JP3254771B2 - X線縮小投影露光装置および方法 - Google Patents
X線縮小投影露光装置および方法Info
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- reduction projection
- wafer
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
-
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線リソグラフィーに
使用するX線縮小投影露光装置に関する。
使用するX線縮小投影露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化にと
もない、回折限界によって制限される光学系の解像力を
向上させるために、従来の紫外線の代りに、紫外線より
波長の短いX線を使用した縮小投影リソグラフィー技術
が開発されている。この技術に使用される露光装置は、
図2に示すように、X線源1、照明光学系2、反射マス
ク3、縮小投影光学系4、およびウェハ5から構成され
るものである。X線の光源1には、放射光またはレーザ
ープラズマX線源が使用される。照明光学系2は、斜入
射ミラーまたは多層膜ミラーおよびフィルターなどから
なり、光源1で発生したX線の中から所望の波長のX線
を取り出して反射マスク3上の必要な範囲を照明するも
のである。
もない、回折限界によって制限される光学系の解像力を
向上させるために、従来の紫外線の代りに、紫外線より
波長の短いX線を使用した縮小投影リソグラフィー技術
が開発されている。この技術に使用される露光装置は、
図2に示すように、X線源1、照明光学系2、反射マス
ク3、縮小投影光学系4、およびウェハ5から構成され
るものである。X線の光源1には、放射光またはレーザ
ープラズマX線源が使用される。照明光学系2は、斜入
射ミラーまたは多層膜ミラーおよびフィルターなどから
なり、光源1で発生したX線の中から所望の波長のX線
を取り出して反射マスク3上の必要な範囲を照明するも
のである。
【0003】X線縮小投影リソグラフィーでは、X線を
反射する多層膜上に反射率の低い部分を設けてパターン
を形成した反射マスクが使用される。X線の波長域では
透明な物質が存在しないので、従来と同様の透過型のマ
スクを作製するためには、窒化シリコンなどのX線の吸
収の小さい物質からなる自立膜(メンブレン)の上に微
細なパターンを形成しなければならない。メンブレンに
よるX線の吸収を抑えるためにその厚さを0.1μm程
度以下にしなければならないので、この構造で大面積の
マスクを作製することは困難である。一方、反射マスク
の場合は、厚い基板上にパターンを形成するので大面積
化は容易である。これらの理由により、X線縮小投影露
光装置では透過型ではなく反射型のマスクが用いられて
いる。
反射する多層膜上に反射率の低い部分を設けてパターン
を形成した反射マスクが使用される。X線の波長域では
透明な物質が存在しないので、従来と同様の透過型のマ
スクを作製するためには、窒化シリコンなどのX線の吸
収の小さい物質からなる自立膜(メンブレン)の上に微
細なパターンを形成しなければならない。メンブレンに
よるX線の吸収を抑えるためにその厚さを0.1μm程
度以下にしなければならないので、この構造で大面積の
マスクを作製することは困難である。一方、反射マスク
の場合は、厚い基板上にパターンを形成するので大面積
化は容易である。これらの理由により、X線縮小投影露
光装置では透過型ではなく反射型のマスクが用いられて
いる。
【0004】図2において、反射マスク3で反射したX
線は、複数の多層膜ミラーで構成された縮小投影光学系
4によりウェハ5上に結像し、ウェハ5に塗布されたフ
ォトレジスト上にマスクパターンが縮小転写される。こ
のようなX線縮小投影露光装置で使用されるX線は、多
層膜反射鏡によって高い反射率の得られる、波長10〜
200オングストロームの、いわゆる軟X線である。軟
X線は大気中では吸収されて減衰するため、X線縮小投
影露光装置の光路は全て真空に保たれている。
線は、複数の多層膜ミラーで構成された縮小投影光学系
4によりウェハ5上に結像し、ウェハ5に塗布されたフ
ォトレジスト上にマスクパターンが縮小転写される。こ
のようなX線縮小投影露光装置で使用されるX線は、多
層膜反射鏡によって高い反射率の得られる、波長10〜
200オングストロームの、いわゆる軟X線である。軟
X線は大気中では吸収されて減衰するため、X線縮小投
影露光装置の光路は全て真空に保たれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のX線縮小投影露光装置では、反射マスクへ入射した
X線は入射角と反射角とが等しくなるように鏡面反射す
るので、照明光学系と縮小投影光学系とが互いに干渉し
