JPH06283405A - Exposure method - Google Patents

Exposure method

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JPH06283405A
JPH06283405A JP6991493A JP6991493A JPH06283405A JP H06283405 A JPH06283405 A JP H06283405A JP 6991493 A JP6991493 A JP 6991493A JP 6991493 A JP6991493 A JP 6991493A JP H06283405 A JPH06283405 A JP H06283405A
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JP
Japan
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hologram
light
substrate
light beam
mask
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JP6991493A
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Japanese (ja)
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Motohiko Inai
基彦 稲井
Shigeo Suzuki
茂雄 鈴木
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70408Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect

Abstract

PURPOSE:To effectively perform reduction-alignment with a resolution of several +nm level by using a light beam flux as a light beam flux whose wavelength area ranges from a visible light area to an ultraviolet ray area and a soft X-ray light beam flux as a light beam flux for reproducing hologram, respectively. CONSTITUTION:A hologram recorder is made of an optical system in which a light source 51, a filter 52, a lens 53, a pinhole 54, a mask 55, and a hologram 56 are arranged in order. A KrF (krypton fluoride) excimer laser (wavelength lambda=249nm) is used as the light source 51. For reproducing a hologram board 12, in a case where a PMMA film is used for a screen layer 11b, a soft X-ray (wavelength lambda=3-4nm) whose wavelength is shorter than that of an absorption end (absorption end of carbon C) of the X-ray of PMMA is necessitated as a reference light for the reproduction. Therefore, the soft X-ray of 4nm in wavelength is employed as supply light 15. Thus, by properly using light having different wavelengths for recording and reproducing, fine patterns can be easily formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体プロセスの基板
エッチング等におけるマスク転写のための露光技術、特
に、ホログラフィ技術による微小なマスク転写を行う露
光法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure technique for mask transfer in substrate etching or the like in a semiconductor process, and more particularly to an exposure method for performing minute mask transfer by a holographic technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】紫外光〜X線を用いた縮小光学系による
投影露光法では、複数のレンズ等の複雑な組み合わせ
や、また、光路を操作することで縮小率を調整してい
た。これは、一般に光源、コンデンサレンズ、絞り、マ
スク、プロジェクションレンズ及び投影面からなる光学
系で構成される。この場合、解像力、焦点深度、収差、
均一な露光面積の確保等のバランスのとれた設計の必要
性から、縮小率では1/5〜1/20程度が限界で、し
かも解像度ではサブミクロン〜50nm程度しか望めな
い。
2. Description of the Related Art In a projection exposure method using a reduction optical system using ultraviolet light to X-rays, the reduction ratio is adjusted by a complicated combination of a plurality of lenses and the like, or by operating the optical path. This is generally composed of an optical system including a light source, a condenser lens, a diaphragm, a mask, a projection lens and a projection surface. In this case, resolution, depth of focus, aberration,
Due to the need for a well-balanced design such as ensuring a uniform exposure area, the reduction rate is limited to about 1/5 to 1/20, and the resolution can be only about submicron to 50 nm.

【0003】また、他の露光方法として、紫外光〜X線
を用いたコンタクトあるいはプロキシミティ露光法があ
る。これには、例えば、Xe−Hgランプ光源と、光学
系に楕円ミラー、最適NAと均一な照明を得るためのフ
ライアイレンズを採用し、集光率の良い、回折現象の影
響を極力抑えた構造を目指したものがある。縮小光学系
に比べて装置が簡単で、アライメントが取りやすいなど
が、この露光法の特徴である。しかし、この場合も幾何
学的配置回折によるボケ、マスク作製の技術的困難さ等
の諸問題のため、1/1の縮小率、及び数μm〜0.1
μm程度の解像度しか実現することができない。
As another exposure method, there is a contact or proximity exposure method using ultraviolet light to X-rays. For this, for example, a Xe-Hg lamp light source, an elliptical mirror in the optical system, and a fly-eye lens for obtaining an optimal NA and uniform illumination are adopted, and the influence of the diffraction phenomenon with a good light collection rate is suppressed as much as possible. There is something aimed at the structure. The features of this exposure method are that the device is simpler than the reduction optical system and alignment is easy. However, in this case as well, due to various problems such as blurring due to geometrical arrangement diffraction and technical difficulty of mask production, a reduction ratio of 1/1 and several μm to 0.1 μm.
Only a resolution of about μm can be realized.

