JP2004317693A

JP2004317693A - 波長フィルタ、露光装置および撮像装置

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Publication number: JP2004317693A
Application number: JP2003109803A
Authority: JP
Inventors: Kenji Itoga; 賢二糸賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】複雑な制御システムを必要としない波長フィルタ、その波長フィルタを用いた露光装置および撮像装置を提供する。
【解決手段】特定波長域の光をカットするフィルタ３であって、光軸にその面を交差させて、その回折溝１３ａ，１３ｂを互いに平行にして配置された２枚以上の透過型回折格子３ａ，３ｂを備え、２枚以上の透過型回折格子が互いに間隙Ｌをおいて配置されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長フィルタ、露光装置および撮像装置に関し、より具体的には、波長分布を有しその波長分布域がＸ線域、紫外線域、可視光域および赤外線域のいずれかの光（または電磁波）に対して所定の波長部分をカットする波長フィルタ、その波長フィルタを用いた露光装置および撮像装置に関するものである。なお、以後の説明で、上記の各波長域の電磁波を光として総称する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線フィルタはＸ線ミラーを用いたローパスフィルタと薄膜を用いたハイパスフィルタを組み合わせて特定の波長域を取り出す構造となっていた。長い波長域をカットしたい場合には挿入するフィルタの厚さを変えればよいが、短い波長域のみをカットしたい場合にはミラーの反射角度を変える必要が生じる。波長可変となるような露光装置の構成は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
たとえば、シンクロトロン放射源から出射された放射光は、連動する３個の平面Ｘ線ミラーに順次反射された後、集光ミラーと、拡大ミラーと、ベリリウム窓とを経て、Ｘ線マスクにいたる。このＸ線マスクには半導体装置のマスクパターンが内蔵されていて、ここを通ったＸ線は、半導体ウエハにＸ線マスクのパターンを転写する。上記の３個の連動Ｘ線ミラーはベリリウムから形成されている。この連動Ｘ線ミラーでは、連動する際に、斜入射角度を変えながら、次の集光ミラーに入射する光の光軸の位置を一定に保つように、３枚のミラーの位置と回転角とが制御される。
【０００４】
次に、この光学系における波長フィルタ作用について説明する。短波長側でカットする波長域は、連動Ｘ線ミラーへの斜入射角で決まる。その斜入射角での短波長側をカットされた光は、連動Ｘ線ミラーを出射した後、集光ミラーと拡大ミラーとで光の形状を整えられ、次いでベリリウム窓とＸ線マスクとを通過する。長波長側でカットされる波長域は、ベリリウム窓の厚さとＸ線マスクの支持材料であるメンブレンの厚さとで決定される。Ｘ線マスクを通り、長波長側をカットされ、所定の波長域の範囲に切り出された光は、Ｘ線マスク上に描かれた回路パターンを等倍で半導体ウエハへ投影し、そこに塗布されたレジスト中に潜像を形成する。
【０００５】
従来の放射光を用いたＸ線露光装置は、上記のように構成されるため、波長域を変更すること、すなわち短波長側のカットのみを目的に３枚の連動ミラーを要し、かつそれらの回転角や位置を制御する必要があった。
【０００６】
また、例えば、レーザー励起による点光源を用いたＸ線露光装置については、非特許文献１に開示されている。このＸ線露光装置から発生するＸ線のスペクトルでは、広い波長域にわたって多数のピークが分布している。Ｘ線マスクの寸法やウエハとのギャップによっては、波長フィルタを光路の適切な位置に挿入し、半導体ウエハを露光した方がぼやけの小さい転写を行なうことができ、より良い結果が得られるはずである。
【０００７】
