JPS6154625A - X-ray exposure process - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To attain high throughput exposure by a method wherein, after a work coated with negative type resist is X-ray-transferred utilizing a mask, the work is entirely X-ray-irradiated without the mask. CONSTITUTION:When a negative resist 2 on a work 1 is X-ray-exposed through an X-ray mask 6 composed of an X-ray transmitting part 3, an absorbent pattern 4 and a supporter 5, the dosage below the transmitting part 3 and the absorbent pattern 4 will be respectively D0.5>D1 and D1'<<D1. Successively the resist 2 is irradiated with D2>D0.5 without the mask 6. At this time, the dosage below the absorbent pattern 4 will be D0.5>D3>D1. Likewise, the exposure is set up so that the residual film ratios at transmitting part 3 and absorbent part 4 may be made 1 and 0 by the succeeding overall dosage. Through these procedures, the exposure time may be finally restricted to the mask exposure making it feasible to S-ray-expose resulting in high throughput by means of collective processing especially in case of overall X-ray irradiation taking longer exposure time.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、１ｐｍ以下の微細パターンの複写に威力を発
揮するＸ線リングラフィの分野におけるＸ線露光方法に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an X-ray exposure method in the field of X-ray phosphorography, which is effective in copying fine patterns of 1 pm or less.

（従来技術） ｘｍｍ光技術は、サブミクロン幅パターンの確実な高解
像性の故に、将来の極めて有望な複写技術として期待さ
れ、現在各所で精力的な研究、開発が行われている。第
３図に、従来性われているＸ線露光の基本的概念図を示
す。同様の図が１９７２年に発行された刊行物エレクト
ロニクス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ　）　３巻４号、１０２〜１０４頁に示されン
いる。Ｘ線源３１１Ｄ放射されたＸ線３２はＸ線マス□
り３３のＸ線透過部３４を通過して、被加工物３５上に
塗布゛されたＸ線し゛シスト３６に照射される。このと
きＸ線透過部上に形成−されたＸ＠吸吸収体パター郡部
３７はＸ線が通過せず、マスクパターンとしての役割が
得られる。(Prior Art) Xmm optical technology is expected to be an extremely promising copying technology in the future because of its reliable high resolution of submicron width patterns, and is currently being actively researched and developed in various places. FIG. 3 shows a basic conceptual diagram of conventional X-ray exposure. A similar diagram appeared in the 1972 publication Electronics Let.
ters) Vol. 3, No. 4, pp. 102-104. X-ray source 311D emitted X-rays 32 are X-ray mass □
The X-rays pass through the X-ray transmission section 34 of the mirror 33 and are irradiated onto the X-ray cyst 36 coated on the workpiece 35 . At this time, the X@absorbent pattern group part 37 formed on the X-ray transparent part does not allow X-rays to pass therethrough, and can function as a mask pattern.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第３図のＸ＠露光における基本方式が発表されてから、
今日まで多くの研究開発がなされてきたが、１対１の複
写技術である本方式が根本原理でおる。これまでＸ線源
、アライメント方式及び装置、Ｘ線マスク、Ｘ線レジス
ト等の各個別技術が精力的に研究、開発され、まとまり
だＸ線露光システムとしてもいくつか数え上げることが
できる。Since the basic method of X@exposure in Figure 3 was announced,
Much research and development has been carried out to date, but the basic principle of this system is one-to-one copying technology. Until now, individual technologies such as X-ray sources, alignment methods and devices, X-ray masks, and X-ray resists have been actively researched and developed, and several integrated X-ray exposure systems can be counted.

まさにＸ線露光技術の実用化が実現されつつある段階で
あると言えるが、現状及び将来において最大の問題点は
スループットであろう。Ｘ線露光ににおいてスループッ
トを定める要因は、Ｘ線源の強度及びこれと関連したＸ
＠レジストの感度である。すなわち、通常量もよく用い
られる電子ビーム励起Ｘ線源は、電子ビーム出方のＸ線
への変換効率が〜１０′４と極めて低いことと発散光源
であることから、露光部での照射強度は非常に弱い、高
輝度Ｘ線源として期待されているプラズマＸ線源はパル
ス線源であシ、−個のパルスにおけるＸ線への変換効率
は≧１０−２と大きいが、パルス発生時の種々のダメー
ジ、電気的パルス発生のため高寿命スイッチ回路開発及
び繰シ返し速度向上等実用化においては数多くの問題点
が解決されなければならない。Although it can be said that the practical application of X-ray exposure technology is just being realized, the biggest problem at present and in the future will be throughput. The factors that determine the throughput in X-ray exposure are the intensity of the X-ray source and the associated
@Resist sensitivity. In other words, the electron beam excitation X-ray source, which is often used in normal quantities, has an extremely low conversion efficiency of electron beam output into X-rays of ~10'4 and is a diverging light source, so the irradiation intensity at the exposed area is low. The plasma X-ray source, which is expected to be a very weak and high-brightness X-ray source, is a pulsed source. Many problems must be solved in order to put the switch into practical use, such as developing a long-life switch circuit and improving the repetition rate due to various types of damage caused by electrical pulses and the generation of electrical pulses.

