JPS59181538A - ドライエツチング装置 - Google Patents
ドライエツチング装置Info
- Publication number
- JPS59181538A JPS59181538A JP5375583A JP5375583A JPS59181538A JP S59181538 A JPS59181538 A JP S59181538A JP 5375583 A JP5375583 A JP 5375583A JP 5375583 A JP5375583 A JP 5375583A JP S59181538 A JPS59181538 A JP S59181538A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- light
- rays
- ultraviolet light
- reaction vessel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、紫外光もしくはX線を利用した選択エツチン
グの為のドライエツチング装置に関する。
グの為のドライエツチング装置に関する。
近年微細化の一途をたどる半導体集積回路の微細加工に
はプラズマエツチング技術が不可決でありその1つとし
て反応性イオンエツチング(RIE)法が主流となって
いる。しかしながらこの種の方法は被エツチング材料を
プラズマにさらすために種々の照射損傷が生じデバイス
の超LSI化に際し問題が多い。そのため無ダメージの
エツチング技術が切望さr’tその1つとして光照射に
より反応性ガスの活性種を生成し7さらに被エツチング
材料の表面を励起しエツチングする方法がある。この方
法は紫外光もしくはX線を用いるため荷電粒子による損
(、%は全くなくなり、また彼エツチング材料の表面が
紫外光もしくけX線で励起されなければエツチングされ
ないと(八う事実より選択的に紫外線もしくはX線を照
射することにより被エツチング材料に密着形成されるレ
ジスト等のマスクなしic >’?=択的にエツチング
できる利点がある。しかしこの方法はエツチング速度が
RIE等に比較し遅いことが実用化の問題となっている
。この原因として光導入系でのレンズ、フィルター等に
よる光の吸収と反応性ガスによる光の吸収により実際の
エツチングに必要な被エツチング材料表面付近まで到達
する紫外光もしくはX線が非常に少なくなる事実がある
。以下実験データより説明する。
はプラズマエツチング技術が不可決でありその1つとし
て反応性イオンエツチング(RIE)法が主流となって
いる。しかしながらこの種の方法は被エツチング材料を
プラズマにさらすために種々の照射損傷が生じデバイス
の超LSI化に際し問題が多い。そのため無ダメージの
エツチング技術が切望さr’tその1つとして光照射に
より反応性ガスの活性種を生成し7さらに被エツチング
材料の表面を励起しエツチングする方法がある。この方
法は紫外光もしくはX線を用いるため荷電粒子による損
(、%は全くなくなり、また彼エツチング材料の表面が
紫外光もしくけX線で励起されなければエツチングされ
ないと(八う事実より選択的に紫外線もしくはX線を照
射することにより被エツチング材料に密着形成されるレ
ジスト等のマスクなしic >’?=択的にエツチング
できる利点がある。しかしこの方法はエツチング速度が
RIE等に比較し遅いことが実用化の問題となっている
。この原因として光導入系でのレンズ、フィルター等に
よる光の吸収と反応性ガスによる光の吸収により実際の
エツチングに必要な被エツチング材料表面付近まで到達
する紫外光もしくはX線が非常に少なくなる事実がある
。以下実験データより説明する。
第2図は光源の1例としてHg Xeランプからの光
のスペクトルを示したものである。横軸は光の波長、た
て軸はその強度である。○で表示したランプよりの直接
光に比較し、△で表示した従来の導入窓と同じ厚さ5咽
の溶融石英板を通した光は紫外の領域で著しく強度が低
下していることがわかる。エツチングガスとして塩素金
側にとれば、解離には波長280〜400nmの光が必
要なため光導入系での光の吸収は塩素ラジカルのl’に
減少させてエツチング速度ヲ著しく低下させるものであ
る。
のスペクトルを示したものである。横軸は光の波長、た
て軸はその強度である。○で表示したランプよりの直接
光に比較し、△で表示した従来の導入窓と同じ厚さ5咽
の溶融石英板を通した光は紫外の領域で著しく強度が低
下していることがわかる。エツチングガスとして塩素金
側にとれば、解離には波長280〜400nmの光が必
要なため光導入系での光の吸収は塩素ラジカルのl’に
減少させてエツチング速度ヲ著しく低下させるものであ
る。
第3図は塩素雰囲気を50咽通過したHg −Xeラン
グよりの光を塩素の圧力に対して測定したものであり、
