillare fokussierende Linse 2 fokussiert, um einen Mikrofleck des Strahlenbündels mit einem Durchmesser zu bilden, der kleiner als mehrere Millimeter ist und auf die zu untersuchende Probe 13 fokussiert wird. Die von den ak tivierten Elementen in der Probe 13 emittierten charakte ristischen Röntgenstrahlen 14 strahlen auf den Detektor 7. Der Ausgang von dem Detektor 7 wird nach der Verstärkung durch den Vorverstärker 15 und dem Verstärker 16 in die PC gestützte Mehrfachanalysiereinrichtung 17 zur Analyse und Speicherung gesendet. Ein anderer Teil des von der Probe 13 induzierten Röntgenstrahles wird vom Detektor 7′ emp fangen. Das Ausgangssignal des Detektors 7′ wird zu der Raten-Meßeinrichtung 18 über den Vorverstärker 15′ und den Verstärker 16′ zur Registrierung und Speicherung gesendet, um die Intensität der Röntgenstrahl-Quelle 1 zu überwa chen.

Um die Größe des Fleckes des Röntgenstrahlenbündels weiter zu begrenzen, um den Röntgenstrahl in den zentralen Be reich des Fleckes des Röntgenstrahlenbündels auf den De tektor 7 zu strahlen, um dadurch einen kleinen Strahlen bündelfleck und eine höhere Röntgenstrahl-Energiedichte zu erhalten, kann ein einziges bzw. einzelnes Führungsrohr 10 oder eine Apertur 12 nach der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse 2 hinzugefügt werden, um ein Röntgenstrahl-Fluoreszenzspektrometer mit einer Linse und einer Kapillare oder einer Kombination einer Linse und einer Apertur zu bilden.

Gemäß Fig. 17 besteht ein Röntgenstrahl-Diffraktometer, das die monolithische Röntgenstrahl-Linse für einen quasi paralleles Strahlenbündel umfaßt, aus einer Röntgenstrahl-Quel le 1, einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Lin se 2 für einen quasi parallelen Strahl, einer mono lithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse 2′ zur Fokussie rung eines quasi parallelen Strahlenbündels, einem Detek tor 7, einer Probe 13, einem Vorverstärker 15, einem Hauptverstärker 16, einer Puls-Analysiereinrichtung 21, einer Skaliereinrichtung 22, einer Raten-Meßeinrichtung 18, einem Goniometer 23 bzw. einem Winkelmesser, einem Steuersystem 24 für die Röntgenstrahl-Quelle, einer Hoch spannungsquelle 25 für die Röntgenstrahl-Quelle 1, einem Computer 26, einer Energieversorgung 20, einer Hochspan nungsquelle für den Detektor 19 etc. Der von der Röntgen strahl-Quelle 1 emittierte Röntgenstrahl wird durch die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse 2 zur Bildung des quasi parallelen Strahlenbündels 6, das auf die Probe 13 gestrahlt wird, gesammelt. Das von der Probe 13 erzeug te, quasi parallel gebeugte Strahlenbündel 27 fällt in die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse 2′, die es fo kussiert und fällt dann auf den Detektor 7. Das von dem Detektor 7 ausgesendete Signal wird dann nach einer zwei stufigen Verstärkung durch den Vorverstärker 15 und den Hauptverstärker 16 an die Puls-Analysiereinrichtung 21 ge sendet. Auf einem Weg wird das durch die Puls-Analy siereinrichtung 21 erzeugte Signal zur Skalierein richtung 22 gesendet und durch die Raten-Meßeinrichtung 18 registriert. Auf dem anderen Weg wird dieses Signal zum Computer 26 zur Verarbeitung gesendet. Sowohl das Goniome ter 23 als auch das Steuersystem 24 für die Röntgenstrahl-Quel le werden durch den Computer 26 gesteuert.