また、最近急に研究開発の勢いが高まったシンクロトロ
ン軌道放射線源の場合は、高強度の平行ビームが得られ
るということで期待は高いが、まだ開発の途に着いたば
か）であシ、実用性を論するには時期尚早であろう。従
うて、Ｘ線源について言えば、現状では最も古典的で実
績の高い電子ビーム励起線源が、実用レベルのＸ線露光
装置において、最適であると言えよう。この点に関して
、すなわち電子ビーム励起線源を用いるとした場合特に
Ｘ線レジストの高感度が必要である。十分なスループッ
トを得るには１０”ＪＡ以下の高感度Ｘ線レジストの開
発が必須である。ところで、このような高感度で実用性
のあるＸ線レジストは今のところほとんど見当らない、
Ｘ線レジストの開発の歴史からみても、感度１０”輸以
下で実用のデバイス作製に耐えるものが得られるＫは、
これからかなシの開発期間が必要と考えられる。一般の
露光装置の実用上の性能において、最も重要な要素の一
つはスループットであるが、以上述べたようにＸ線露光
技術においても、スループットの向上が重要な線層であ
る。Furthermore, in the case of synchrotron orbital radiation sources, which have recently gained momentum in research and development, expectations are high because they can produce high-intensity parallel beams, but they are still in the early stages of development. It is probably too early to discuss practicality. Therefore, regarding the X-ray source, it can be said that the most classical and well-proven electron beam excitation source is currently the most suitable for a practical level X-ray exposure apparatus. In this regard, particularly when using an electron beam excitation source, high sensitivity of the X-ray resist is required. In order to obtain sufficient throughput, it is essential to develop a highly sensitive X-ray resist of 10" JA or less. By the way, such a highly sensitive and practical X-ray resist is hardly found at present.
Considering the history of the development of X-ray resists, K, which can withstand the production of practical devices with a sensitivity of 10" or less, is
It is thought that more time will be needed to develop Kana. One of the most important factors in the practical performance of a general exposure apparatus is throughput, and as described above, improving throughput is also an important factor in X-ray exposure technology.

本発明の目的は、このような従来の問題点を除去せしめ
て、高スループッ）Ｘ線露光を可能とする新たなＸ線露
光方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a new X-ray exposure method that eliminates these conventional problems and enables high-throughput X-ray exposure.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、Ｘ線源から放射されるＸ線を、Ｘ線マスクを
通してＸ線レジストが塗布された被加工物に照射する゛
Ｘ線露光方法において、前記被加工物上にネガ型Ｘ線レ
ジストを塗布し、この被加工物上に前記Ｘ線マスクを用
いたＸ線複写を行い、続いてＸ線マスク無しでＸ線を全
面照射する仁とを特徴とするＸ線露光方法である。The present invention provides an X-ray exposure method in which a workpiece coated with an X-ray resist is irradiated with X-rays emitted from an X-ray source through an X-ray mask. This is an X-ray exposure method characterized by coating the workpiece with X-rays, performing X-ray copying on the workpiece using the X-ray mask, and then irradiating the entire surface with X-rays without an X-ray mask.

（実施例） 以下本発明の構成について、図面を参照しながら説明す
る。(Example) The configuration of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図は、本発明に係るＸ線露光方法の一実施例を示す
概略図である。第１図（ａ）において、第一段階として
、被加工物１上にネガ型Ｘ線レジスト２を塗布する０次
に第１図Φ）に示すように第二段階として、Ｘ線透過部
３、Ｘ線吸収体パターン部４、及び支持部５から構成さ
れるＸ線マスク６とＸ線源７とを用いて、ネガ凰Ｘ線レ
ジスト２が塗布された被加工物１上の必要な領域にＸ線
８を照射してＸ線露光を行う。さらに第１図（ｅ）にお
いて第三段階として、Ｘ線源７を用いてネガ型Ｘ線レジ
スト２が塗布された被加工物１上に、Ｘ線８をＸ線マス
ク無しで全面照射する。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the X-ray exposure method according to the present invention. In FIG. 1(a), as a first step, a negative X-ray resist 2 is applied onto the workpiece 1.As shown in FIG. , an X-ray absorber pattern section 4, and a support section 5, and an X-ray mask 6 and an X-ray source 7 are used to form a necessary area on the workpiece 1 coated with the negative X-ray resist 2. is irradiated with X-rays 8 to perform X-ray exposure. Furthermore, in a third step in FIG. 1(e), the entire surface of the workpiece 1 coated with the negative type X-ray resist 2 is irradiated with X-rays 8 using the X-ray source 7 without an X-ray mask.