上記のようなＸ線露光に回折格子で構成される波長フィルタを用いる提案もいくつかなされている（たとえば、特許文献２）。このＸ線露光装置では、透過型回折格子を用い、その透過型回折格子に垂直に入射させた光が、波長毎に透過していく方向が異なることを利用し、下流側に別の回折格子を置き、特定波長のみ取り出す。このような波長フィルタを用いることにより、露光に用いるＸ線の波長域を狭めることができ、その結果、ぼやけの小さい転写を行なうことができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３３８２９９号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平７−３０１６９６号公報
【００１０】
【非特許文献１】
Ｃ．Ｊ．Ｇａｅｔａｅｔａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４１（２００２）ｐｐ．４１１１−４１２１ “Ｈｉｇｈ−ＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｃｔＬａｓｅｒ−ＰｌａｓｍａＳｏｕｒｃｅｆｏｒＸ−ｒａｙＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の透過型回折格子ともう１つの回折格子を用いるＸ線露光装置においては、波長域に応じて回折角が変化する。このため、波長域に応じて光学素子をスィープする必要がある。また、３枚のＸ線ミラーを連動させて短波長側をカットする方式も連動機構が必要である。これらの装置はいずれも光学素子を移動させる制御システムが必要となり、装置が複雑化するという欠点があった。
【００１２】
本発明は、上記のような複雑な制御システムを必要としない波長フィルタ、その波長フィルタを用いた露光装置および撮像装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長フィルタは、特定波長域の光をカットするフィルタであって、光軸にその面を交差させて、その回折溝を互いに平行にして配置された２枚以上の透過型回折格子を備える。そして、２枚以上の透過型回折格子（以後、回折格子と記す）が互いに間隙をおいて配置されている。
【００１４】
この構成によれば、間隙の大きさに応じて、入射側の回折格子から見て次段の回折格子の回折溝（明格子）上にフーリエイメージを形成する波長が変わる。次段の回折格子の回折溝（明格子）上にフーリエイメージを形成しない波長は、カットされることとなる。この結果、上記の波長フィルタは特定波長域の光をカットすることができる。
【００１５】
ここで、回折格子は、回折溝が所定ピッチ（周期）で配列された光学素子である。また、回折溝を開口部、または明格子と呼ぶ場合がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＸ線露光装置を示す図である。シンクロトロン１から出射された放射光２ａは、本実施の形態における重要構成要素であるフィルタ３で所定の波長域の光をカットされる。フィルタ３により所定波長域をカットされた光２ｂは、集光ミラー４ａと、拡大ミラー４ｂとを経て、広がる放射光２ｃとしてベリリウム窓５に入射する。次いでＸ線マスク６を透過することによりパターン化された放射光２ｄは、半導体ウエハ７に照射され、半導体ウエハに塗布されたレジストに潜像を形成する。
【００１８】
これまでの経験より、集光ミラー４ａおよび拡大ミラー４ｂはロジウムをコートしたものを用い、光を８９°の入射角で反射させる配置とする。また、ベリリウム窓５の厚さは２０μｍとし、Ｘ線マスク６のメンブレンは厚さ２μｍのダイヤモンドで構成されている場合について説明する。
【００１９】
図２は、上記フィルタの構成を示す図である。上記のフィルタ３は、１段目の回折格子３ａと２段目の回折格子３ｂとによって構成されている。１段目の回折格子３ａは透過率の高い材料、例えばダイヤモンド、ベリリウム、シリコン、アルミニウム、チタンおよびこれらの窒化物、炭化物、酸化物等の軽元素で形成されている。２段目回折格子３ｂは透過率の低い材料、モリブデン、タンタル、タングステン、オスミウム、金、白金等の重い金属で形成されている。
【００２０】
２枚の回折格子３ａ、３ｂのピッチをｄとし、両回折格子の距離（間隙）をＬとする。２つの回折格子の間の間隙を変化させる間隙可変機構については、回折格子の支持体は圧電型、静電型、形状記憶合金型、熱膨張型のいずれかのアクチュエータを用い、回折格子３ａと回折格子３ｂとの距離を任意に変更することができる構成とする。また、上記のアクチュエータに限らず、並進距離の精度が所定レベル以上あればどのような機械装置を用いてもよい。