【0004】記録及び再生も同一波長の光を用いる一般
的なホログラフィによる投影露光法では、例えば、グレ
ーティングなどを作製するために光の干渉を利用したホ
ログラフィック露光法がある。
A general holographic projection exposure method that uses light of the same wavelength for recording and reproduction also includes, for example, a holographic exposure method that uses interference of light to fabricate a grating or the like.

【0005】さらに、ホログラフィ技術を用いて記録用
の光と再生用の光の波長比に応じて拡大比を操作する技
術として、顕微鏡の一種として応用された例がある。し
かし、投影露光法としては一般的に用いられていない。
拡大投影を目的とした構成では、記録用の光と再生用の
光の波長比を大きくとれるため、高い解像度を達成する
ことができる。X線などで記録したホログラムをX線よ
り長波長の可視光で拡大して再生する技術は実現されて
いるが、逆に可視・紫外光で記録したホログラムをX線
で縮小して再生することは、コヒーレンスを取れない、
また良好なコントラストを得ることが困難などの理由に
より実現されていない。
Further, there is an example applied as a kind of microscope as a technique for operating the enlargement ratio according to the wavelength ratio of the recording light and the reproducing light by using the holographic technique. However, it is not generally used as a projection exposure method.
In the configuration intended for magnified projection, the wavelength ratio of the recording light and the reproducing light can be made large, so that high resolution can be achieved. Technology for expanding and reproducing holograms recorded with X-rays, etc. with visible light having a wavelength longer than that of X-rays has been realized, but conversely, holograms recorded with visible / ultraviolet light must be reduced and reproduced with X-rays. Cannot get coherence,
Moreover, it has not been realized due to reasons such as difficulty in obtaining good contrast.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、縮小光学系
による投影露光法では、あるいは従来のホログラフィ法
を用いた露光法では、達成することが困難であった数十
nmレベルの高解像度でかつ、1/100レベルの縮小
率有する露光法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a high resolution of several tens of nm, which is difficult to achieve by a projection exposure method using a reduction optical system or an exposure method using a conventional holography method. In addition, an exposure method having a reduction rate of 1/100 level is provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】ホログラム記録用光線束
により所望のパターンを記録したホログラム記録媒体
に、ホログラム再生用光線束を照射して、感光体を塗布
した基板表面上に該パターンの再生像を投影露光するホ
ログラフィ技術を用いた露光法において、ホログラム記
録用光線束として波長領域が可視光領域から紫外線領域
にある光線束を、ホログラム再生用光線束として軟X線
光線束を、それぞれ使用することを特徴とする。
A hologram recording medium on which a desired pattern is recorded by a hologram recording light beam is irradiated with the hologram reproducing light beam, and a reproduced image of the pattern is formed on a surface of a substrate coated with a photoconductor. In the exposure method using the holography technique for projecting and exposing a light beam, a light beam having a wavelength range from a visible light region to an ultraviolet region is used as a hologram recording light beam, and a soft X-ray light beam is used as a hologram reproducing light beam. It is characterized by

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、上述のホログラフィ技術を用
いた露光法において、ホログラム再生用の光線束の波長
が、ホログラム記録用の光線束の波長より小さいため、
感光体を塗布した基板表面上には、再生像が物体(オブ
ジェクト)より縮小されて投影露光される。このため、
レンズ等の組み合わせや結像位置の変化などの単純な光
学系の操作により行う縮小投影法に比べ、効率的に縮小
露光を行うことができる。
According to the present invention, in the exposure method using the above holographic technique, the wavelength of the light beam for hologram reproduction is smaller than the wavelength of the light beam for hologram recording.
On the surface of the substrate coated with the photoconductor, the reproduced image is projected and exposed by reducing the size of the object. For this reason,
Reduction exposure can be performed more efficiently than a reduction projection method performed by a simple operation of an optical system such as a combination of lenses or a change in image formation position.

【0009】[0009]

【実施例】可視・紫外光で記録したホログラムをX線で
縮小して再生することは、コヒーレンスを取れない、ま
た良好なコントラストを得ることが困難などの理由によ
り実現されていない。そこで、本発明では、ある程度コ
ヒーレンスを稼ぎ、コントラストを得ることができる軟
X線を用いる。
EXAMPLES Reducing a hologram recorded with visible / ultraviolet light by X-rays and reproducing it has not been realized because of the fact that coherence cannot be obtained and it is difficult to obtain good contrast. Therefore, in the present invention, soft X-rays that can obtain a certain degree of coherence and obtain a contrast are used.