Gemäß Fig. 18 weist eine Röntgenstrahl-Litho graphieeinrichtung zum Lithographieren im Submi krometerbereich (0,1 bis 0,3 Mikrometer), die die mo nolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse zur Erzeu gung eines quasi parallelen Strahlenbündels verwen det, eine weiche Röntgenstrahl-Quelle 1, eine mono lithische Röntgenstrahl-Linse 2 zur Erzeugung eines quasi parallelen Strahlenbündels, Masken 28, Masken muster 29, eine Scheibe bzw. Halbleiterscheibe 13, eine Vakuumkammer 30, eine Belichtungskammer 31, eine Resistschicht 34, einen Linsenhalter 33, ein Vakuum fenster 32 usw. auf. Der von der weichen Röntgen strahl-Quelle 1 ausgesendete Röntgenstrahl 5 (der Auffangwinkel beträgt ± 5° bis ± 15°) tritt in die monolithische Röntgenstrahl-Linse 2 zur Erzeugung ei nes quasi parallelen Strahlenbündels ein. Der Sammel winkel der Linse 2 ist um eine oder mehr Größenord nungen größer als derjenige von bekannten Röntgen strahlen-Lithographieeinrichtungen. Der Röntgenstrahl wird nach seinem Eintritt in die Linse 2 an den Wän den der Kapillaren der Kanäle vielfach total reflek tiert. Schließlich wird ein quasi paralleles Strah lenbündel von weichen Röntgenstrahlen, das einen re lativ gleichmäßig großen Beleuchtungsbereich bzw. Be lichtungsbereich aufweist, gebildet und ausgesendet. Dieses wird durch die auf dem Stepper angeordnete Maske 28 übertragen, wenn es am Stepper ankommt. Da durch wird das Muster 29 der Maske 28 auf die Re sistschicht 34 auf der Scheibe 13 übertragen. Auf diese Weise wird ein Belichtungsverfahren für eine Lithographie mit einer Tiefe im Submikrometerbereich ausgeführt.

Die vorliegende Erfindung umfaßt die folgenden Vorteile:

1) Der Herstellungsschritt ist einfach, zeitsparend und kann bei niedrigen Kosten ausgeführt werden, weil die vorliegende Linse direkt gezogen wird.
2) Da diese Linse ein einziges Festkörperteil ohne ir gendwelche Trägerteile ist, ist es kompakt und besitzt es eine miniaturisierte Struktur und eine große mecha nische Festigkeit. Außerdem ist die Linse bequem an wendbar und erschwinglich.
3) Da der Aufbau der Struktur der monolithischen kapilla ren Röntgenstrahl-Linse vernünftig ist, ist ihr Öff nungsbereich groß, ist ihr Volumen klein und ist ihr Sammelwinkel für den von der Röntgenstrahl-Quelle emittierten Röntgenstrahl groß. Aus diesem Grunde ist der Wirkungsgrad der Übertragung des Röntgenstrahles groß und besitzt die Linse eine gute Fokussierwirkung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse 2, bei dem ein hohles rohes Glasrohr in einem Heizofen durch eine Zieheinrichtung zu Monokapillaren gezogen wird. Die Mono kapillaren werden in einer symmetrischen Form gestapelt, um ein Mehrfachbündel zu bilden. Das Mehrfachbündel wird in den Heizofen zugeführt, um es mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit oder eine variablen Geschwindigkeit zu er hitzen. Das Mehrfachbündel wird durch eine Zieheinrichtung mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit und einer varia blen Geschwindigkeit gezogen, um einen ersten integrierten Linsenblock zu bilden. Der monolithische Linsenblock wird auf die gewünschte Form entsprechend seiner Anwendung ge schnitten, um die erste monolithische kapillare Röntgen strahl-Linse 2 zu bilden. Eine nach diesem Verfahren her gestellte monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse 2 umfaßt eine Mehrzahl von Röntgenstrahl-Kanälen 9, die von einem Ende zum anderen Ende verlaufen. Die Linse 2 weist die Form eines einzigen Glas-Festkörpers auf, der durch Verschmelzen der Wände der Röntgenstrahl-Kanäle 9 mit sich selbst gebildet wird. Ein Röntgenstrahl-Diffraktometer, das eine solche Linse 2 anwendet weist eine Röntgenstrahl-Quel le 1, eine Probe 13, einen Detektor 7, eine Hochspan nungsquelle 25, einen Verstärker 15, 16, eine Puls-Ana lysiereinrichtung 21, eine Skaliereinrichtung 22, eine Raten-Meßeinrichtung 18, einen Computer 26, ein Steuersy stem 24 für die Röntgenstrahl-Quelle 1 und ein Goniometer 23 auf. Dabei wird die monolithische kapillare Röntgen strahl-Linse 2 zwischen der Röntgenstrahl-Quelle 1 und der Probe 13 und/oder zwischen der Probe 13 und dem Detektor 7 angeordnet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer monolithischen kapil laren Röntgenstrahl-Linse, gekennzeichnet durch die folgen den Schritte:

1) Ziehen eines hohlen rohen Glasrohres zu Monoka pillaren in einem Heizofen durch eine Ziehein richtung.
2) Stapeln von Monokapillaren in eine symmetrische Form zur Bildung eines Mehrfachbündels.
3) Zuführen des Mehrfachbündels in den Heizofen um es bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit oder einer variablen Geschwindigkeit zu erhitzen.
4) Ziehen des Mehrfachbündels durch einen Ziehturm mit einer gleichmäßigen und einer variablen Ge schwindigkeit zur Bildung eines ersten integralen Linsenblockes.
5) Schneiden des monolithischen Linsenblockes auf eine gewünschte Form entsprechend der Anwendung, um die erste monolithische kapillare Röntgen strahl-Linse (2) zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt 1) die folgenden Schritte umfaßt:

a) Manuelles Blasen oder mechanisches Ziehen von hohlen Röhren mit einem Durchmesser von 10 mm bis 40 mm unter Verwendung eines Glases aus der Borglas-Gruppe als rohe Röhren zur Herstellung der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Lin se.
b) Zuführen der gereinigten rohen Röhren in einen Heizofen mit einer Temperatur von 750°C bis 950°C mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 30 mm pro Minute und kontinuierliches Zie hen der Röhren mit einer Ziehmaschine bei einer Geschwindigkeit von 1 mm bis 5 m pro Minute zu Monokapillaren mit einem Durchmesser von 0,3 mm bis 2 mm, die im folgenden nach dem Schneiden auf eine feste Länge als "einzelne Führungskapillare" bezeichnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schritt 3) die folgenden Schritte umfaßt:

a) Anordnen des ersten Mehrfachbündels in der Hochtemperaturzone eines Heizofens mit einer Tem peratur von 750°C bis 950°C und Halten des Mehrfachbündels in dieser Zone, um einen Tropfen des Bündels zu erhalten, Absenken der Temperatur und Einschalten des Zufuhrmechanismus und einer Winde nach dem Ziehen des geschmolzenen Tropfens des Bündels zu den Ziehrollen.
b) Zuführen des ersten Mehrfachbündels in den Ofen mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 30 mm pro Minute.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt 4) die folgenden Schritte umfaßt:

a) Ausführen des Ziehens mit einer variablen Ge schwindigkeit und des Zuführens mit einer gleich mäßigen oder variablen Geschwindigkeit unter An wendung verschiedener variabler Geschwindigkeiten (z. B. einer gleichmäßigen Beschleunigung, Brem sung usw.) in dem oben genannten Bereich der Ge schwindigkeiten gemäß der Anforderung an das Pro fil und die Größe der Linse (2), um Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten oder Kombinatio nen von Segmenten von Kegelschnitten und geraden Linien zu bilden.
b) Erneutes Zuführen und Ziehe-bei einer gleichmä ßigen Geschwindigkeit in dem Bereich der oben ge nannten Geschwindigkeiten, um Segmente von gera den Linien zu bilden, wobei ein Block einer er sten monolithischen Röntgenstrahlen-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel nach der Ausfüh rung der oben genannten Schritte erhalten werden kann.
c) Ziehen des Blockes in der umgekehrten Richtung, um eine erste monolithische kapillare fokussie rende Röntgenstrahl-Linse zu erhalten.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündel bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 5 m pro Minute durch die Winde zu Multikapillaren gezogen werden.