【００２１】
上記の波長フィルタは、光に垂直に回折格子を置き、光軸方向にできる光波の疎密を利用した分光方法であり、分光感度を犠牲にするかわり、強度の損失が少ないという特徴がある。この波長フィルタは次の原理に基づいている。
【００２２】
等間隔（ピッチ）で平行に配列された明暗格子を光で照明すると、その背後にほぼ等しい周期で、格子状の透過率分布と相似の強度分布が繰り返し現れる。明暗格子のピッチがｄの明暗格子に対し、（１）式に示すｚだけ格子から離れた位置では、常に同じ強度分布が得られる。
【００２３】
ｚ＝２ｎｄ^２／λ （ｎ＝１，２，・・・）・・・・・・・・・・（１）
これはフーリエイメージと呼ばれ、モアレ計測用格子の配置や電子顕微鏡におけるレンズなしの拡大法に応用されている。さらに、２つの格子を一定距離Ｌだけ離して平行に置き、単色光を用いて変位や長さの測定に応用している。本件はｚを変えることにより、同式を満たす波長が変わることを利用し、波長フィルタとして用いるものである。
【００２４】
また、後で説明するように、２段目の回折格子を１段目の回折格子に対して開口部の配列ピッチ方向に半ピッチずらす方法（本発明の実施の形態３）や、開口部の配列ピッチ方向に圧縮あるいは伸長させピッチを変える方法（本発明の実施の形態４）もある。これらの方法を組み合わせることにより、透過させる波長域を自由に変えることが可能である。
【００２５】
次に０．３〜１．５ｎｍの波長域のＸ線に対して、具体的に波長可変のバンドパスフィルタとして働くことを示す。波長フィルタの構成として１段目回折格子３ａに厚さ０．６μｍのダイヤモンドを用い、２段目の回折格子３ｂに厚さ１μｍのタングステンを用いる。１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂのピッチｄをともに１４０ｎｍとし、回折溝の幅ｗをともに７０ｎｍとした場合について述べる。
【００２６】
１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂの距離Ｌを３０μｍとした場合の透過率を図３に示す。一方、両回折格子の距離Ｌを徐々に広げていき７５μｍとした場合の透過率の波長分布を図４に示す。両回折格子の距離３０μｍから７５μｍ間の透過率は、図３から図４へと連続的に変化する。図１に示す露光装置では、このような回折格子間の間隙Ｌに応じて変化する透過率特性を持つフィルタをフィルタ３としてビームラインに挿入する。
【００２７】
図５に、上記の波長フィルタの有無によるウエハ７に照射されるスペクトルを示す。図５において実線は波長フィルタを挿入しない場合の半導体ウエハ７に照射されるスペクトルを表している。太線は１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂの距離Ｌを３０μｍとした場合の半導体ウエハ７に照射されるスペクトルを表している。太線のスペクトルによれば、上記の波長フィルタは、長波長側をカットするフィルタとして働いていることがわかる。
【００２８】
また、図５における点線のスペクトルは、１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂの距離Ｌを３０μｍとした場合の半導体ウエハ７に照射されるスペクトルを表している。この点線のスペクトルによれば、この場合の波長フィルタは、短波長成分および長波長成分をカットし、中間領域を切り出すフィルタとして働くことがわかる。
【００２９】
上記より、２つの回折格子の間隙Ｌを変えることにより、フィルタにおいてカットされる波長域が変化することが分った。本実施の形態によれば、半導体集積回路の製造を中心とした微細パターンの転写において、簡便に照射スペクトルを変更して転写することができる。このような照射スペクトルの変更は、基板材料や解像させるパターン寸法により、照射する波長を変更する必要がある場合に非常に有用である。