ないようにするために、反射マスクを照明する光線は反
射マスクに対して垂直ではなく必ず斜めに入射させなけ
ればならない。従って、反射マスクで反射した光線も反
射マスクの法線方向へ進行することはできず、反射マス
クの法線に対してある角度だけ傾いた方向へ進行する。
来のX線縮小投影露光装置では、反射マスクへ入射した
X線は入射角と反射角とが等しくなるように鏡面反射す
るので、照明光学系と縮小投影光学系とが互いに干渉し
ないようにするために、反射マスクを照明する光線は反
射マスクに対して垂直ではなく必ず斜めに入射させなけ
ればならない。従って、反射マスクで反射した光線も反
射マスクの法線方向へ進行することはできず、反射マス
クの法線に対してある角度だけ傾いた方向へ進行する。
【0006】一方、縮小投影露光装置には、焦点合わせ
を行うための、反射マスクとウェハの両方を縮小投影光
学系の光軸方向へ平行移動させる機構が必要である。
を行うための、反射マスクとウェハの両方を縮小投影光
学系の光軸方向へ平行移動させる機構が必要である。
【0007】しかしながら、従来のX線縮小投影露光装
置では、図2に示すように、焦点合せを行うために、反
射マスク3を縮小投影光学系4の光軸と平行に位置Aか
ら位置A’へ移動すると、反射マスク3で反射したX線
の主光線7は位置Bから破線で示す位置B’へ平行移動
するので、反射マスク3上の照明される領域が変化して
しまうという問題がある。さらに、縮小投影光学系4へ
入射するX線の主光線7が縮小投影光学系4の光軸から
ずれるので、解像力が低下してしまうという問題があ
る。
置では、図2に示すように、焦点合せを行うために、反
射マスク3を縮小投影光学系4の光軸と平行に位置Aか
ら位置A’へ移動すると、反射マスク3で反射したX線
の主光線7は位置Bから破線で示す位置B’へ平行移動
するので、反射マスク3上の照明される領域が変化して
しまうという問題がある。さらに、縮小投影光学系4へ
入射するX線の主光線7が縮小投影光学系4の光軸から
ずれるので、解像力が低下してしまうという問題があ
る。
【0008】本発明の目的は、焦点合せのために反射マ
スクを移動しても反射されたX線の主光線が不動となる
X線縮小投影露光装置を提供することにある。
スクを移動しても反射されたX線の主光線が不動となる
X線縮小投影露光装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】一実施例の構成を示す図
1に対応づけて本発明を説明すると、請求項1の発明
は、X線源1と、このX線源1から発するX線を反射マ
スク3上に照射する照明光学系2と、反射マスク3上に
形成されたパターンの像をウェハ5上に投影結像する縮
小投影光学系4と、X線源1、照明光学系2、反射マス
ク3、縮小投影光学系4およびウェハ5を真空空間中に
保持する真空容器とを備えたX線縮小投影露光装置に適
用される。そして、X線の光路上の反射マスク3の直前
または直後に、反射マスク3と平行に対向する折曲げミ
ラー8と、反射マスク3と折曲げミラー8とを保持して
縮小投影光学系4の光軸と平行に移動可能なステージ9
とを備え、これにより、上記目的を達成する。また、請
求項2のX線縮小投影露光装置は、縮小投影光学系4へ
入射するX線の主光線と縮小投影光学系4の光軸とを一
致させるようにしたものである。 請求項3の発明は、X
線源1から発せられたX線を照明光学系2に入射させ、
この照明光学系2から出射したX線を反射マスク3上に
照射し、この反射マスク3上に形成されたパターンの像
で反射されたX線を投影光学系4に入射させ、この投影
光学系4から出射したX線をウェハ5上に投影結像する
露光工程を有する、パターンが露光されたウェハの製造
方法に適用される。 そして、投影光学系4に入射させる
X線の主光線を投影光学系4の光軸に一致させる工程を
有する。 請求項4の発明は、X線源1から発せられたX
線を照明光学系2を介してパターンが形成された反射マ
スク3上に照射し、反射マスク3で反射されたX線を縮
小投影光学系4を介してウェハ5上に投影結像し、ウェ
ハ5を露光するX線縮小投影露光方法に適用される。 そ
して、ウェハ5上にパターンの像を投影結像する際、縮
小投影光学系4に入射するX線の主光線と縮小投影光学
系4の光軸とが不一致の場合に、両者を一致させて投影
結像させる。
1に対応づけて本発明を説明すると、請求項1の発明
は、X線源1と、このX線源1から発するX線を反射マ
スク3上に照射する照明光学系2と、反射マスク3上に
形成されたパターンの像をウェハ5上に投影結像する縮
小投影光学系4と、X線源1、照明光学系2、反射マス
ク3、縮小投影光学系4およびウェハ5を真空空間中に
保持する真空容器とを備えたX線縮小投影露光装置に適
用される。そして、X線の光路上の反射マスク3の直前
または直後に、反射マスク3と平行に対向する折曲げミ
ラー8と、反射マスク3と折曲げミラー8とを保持して