特に強度変化の犬き力っだ30・2.313.365n
mの光について示した。他の波長の光はこれらに比べ変
化は少なかった。このグラフ、よす100Torr k
lL素中では50瓢進むうちにその光の90%程度が吸
収さn被エツチング材料付近で実際にエツチングに寄与
する光は大幅に低下することになる。これらの事実によ
り従来装置では実用に十分なエツチング速度が得られな
いことが判明した。
グよりの光を塩素の圧力に対して測定したものであり、
特に強度変化の犬き力っだ30・2.313.365n
mの光について示した。他の波長の光はこれらに比べ変
化は少なかった。このグラフ、よす100Torr k
lL素中では50瓢進むうちにその光の90%程度が吸
収さn被エツチング材料付近で実際にエツチングに寄与
する光は大幅に低下することになる。これらの事実によ
り従来装置では実用に十分なエツチング速度が得られな
いことが判明した。
第4図に従来装置の構成図を示す。Hg−Xeランプ光
源(1)からの光はレンズ(2)、光導入窓(3)を通
過し、さらに反応性ガス(4)雰囲気中のマスク(5)
を西し、マスク(5)に対向配置された被エツチング材
料(6)に照射される。
源(1)からの光はレンズ(2)、光導入窓(3)を通
過し、さらに反応性ガス(4)雰囲気中のマスク(5)
を西し、マスク(5)に対向配置された被エツチング材
料(6)に照射される。
ここで光導入窓(3)は光学的な作用はなく単に真空ン
ールとして設けてあり、また光導入窓(3)よりマスク
(5)までの反応性ガス雰囲気(4)はエツチングには
全く寄与していない。そしてこれらはトポした実験デー
タの示すごとくエツチング速度数丁の原因となっている
。また、マスク(5)を反応性ガス中に配置したためマ
スクツ(ターン(7)自体のエツチングやエツチング生
成物の付着が発生し、マスクの劣化が激しいという欠点
も生じた。
ールとして設けてあり、また光導入窓(3)よりマスク
(5)までの反応性ガス雰囲気(4)はエツチングには
全く寄与していない。そしてこれらはトポした実験デー
タの示すごとくエツチング速度数丁の原因となっている
。また、マスク(5)を反応性ガス中に配置したためマ
スクツ(ターン(7)自体のエツチングやエツチング生
成物の付着が発生し、マスクの劣化が激しいという欠点
も生じた。
本発明は一ヒ述した従来方法の欠点を改良したものでレ
ジストレスで選択エツチングのできる、照射損傷が少く
、エツチング速度の高いドライエツチング装置?提供す
ることにある。
ジストレスで選択エツチングのできる、照射損傷が少く
、エツチング速度の高いドライエツチング装置?提供す
ることにある。
本発明は紫外光もしくはX線でマスク全通し、反応性ガ
ス雰囲気中の被エツチング材料にマスクのパターンを投
影し破エツチング材料の表面に直接レジスト等でエソチ
ングマスクヲ作成することなく、パターンを形成する装
置において、前記マスクを反応容器の光導入窓として設
置し被エツチ、ング材料をマスクに近接し対向配置させ
ることにより紫外光あるいはX線の損失金低減し高いエ
ツチング速度を得るものである。
ス雰囲気中の被エツチング材料にマスクのパターンを投
影し破エツチング材料の表面に直接レジスト等でエソチ
ングマスクヲ作成することなく、パターンを形成する装
置において、前記マスクを反応容器の光導入窓として設
置し被エツチ、ング材料をマスクに近接し対向配置させ
ることにより紫外光あるいはX線の損失金低減し高いエ
ツチング速度を得るものである。
〔発明の効果〕。
本発明によればプラズマを用いない照射1μ傷の。
少いレジストレスドライエツチングが高いエツチング速
度で可能となった。
度で可能となった。
第5図は本発明の一実施例全説明するための配室図であ
る。図に於いて反応容器(15)内には、破エツチング
材料(16) k載置する載置台(17)が設けられて
おり、この載置台(17)は軸受(18)により支承さ
れた軸(19)を介してX−Y走査のだめの駆動機構(
20)により移動可能となっている。また反応容器(1
5)には、反応性ガス(21)を導入するだめの導入管
(22)がマスフローメータ(233を通して接続され
ており、又排気管(24)を介して高真空時にはクライ
オボング(25)低真空時にはロータリーボング(26
)が接続され排気できるようになっている。
る。図に於いて反応容器(15)内には、破エツチング
材料(16) k載置する載置台(17)が設けられて
おり、この載置台(17)は軸受(18)により支承さ
れた軸(19)を介してX−Y走査のだめの駆動機構(
20)により移動可能となっている。また反応容器(1
5)には、反応性ガス(21)を導入するだめの導入管
(22)がマスフローメータ(233を通して接続され
ており、又排気管(24)を介して高真空時にはクライ
オボング(25)低真空時にはロータリーボング(26
