JPH063790B2 - 微細パタン形成方法 - Google Patents
微細パタン形成方法Info
- Publication number
- JPH063790B2 JPH063790B2 JP61068469A JP6846986A JPH063790B2 JP H063790 B2 JPH063790 B2 JP H063790B2 JP 61068469 A JP61068469 A JP 61068469A JP 6846986 A JP6846986 A JP 6846986A JP H063790 B2 JPH063790 B2 JP H063790B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ray
- forming method
- pattern forming
- layer film
- reflecting mirror
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はX線を露光用光源とするパタン形成方法に関す
るものであって、くわしくは広範囲の面積にわたって極
微細なパタンが形成し得るパタン形成方法に関する。
るものであって、くわしくは広範囲の面積にわたって極
微細なパタンが形成し得るパタン形成方法に関する。
(従来技術および発明が解決しようとする問題点) 特性X線を露光用光源として用いた従来のX線露光装置
の光源は、点光源である。この場合X線が全立体角に放
射されるため、レジスト面と光源の距離の2乗に反比例
して露光に使われるX線の強度が弱くなってしまうとい
う欠点を有する。また電子シンクロトロン放射光を露光
用光源として用いた従来のX線露光装置においては波長
連続光源であるために、露光に適したスペクトル帯域幅
を選択する必要がある。この点について従来の装置では
電子蓄積リングから放射されるX線の短波長部分を全反
射ミラーで除去し、長波長部分をフィルタで除去してい
る。しかしこの場合、限られた材料の特性に支配され、
そのため、スペクトル帯域幅の選択が自由に行えないと
いう欠点がある。特にスペイシャル・ビオリオッド・デ
ィビジョン法〔文献、デイ.シー.フランダース他、ジ
ャーナル.オブ.バキューム.サイエンス.アンド.テ
クノロジー、“J.Vac.Sci.Technology”16巻.1949(197
3年)〕などの干渉露光法を用いてX線マスクの周期格
子パタンの周期の整数分の一の周期を有する微細な周期
的干渉パタンを作製する場合は、露光用光源の波長帯域
幅Δλ/λを適正に選択することが重要であり、波長帯
域幅が広すぎると可干渉性の低下により微細な干渉パタ
ンが作製できず、狭すぎると逆に外部振動やX線マスク
と基板間のギャップの変動などに敏感に影響され、干渉
パタンが乱れる。本発明者らの解析によると微細な該周
期的干渉パタンを大面積にわたって安定に形成するため
には、中心波長の5〜40%程度の波長帯域幅が適切であ
る。このような精密な波長帯域幅の先端を行うことは、
先に述べた全反射ミラーとフィルタとの組みあわせによ
り帯域幅を設定するという従来の技術によっては全く不
可能であった。
の光源は、点光源である。この場合X線が全立体角に放
射されるため、レジスト面と光源の距離の2乗に反比例
して露光に使われるX線の強度が弱くなってしまうとい
う欠点を有する。また電子シンクロトロン放射光を露光
用光源として用いた従来のX線露光装置においては波長
連続光源であるために、露光に適したスペクトル帯域幅
を選択する必要がある。この点について従来の装置では
電子蓄積リングから放射されるX線の短波長部分を全反
射ミラーで除去し、長波長部分をフィルタで除去してい
る。しかしこの場合、限られた材料の特性に支配され、
そのため、スペクトル帯域幅の選択が自由に行えないと
いう欠点がある。特にスペイシャル・ビオリオッド・デ
ィビジョン法〔文献、デイ.シー.フランダース他、ジ
ャーナル.オブ.バキューム.サイエンス.アンド.テ
クノロジー、“J.Vac.Sci.Technology”16巻.1949(197
3年)〕などの干渉露光法を用いてX線マスクの周期格
子パタンの周期の整数分の一の周期を有する微細な周期
的干渉パタンを作製する場合は、露光用光源の波長帯域
幅Δλ/λを適正に選択することが重要であり、波長帯
域幅が広すぎると可干渉性の低下により微細な干渉パタ
ンが作製できず、狭すぎると逆に外部振動やX線マスク
と基板間のギャップの変動などに敏感に影響され、干渉
パタンが乱れる。本発明者らの解析によると微細な該周
期的干渉パタンを大面積にわたって安定に形成するため
には、中心波長の5〜40%程度の波長帯域幅が適切であ
る。このような精密な波長帯域幅の先端を行うことは、
先に述べた全反射ミラーとフィルタとの組みあわせによ
り帯域幅を設定するという従来の技術によっては全く不
可能であった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上記の従来技術の欠点を解決するために提案さ