【0010】さらに、ホログラム記録において、基板材
料としては、この光(軟X線)が透過できる材料である
こと、また、記録媒体としては、可視紫外光照射によっ
て、その光強度分布を光学的な膜厚分布に置き換えるこ
とのできる(ホログラム材料である)こと、軟X線の波
長領域において十分な光吸収領域を有していることが条
件としてあげられる。図2は、リソグラフィ用材料の軟
X線吸収スペクトルを示す図である。図に示す如く、ポ
リイミド(C221052)及びPMMA(ポリメタク
リル酸メチル;C582)などの有機系レジスト材料
は、軟X線の波長領域において十分な光吸収領域を有し
ている。そこで本実施例では、2.5〜5nmでホログ
ラム記録媒体(スクリーン層)として、極めて有効な吸
収特性を有するPMMAを使用する。 [ホログラムを記録するホログラム基板の作製]まず、
軟X線で再生可能なホログラムの作製法について述べ
る。
Further, in hologram recording, the substrate material is a material that can transmit this light (soft X-rays), and the recording medium is an optical distribution of its light intensity distribution by irradiation with visible ultraviolet light. The conditions are that it can be replaced by a film thickness distribution (a hologram material) and that it has a sufficient light absorption region in the wavelength region of soft X-rays. FIG. 2 is a diagram showing a soft X-ray absorption spectrum of the lithographic material. As shown in the figure, organic resist materials such as polyimide (C 22 H 10 O 5 N 2 ) and PMMA (polymethylmethacrylate; C 5 H 8 O 2 ) have sufficient light absorption in the soft X-ray wavelength region. Has an area. Therefore, in this embodiment, PMMA having an extremely effective absorption characteristic is used as a hologram recording medium (screen layer) at 2.5 to 5 nm. [Production of Hologram Substrate for Recording Hologram] First,
A method for producing a hologram that can be reproduced with soft X-rays will be described.

【0011】図3は、本実施例で使用したホログラムを
記録するホログラム基板の作製工程を示す工程別断面図
である。本工程は、一般のX線リソグラフィ用のマスク
作製における半導体プロセス技術と同様のものであり、
以下に説明する工程によりホログラム基板は作製され
る。
3A to 3C are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a hologram substrate for recording the hologram used in this embodiment. This step is similar to the semiconductor process technology in the mask production for general X-ray lithography,
The hologram substrate is manufactured by the steps described below.

【0012】第1の工程(図3(A))では、マスク基
板31の片方の面31aを高精度に研摩する。本実施例
では、マスク基板31としてシリコン基板(Si基板)
を用いた。この時の研摩精度は、ホログラムの作製時に
使用する光の波長の1/10から1/20以上の精度の
平面であることが望ましい。また、もう一方の面31b
は、面31aほどの精度は要求されない。
In the first step (FIG. 3A), one surface 31a of the mask substrate 31 is polished with high precision. In this embodiment, the mask substrate 31 is a silicon substrate (Si substrate).
Was used. The polishing accuracy at this time is preferably a flat surface with an accuracy of 1/10 to 1/20 or more of the wavelength of the light used for producing the hologram. Also, the other surface 31b
Is not required to be as accurate as the surface 31a.

【0013】第2の工程(図3(B))では、高精度に
研摩されたマスク基板31の面31a上に保護膜32を
スパッタまたはCVD等の方法により形成する。保護膜
32は、マスク基板31を物理的あるいは化学的変化か
ら保護する働きをする。保護膜32として、光学的に均
一かつ機械的強度を有し、また、軟X線を透過する材料
が望ましく、本実施例では、窒化シリコン(Si34
膜を用いたが、例えば、酸化シリコン(SiO2)、あ
るいは、ベリリウム(Be)膜などを用いてもよい。但
し、ベリリウム膜を用いた場合は、1μm程度にできる
ため強度的には好ましいが、毒性が強いため現実的でな
い。保護膜32として窒化シリコン膜を用いた場合の膜
厚は約0.1μm程度に制御する。
In the second step (FIG. 3B), the protective film 32 is formed on the surface 31a of the mask substrate 31 which is highly accurately polished by a method such as sputtering or CVD. The protective film 32 functions to protect the mask substrate 31 from physical or chemical changes. As the protective film 32, a material that has optical uniformity and mechanical strength and is transparent to soft X-rays is desirable. In the present embodiment, silicon nitride (Si 3 N 4 ) is used.
Although the film is used, for example, a silicon oxide (SiO 2 ) or beryllium (Be) film may be used. However, when a beryllium film is used, the strength is preferable because it can be about 1 μm, but it is not realistic because it is highly toxic. When a silicon nitride film is used as the protective film 32, the film thickness is controlled to about 0.1 μm.