)が接続され排気できるようになっている。
容器(15)壁にはマスク(27)が固定配置されCい
る。
る。
このマスク(27)は紫外線を透過する溶融石英等の基
板(28)とその表面上に形成された紫外線全反射もし
くは吸収するCr、AL等の金、寓で構成されたマスク
パターン(29)と力ら成っている。さらに容器(15
)外にはtIg−Xeランプ光源(30)が固定配置さ
れており、この光源(30)から発した紫外光fd ミ
ラー(31)で反射されレンズ(32) Kより平行光
線となり、マスク(27)へ照射され、選択的にマスク
(27)全J過する。1再過した紫外光は近接に対向配
置された載置台(17)上の被エツチング材料(16)
に照射される。この装置はステップアンドリピート方式
であって次のような動作を行なう。すなわち。
板(28)とその表面上に形成された紫外線全反射もし
くは吸収するCr、AL等の金、寓で構成されたマスク
パターン(29)と力ら成っている。さらに容器(15
)外にはtIg−Xeランプ光源(30)が固定配置さ
れており、この光源(30)から発した紫外光fd ミ
ラー(31)で反射されレンズ(32) Kより平行光
線となり、マスク(27)へ照射され、選択的にマスク
(27)全J過する。1再過した紫外光は近接に対向配
置された載置台(17)上の被エツチング材料(16)
に照射される。この装置はステップアンドリピート方式
であって次のような動作を行なう。すなわち。
Hg−Xeランプ光/M(30)から放出された紫外線
光はミラー(31)で反射さ往てレンズ(32) k経
てマスク(27)を通過し反応容器(15)内に導かれ
る。この影パターンはX−Y走査ヲvffrl!、にす
るつ1)・−載14台(17)上のシリコンウェハー(
16)に転写される。
光はミラー(31)で反射さ往てレンズ(32) k経
てマスク(27)を通過し反応容器(15)内に導かれ
る。この影パターンはX−Y走査ヲvffrl!、にす
るつ1)・−載14台(17)上のシリコンウェハー(
16)に転写される。
X−Y走査駆・動機構(20)はウニ・・−の所望箇所
全順次紫外線照射するだめの移動機構である。導入管(
22)から例えば塩素ガスが導入され、反応容器(15
)内の圧力全100To rr程度にしながら排気管(
24)から排気することでシリコンからなる破エツチン
グ材料(16)にマスクのパターンをレンスト全用いる
ことなく形成できる。
全順次紫外線照射するだめの移動機構である。導入管(
22)から例えば塩素ガスが導入され、反応容器(15
)内の圧力全100To rr程度にしながら排気管(
24)から排気することでシリコンからなる破エツチン
グ材料(16)にマスクのパターンをレンスト全用いる
ことなく形成できる。
本装置において、マスク(27)と被エツチング材料(
16)の距離は実用的なエツチング速度を得るためには
反応性ガス圧力に対し第1図Vこ斜線で示した距離の範
囲に々ければならないことが実験より明らかとなった。
16)の距離は実用的なエツチング速度を得るためには
反応性ガス圧力に対し第1図Vこ斜線で示した距離の範
囲に々ければならないことが実験より明らかとなった。
第6図は上述した装置において200WのHg−Xeラ
ング金用い、リン添加多結晶ノリコン全エツチングした
時のエツチング速度を反応容器内に導入した塩素ガスの
圧力に対して測定したものである。
ング金用い、リン添加多結晶ノリコン全エツチングした
時のエツチング速度を反応容器内に導入した塩素ガスの
圧力に対して測定したものである。
グラフAは本発明により改良された装fメグラフBは従
来の装置によるデータである。5〜150Torrにわ
たってエツチング速1fが改善されており特に20To
rr以にでは大幅にエツチング速度が向上しさらに塩素
圧力?上げることにより高速のエツチング装置が得らt
する。
来の装置によるデータである。5〜150Torrにわ
たってエツチング速1fが改善されており特に20To
rr以にでは大幅にエツチング速度が向上しさらに塩素
圧力?上げることにより高速のエツチング装置が得らt
する。
またマスクパターンが反応容器外に載置されただめマス
クの寿命について実用上全く間ji1がなくなった。
クの寿命について実用上全く間ji1がなくなった。
第7図に本発明の他の実施例を示す。本発明は光導入窓
および反応性ガスによる光の損失を低減させ、エツチン
グ速度を向上させるものであるが第6図に示す実〃℃例
はさらに光の通路のうち大部分を占める空気中での光の
損失金低減するものである。先に示した第3図を得た反
応性ガス中の光の吸収を調べる実験において、大気圧の
空気全導入し測定したところ254〜438 nmの紫
外光において平iす10%程度の吸収が見らnた。そこ
でこの空気中での光の損失を少くするためにレンズとマ