れたもので、X線の干渉による微細パタン形成方法を提
供することにある。この微細パタン形成方法は多層膜反
射鏡を用いて露光光源の波長帯域幅の適切な制御を行な
い、X線を集光することにより強度を増大し、微細な干
渉パタンを短時間のうちに一括形成することを特徴とす
るものである。
れたもので、X線の干渉による微細パタン形成方法を提
供することにある。この微細パタン形成方法は多層膜反
射鏡を用いて露光光源の波長帯域幅の適切な制御を行な
い、X線を集光することにより強度を増大し、微細な干
渉パタンを短時間のうちに一括形成することを特徴とす
るものである。
本発明は上記目的を達成するためにウエハ上にレジスト
を塗布し、X線マスクを用いて該レジスト面上にX線の
干渉パタン像を露光するパタン形成法において、所定の
基板上に所定の厚さの重元素薄膜(例えばW)と所定の
厚さの軽元素薄膜(例えばBe)を交互に重ねることによ
って得られる多層膜反射鏡によって、X線を所定の入射
角および出射角を持って反射させた後、X線マスクを通
し、X線の干渉パタンを形成し、このパタン像をレジス
ト面上に照射することを特徴とする。また多層膜反射鏡
の構造として、重元素薄膜と軽元素薄膜との積み重ねピ
ッチの異なる単位多層膜を複数個積層し、X線露光に適
切な波長帯域幅を自由に選択できることを特徴とする。
従来のX線露光パタン形成方法は該多層膜反射鏡を用い
ずに、光源から得られたX線を直接あるいは全反射鏡で
反射させた後、フィルタとX線マスクを通しX線レジス
ト面に照射するものである。従ってX線の強度も弱く、
またX線露光に適切な波長帯域幅を自由に選択すること
ができないという欠点があった。本発明によるパタン形
成方法は、波長帯域幅を自由に選択することが可能であ
り、特に前記スペイシャル・ビオリオッド・デイビジョ
ン法などの干渉露光法に適用することにより、寸法精度
の良い微細なパタンを大面積にわたって一括形成するこ
とができる。なおこれまでに述べたスペクトル帯域幅を
制御することの重要性についての一例として、本発明者
らが行った解析結果を参考までに以下に紹介しておく。
第1図は各波長帯域幅Δλ/λ(ピーク波長=10Å)に
おけるスペイシャル・ビオリオッド・デイビジョン法に
よる干渉パタン形状のギャップ依存性を示したものであ
る。Δλ/λ=2%、60%の場合、ギャップが所定の値
から変動すると、パタン形状は大きく乱れる。即ちパタ
ン形状が顕著なギャップ依存性を持っている。しかしΔ
λ/λ=20%とすると、このギャップ依存性は緩和され
る。このようにΔλ/λを適切に制御することにより、
該干渉パタン形状のギャップ依存性が緩和され、大面積
にわたり寸法精度の良い微細な周期パタンが形成でき
る。パタン形状の乱れを隣接ピークの強度比,半値幅の
比,及びバックグラウンドと最大ピーク強度の比で表わ
し、これらの比がそれぞれ0.9,0.9以上及び0.1以下の範
囲であれば寸法精度の良い微細パタンが露光できるもの
として許容しうるギャップ変動を求めたのが第2図であ
る。ただしマスクとなる回析格子の周期(p)はそれぞ
れ0.2μm,0.8μmである。p=0.2μmの場合、パタ
ン幅0.1μm以下の周期パタンが形成できる。現在では
技術的にギャップ制御の精度を±10%程度得ることが可
能である。従ってパタン幅0.1μm以下の周期パタンを
形成するには、ギャップ変動が±10%まで許容しうるΔ
λ/λの領域、即ち10%〜30%のΔλ/λが適切であ
る。
を塗布し、X線マスクを用いて該レジスト面上にX線の
干渉パタン像を露光するパタン形成法において、所定の
基板上に所定の厚さの重元素薄膜(例えばW)と所定の
厚さの軽元素薄膜(例えばBe)を交互に重ねることによ
って得られる多層膜反射鏡によって、X線を所定の入射
角および出射角を持って反射させた後、X線マスクを通
し、X線の干渉パタンを形成し、このパタン像をレジス
ト面上に照射することを特徴とする。また多層膜反射鏡
の構造として、重元素薄膜と軽元素薄膜との積み重ねピ
ッチの異なる単位多層膜を複数個積層し、X線露光に適
切な波長帯域幅を自由に選択できることを特徴とする。
従来のX線露光パタン形成方法は該多層膜反射鏡を用い
ずに、光源から得られたX線を直接あるいは全反射鏡で
反射させた後、フィルタとX線マスクを通しX線レジス
ト面に照射するものである。従ってX線の強度も弱く、
またX線露光に適切な波長帯域幅を自由に選択すること
ができないという欠点があった。本発明によるパタン形
成方法は、波長帯域幅を自由に選択することが可能であ
り、特に前記スペイシャル・ビオリオッド・デイビジョ
ン法などの干渉露光法に適用することにより、寸法精度
の良い微細なパタンを大面積にわたって一括形成するこ
とができる。なおこれまでに述べたスペクトル帯域幅を
制御することの重要性についての一例として、本発明者
らが行った解析結果を参考までに以下に紹介しておく。
第1図は各波長帯域幅Δλ/λ(ピーク波長=10Å)に
おけるスペイシャル・ビオリオッド・デイビジョン法に
よる干渉パタン形状のギャップ依存性を示したものであ