【0014】第3の工程(図3(C))では、マスク基
板エッチング用マスク33をマスク基板31の保護膜3
2を形成した面32aとは反対側の面31bに形成す
る。本実施例では、マスク基板エッチング用マスク33
として、CVDまたはスパッタ等により形成した窒化ホ
ウ素膜(BN)を使用した。この時、マスク基板エッチ
ング用マスク33の膜厚は、0.5μmとした。
In the third step (FIG. 3C), the mask 33 for etching the mask substrate is used as the protective film 3 for the mask substrate 31.
It is formed on the surface 31b opposite to the surface 32a on which 2 is formed. In this embodiment, the mask 33 for etching the mask substrate is used.
As the material, a boron nitride film (BN) formed by CVD, sputtering, or the like was used. At this time, the film thickness of the mask substrate etching mask 33 was 0.5 μm.

【0015】第4の工程(図3(D))では、保護膜3
2及びマスク基板エッチング用マスク33にレジスト3
4を1μm程度の厚さに塗布し、所望の大きさの窓34
wを形成する。
In the fourth step (FIG. 3D), the protective film 3
2 and the resist 3 on the mask 33 for etching the mask substrate
4 is applied to a thickness of about 1 μm, and a window 34 of a desired size is applied.
form w.

【0016】第5の工程(図3(E))では、マスク基
板エッチング用マスク33を過塩素酸5cc+硝酸第2
セリウムアンモニウム1g+水100ccからなるエッ
チング液によりにエッチングし、マスク基板31をエッ
チングするための窓33wを形成する。
In the fifth step (FIG. 3E), the mask 33 for etching the mask substrate is treated with 5 cc of perchloric acid + second nitric acid.
A window 33w for etching the mask substrate 31 is formed by etching with an etching solution containing 1 g of cerium ammonium + 100 cc of water.

【0017】第6の工程(図3(F))では、マスク基
板31をヒドラジン水和物などをエッチング液に用いて
エッチングし、ホログラム再生のための光線用の窓31
wを形成する。この時、窓31wの大きさeが、1〜2
mm程度になるように第4〜第6の工程を制御する。
In the sixth step (FIG. 3 (F)), the mask substrate 31 is etched by using hydrazine hydrate or the like as an etching solution, and a window 31 for light beam for hologram reproduction.
form w. At this time, the size e of the window 31w is 1 to 2
The fourth to sixth steps are controlled so as to be about mm.

【0018】最後にレジスト34を除去して、像が記録
されていないブランク状態のホログラム基板が完成す
る。 [マスクの作製]次にこのブランク状態のホログラム基
板に所望の像を記録するためのマスクの作製について説
明する。
Finally, the resist 34 is removed to complete a blank hologram substrate on which no image is recorded. [Fabrication of Mask] Next, fabrication of a mask for recording a desired image on the hologram substrate in the blank state will be described.