スク間をX学にしたものである。第7図において)1g
−、、Xeランプ光源(36)よりの光はその直前のレ
ンズ(37)により平行光線とされ、マスク(38)(
[−通過し選択的に破エツチング材料(39)に照射さ
れる。
および反応性ガスによる光の損失を低減させ、エツチン
グ速度を向上させるものであるが第6図に示す実〃℃例
はさらに光の通路のうち大部分を占める空気中での光の
損失金低減するものである。先に示した第3図を得た反
応性ガス中の光の吸収を調べる実験において、大気圧の
空気全導入し測定したところ254〜438 nmの紫
外光において平iす10%程度の吸収が見らnた。そこ
でこの空気中での光の損失を少くするためにレンズとマ
スク間をX学にしたものである。第7図において)1g
−、、Xeランプ光源(36)よりの光はその直前のレ
ンズ(37)により平行光線とされ、マスク(38)(
[−通過し選択的に破エツチング材料(39)に照射さ
れる。
ここでレンズ(37)とマスク(38)の間は真空排気
管を通じて真空にされ、この部分での光の損失はなくな
る。またレンズ(37) ’e真空シールに用いている
ため光導入室(40)を真空に保つために新たな光導入
窓などは必要なく本実施例は光の損失金極力低減したも
のとなりその結果第5図に示しだエツチング速度のさら
に数チの向上が認められた。
管を通じて真空にされ、この部分での光の損失はなくな
る。またレンズ(37) ’e真空シールに用いている
ため光導入室(40)を真空に保つために新たな光導入
窓などは必要なく本実施例は光の損失金極力低減したも
のとなりその結果第5図に示しだエツチング速度のさら
に数チの向上が認められた。
第1図は、高速エツチングの為のマスクと被エツチング
材料の距離とガス圧の関係を示す特性図、第2図は、従
来装置の欠点を説明するためのHg −Xeラング光源
よりの光のスペクトル分布を示す時性図、第3図は、塩
素の圧力と光の強度の関係を示す特性図、第4図は、従
来装置の構成?示す配置図、第5図は、本発明の一実施
例を説明するための配置図、第6図は、本発明の一実施
例の装置ににおける塩素の圧力とリン添加多結晶ンリコ
ンのエツチング速度の関係ケ示す特性図、第7図は、不
発明の他の実施例の構成を示す配置図である。 l ・LIg−Xeランプ光源、2・・レンズ。 3・・・光導入窓、4・・・反応性ガス、5・・・マス
ク。 (3被エツチング材料、7・・マスクパターン。 8・載置台、9・1駆動軸、10・駆動機構。 11・・反応性ガス導入管、12・・・反応容器。 13 排気管、14 ・駆動軸軸受、15 反応
容器。 16 被エツチング材料、 17−Ri’tlit
台。 18・駆動軸軸受、19 ・駆動軸、20・・・駆動機
構。 21 反応性ガス、22 ガス導入管。 23・−マスフローメータ、24・・・排気v。 25 ・CRYOポンプ排気系。 26・・ロータリーボング排気系、27・・・マスク。 28 ・マスク基板、29 ・マスクパターン。 30−Hg−Xeランプ、31−ミラー、32・・・レ
ンズ。 33・・ダイアフラム真空計、34・・・0リング。 35・・ゲートバルブ、36・・Hg Xeランプ。 、う7・・レンズ、38 ・マスク、39・・・被エ
ツチング材料。 40・・光導入室、41 ・、駆動軸軸受、42 ・
、駆動機構。 43・・・駆動軸、44 ・・載置台、45・・ダイア
フラムに空計。 46・・反応性ガス導入耐、47 ・排気管。 48・・・排気管。 (7317)弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名) 第1図 象責中61尤爪(m瓜) 第2図 う庚−aヒ (ンtm) 第3図 鍵の五カ (Torr) 第 4 図 第5図 中 ヘパ 第6図 1漂、!7)五カ(7oとと)
材料の距離とガス圧の関係を示す特性図、第2図は、従
来装置の欠点を説明するためのHg −Xeラング光源
よりの光のスペクトル分布を示す時性図、第3図は、塩
素の圧力と光の強度の関係を示す特性図、第4図は、従
来装置の構成?示す配置図、第5図は、本発明の一実施
例を説明するための配置図、第6図は、本発明の一実施
例の装置ににおける塩素の圧力とリン添加多結晶ンリコ
ンのエツチング速度の関係ケ示す特性図、第7図は、不
発明の他の実施例の構成を示す配置図である。 l ・LIg−Xeランプ光源、2・・レンズ。 3・・・光導入窓、4・・・反応性ガス、5・・・マス
ク。 (3被エツチング材料、7・・マスクパターン。 8・載置台、9・1駆動軸、10・駆動機構。 11・・反応性ガス導入管、12・・・反応容器。 13 排気管、14 ・駆動軸軸受、15 反応
容器。 16 被エツチング材料、 17−Ri’tlit
台。 18・駆動軸軸受、19 ・駆動軸、20・・・駆動機