以上が本発明の基本構成であるが、原理について第２図
を用いて説明する。図はネガ型Ｘ線レジストの感度特性
が、Ｘ線ドース量に対する残膜率の関係として示しであ
る。（ａ）はＸ線マスクのＸ＠透過部下におけるＸ線レ
ジストの感度特性を、Φ）はＸ線吸収体パターン部下に
おける同特性を表わしている。第１図（ロ）で示したＸ
線マスクを用いたＸ線露光によって、第２図（ａ）の場
合（Ｘ線透過部下）において、ネガ型Ｘ線レジストにＤ
ｌのドース量が与えられるとする。このＤｌはネガ型Ｘ
線レジストの感度Ｄｏ、ｓ　（現像後残膜率がα５とな
るドース量）より小さい値に設定される。このとき第２
図Φ）の場合においては（Ｘ線吸収体パタ一部下）、Ｄ
ｌよりか表）小さいドース量ＤＩＩがネガ型Ｘ線レジス
トに与えられる０次に第１図（ｅ）に示したＸ線マスク
無しでのＸ線全面照射が行われる。このときは、第２図
（ａ）の場合（Ｘ線マスク無し）においては感度ＤＯ，
！Ｓを越えたＸ線ドースＤ８が、また第２図の）の場合
（この場合もＸ線マスク無し）においては感度Ｄ０．５
より小さく　ＤＩＩよシ大きなＸ線ドースＤ３（残膜率
は零）が、ネガ型Ｘ線レジストに与えられるような設定
は可能である。言い換えると、（ａ）の場合には、−回
目の露光ではＤｌのＸ線ドース量が、二回目には（Ｄ２
−Ｄｔ）のＸ線ドース量がネガ型Ｘ線レジストに与えら
れ、（ｂ）の場合には、−回目にはＤ１′のＸ線ドース
量、二回目には（Ｄａ　−Ｄｔ’　）のＸ線ドース量が
ネガ型Ｘ線レジストに寿えられることになる。このよう
にして、第１図の）のＸ線マスクを用いたＸ線露光によ
ってネガ型Ｘ線レジスト中に与えられたＸ線透過部とＸ
線吸収体パターン部におけるＸ線ドース量との差が、続
くＸ線マスク無しのＸ線全面照射（第１図（Ｃ））によ
って、残膜率が例えば１と零とになるようなネガ型複写
パターンを得る露光設定は可能である。以上述べたよう
に、Ｘ線マスクを用いたＸ線露光、続いてＸ線マスクな
しのＸ線全面照射という二度のＸ線露光を行うことが本
発明の必須の要件である。この二回のＸ線露光は、装置
を複数台（一つはＸ線源のみでもよい）用意すれば、並
列処理が可能である。特にＸ線全面照射の工程は、ネガ
型Ｘ線レジストが塗布された被加工物一枚についての露
光時間が長いことが考えられるから、多数枚を一括して
露光するような方式が有効である。このような並列処理
を行えば、結局被加工物一枚についての露光時間の大幅
な短縮が可能となシ、高スループツトが達成される。最
終的には、露光時間は一回目のＸ線マスクを用いたＸ線
露光によって、はとんど制約され、スループットが定め
られることになる。The basic configuration of the present invention has been described above, and the principle will be explained using FIG. 2. The figure shows the sensitivity characteristics of a negative X-ray resist as a relationship between the residual film rate and the X-ray dose. (a) shows the sensitivity characteristic of the X-ray resist under the X-ray transmitting part of the X-ray mask, and Φ) shows the same characteristic under the X-ray absorber pattern. X shown in Figure 1 (b)
By X-ray exposure using a ray mask, D is applied to the negative X-ray resist in the case of FIG.
Suppose that a dose of l is given. This Dl is negative type
The sensitivity Do,s of the line resist is set to a value smaller than (the dose at which the residual film rate after development becomes α5). At this time, the second
In the case of figure Φ) (lower part of the X-ray absorber pattern), D
A small dose DII is applied to the negative X-ray resist.The entire surface is irradiated with X-rays without an X-ray mask as shown in FIG. 1(e). At this time, in the case of Fig. 2(a) (without an X-ray mask), the sensitivity DO,
! If the X-ray dose D8 exceeds S, the sensitivity D0.5 in the case shown in Fig. 2 (also without an X-ray mask)
It is possible to set a smaller X-ray dose D3 (remaining film rate is zero) that is larger than DII to be applied to the negative X-ray resist. In other words, in the case of (a), the X-ray dose of Dl is (D2) in the -th exposure, and (D2) in the second exposure.
-Dt) is applied to the negative X-ray resist, and in the case of (b), the -th X-ray dose is D1', and the second time is (Da - Dt') The radiation dose can be maintained in a negative-tone X-ray resist. In this way, the X-ray transmissive area provided in the negative X-ray resist and the
Negative type in which the difference between the X-ray dose in the radiation absorber pattern and the subsequent X-ray irradiation without an X-ray mask (Fig. 1 (C)) reduces the remaining film rate to 1 or 0, for example. Exposure settings to obtain a duplicate pattern are possible. As described above, it is an essential requirement of the present invention to perform two X-ray exposures: one using an X-ray mask and then irradiating the entire surface with X-rays without an X-ray mask. These two X-ray exposures can be performed in parallel by providing a plurality of apparatuses (one may be only an X-ray source). In particular, in the process of irradiating the entire surface with X-rays, the exposure time for each workpiece coated with negative-tone X-ray resist is considered to be long, so a method that exposes many workpieces at once is effective. . If such parallel processing is performed, the exposure time for one workpiece can be significantly shortened, and a high throughput can be achieved. Ultimately, the exposure time is limited by the first X-ray exposure using an X-ray mask, and the throughput is determined.