る。Δλ/λ=2%、60%の場合、ギャップが所定の値
から変動すると、パタン形状は大きく乱れる。即ちパタ
ン形状が顕著なギャップ依存性を持っている。しかしΔ
λ/λ=20%とすると、このギャップ依存性は緩和され
る。このようにΔλ/λを適切に制御することにより、
該干渉パタン形状のギャップ依存性が緩和され、大面積
にわたり寸法精度の良い微細な周期パタンが形成でき
る。パタン形状の乱れを隣接ピークの強度比,半値幅の
比,及びバックグラウンドと最大ピーク強度の比で表わ
し、これらの比がそれぞれ0.9,0.9以上及び0.1以下の範
囲であれば寸法精度の良い微細パタンが露光できるもの
として許容しうるギャップ変動を求めたのが第2図であ
る。ただしマスクとなる回析格子の周期(p)はそれぞ
れ0.2μm,0.8μmである。p=0.2μmの場合、パタ
ン幅0.1μm以下の周期パタンが形成できる。現在では
技術的にギャップ制御の精度を±10%程度得ることが可
能である。従ってパタン幅0.1μm以下の周期パタンを
形成するには、ギャップ変動が±10%まで許容しうるΔ
λ/λの領域、即ち10%〜30%のΔλ/λが適切であ
る。
次に本発明の実施例を説明する。
なお実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱
しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうることは
言うまでもない。
しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうることは
言うまでもない。
(実施例) 第3図に本発明によるパタンの形成方法の一実施例を示
す。装置の基本構成は平面もしくは曲面基板を有する多
層膜反射鏡1とX線マスク2及びレジスト3を塗布した
Si等のウエハ4より成る。露光用光源5としては電子ビ
ーム励起X線源あるいは波長連続な電子ビーム励起X線
源あるいは波長連続な電子シンクロトロン放射光(以下
SOR光と略す)あるいはレーザープラズマX線源を用
いる。ここにおいて多層膜反射鏡1の構造は次のような
特徴を有する。即ち第4図に示すように基板20上に反射
層である厚さAnの重元素薄膜(例えばW)7と厚さB
nの軽元素薄膜(例えばBe)8からなり、ピッチdnの
2層膜をNn層重ねた周期的な単位多層膜9を基板20側
から順にM個積層したものである。該多層反射鏡の光学
特性の原理を第5図に示すようなM=2の場合を例にあ
げて説明する。所定のピッチの多層膜は、一定のピーク
波長と帯域幅から成るX線を高い反射率で反射すること
が知られている。従って、第4図に示すようなピッチの
異なる2種の単位多層膜を積層した多層膜反射鏡は
N1,N2の各々の単位多層膜に対応する異なる中心波長
にピークを有するスペクトル10,11を合成した広い波長
領域にわたり高いピーク反射率を実現することができ
る。このような構造の特徴は、広い波長領域にわたり高
い反射率を有する特性、即ち高い積分反射率を有するス
ペクトル特性が実現できることと、ピッチdn,重元素
薄膜の膜厚An,軽元素薄膜の膜厚Nn,積層数Mの値
をそれぞれ変化させることにより、所望の波長帯域幅を
設定できることである。従って第3図の実施例に示した
パタン形成法においては、波長帯域幅を自由に選択でき
る特徴を有する。
す。装置の基本構成は平面もしくは曲面基板を有する多
層膜反射鏡1とX線マスク2及びレジスト3を塗布した
Si等のウエハ4より成る。露光用光源5としては電子ビ
ーム励起X線源あるいは波長連続な電子ビーム励起X線
源あるいは波長連続な電子シンクロトロン放射光(以下
SOR光と略す)あるいはレーザープラズマX線源を用
いる。ここにおいて多層膜反射鏡1の構造は次のような
特徴を有する。即ち第4図に示すように基板20上に反射
層である厚さAnの重元素薄膜(例えばW)7と厚さB
nの軽元素薄膜(例えばBe)8からなり、ピッチdnの
2層膜をNn層重ねた周期的な単位多層膜9を基板20側
から順にM個積層したものである。該多層反射鏡の光学
特性の原理を第5図に示すようなM=2の場合を例にあ
げて説明する。所定のピッチの多層膜は、一定のピーク
波長と帯域幅から成るX線を高い反射率で反射すること
が知られている。従って、第4図に示すようなピッチの
異なる2種の単位多層膜を積層した多層膜反射鏡は
N1,N2の各々の単位多層膜に対応する異なる中心波長
にピークを有するスペクトル10,11を合成した広い波長
領域にわたり高いピーク反射率を実現することができ
る。このような構造の特徴は、広い波長領域にわたり高
い反射率を有する特性、即ち高い積分反射率を有するス
ペクトル特性が実現できることと、ピッチdn,重元素
薄膜の膜厚An,軽元素薄膜の膜厚Nn,積層数Mの値
をそれぞれ変化させることにより、所望の波長帯域幅を
設定できることである。従って第3図の実施例に示した
パタン形成法においては、波長帯域幅を自由に選択でき
る特徴を有する。
パタン形成は該多層膜反射鏡1を用いて入射X線5を所