構。 21 反応性ガス、22 ガス導入管。 23・−マスフローメータ、24・・・排気v。 25 ・CRYOポンプ排気系。 26・・ロータリーボング排気系、27・・・マスク。 28 ・マスク基板、29 ・マスクパターン。 30−Hg−Xeランプ、31−ミラー、32・・・レ
ンズ。 33・・ダイアフラム真空計、34・・・0リング。 35・・ゲートバルブ、36・・Hg Xeランプ。 、う7・・レンズ、38 ・マスク、39・・・被エ
ツチング材料。 40・・光導入室、41 ・、駆動軸軸受、42 ・
、駆動機構。 43・・・駆動軸、44 ・・載置台、45・・ダイア
フラムに空計。 46・・反応性ガス導入耐、47 ・排気管。 48・・・排気管。 (7317)弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名) 第1図 象責中61尤爪(m瓜) 第2図 う庚−aヒ (ンtm) 第3図 鍵の五カ (Torr) 第 4 図 第5図 中 ヘパ 第6図 1漂、!7)五カ(7oとと)
Claims (4)
- (1)反応性ガスが導入されかつ排気される反応容器と
、との寥器内に設けらf″Lだ被エツチング材料全戦1
!する移動可能な@置台と、この載置台を駆動する手段
と、紫外光もしくviX線の透過部及び非透過部を有す
るマスクと、前記マスクの紫外光もしくはX線の透過部
を通して紫外光もしくはX線を前記破エツチング材料へ
照射するだめの照射手段とを具備してなり前記マスクが
前記反応容器内′\の紫外光もしくUX線の導入窓とな
り、前記被エツチング材料が、前記マスクと前記反応性
ガスを介在させC近接して対向配置され、その対向距離
はイ1記反応性ガス圧力に対して第1図で斜線で示した
範囲に設定され、且つ前記マスクのパターンが前記反応
容器外に露出されていることを特徴とするドライエツチ
ング装置。 - (2)マスクと紫外光あるいはX線源の間の光路にあた
る空間を真空に排気する手段勿具i捕してなることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のドライエツチング
装置。 - (3)載置台は加熱または冷却手段全備えたこと分前 特徴とする特許請求の範囲第1項もしくけ第2項に記載
のドライエツチングWf’f。 - (4)マスクは紫外光もしくはX線を透過する基板とこ
の基板表面に形成される紫外光もしくはX線を吸収もし
くは反射する材刺力らなるマスクパターンとから構成さ
れてなることを特徴とする特許請求の範囲第14項、第
2項もしくは第3項に記載のドライエツチング装R1
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5375583A JPS59181538A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | ドライエツチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5375583A JPS59181538A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | ドライエツチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59181538A true JPS59181538A (ja) | 1984-10-16 |
Family
ID=12951624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5375583A Pending JPS59181538A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | ドライエツチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59181538A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01101645A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Fujitsu Ltd | 半導体表面の評価方法 |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP5375583A patent/JPS59181538A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01101645A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Fujitsu Ltd | 半導体表面の評価方法 |
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