(57)【要約】      （修正有）【課題】アライメントマークの位置を精度よく検出することが可能な電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】基材上に、酸化物半導体層及びアライメントマークを同一材料により形成する工程と、前記基材上に、前記酸化物半導体層及び前記アライメントマークを被覆する金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に、フォトレジストを形成する工程と、前記アライメントマークに光を照射し、前記基材、前記アライメントマーク、前記金属膜、及び前記フォトレジストを透過する前記光を撮像して、前記フォトレジストに転写するパターンが形成されたマスクと前記アライメントマークとの相対的な位置関係を調整する工程と、前記マスクを介して前記フォトレジストを露光及び現像し、パターンに形成する工程と、前記フォトレジストをマスクとして前記金属膜をエッチングし、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、を有する。【選択図】図４
2018025686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果型トランジスタの製造方法であって、
基材上の所定領域に、酸化物半導体層及びアライメントマークを同一材料により形成する工程と、
前記基材上に、前記酸化物半導体層及び前記アライメントマークを被覆する金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に、フォトレジストを形成する工程と、
前記アライメントマークに光を照射し、前記基材、前記アライメントマーク、前記金属膜、及び前記フォトレジストを透過する前記光を撮像して、前記フォトレジストに転写するパターンが形成されたマスクと前記アライメントマークとの相対的な位置関係を調整する工程と、
前記マスクを介して前記フォトレジストを露光及び現像し、前記フォトレジストを前記マスクに対応するパターンに形成する工程と、
前記フォトレジストをマスクとして前記金属膜をエッチングし、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記酸化物半導体層及び前記アライメントマークを形成する工程は、
前記基材上に酸化物半導体層形成用塗布液を塗布する工程と、
前記基材上に塗布した前記酸化物半導体層形成用塗布液を焼成する工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記フォトレジストが形成された構造体は、前記相対的な位置関係を調整する工程よりも前に、遮光部材から形成されたステージ上に配置され、
前記相対的な位置関係を調整する工程では、前記ステージに形成された貫通孔を介して、前記構造体側に前記光が照射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記フォトレジストが形成された構造体は、前記相対的な位置関係を調整する工程よりも前に、遮光部材から形成されたステージ上に配置され、
前記相対的な位置関係を調整する工程では、前記ステージの一部に設けられた透光部材を介して、前記構造体側に前記光が照射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記光は、ハロゲンランプから照射される可視光であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項６】
アライメントマークに光を照射し、前記アライメントマークを透過する前記光に基づいて、フォトレジストに転写するパターンが形成されたマスクと前記アライメントマークとの相対的な位置関係を調整する位置合わせ方法。
【請求項７】
アライメントマークが形成された露光対象物が載置される載置部と、
アライメントマークに光を照射する光照明部と、
前記アライメントマークを透過した前記光を検出する光検出部と、を有し、
前記光照明部と前記光検出部とは、前記載置部を介して対向する位置に配置されている露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果型トランジスタの製造方法、位置合わせ方法、露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ペーパ等の平面薄型ディスプレイにおいて、半導体層のチャネル形成領域にキャリア移動度が高く素子間のばらつきの小さい酸化物半導体層を用いた電界効果型トランジスタを含むＴＦＴを作製し、電子デバイスや光デバイス等に応用する技術が注目されている。例えば、酸化物半導体層として酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ等を用いた電界効果型トランジスタが提案されている。
【０００３】
ところで、電界効果型トランジスタの半導体層に塗布型酸化物半導体を用いる場合には、耐熱性が悪い金属電極を形成する前に半導体層となる塗布液を高温で焼成する必要があるため、トップゲート／トップコンタクト構造の電界効果型トランジスタを採用し、基材上に最初に半導体層を形成することが好ましい。この場合、基材上の半導体層と同一層に、上層との位置合わせに用いるアライメントマークが形成される。
【０００４】
トップゲート／トップコンタクト構造の電界効果型トランジスタを製造する際には、基材上に半導体層及びアライメントマークを形成した後、これらを被覆する金属膜を形成する。アライメントマークを被覆する部分の金属膜には、アライメントマークに対応した突起部が形成される。次に、金属膜上にフォトレジストを形成し、フォトレジストを露光及び現像してパターニングした後、パターニングしたフォトレジストをマスクとして金属膜をエッチングすることでソース電極及びドレイン電極を形成する。
【０００５】
フォトレジストを露光及び現像する前に、アライメントマークを用いて露光対象物の位置を検出し、露光用のマスクと露光対象物との位置合わせを行う。この際、フォトレジストを介して金属膜の突起部に光を照射し、突起部からの反射光を撮像素子で検出し、画像処理により突起部の位置（すなわち、アライメントマークの位置）を検出する（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、塗布型酸化物半導体は薄いほど膜中酸素量を制御しやすく、厚くなると表面の酸素量と基板付近の半導体の酸素量が異なり、不安定な特性を示す場合が多い。そのため、半導体層及びアライメントマークは十数ｎｍ以下の厚さに形成される。この場合、アライメントマークに対応して金属膜に形成される突起部の段差も十数ｎｍ以下となる。
【０００７】
しかしながら、十数ｎｍ以下の段差はコントラスト良く撮像できないため、アライメントマークの位置を精度よく検出することが困難であった。
【０００８】