6. Verfahren zur Herstellung einer monolithischen kapil laren Röntgenstrahl-Linse mit den folgenden Schritten:

1) Ziehen eines hohlen, rohen Glasrohres zu einer Monokapillaren in einem Heizofen durch eine Zieheinrichtung.
2) Stapeln von Monokapillaren in einer symmetrischen Form zur Bildung eines ersten Mehrfachbündels.
3) Ziehen des oben genannten ersten Mehrfachbündels mit demselben Verfahren des Schrittes 1) zur Bil dung einer Mehrfachkanal-Kapillare eines kleine ren Durchmessers oder eines Durchmessers über den Seiten, die als zweite Mehrfachkapillaren be zeichnet werden.
4) Bilden eines zweiten Mehrfachbündels durch Anwen den des Verfahrens des Schrittes 2) mit den er sten Mehrfachkapillaren.
5) Zuführen des zweiten Mehrfachbündels in den Heiz ofen, um es mit einer gleichmäßigen Geschwindig keit oder einer variablen Geschwindigkeit zu er hitzen.
6) Ziehen des zweiten Mehrfachbündels durch eine Zieheinrichtung mit einer gleichmäßigen Geschwin digkeit und einer variablen Geschwindigkeit zur Bildung eines zweiten integrierten monolithischen Linsenblockes.
7) Schneiden des zweiten monolithischen Linsen blockes in eine gewünschte Form gemäß der Verwendung, um eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Lin se (2) zu bilden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt 1) die folgenden Schritte umfaßt:

a) Manuelles Blasen oder mechanisches Ziehen von hohlen Röhren mit einem Durchmesser von 10 mm bis 40 mm unter Verwendung eines Glases aus der Borglas-Gruppe in der Form als rohe Röhren zur Herstellung eine monolithischen kapillaren Rönt genstrahl-Linse (2).
b) Zuführen der gereinigten rohen Röhren in einen Heizofen bei 750°C bis 950°C mit einer gleich mäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 30 mm pro Minute und kontinuierliches Ziehen der Röhren mit einer Ziehmaschine bei einer Geschwindigkeit von 1 mm bis 5 m pro Minute zu Monokapillaren mit ei nem Durchmesser von 0,3 mm bis 2 mm, die nach dem Schneiden auf eine feste Länge als "einzelne Füh rungskapillaren" bezeichnet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schritt 3) die folgenden Schritte umfaßt:

a) Anordnen des ersten Mehrfachbündels in der Hochtemperaturzone eines Heizofens mit einer Tem peratur von 750°C bis 950°C und Halten des Bün dels in dieser Zone, um das Bündel zum Tropfen zu bringen, Absenken der Temperatur und Einschalten des Zufuhrmechanismus und der Winde nach dem Zie hen des geschmolzenen Tropfens des Bündels zu den Ziehrollen.
b) Zuführen des ersten Mehrfachbündels in den Ofen mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 30 mm pro Minute.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser oder der Durchmesser über die Seiten der Mehrfachkanal-Kapillaren 0,4 mm bis 4 mm beträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt 6) die folgenden Schritte umfaßt:

a) Ausführen des Ziehens mit einer variablen Ge schwindigkeit und des Zuführens mit einer gleich mäßigen oder variablen Geschwindigkeit unter An wendung verschiedener variabler Geschwindigkeiten (z. B. einer gleichmäßigen Beschleunigung, Brem sung usw.) in dem oben genannten Bereich der Ge schwindigkeiten gemäß der Anforderung an das Pro fil und die Größe der Linse, um Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten oder Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten und geraden Li nien zu bilden.
b) Wiederholtes Zuführen und Ziehen mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit in dem oben genann ten Geschwindigkeitsbereich, um Segmente von ge raden Linien zu bilden, wobei ein Block der zwei ten monolithischen Röntgenstrahl-Linse (2) für ein quasi paralleles Strahlenbündel erhalten wird, nachdem die oben genannten Schritte ausge führt wurden.
c) Ziehen des Blockes in der umgekehrten Richtung, um einen Block der zweiten monolithischen kapil laren fokussierende Röntgenstrahl-Linse (2) zu erhalten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Bündel zu Mehrfachkapillaren mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 5 m pro Minute durch die Winde gezogen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß beim Schritt 2) die einzelnen Führungskapil laren oder die zusammengesetzten Kapillaren dicht in einem Glasrohr gestapelt werden, das dieselbe Form wie das Mehr fachbündel aufweist, oder daß Glasfasern derselben Größe wie die Kapillaren um den Umfang beim Stapeln des Mehrfach bündels, gestapelt werden, um ein Mehrfachbündel mit einer Umhüllung (8) zu bilden.