縮小投影光学系4の光軸と平行に移動可能なステージ9
とを備え、これにより、上記目的を達成する。また、請
求項2のX線縮小投影露光装置は、縮小投影光学系4へ
入射するX線の主光線と縮小投影光学系4の光軸とを一
致させるようにしたものである。 請求項3の発明は、X
線源1から発せられたX線を照明光学系2に入射させ、
この照明光学系2から出射したX線を反射マスク3上に
照射し、この反射マスク3上に形成されたパターンの像
で反射されたX線を投影光学系4に入射させ、この投影
光学系4から出射したX線をウェハ5上に投影結像する
露光工程を有する、パターンが露光されたウェハの製造
方法に適用される。 そして、投影光学系4に入射させる
X線の主光線を投影光学系4の光軸に一致させる工程を
有する。 請求項4の発明は、X線源1から発せられたX
線を照明光学系2を介してパターンが形成された反射マ
スク3上に照射し、反射マスク3で反射されたX線を縮
小投影光学系4を介してウェハ5上に投影結像し、ウェ
ハ5を露光するX線縮小投影露光方法に適用される。 そ
して、ウェハ5上にパターンの像を投影結像する際、縮
小投影光学系4に入射するX線の主光線と縮小投影光学
系4の光軸とが不一致の場合に、両者を一致させて投影
結像させる。
【0010】
【作用】本発明のX線縮小投影露光装置では、照明光学
系2から出射した主光線は、互いに平行に対向して設置
された折曲げミラー8と反射マスク3とで反射されて縮
小投影光学系4へ入射する。従って、照明光学系2から
出射する主光線と縮小投影光学系4へ入射する主光線と
は互いに平行である。また、折曲げミラー8と反射マス
ク3とは同一のステージ9上に設置されており、このス
テージ9は縮小投影光学系4の光軸と平行に移動するの
で、このステージ9を動かして反射マスク3と縮小投影
光学系4との距離を変えても縮小投影光学系4へ入射す
る主光線は不動である。
系2から出射した主光線は、互いに平行に対向して設置
された折曲げミラー8と反射マスク3とで反射されて縮
小投影光学系4へ入射する。従って、照明光学系2から
出射する主光線と縮小投影光学系4へ入射する主光線と
は互いに平行である。また、折曲げミラー8と反射マス
ク3とは同一のステージ9上に設置されており、このス
テージ9は縮小投影光学系4の光軸と平行に移動するの
で、このステージ9を動かして反射マスク3と縮小投影
光学系4との距離を変えても縮小投影光学系4へ入射す
る主光線は不動である。
【0011】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やすくするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やすくするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。
【0012】
【実施例】図1は一実施例の概略構成を示す図である。
なお、図2に示す従来の装置と同様な機器に対しては同
一の符号を付して相違点を中心に説明する。この実施例
では、反射マスク3と対向する位置に、反射マスク3と
平行に光線の方向を変えるための折曲げミラー8を設け
るとともに、反射マスク3と折曲げミラー8を並進ステ
ージ9上に設置する。なお、並進ステージ9は不図示の
機構により縮小投影光学系4の光軸と平行に移動可能で
ある。また、光源1、照明光学系2、反射マスク3、縮
小投影光学系4、ウェハ5、折曲げミラー8および並進
ステージ9は不図示の真空容器内に収納されている。
なお、図2に示す従来の装置と同様な機器に対しては同
一の符号を付して相違点を中心に説明する。この実施例
では、反射マスク3と対向する位置に、反射マスク3と
平行に光線の方向を変えるための折曲げミラー8を設け
るとともに、反射マスク3と折曲げミラー8を並進ステ
ージ9上に設置する。なお、並進ステージ9は不図示の
機構により縮小投影光学系4の光軸と平行に移動可能で
ある。また、光源1、照明光学系2、反射マスク3、縮
小投影光学系4、ウェハ5、折曲げミラー8および並進
ステージ9は不図示の真空容器内に収納されている。
【0013】光源1から発したX線は、照明光学系2を
介して折曲げミラー8へ入射する。折曲げミラー8で反
射した光線は反射マスク3で反射した後、縮小投影光学
系4へ入射する。このとき、折曲げミラー8と反射マス
ク3は互いに平行に対向して設置されているので、照明
光学系2から出射したX線の主光線6の方向と、折曲げ
ミラー8および反射マスク3で反射して縮小投影光学系
4へ入射するX線の主光線7の方向とは互いに平行であ
る。ここで、縮小投影光学系4へ入射するX線の主光線
7は、縮小投影光学系4の光軸と一致するように予め調
整しておく。
介して折曲げミラー8へ入射する。折曲げミラー8で反
射した光線は反射マスク3で反射した後、縮小投影光学
系4へ入射する。このとき、折曲げミラー8と反射マス
ク3は互いに平行に対向して設置されているので、照明