定の入射及び出射角度αを持って反射させ、所定の波長
帯域幅を有する反射光6をスリットを有するX線マスク
2を通してレジスト3に照射し、該X線マスク2を通過
したX線による干渉像を該レジスト3上に感光させるも
のである。ここにおいて、入射及び出射の角度αは cos−1(λc/2/(d1+d2+………+dM/
M)) ここに λc:反射スペクトルの中心波長 d1,d2……dM:ピッチ M:積み重ね数 付近の値に設定する。
定の入射及び出射角度αを持って反射させ、所定の波長
帯域幅を有する反射光6をスリットを有するX線マスク
2を通してレジスト3に照射し、該X線マスク2を通過
したX線による干渉像を該レジスト3上に感光させるも
のである。ここにおいて、入射及び出射の角度αは cos−1(λc/2/(d1+d2+………+dM/
M)) ここに λc:反射スペクトルの中心波長 d1,d2……dM:ピッチ M:積み重ね数 付近の値に設定する。
なおX線マスク2を通過したX線の干渉パタンとしては
先に説明したスペイシャル・ビオリオッド・デイビジョ
ン法による干渉パタンが代表例であるが、一般的に一つ
のマスク上に複数のX線通過部を形成するか、または複
数のマスクを通して複数のX線光束がレジスト上に照射
される構成とし、マスクとレジスト面とのギャップを所
定の値(X線マスクのパタンのピッチをpとし、波長を
λとするときp2/2λ)に設定することにより、該複
数のX線光束の間で干渉が生じ、レジスト面上に干渉パ
タンが形成される。X線の干渉像であるので微細なパタ
ンが形成される。この場合先にも説明したように、波長
帯域幅を5〜40%の範囲に設定することが、微細パタン
を解像するうえで重要である。5%未満では帯域幅が狭
すぎて実用上好ましくなく、40%を超えると微細パタン
がえられにくく、好ましくない。本発明方法の特徴は、
この波長帯域幅の設定を多層膜反射鏡の反射率スペクト
ル帯域幅を調節することにより行うものである。
先に説明したスペイシャル・ビオリオッド・デイビジョ
ン法による干渉パタンが代表例であるが、一般的に一つ
のマスク上に複数のX線通過部を形成するか、または複
数のマスクを通して複数のX線光束がレジスト上に照射
される構成とし、マスクとレジスト面とのギャップを所
定の値(X線マスクのパタンのピッチをpとし、波長を
λとするときp2/2λ)に設定することにより、該複
数のX線光束の間で干渉が生じ、レジスト面上に干渉パ
タンが形成される。X線の干渉像であるので微細なパタ
ンが形成される。この場合先にも説明したように、波長
帯域幅を5〜40%の範囲に設定することが、微細パタン
を解像するうえで重要である。5%未満では帯域幅が狭
すぎて実用上好ましくなく、40%を超えると微細パタン
がえられにくく、好ましくない。本発明方法の特徴は、
この波長帯域幅の設定を多層膜反射鏡の反射率スペクト
ル帯域幅を調節することにより行うものである。
(発明の効果) 上記のように本発明によれば、基板上にレジストを塗布
し、X線マスクを用いて該レジスト面状にX線の干渉パ
タン像を露光するパタン形成方法において、所定の基板
上に所定の厚さの重元素薄膜と所定の厚さの軽元素薄膜
を交互に重ねることによって得られる多層膜反射鏡によ
って、該X線を所定の入射角および出射角を持って反射
させた後、該X線マスクを通し、レジスト面上に照射す
ることにより、適切な中心波長と適切な波長帯域幅を有
するX線によってレジストを露光することができる。従
って、寸法精度の良い微細なパタンを短時間のうちに形
成することができるという利点がある。
し、X線マスクを用いて該レジスト面状にX線の干渉パ
タン像を露光するパタン形成方法において、所定の基板
上に所定の厚さの重元素薄膜と所定の厚さの軽元素薄膜
を交互に重ねることによって得られる多層膜反射鏡によ
って、該X線を所定の入射角および出射角を持って反射
させた後、該X線マスクを通し、レジスト面上に照射す
ることにより、適切な中心波長と適切な波長帯域幅を有
するX線によってレジストを露光することができる。従
って、寸法精度の良い微細なパタンを短時間のうちに形
成することができるという利点がある。
第1図は波長帯域幅に対する干渉パタン形状のギャップ
依存性を示す図、第2図は許容ギャップ変動の波長帯域
幅依存性を示す図、第3図は本発明によるパタン形成方
法の一実施例を示した図、第4図は本発明による多層膜
反射鏡の構造を示す図、第5図は本発明による多層膜反
射鏡の光学特性の原理を説明する図である。 1……本発明による多層膜反射鏡 2……X線マスク 3……レジスト 4……ウエハ 5……入射X線 6……反射X線 7……反射層 8……スペーサー層 9……単位多層膜 10……反射率スペクトル 11……反射率スペクトル 20……基板
依存性を示す図、第2図は許容ギャップ変動の波長帯域
幅依存性を示す図、第3図は本発明によるパタン形成方
法の一実施例を示した図、第4図は本発明による多層膜
反射鏡の構造を示す図、第5図は本発明による多層膜反