【００３０】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における波長フィルタを示す成図である。この波長フィルタは、１段目の回折格子３ａと、２段目の回折格子３ｂと、３段目の回折格子３ｃとで構成される。１段目の回折格子３ａの材料として、厚さ１μｍのダイヤモンドを、２段目の回折格子３ｂと３段目の回折格子３ｃの材料として厚さ１μｍのタングステンを用いる。回折溝のピッチｄをいずれも１４０ｎｍとし、回折溝の幅ｗをいずれも７０ｎｍとする。また、１段目の回折格子３ａと２段目の回折格子３ｂの距離Ｌ１を４５μｍ、２段目の回折格子３ｂと３段目の回折格子３ｃの距離Ｌ２を４０μｍとする。
【００３１】
上記の構成の波長フィルタを図１に示す露光装置にフィルタ３として挿入したときの透過率を図７に示す。図中、点線は２段目の回折格子３ｂ通過後の透過率を示し、実線は３段目の回折格子３ｃ通過後の透過率を示す。図７における点線のスペクトルと実線のスペクトルとを比較して分るように、回折格子を３枚用いることにより、より幅の狭いスペクトルを切り出すことができる。
【００３２】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３におけるフィルタを示す図である。本実施の形態におけるフィルタは、１段目の回折格子３ａに対して２段目の回折格子３ｂをｙ方向に半ピッチ、すなわち（ｄ／２）だけずらした配置をとっている。回折溝のピッチｄはいずれも１４０ｎｍとし、回折溝の幅ｗはいずれも７０ｎｍとする。図２においては、１段目の回折格子３ａと２段目の回折格子３ｂとの垂直方向（ｚ方向）間隙Ｌを可変とするｚ方向の間隙可変機構の作用について説明した。このｚ方向の間隙可変機構とともにまたはｚ方向の間隙可変機構とは別に、回折格子の回折溝配列ピッチ方向（ｙ方向）に可変となるｙ方向シフト機構を備えても良い。
【００３３】
本実施の形態では、実施の形態１に示したフィルタ構成において、１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂの距離Ｌを３０μｍとし、かつｙ方向に半ピッチすなわち７０ｎｍシフトさせた。
【００３４】
この本実施の形態におけるフィルタの透過率を、図９に示す。図３に示した透過率と比べると、図３では０．９ｎｍ付近で透過率が最小となったが、図９では逆に０．９ｎｍ付近で透過率が最大となる透過率分布が得られる。透過率の大小関係が、図３と図９とで逆になっていることが分る。
【００３５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４では、回折格子の開口部のピッチを小さくすることにより、透過スペクトル形状を変える例について説明する。実施の形態１で紹介したフィルタを構成する２つの回折格子の開口部のピッチはともに１４０ｎｍであった。本発明の実施の形態４では、図２に示すフィルタを構成する２つの回折格子のピッチをともに１００ｎｍとしている。回折溝の幅は５０ｎｍである。このように、開口部のピッチをより細かくすることで透過させるスペクトルの幅をより狭くすることができる。１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂの距離Ｌを５０μｍとした。
【００３６】
上記のフィルタにおける透過率の波長分布を図１０に示す。図４と比べて、図１０に示すスペクトルでは、切り出された波長域の範囲が狭くなっていることが分る。すなわち、ピッチを小さくすることにより、分光度が向上していることがわかる。上記の場合、回折溝の幅ｗ＝（開口部のピッチｄ）／２であるが、回折溝の幅ｗ＞（開口部のピッチｄ）／２とすることにより、さらに切り出される波長域の範囲を狭くでき、分光度を向上させることができる。
【００３７】
上記のピッチ１００ｎｍとして、両回折格子の間隙Ｌを２５μｍとした場合、すなわち図１０の間隙Ｌの半分の間隙の場合の透過率を図１１に示す。回折格子の間隙２５μｍは、図９に示すフィルタにおける間隙３０μｍとほぼ同じである。図１１と図９とを比べることにより、やはりピッチを小さくすることにより、切り出すスペクトル幅が狭くなっていることが分る。
【００３８】
（実施の形態５）