以上述べたことによって本発明の効果は明らかであり、
本発明の目的は達成される。なお、本発明で用いられる
ネガ型Ｘ線レジストを考えた場合、感度よシもｒ値の方
がよシ重要である。すなわち高ｒレジストの方が、−回
目のＸ線マスクを用いたＸ線露光による露光時間を短縮
出来るからである。From the above description, the effects of the present invention are clear,
The objectives of the invention are achieved. Note that when considering the negative X-ray resist used in the present invention, the r value is more important than the sensitivity. In other words, the high r resist can shorten the exposure time for X-ray exposure using the -th X-ray mask.

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、第１に実用的ネガ
型Ｘ線レジストを用いた高スループツトＸ線露光が可能
となシ、第２にネガ型Ｘ線レジメトな開発する際により
大きな許容度（すなわち高ｒ値ネガ型Ｘ線レジストの開
発が重要である）を与えることができ、第３に電子ビー
ム励起Ｘ線源等を用いた実用的ｘｍ露光システムの早期
市販化を実現しうる効果を有するものである。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, firstly, high-throughput X-ray exposure using a practical negative-tone X-ray resist is possible, and secondly, a negative-tone X-ray regimen can be developed. Thirdly, the early commercialization of practical XM exposure systems using electron beam-excited X-ray sources, etc. It has the effect of realizing the

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

第１図（ａ）　−（Ｃ）は本発明の一実施例を示す工程
図、第２図は本発明にがかる一実施例であるＸ線露光方
法の原理を説明するもので、（ａ）はＸａマスクのＸ線
透過部下におけるＸ線レジストの感度特性、Φ）はＸ線
吸収体パターン部下における同特性を示す図、第３図は
従来のＸ線露光の概念図である。 １．３５・・・被加工物、２・・・ネガ型Ｘ線レジスト
、３．３４・・・Ｘ線透過部、４．３７−・・Ｘ線吸収
体バター２都、５・・・支持部、６．３３・・・Ｘ線マ
スク、７．３１・・・Ｘｌ１Ｉ源、　８．３２・・・Ｘ
線、３６・・・Ｘ線レジメト 第２図 （α） （ｂ） Ｘ糸宗ドーλ量FIGS. 1(a) to (C) are process diagrams showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram explaining the principle of an X-ray exposure method, which is an embodiment of the present invention. is a diagram showing the sensitivity characteristics of the X-ray resist under the X-ray transmission area of the Xa mask, Φ) is a diagram showing the same characteristics under the X-ray absorber pattern, and FIG. 3 is a conceptual diagram of conventional X-ray exposure. 1.35...Workpiece, 2...Negative X-ray resist, 3.34...X-ray transparent part, 4.37-...X-ray absorber butter 2 capitals, 5...Support part, 6.33...X-ray mask, 7.31...Xl1I source, 8.32...X
Line, 36...X-ray regimen Figure 2 (α) (b) X-ray λ amount

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）Ｘ線源から放射されるＸ線を、Ｘ線マスクを通し
てＸ線レジストが塗布された被加工物に照射するＸ線露
光方法において、前記被加工物上にネガ型Ｘ線レジスト
を塗布し、この被加工物上に前記Ｘ線マスクを用いたＸ
線複写を行い、続いてＸ線マスク無しでＸ線を全面照射
することを特徴とするＸ線露光方法。(1) In an X-ray exposure method in which a workpiece coated with an X-ray resist is irradiated with X-rays emitted from an X-ray source through an X-ray mask, a negative X-ray resist is applied on the workpiece. Then, on this workpiece,
An X-ray exposure method characterized by performing ray copying and then irradiating the entire surface with X-rays without an X-ray mask.