13. Verfahren nach einem der Schritte 6) bis 12), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schritt 1) und dem Schritt 6) das in den Schritten 2) bis 5) genannte Verfahren N mal entsprechend der Anwendung wiederholt wird, um eine (N+2)te monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse (2) zu schaf fen, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 0 ist.

14. Monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse, herge stellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Röntgenstrahl-Ka nälen (9), die von einem Ende zu dem anderen Ende der Linse (2) verlaufen, wobei die Linse die Form eines einzi gen Glas-Festkörpers aufweist, der durch Verschmelzen der Wände der Röntgenstrahl-Kanäle (9) miteinander gebildet ist.

15. Linse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugende (40) des Längsprofiles der Linse (2), die Profilerzeugenden (42) der Röntgenstrahl-Kanäle (9) und die Achsen (41) der Röntgenstrahl-Kanäle (9) annähernd Segmente von räumlichen Kegelschnitten, von Kombinationen von Seg menten von Kegelschnitten oder von Kombinationen von Seg menten von Kegelschnitten und geraden Linien sind und daß die radiale Anwendung der Erzeugenden (40) des Längspro files der Linse (2) und der Profilerzeugenden (42) der Röntgenstrahl-Kanäle (9) in Bezug auf die imaginäre Rönt genstrahl-Achse (3) symmetrisch sind.

16. Linse nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich net, daß der Querschnitt des Einfallsendes der Linse (2) und die Querschnitte der Röntgenstrahl-Kanäle (9) senkrecht zur Lichtachse (3) der Linse (2) gleichmäßige Polygone, Kreise oder Rechtecke sind und daß die Form des Querschnit tes des Auslaßendes ähnlich derjenigen des Querschnittes des Einfallsendes ist.

17. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die Linse eine starre Festkörperumhüllung (8) aufweist.

18. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch ge kennzeichnet, daß die Größen der Röntgenstrahl-Kanäle (9) an unterschiedlichen Positionen auf den Querschnitten senk recht zur Röntgenstrahl-Achse (3) der Linse (2) unter schiedlich sind.

19. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die Größen des Querschnittes an der Ein fallsseite und des Querschnittes an der Auslaßseite der Linse (2) nicht größer als der maximale Querschnitt sind.

20. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstand von der Röntgenstrahl-Quel le (1) zum Einfallsende der Linse (2) 10 mm bis 200 mm, der Abstand von dem Auslaßende der Linse (2) zu dem auf ein Minimum fokussierten Strahlenbündel fleck 10 mm bis 500 mm, die Länge der Linse (2) 25 mm bis 200 mm, die Größe des Einfallsendes (D_in) der Lin se (2) 1 mm bis 30 mm, und die Größe des Auslaßendes (D_out) der Linse (2) 1 mm bis 35 mm betragen und daß der Öffnungsbereich größer als 5% ist.

21. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch ge kennzeichnet, daß eine einzige Führungskapillare (10) oder eine Apertur (12) nach der Linse (2) angeordnet ist, um ei ne Kombination der Linse (2) und der Führungskapillare (10) oder eine Kombination der Linse (2) und der Apertur (12) zu bilden, und daß die Röntgenstrahl-Achse (3) der einzigen Führungskapillare (10) oder die Mitte der Apertur (12) auf der imaginären Röntgenstrahl-Achse (3) der Linse (2) ange ordnet ist.

22. Linse nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der einzigen Führungskapillare (10) in Kombination mit der Linse (2) ein konisches bzw. kegelschnittförmiges Rohr ist oder durch zwei rotierende Teilellipsoide oder durch zwei rotierende Paraboloide gebildet ist.

23. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, daß die Apertur (12) in Kombination mit der Linse (2) vorgesehen ist und daß die Apertur (12) aus einem Material aus mittleren oder schweren Elementen gebildet ist.

24. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die Größe des Einfallsendes der Linse (2) kleiner ist als diejenige des Auslaßendes und daß die Er zeugende (40) der Linse (2) am Auslaßende parallel zur ima ginären Röntgenstrahl-Achse (3) der Linse (2) verläuft.

25. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch ge kennzeichnet, daß die Röntgenstrahl-Kanäle (9) der Linse (2) unterschiedliche Brennweiten besitzen.

26. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Röntgenstrahl-Quel le (1) und dem Einfallsende (D_in) der Linse (2) 10 mm bis 200 mm, der minimale Abstand von dem Einfallsende der Linse (2) zu dem Bereich der maximalen Größe der Linse (2) 10 mm bis 150 mm, die Länge der Linse (2) 10 mm bis 250 mm, die Größe des Einfallsendes (D_in) der Linse (2) 1 mm bis 35 mm und die Größe des Auslaßendes (D_out) der Linse (2) 2 mm bis 50 mm betragen und daß der Öffnungsbereich größer als 10% ist.

27. Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die Größe des Auslaßendes (D_out) der Lin se (2) kleiner ist als diejenige des Einfallsendes (D_in) und daß die Erzeugende (40) der Linse (2) am Einlaßbereich parallel zur imaginären Röntgenstrahl-Achse (3) verläuft.

28. Linse nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Einfallsendes (D_in) der Linse (2) 2 mm bis 50 mm, die Größe des Auslaßendes (D_out) der Linse (2) 1 mm bis 35 mm, die Länge der Linse (2) 10 mm bis 250 mm, der minimale Abstand von dem Bereich der maximalen Größe der Linse (2) zu dem Auslaßende (D_out) der Linse (2) 10 mm bis 150 mm und der Abstand von dem Auslaßende (D_out) der Linse (2) zu dem auf einen minimalen Fleck fokus sierten Strahlenbündel 10 mm bis 200 mm betragen und daß der Öffnungsbereich größer als 10% ist.

29. Röntgenstrahl-Fluoreszenzspektrometer mit einer Linse nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Röntgenstrahl-Quelle (1), eine Probe (13), eine Röntgenstrahl-Linse (2), die zwischen der Röntgenstrahl-Quelle (1) und der Probe (13) angeord net ist, ein Detektor (7), ein Verstärker (15, 16) und eine computergestützte Mehrfachanalysiereinrichtung (17) vorgesehen sind, wobei die Röntgenstrahl-Linse (2) die Form einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse (2) oder einer Kombination einer Röntgenstrahl-Linse (2) und einer Führungskapillare (10) oder einer Kombination einer Röntgenstrahl-Linse (2) und einer Öffnung (12) ge mäß Anspruch 19 oder 21 ist.

30. Röntgenstrahl-Diffraktormeter mit einer Linse nach Anspruch 24 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Röntgenstrahl-Quelle (1), eine Probe (13), ein Detektor (7), eine Hochspannungsquelle (25), ein Verstärker (15, 16), eine Puls-Analysiereinrichtung (21), eine Ska liereinrichtung (22), eine Raten-Meßeinrichtung (18), ein Computer (26), ein Steuersystem (24) für die Rönt genstrahl-Quelle (1) und ein Goniometer (23) vorgesehen sind, wobei eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Lin se (2) gemäß Anspruch 24 oder 27 zwischen der Rönt genstrahl-Quelle (1) und der Probe (13) und/oder zwi schen der Probe (13) und dem Detektor (7) angeordnet ist.

31. Röntgenstrahl-Lithographieeinrichtung zum Lithogra phieren im Submikrometerbereich mit einer Linse nach An spruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Puls-Plasma-Strah lungsquelle (1), ein Stepper mit Masken (28) und Scheiben (13), eine Vakuum-Einrichtung (31), zugeordnete Energiequellen und Steuersysteme vorgesehen sind, wobei eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse (2) ge mäß Anspruch 24 zwischen der Röntgenstrahl-Quelle (1) und dem Stepper angeordnet ist.