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本発明の実施の形態５におけるフィルタを構成する回折格子を示す図である。本実施の形態では、回折格子の開口を調整することにより、より透過効率の良いフィルタの最適化を図ることができることを示す。図１２（ａ）および（ｂ）において、１段目回折格子３ａ、２段目回折格子３ｂはともにピッチｄは１４０ｎｍである。しかし１段目の回折格子３ａの開口幅ｗ１は７０ｎｍであるのに対し、２段目回折格子３ｂの開口幅ｗ２を８０ｎｍとする。
【００３９】
実施例１において示した２段目回折格子３ｂの開口幅７０ｎｍの場合（１段目回折格子の開口幅と同じ）と、本実施の形態のように、開口幅８０ｎｍとバイアスをつけた場合とを、比較して図１３に示す。図１３には、１段目回折格子と２段目回折格子との間隙Ｌを３０μｍと７０μｍの２種類について、上記の開口幅のバイアスの影響を示している。
【００４０】
図１３によれば、１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂの距離Ｌを３０μｍとした場合も、またＬを７５μｍとした場合も、いずれにおいても２段目回折格子の開口部の幅ｗ２を８０ｎｍと大きくした場合のほうが、透過スペクトルの強度が強くなっていることが分る。
【００４１】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６では、波長フィルタを構成する１段目の回折格子と２段目の回折格子の材料を変えることを特徴とする。すなわち、本実施の形態では、図２のフィルタ構成において１段目の回折格子３ａの材料にダイヤモンドではなくシリコンを用い、２段目の回折格子３ｂの材料にダイヤモンドを用いる。本実施の形態では、フィルタ材料、すなわち回折格子を形成している材料の吸収端を利用し、特定波長域についてよりシャープにスペクトルを切り出すことができる。
【００４２】
用いたフィルタは、図２に示したフィルタ構成において、開口部のピッチｄ５０ｎｍとし、１段目回折格子３ａを、厚さ１μｍのシリコンで形成し、２段目の回折格子３ｂをダイヤモンドで形成した。また、１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂとの距離Ｌを５０μｍとした。
【００４３】
上記の構成のフィルタに対して放射光を照射したときの透過率を図１４に示す。図１４によれば、シリコン元素の吸収端が０．６７ｎｍ近傍にあるため、１段目回折格子３ａを透過した後の透過率は、０．６５ｎｍ付近で大きく低下する。そして、その影響が２段目の回折格子３ｂを透過した後の透過率にも認められる。
【００４４】
図１０とくらべて分るように、図１４に示す透過スペクトルでは０．６５ｎｍ付近の透過率が小さくなり、逆に０．８５ｎｍ付近の透過率が大きくなっている。すなわち、１段目回折格子を対象波長域に吸収端をもつ材料で形成することにより、切り出す波長域のコントラストをよりシャープにできることがわかる。
【００４５】
また、両回折格子の材料構成を同じにしたまま、両回折格子の距離Ｌを２５μｍとしたフィルタについて透過率を測定した結果を図１５に示す。図１５においても、０．６５ｎｍ以下の透過率を抑え、０．９ｎｍ付近の透過率を増大させる効果が働いていることがわかる。
【００４６】
（実施の形態７）
図１６および図１７は、本発明の実施の形態７のフィルタを構成する回折格子を示す図である。回折格子のパターン形状は、一方向に長い１本のライン状開口部が所定のピッチで横方向に配列された、上記実施の形態１〜６に示したパターンに限定されない。図１６に示すように、２つの矩形開口部が１つの直線に沿って、間隙をおいて配列された単位パターンが所定のピッチで配列された形状であってもよいし、また、図１７に示すように、平行四辺形のコーナー部に矩形開口部を配置したパターン形状であってもよい。本実施の形態における回折格子のパターン形状は、図１６および図１７のパターン形状に限定されず、開口部が配列方向にｄのピッチの周期性をもっていればどのようなものでもよい。
【００４７】
図１６に示す回折格子を２枚組み合わせたフィルタ、また図１７に示す回折格子を２枚組み合わせたフィルタは、これまで説明した実施の形態において得られた所定の波長域をカットする機能を有する。