射鏡の光学特性の原理を説明する図である。 1……本発明による多層膜反射鏡 2……X線マスク 3……レジスト 4……ウエハ 5……入射X線 6……反射X線 7……反射層 8……スペーサー層 9……単位多層膜 10……反射率スペクトル 11……反射率スペクトル 20……基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G21K 3/00 8607−2G
Claims (4)
- 【請求項1】ウエハ上にレジストを塗布し、X線マスク
を用いて該レジスト面上にX線の干渉パタン像を露光す
るパタン形成法において、所定の基板上に所定の厚さの
重元素薄膜と所定の厚さの軽元素薄膜を交互に重ねるこ
とによって得られる多層膜反射鏡によって、該X線を所
定の入射角および出射角を持って反射させた後、X線マ
スクを通し、レジスト面上に照射することを特徴とした
微細パタン形成方法。 - 【請求項2】所定のピッチと層数からなる多層膜を単位
多層膜として、該単位多層膜を複数個積層した多層膜反
射鏡を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の微細パタン形成方法。 - 【請求項3】多層膜反射鏡を構成する単位多層膜のピッ
チが基板から上に向かって順に増大している多層膜反射
鏡を用いることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
の微細パタン形成方法。 - 【請求項4】多層膜反射鏡の反射率スペクトル特性がX
線に対し高い反射率を有するようになされており、該反
射率スペクトル特性の波長帯域幅が中心波長の5〜40%
の値に設定してあることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の微細パタン形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61068469A JPH063790B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 微細パタン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61068469A JPH063790B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 微細パタン形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62226625A JPS62226625A (ja) | 1987-10-05 |
JPH063790B2 true JPH063790B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=13374578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61068469A Expired - Fee Related JPH063790B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 微細パタン形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH063790B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009054653A1 (de) | 2009-12-15 | 2011-06-16 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Spiegel für den EUV-Wellenlängenbereich, Substrat für einen solchen Spiegel, Verwendung einer Quarzschicht für ein solches Substrat, Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit einem solchen Spiegel oder einem solchen Substrat und Projetktionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem solchen Projektionsobjektiv |
CN102782531B (zh) * | 2009-12-15 | 2014-12-17 | 卡尔蔡司Smt有限责任公司 | 用于极紫外光刻的反射光学元件 |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP61068469A patent/JPH063790B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62226625A (ja) | 1987-10-05 |
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