光学系2から出射したX線の主光線6の方向と、折曲げ
ミラー8および反射マスク3で反射して縮小投影光学系
4へ入射するX線の主光線7の方向とは互いに平行であ
る。ここで、縮小投影光学系4へ入射するX線の主光線
7は、縮小投影光学系4の光軸と一致するように予め調
整しておく。
【0014】このX線縮小投影露光装置において、焦点
位置調整を行うために反射マスク3と縮小投影光学系4
の距離を変える場合には、並進ステージ9を例えば図中
の位置Aから位置A’へ移動させる。この並進ステージ
9は縮小投影光学系4の光軸と平行に移動するので、位
置A’へ移動しても縮小投影光学系4へ入射する主光線
7は不動である。
位置調整を行うために反射マスク3と縮小投影光学系4
の距離を変える場合には、並進ステージ9を例えば図中
の位置Aから位置A’へ移動させる。この並進ステージ
9は縮小投影光学系4の光軸と平行に移動するので、位
置A’へ移動しても縮小投影光学系4へ入射する主光線
7は不動である。
【0015】なお、本実施例では折曲げミラー8のあと
に反射マスク3を配置したが、この順序を逆にしてもよ
い。
に反射マスク3を配置したが、この順序を逆にしてもよ
い。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、X
線の光路上の反射マスクの直前または直後に反射マスク
と平行に対向する折曲げミラーと、反射マスクおよび折
曲げミラーを保持して縮小投影光学系の光軸と平行に移
動可能なステージとを設けたので、反射マスクを光軸方
向に移動させても縮小投影光学系へ入射するX線の主光
線が不動となり、常に反射マスク上の一定の領域が照明
できるとともに、常に安定な解像力が得られる。また、
X線縮小投影露光装置では、一般にマスク上での照明光
強度の均一性を確保するために、照明光学系による光源
の像を縮小投影光学系の入射瞳面に結像させる、いわゆ
るケーラー照明が用いられる。本発明によれば、図1か
ら明らかなように、並進ステージ9を動かしても照明光
学系2の出射瞳から縮小投影光学系4までの距離が変わ
らないので、ケーラー照明の条件が変化しないという効
果がある。さらに、図2に示す従来のX線縮小投影露光
装置では、光源1、照明光学系2および縮小投影光学系
4がすべて反射マスク3に対して同じ側に配置されるの
で、これらが互いに干渉し、配置上の制約が多くなって
広い設置スペースが必要となる。これに対して本発明に
よれば、図1に示すように光学系全体を一本の細長いラ
イン状に配置できるため、設置スペースを小さくでき
る。特に、放射光を光源とする場合には、放射光リング
には放射状に何本ものビームラインが設置され、それぞ
れのビームラインに各一台づつX線縮小投影露光装置が
取り付けられることになるので、本発明のように装置を
細長いライン状に構成できるということは、一台の放射
光リングに多数のX線縮小投影露光装置を設置できると
いうことになり、光源の利用効率が高まり、その結果、
光源にかかるコストを相対的に低減させることができ
る。
線の光路上の反射マスクの直前または直後に反射マスク
と平行に対向する折曲げミラーと、反射マスクおよび折
曲げミラーを保持して縮小投影光学系の光軸と平行に移
動可能なステージとを設けたので、反射マスクを光軸方
向に移動させても縮小投影光学系へ入射するX線の主光
線が不動となり、常に反射マスク上の一定の領域が照明
できるとともに、常に安定な解像力が得られる。また、
X線縮小投影露光装置では、一般にマスク上での照明光
強度の均一性を確保するために、照明光学系による光源
の像を縮小投影光学系の入射瞳面に結像させる、いわゆ
るケーラー照明が用いられる。本発明によれば、図1か
ら明らかなように、並進ステージ9を動かしても照明光
学系2の出射瞳から縮小投影光学系4までの距離が変わ
らないので、ケーラー照明の条件が変化しないという効
果がある。さらに、図2に示す従来のX線縮小投影露光
装置では、光源1、照明光学系2および縮小投影光学系
4がすべて反射マスク3に対して同じ側に配置されるの
で、これらが互いに干渉し、配置上の制約が多くなって
広い設置スペースが必要となる。これに対して本発明に
よれば、図1に示すように光学系全体を一本の細長いラ
イン状に配置できるため、設置スペースを小さくでき
る。特に、放射光を光源とする場合には、放射光リング
には放射状に何本ものビームラインが設置され、それぞ
れのビームラインに各一台づつX線縮小投影露光装置が
取り付けられることになるので、本発明のように装置を
細長いライン状に構成できるということは、一台の放射
光リングに多数のX線縮小投影露光装置を設置できると
いうことになり、光源の利用効率が高まり、その結果、
光源にかかるコストを相対的に低減させることができ
る。
【図1】一実施例の構成を示す図。
【図2】従来のX線縮小投影露光装置の構成を示す図。