【００４８】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８では、撮像装置３０に上述の原理に基づくフィルタ３を用いた例について説明する。本実施の形態では、図１８に示すように、２枚組の回折格子３ａ，３ｂによって構成されるフィルタ３を、赤外線の撮像素子３１の前に置く。２枚の回折格子の距離Ｌを、間隙可変機構３２を用いて、あるステップ間隙で変えていき、１ステップ移動する毎に画像を取り込むように制御する。
【００４９】
上記の装置では赤外線領域の波長域３〜１２μｍを分光し、撮影することを考える。フィルタ３は、図２と同様の構成とする。１段目回折格子３ａおよび２段目回折格子３ｂの回折溝のピッチｄはともに８０μｍとする。また、１段目回折格子３ａおよび２段目回折格子３ｂの回折溝の幅は、ともに４０μｍとする。また、１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂとの間隙Ｌは、５００μｍおよび１０００μｍの２種類とする。
【００５０】
１段目の回折格子３ａには、ゲルマニウム、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、弗化カルシウム、シリコン等の比較的透明で光の損失が少なく、かつ位相を変化させる材料を用いる。２段目の回折格子３ｂには、硼珪酸ガラス等の吸収率の大きい材料か、または金属等の光を散乱させる材料のいずれかを用いる。
【００５１】
次に、得られた結果について説明する。（ａ１）１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂとの距離Ｌが５００μｍの場合には、２段目の回折格子３ｂを透過する光は主に１２μｍ以下の波長域となる。また、（ａ２）１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂの距離Ｌが１０００μｍの場合、２段目の回折格子３ｂを透過する光は主に５μｍ以下の波長域となる。
【００５２】
したがって、距離Ｌを５００μｍから１０００μｍまで、あるステップ間隙で移動させながら画像データを取り込むことにより、１２μｍ〜５μｍの波長域に対してスペクトル分解した形で像を得ることができる。
【００５３】
回折格子間距離Ｌを、さらに１５００μｍまで、あるステップ間隙で大きくしてゆくと、波長域５μｍ〜３μｍの分光スペクトルと１２μｍ〜９μｍの分光スペクトルとを足し合わせた形で像を得ることができる。１２μｍ〜５μｍの波長域の強度は、上述のように回折格子間距離Ｌが５００μｍ〜１０００μｍの測定によってすでに分っているので、この強度を差し引くことにより波長域５μｍ〜３μｍのスペクトル分解した形の像を得ることができる。
【００５４】
（実施の形態９）
図１９は、本発明の実施の形態９における撮像装置３０を示す図である。図１９に示す撮像装置は、実施の形態８における撮像装置と同様の構成である。図１９に示す撮像装置３０では、可視光の撮像素子３３の前に、間隙可変機構３２に組み込まれた２枚組みの回折格子３ａ，３ｂを用いたフィルタ３を配置する。この結果、色分解した画像を得ることができる。
【００５５】
図１９に示す撮像装置を用いて、可視光の波長域３００ｎｍ〜７００ｎｍを分光し、撮影するシステムについて説明する。フィルタ構成は図２と同様とし、１段目回折格子３ａおよび２段目回折格子３ｂのピッチはともに８μｍとする。また、１段目回折格子３ａおよび２段目回折格子３ｂの開口幅は、ともに４μｍとする。１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂとの距離Ｌは、８０μｍおよび１５０μｍの２種類とした。
【００５６】
１段目の回折格子３ａには、硼珪酸ガラス、アクリル、石英ガラス等の比較的透明で光の損失が少なく、かつ位相を変化させる材料を用いる。２段目の回折格子３ｂには、ＮＤフィルタに用いられているガラス等の吸収率の大きい材料か、または金属等の光を散乱させる材料かのいずれかを用いる。
【００５７】
（ｂ１）１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂとの距離Ｌが８０μｍの場合、２段目の回折格子３ｂを透過する光は主に７００ｎｍ以下の波長域となる。また、（ｂ２）１段目回折格子３ａと２段目回折格子３ｂとの距離Ｌが１５０μｍの場合、２段目の回折格子３ｂを透過する光は主に３００ｎｍ以下の波長域となる。
【００５８】