【0019】図4(1)及び図4(2)に本実施例に使
用したマスクを示す図である。図4(1)はマスクを上
から見た図であり、図4(2)は図4(1)の(II)−
(II’)における断面図である。マスク基板41には、
石英板が用いられ、ホログラムの作製時に使用する光の
波長の1/10から1/20以上の精度の平面が望まし
い。また、マスク基板41の片面には、光吸収膜42
(または光反射膜)が所望の形状に形成されており、本
実施例では、幅a=1μm、長さb=5μmの長方形の
溝パターン42nが、c=2μm程度の間隔で数本配列
している。さらに、光吸収膜42には、マスク基板41
を通して参照光用のピンホール42pが設けてある。ピ
ンホール42pの直径は0.5μm程度である。また、
ピンホール42pとそれに一番近い溝パターン42nの
距離dは5μm程度とした。このピンホール42pを通
ってホログラム基板に照射される参照光が、マスクのパ
ターン情報を持った光波とホログラム基板上で干渉しホ
ログラムを形成する。
FIGS. 4 (1) and 4 (2) are views showing the mask used in this embodiment. 4 (1) is a view of the mask as seen from above, and FIG. 4 (2) is (II)-of FIG. 4 (1).
It is a sectional view in (II '). On the mask substrate 41,
A quartz plate is used, and a flat surface with an accuracy of 1/10 to 1/20 or more of the wavelength of light used when producing a hologram is desirable. Further, the light absorption film 42 is provided on one surface of the mask substrate 41.
(Or a light reflecting film) is formed in a desired shape, and in this embodiment, several rectangular groove patterns 42n having a width a = 1 μm and a length b = 5 μm are arranged at intervals of about c = 2 μm. ing. Further, the light absorbing film 42 has a mask substrate 41.
A pinhole 42p for reference light is provided therethrough. The diameter of the pinhole 42p is about 0.5 μm. Also,
The distance d between the pinhole 42p and the groove pattern 42n closest to the pinhole 42p is about 5 μm. The reference light with which the hologram substrate is irradiated through the pinhole 42p interferes with the light wave having the mask pattern information on the hologram substrate to form a hologram.

【0020】光吸収膜42の材料としては、マスク作製
に用いる光を透過しない材料、例えばクロム(Cr)を
使用する。このマスクの作製プロセスは通常のフォトリ
ソグラフ用マスクの作製方法と同様に行い、クロムをマ
スク基板41表面上に蒸着し、続いてレジストを塗布
し、電子線露光等によるエッチングにより上述した所望
の形状に加工形成する。 [ホログラムの記録]次に、本実施例におけるホログラ
ムの記録について説明する。
As the material of the light absorption film 42, a material that does not transmit light used for mask making, for example, chromium (Cr) is used. This mask manufacturing process is carried out in the same manner as a normal photolithographic mask manufacturing method. Chromium is vapor-deposited on the surface of the mask substrate 41, a resist is subsequently applied, and the desired shape described above is obtained by etching by electron beam exposure or the like. To form. [Hologram Recording] Next, hologram recording in this embodiment will be described.

【0021】まず、ブランク状態のホログラム基板上に
レジストを塗布する。レジストとしては、PMMA(ポ
リメタクリル酸メチル)のようなポジ型のものを使用す
る。本実施例ではPMMAを1μm程度塗布し、150
〜170℃で20分程度のプリベークを行う。レジスト
としては、本実施例で使用したPMMAのようなポジ型
のものを使用する。また、ホログラムの強度分布をより
緻密に反映しレジストの膜厚分布として転写するのに十
分なレジストの膜厚分布幅を得るために、γ値は高くな
いレジストを用いることが好ましい。
First, a resist is applied on a blank hologram substrate. A positive resist such as PMMA (polymethylmethacrylate) is used as the resist. In this embodiment, PMMA is applied to a thickness of about 1 μm,
Prebaking is performed at about 170 ° C. for about 20 minutes. As the resist, a positive type resist such as PMMA used in this embodiment is used. Further, in order to more accurately reflect the intensity distribution of the hologram and obtain a resist film thickness distribution width sufficient for transfer as a resist film thickness distribution, it is preferable to use a resist having a high γ value.

【0022】続いて、図5に示すホログラム記録装置で
ホログラムの記録を行う。本実施例で適用したホログラ
ム記録装置は、光源51、フィルター52、レンズ5
3、ピンホール54、マスク55、及びホログラム基板
56を順に配置した光学系からなる。ここで、光源51
としてKrF(フッ化クリプトン)エキシマレーザー
(波長λ=249nm)を使用する。あるいは、光源5
1としては高圧水銀灯などを用いフィルターで準単色化
して使用してもよい。フィルター52としてはエタロン
を使用する。ピンホール54の径は1〜10μm程度で
ある。ピンホール54とレンズ53及びマスク55の間
の距離k1、k2は、それぞれ10cm程度とした。ホ
ログラム基板56には、レジスト56r(PMMA)が
塗布してあり、この面をマスク側へ向けて配置されてい
る。マスク55とホログラム基板56との距離k3は、
1mm程度とした。
Subsequently, a hologram is recorded by the hologram recording device shown in FIG. The hologram recording device applied in the present embodiment includes a light source 51, a filter 52, and a lens 5.
3, an optical system in which a pinhole 54, a mask 55, and a hologram substrate 56 are sequentially arranged. Here, the light source 51
A KrF (krypton fluoride) excimer laser (wavelength λ = 249 nm) is used as Alternatively, the light source 5
As No. 1, a high pressure mercury lamp or the like may be used to obtain a quasi-monochromatic color with a filter. An etalon is used as the filter 52. The diameter of the pinhole 54 is about 1 to 10 μm. The distances k1 and k2 between the pinhole 54, the lens 53, and the mask 55 are each about 10 cm. The hologram substrate 56 is coated with a resist 56r (PMMA), and is arranged with its surface facing the mask side. The distance k3 between the mask 55 and the hologram substrate 56 is
It was about 1 mm.