1 X線源 2 照明光学系 3 反射マスク 4 縮小投影光学系 5 ウェハ 6,7 主光線 8 折曲げミラー 9 並進ステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−62231(JP,A) 特開 平2−174111(JP,A) 特開 平3−4200(JP,A) 特開 平5−343283(JP,A) 特開 昭63−219125(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/30 531 A G03F 7/20 503
Claims (4)
- 【請求項1】X線源と、 このX線源から発するX線を反射マスク上に照射する照
明光学系と、 前記反射マスク上に形成されたパターンの像をウェハ上
に投影結像する縮小投影光学系と、 前記X線源、前記照明光学系、前記反射マスク、前記縮
小投影光学系および前記ウェハを真空空間中に保持する
真空容器とを備えたX線縮小投影露光装置において、 X線の光路上の前記反射マスクの直前または直後に、前
記反射マスクと平行に対向する折曲げミラーと、 前記反射マスクと前記折曲げミラーとを保持して前記縮
小投影光学系の光軸と平行に移動可能なステージとを備
えることを特徴とするX線縮小投影露光装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のX線縮小投影露光装置に
おいて、 前記縮小投影光学系へ入射するX線の主光線と前記縮小
投影光学系の光軸とを一致させることを特徴とするX線
縮小投影露光装置。 - 【請求項3】 X線源から発せられたX線を照明光学系に
入射させ、この照明光学系から出射したX線を反射マス
ク上に照射し、この反射マスク上に形成されたパターン
の像で反射されたX線を投影光学系に入射させ、この投
影光学系から出射したX線をウェハ上に投影結像する露
光工程を有する、パターンが露光されたウェハの製造方
法において、 前記投影光学系に入射させるX線の主光線を前記投影光
学系の光軸に一致させる工程を有することを特徴とする
ウェハの製造方法。 - 【請求項4】 X線源から発せられたX線を照明光学系を
介してパターンが形成された反射マスク上に照射し、前
記反射マスクで反射されたX線を縮小投影光学系を介し
てウェハ上に投影結像し、前記ウェハを露光するX線縮
小投影露光方法において、 前記ウェハ上にパターンの像を投影結像する際、前記縮
小投影光学系に入射するX線の主光線と前記縮小投影光
学系の光軸とが不一致の場合に、両者を一致させて投影
結像させることを特徴とするX線縮小投影露光方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33075392A JP3254771B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | X線縮小投影露光装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33075392A JP3254771B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | X線縮小投影露光装置および方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06177014A JPH06177014A (ja) | 1994-06-24 |
JP3254771B2 true JP3254771B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=18236170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33075392A Expired - Fee Related JP3254771B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | X線縮小投影露光装置および方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3254771B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3706691B2 (ja) * | 1996-08-26 | 2005-10-12 | キヤノン株式会社 | X線縮小投影露光装置及びこれを用いた半導体デバイス製造方法 |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP33075392A patent/JP3254771B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06177014A (ja) | 1994-06-24 |
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