したがって距離Ｌを８０μｍから１５０μｍまで、間隙可変機構３２を用いて、あるステップ間隙で大きくしながら画像データを取り込むことにより、７００ｎｍ〜３００ｎｍの波長域に対してスペクトル分解した形で像を得ることができる。
【００５９】
本実施の形態および実施の形態８では、可視光域および赤外域の光について説明したが、波長の大きさによらず、どの波長域の光についても、たとえば紫外線についても上記の撮像装置を組みたてることができる。
【００６０】
（実施の形態に対する付言）
（１）実施の形態１〜７では、Ｘ線に対する波長フィルタ、とくに放射光発生装置、たとえばシンクロトロンからのＸ線を用いる系について説明した。しかし、本実施の形態における原理から放射光装置からのＸ線に限るものでは無く、プラズマＸ線源を含む各種のＸ線源についても適用することができる。たとえば、各種Ｘ線源からの光のサブピークの除去にも用いることができる。
（２）上記のように、Ｘ線近接露光技術ばかりでなく、撮像素子などの光源側に本波長フィルタを置き、本波長フィルタの特徴である波長可変機能を用いることで、スペクトル毎の強度分布を撮影することができる。この原理は、すべての光に適用できる。例えば、実施の形態８において説明したように、赤外線領域の撮像素子と組み合わせた場合、従来モノクロでしか表示できなかったものが、分光して見ることができるようになる。このようなカメラは防衛用機器、地雷探知、ガス探知、温度測定、あるいは惑星の地学探査などの応用が考えられる。また、実施の形態９において説明したように、可視光領域でも、本フィルタを用いることが可能である。従来は色フィルタを用い４画素を使って色素を同定していたものを、１画素で同定することができるばかりでなく、４つの色素以上に細かく分光させて画像を得ることができる。
（３）また、紫外線域、赤外線域などに限定されることなく、たとえば紫外線域と可視光域とにまたがる波長分布を有する光に対して、その波長分布に対応した回折格子を用いることにより対応できることは言うまでもない。
【００６１】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の波長フィルタを用いることにより、複雑な制御システムを必要とせず、最低２枚の回折格子を配置することにより所定の波長域をカットし、さらに両者の間隙をを調整することにより容易に照射スペクトルを変更することができる。その結果、この波長フィルタを用いた露光装置および撮像装置は簡単な機構により照射スペクトルを変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における露光装置を示す図である。
【図２】図１の露光装置に組み込まれる波長フィルタを示す図である。
【図３】図２の波長フィルタ（Ｌ＝３０μｍ）の透過率の波長分布を示す図である。
【図４】図２の波長フィルタ（Ｌ＝７５μｍ）の透過率の波長分布を示す図である。
【図５】図２および図３の波長フィルタを用いた場合の半導体ウエハへの照射スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における波長フィルタを示す図である。
【図７】図６の波長フィルタの透過率の波長分布を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３における波長フィルタを示す図である。
【図９】図８の波長フィルタの透過率の波長分布を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における波長フィルタ（Ｌ＝５０μｍ）の透過率の波長分布を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４における波長フィルタ（Ｌ＝２５μｍ）の透過率の波長分布を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態５における波長フィルタを示す図であり、（ａ）は１段目回折格子を、また（ｂ）は２段目回折格子を示す図である。