【0023】光源51から発せられたレーザーがフィル
ター52により準単色化され、レンズ53によりピンホ
ール54の中央へ集光し、続いてマスク55を透過して
ホログラム基板56へ照射される。図6にホログラム基
板56へのレーザーの照射量(DOSE量)とレジスト
の残存率により表されるレジストの感度曲線を示す。こ
の時、ホログラムの記録の際、ホログラム強度変化を十
分に利用するために、図6のAの如く、ホログラムの強
度分布とレジストの感度曲線が一致するようにDOSE
量あるいはレジストの膜厚を調節する必要がある。即
ち、ホログラム強度が最でレジストの残存率が1とな
り、ホログラム強度が最大ではじめてレジスト残存率が
0となるようにして、ホログラムの強度分布の範囲内で
効率よくエッチングを行えるように調節する。
The laser emitted from the light source 51 is quasi-monochromatic by the filter 52, focused on the center of the pinhole 54 by the lens 53, and then transmitted through the mask 55 to be applied to the hologram substrate 56. FIG. 6 shows a resist sensitivity curve represented by a laser irradiation amount (DOSE amount) to the hologram substrate 56 and a resist remaining ratio. At this time, when the hologram is recorded, in order to fully utilize the change in the hologram intensity, the intensity distribution of the hologram and the sensitivity curve of the resist should be matched as shown in A of FIG.
It is necessary to adjust the amount or the film thickness of the resist. That is, the hologram residual strength is set to 1 at the maximum hologram strength, and the resist residual rate is set to 0 only at the maximum hologram strength, so that the etching can be efficiently performed within the hologram intensity distribution range.

【0024】ホログラムの記録の終えたホログラム基板
は、MIBK(メチルイソブチルケトン)とIPA(イ
ソプロピルアルコール)の1対3溶液等で60秒程度現
像し、続いてIPAでリンスする。 [ホログラムの再生]本実施例の露光法は、図1(1)
に示す説明図の如く、感光体基板11(感光体を塗布し
た基板)とホログラム基板12からなるホログラム再生
系、ホログラム再生用のコヒーレント光を供給する光源
系13とその収束光線束をホログラム基板12に照射す
る集光光学系14から形成される装置により行われる。
図1(1)のホログラム再生系の拡大図を図1(2)に
示す。
The hologram substrate on which the hologram has been recorded is developed with a 1: 3 solution of MIBK (methyl isobutyl ketone) and IPA (isopropyl alcohol) for about 60 seconds, and then rinsed with IPA. [Reproduction of Hologram] The exposure method of this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a hologram reproducing system including a photosensitive substrate 11 (a substrate coated with a photosensitive body) and a hologram substrate 12, a light source system 13 for supplying coherent light for hologram reproduction, and a convergent light beam bundle thereof are provided on the hologram substrate 12. It is performed by the apparatus formed from the condensing optical system 14 that irradiates the light.
An enlarged view of the hologram reproducing system of FIG. 1 (1) is shown in FIG. 1 (2).

【0025】感光体基板11は、基体11aとその表面
上に形成したホログラム基板12の記録像の再生像が投
影されるスクリーン層11bとからなり、スクリーン層
11bは、例えば、PMMAやポリイミドのようなレジ
スト質などで形成される。
The photoconductor substrate 11 is composed of a substrate 11a and a screen layer 11b on which a reproduced image of a recorded image of the hologram substrate 12 is projected, and the screen layer 11b is made of, for example, PMMA or polyimide. It is formed with various resist qualities.

【0026】光源系13は、記録像の再生のための参照
光となる供給光15の短波長領域の光をカットするため
の反射鏡13a、さらに可視光などの長波長領域の光を
カットするためのフィルター13b、斜入射ウォルター
鏡などの集光鏡13c、及びピンホール13dからな
る。光源系13に供給されるX線の供給光15として
は、X線レーザが好ましく本実施例では、SR(シンク
ロトロン放射)のアンジュレーター光を使用する。
The light source system 13 cuts the light in the short wavelength region of the supply light 15 which is the reference light for reproducing the recorded image, and further cuts the light in the long wavelength region such as visible light. Filter 13b, a condenser mirror 13c such as a grazing incidence Walter mirror, and a pinhole 13d. As the X-ray supply light 15 supplied to the light source system 13, an X-ray laser is preferable, and SR (synchrotron radiation) undulator light is used in this embodiment.

【0027】集光光学系14は、多層膜を利用したシュ
バルツシルト型集光鏡などを使用する。また、ピンホー
ル13dは、金(Au)、タンタル(Ta)、またタン
グステン(W)などのX線吸収材料からなり、直径1μ
m以下のピンホールが開いている。本実施例では、光源
系13のピンホール13dから集光光学系までの距離r
は2m以下とした。また、ホログラム基板12と感光体
基板11との距離はpは1mmとした。
The condensing optical system 14 uses a Schwarzschild type condensing mirror using a multilayer film. The pinhole 13d is made of an X-ray absorbing material such as gold (Au), tantalum (Ta), or tungsten (W), and has a diameter of 1 μm.
A pinhole of m or less is open. In the present embodiment, the distance r from the pinhole 13d of the light source system 13 to the condensing optical system
Was 2 m or less. The distance p between the hologram substrate 12 and the photoconductor substrate 11 was 1 mm.

【0028】ホログラム基板12の記録像の再生には、
スクリーン層11bにPMMA膜を使用した場合、再生
のための参照光としてPMMAのX線の吸収端(炭素C
の吸収端)よりも短波長の軟X線(波長λ=3〜4n
m)が必要であり、本実施例では、供給光15として波
長λ=4nmの軟X線を使用する。そのために光源系1
3において、供給光15(SRのアンジュレーター光)
は、反射鏡13a、フィルター13bにより準単色化
し、集光鏡13cからピンホール13dに集光し空間的
にコヒーレントな光となって、次の集光光学系14へ入
射する。続いて集光光学系14において、ホログラム再
生用の光は収束光線束を作りホログラム基板12へ照射
され、今度は、このホログラム基板12をマスクとし
て、その縮小投影像を感光体基板11上に得るための露
光を行う。
To reproduce the recorded image on the hologram substrate 12,
When a PMMA film is used for the screen layer 11b, the X-ray absorption edge (carbon C) of PMMA is used as a reference light for reproduction.
Soft X-rays (wavelength λ = 3 to 4n) shorter than the absorption edge of
m) is necessary, and in the present embodiment, soft X-ray having a wavelength λ = 4 nm is used as the supply light 15. Therefore, the light source system 1
3 supply light 15 (SR undulator light)
Is quasi-monochromatic by the reflecting mirror 13a and the filter 13b, is condensed from the condensing mirror 13c to the pinhole 13d, becomes spatially coherent light, and enters the next condensing optical system 14. Then, in the condensing optical system 14, the hologram reproducing light forms a convergent light beam and is applied to the hologram substrate 12. This time, the hologram substrate 12 is used as a mask to obtain a reduced projection image on the photoconductor substrate 11. Exposure for.

【0029】この時、得られる縮小投影像の縮小率は、
次式により得られる。
At this time, the reduction ratio of the obtained reduced projection image is
It is obtained by the following formula.