【図１３】図１２の波長フィルタの透過率の波長分布を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態６における波長フィルタ（Ｌ＝５０μｍ）の透過率の波長分布を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態６における波長フィルタ（Ｌ＝２５μｍ）の透過率の波長分布を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態７における波長フィルタの回折格子を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態７における波長フィルタの別の回折格子を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態８における撮像装置を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態９における撮像装置を示す図である。
【符号の説明】
１シンクロトロン、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ放射光、３波長フィルタ、３ａ１段目回折格子、３ｂ２段目回折格子、４ａ集光ミラー、４ｂ拡大ミラー、５ベリリウム窓、６Ｘ線マスク、７半導体ウエハ、１３ａ１段目回折格子の開口部、１３ｂ２段目回折格子の開口部、３０撮像装置、３１赤外域の撮像素子、３２間隙可変機構、３３可視光の撮像素子、ｄピッチ、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２回折格子間の間隙、ｗ，ｗ１，ｗ２開口部の幅。

Claims

特定波長域の光をカットするフィルタであって、
光軸にその面を交差させて、その回折溝を互いに平行にして配置された２枚以上の透過型回折格子を備え、
前記２枚以上の透過型回折格子が互いに間隙をおいて配置されている、波長フィルタ。
前記透過型回折格子の配置において、前記間隙を可変とする間隙可変機構を備える、請求項１に記載の波長フィルタ。
光が入射される入射側の透過型回折格子よりも後方の透過型回折格子が、その回折溝の所定ピッチでの配列方向にシフトされて位置する、請求項１または２に記載の波長フィルタ。
前記透過型回折格子の回折溝の幅が、その回折溝の配列ピッチの半分よりも大きい、請求項１〜３のいずれかに記載の波長フィルタ。
前記２つ以上の透過型回折格子のうち、光を入射される入射側の透過型回折格子の後に位置する透過型回折格子の回折溝の幅が、前記入射側の透過型回折格子の回折溝の幅より大きい、請求項１〜４のいずれかに記載の波長フィルタ。
前記透過型回折格子の回折溝の単位パターンが、２つの矩形状の回折溝を直線に沿うように配置した形状、および平行四辺形のコーナーに矩形状の回折溝をその矩形の長辺が平行になるように配置した形状、のいずれかであり、その透過型回折格子の回折溝パターンが、その単位パターンを配列方向に所定ピッチで配列したものである、請求項１〜５のいずれかに記載の波長フィルタ。
前記２つ以上の透過型回折格子のうち、少なくとも光を入射される入射側の透過型回折格子が、他の透過型回折格子と異なる材料で形成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の波長フィルタ。
前記光がシンクロトロンから出射されるＸ線であり、前記透過型回折格子がＸ線回折用の透過型回折格子である、請求項１〜７のいずれかに記載の波長フィルタ。
前記光が紫外線域の光であり、前記透過型回折格子が紫外線域用の透過型回折格子である、請求項１〜７のいずれかに記載の波長フィルタ。
前記光が可視光域の光であり、前記透過型回折格子が可視光域用の透過型回折格子である、請求項１〜７のいずれかに記載の波長フィルタ。
前記光が赤外線域の光であり、前記透過型回折格子が赤外線域用の透過型回折格子である、請求項１〜７のいずれかに記載の波長フィルタ。
半導体装置のマスクパターンを内蔵するマスクに光を照射して半導体基板に半導体装置パターンを転写するための露光装置であって、前記マスクの前段に、請求項１〜１０のいずれかに記載の波長フィルタを備え、その波長フィルタを通した光を前記マスクに照射する、露光装置。
光を受光して対象物を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像素子の前段のいずれかの位置に、請求項１〜１１のいずれかに記載の波長フィルタを備え、その波長フィルタを通した光を前記撮像素子に受光させる、撮像装置。