【0030】縮小率 =(λR・X1’)/(λO・X0) ここで、λOはホログラム記録に使用した光(KrFエ
キシマレーザ)の波長であり、λRはホログラムの再生
用の光、つまり軟X線の波長である。また、X0、及び
1’は、ホログラム記録時のマスクからホログラム基
板までの距離、及びホログラム再生時のホログラム基板
12から感光体基板11(再生像)までの距離である。
本実施例では、λR=40nm、λO=2490nm、ま
た、X1’=X0=1mmであり、縮小率=0.016と
なる。従って、ホログラム記録時のマ スクにおける1
μmが、ホログラム再生時には16nmとなって感光体
基板11上に縮小露光されることになる。
Reduction ratio = (λ R · X 1 ') / (λ O · X 0 ) where λ O is the wavelength of the light (KrF excimer laser) used for hologram recording, and λ R is the reproduction of the hologram. This is the wavelength of light for use, that is, soft X-rays. Further, X 0 and X 1 ′ are the distance from the mask to the hologram substrate during hologram recording, and the distance from the hologram substrate 12 to the photoconductor substrate 11 (reproduced image) during hologram reproduction.
In this embodiment, λ R = 40 nm, λ O = 2490 nm, X 1 ′ = X 0 = 1 mm, and the reduction ratio is 0.016. Therefore, the 1
.mu.m becomes 16 nm when the hologram is reproduced, and the photosensitive substrate 11 is subjected to reduction exposure.

【0031】このように、ホログラムの記録に可視〜紫
外光を用い、その再生に記録時に使用した光より小さい
波長を有する軟X線を用いることで極めて小さな縮小率
の投影露光が可能となる。
As described above, by using visible light to ultraviolet light for recording a hologram and using soft X-rays having a wavelength smaller than the light used at the time of recording for reproduction, projection exposure with an extremely small reduction rate is possible.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、ホログラムの記録と再
生とで異なる波長の光を使用することで得られる再生像
の拡大・縮小する性質を利用して、複雑で高価な縮小光
学系を必要とすることなく縮小露光法が可能になり、記
録時に可視〜紫外光、再生時に軟X線を用いることで、
大きな縮小率の投影露光ができ、微細なパターンの形成
を容易に行うことができるようになる。
According to the present invention, a complicated and expensive reduction optical system is utilized by utilizing the property of expanding / reducing a reproduced image obtained by using lights having different wavelengths for recording and reproducing a hologram. The reduction exposure method is possible without need, and by using visible to ultraviolet light during recording and soft X-ray during reproduction,
Projection exposure with a large reduction rate can be performed, and a fine pattern can be easily formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の露光法を示す模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に使用したホログラム記録の
材料の軟X線吸収スペクトルを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a soft X-ray absorption spectrum of a hologram recording material used in one example of the present invention.

【図3】本発明の一実施例に使用するホログラム基板の
作製工程を示す工程別断面図である。
3A to 3C are cross-sectional views showing a process of manufacturing a hologram substrate used in one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例のホログラムの記録に使用す
るマスクの構造を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a structure of a mask used for recording a hologram according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例のホログラムの記録に使用す
る装置の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of an apparatus used for recording a hologram according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例のホログラム基板の記録時の
照射光に対するレジストの感度曲線を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a sensitivity curve of a resist with respect to irradiation light at the time of recording on a hologram substrate according to an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 感光体基板 12、56 ホログラム基板 13 光源系 14 集束光学系 41 マスク基板 42 光吸収膜 51 光源 52 フィルター 53 レンズ 54 ピンホール 55 マスク 11 Photoconductor Substrate 12, 56 Hologram Substrate 13 Light Source System 14 Focusing Optical System 41 Mask Substrate 42 Light Absorbing Film 51 Light Source 52 Filter 53 Lens 54 Pinhole 55 Mask

───────────────────────────────────────────────────── 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 G03H 1/00 8106−2K ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location G03H 1/00 8106-2K

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ホログラム記録用光線束により所望のパタ
ーンを記録したホログラム記録媒体に、ホログラム再生
用光線束を照射して、感光体を塗布した基板表面上に該
パターンの再生像を投影露光するホログラフィ技術を用
いた露光法において、前記ホログラム記録用光線束とし
て波長領域が可視光から紫外線領域にある光線束を、前
記ホログラム再生用光線束として軟X線光線束を、それ
ぞれ使用することを特徴とする露光法。
1. A hologram recording medium on which a desired pattern is recorded by a hologram recording light beam is irradiated with the hologram reproducing light beam, and a reproduced image of the pattern is projected and exposed on the surface of a substrate coated with a photosensitive member. In the exposure method using the holography technique, a light beam having a wavelength range from visible light to an ultraviolet region is used as the light beam for hologram recording, and a soft X-ray light beam is used as the light beam for hologram reproduction. Exposure method.
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