本発明は、アライメントマークの位置を精度よく検出することが可能な電界効果型トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本電界効果型トランジスタの製造方法は、電界効果型トランジスタの製造方法であって、基材上の所定領域に、酸化物半導体層及びアライメントマークを同一材料により形成する工程と、前記基材上に、前記酸化物半導体層及び前記アライメントマークを被覆する金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に、フォトレジストを形成する工程と、前記アライメントマークに光を照射し、前記基材、前記アライメントマーク、前記金属膜、及び前記フォトレジストを透過する前記光を撮像して、前記フォトレジストに転写するパターンが形成されたマスクと前記アライメントマークとの相対的な位置関係を調整する工程と、前記マスクを介して前記フォトレジストを露光及び現像し、前記フォトレジストを前記マスクに対応するパターンに形成する工程と、前記フォトレジストをマスクとして前記金属膜をエッチングし、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、を有することを要件とする。
【発明の効果】
【００１０】
開示の技術によれば、アライメントマークの位置を精度よく検出することが可能な電界効果型トランジスタの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示する図である。
【図３】第１の実施の形態に係る露光装置を例示する図である。
【図４】図３のアライメント照明部及びアライメント検出部近傍の拡大図である。
【図５】図３の制御部のハードウェアブロックを例示する図である。
【図６】図３の制御部の機能ブロックを例示する図である。
【図７】実施例１に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示するフローチャートである。
【図８】実施例１に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示する図（その１）である。
【図９】実施例１に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示する図（その２）である。
【図１０】実施例１と比較例１のアライメントマークの検出結果を説明する図である。
【図１１】実施例２に係る露光装置のアライメント照明部及びアライメント検出部近傍の拡大図である。
【図１２】実施例３に係る露光装置のアライメント照明部及びアライメント検出部近傍の拡大図（その１）である。
【図１３】実施例３に係る露光装置のアライメント照明部及びアライメント検出部近傍の拡大図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１３】
〈第１の実施の形態〉
［電界効果型トランジスタの構造］
図１は、第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。図１を参照するに、電界効果型トランジスタ１０は、基材１１と、半導体層１２と、ソース電極１３と、ドレイン電極１４と、ゲート絶縁層１５と、ゲート電極１６とを有するトップゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタである。なお、電界効果型トランジスタ１０は、本発明に係る半導体装置の代表的な一例である。
【００１４】
電界効果型トランジスタ１０では、絶縁性の基材１１上に半導体層１２が形成され、半導体層１２上に、ソース電極１３及びドレイン電極１４が形成されている。更に、半導体層１２、ソース電極１３、ドレイン電極１４を覆うようにゲート絶縁層１５が形成され、ゲート絶縁層１５上にゲート電極１６が形成されている。以下、電界効果型トランジスタ１０の各構成要素について、詳しく説明する。
【００１５】
なお、本実施の形態では、便宜上、ゲート電極１６側を上側又は一方の側、基材１１側を下側又は他方の側とする。又、各部位のゲート電極１６側の面を上面又は一方の面、基材１１側の面を下面又は他方の面とする。但し、電界効果型トランジスタ１０は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材１１の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材１１の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。
【００１６】
基材１１は、半導体層１２等を形成する基体となる絶縁性の部材である。基材１１の形状、構造、及び大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。基材１１の材料としては、アライメント光を透過可能な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ガラス基材やプラスチック基材等を用いることができる。ガラス基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、無アルカリガラス、シリカガラス等が挙げられる。又、プラスチック基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が挙げられる。
【００１７】
半導体層１２は、酸化物半導体からなり、基材１１上の所定領域に形成されている。半導体層１２を構成する酸化物半導体としては、例えば、ｎ型酸化物半導体を用いることができる。ｎ型酸化物半導体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｇａ２Ｏ３等が挙げられる。
【００１８】
又、ｎ型酸化物半導体として、Ｉｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ系酸化物、Ｚｎ−Ｇａ系酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｓｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物等、複数の金属を含む酸化物を用いることもできる。
【００１９】
ｎ型酸化物半導体は、高い電界効果移動度が得られる点、及び電子キャリア濃度を適切に制御しやすい点から、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、及びチタンの少なくとも何れかと、アルカリ土類金属とを含有することが好ましく、インジウムとアルカリ土類金属とを含有することがより好ましい。アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム等が挙げられる。
【００２０】
酸化インジウムは、酸素欠損量によって電子キャリア濃度が１０１８ｃｍ−３〜１０２０ｃｍ−３程度に変化する。但し、酸化インジウムは酸素欠損ができやすい性質があり、酸化物半導体層形成後の後工程で、意図しない酸素欠損ができる場合がある。インジウムと、インジウムよりも酸素と結合しやすいアルカリ土類金属との主に二つの金属から酸化物を形成することは、意図しない酸素欠損を防ぐとともに、組成の制御が容易となり電子キャリア濃度を適切に制御しやすい点で特に好ましい。
【００２１】
スパッタリング等の真空成膜法を用いて半導体層１２を形成する場合は、半導体層１２の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、２ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましい。
【００２２】
一方、塗布型酸化物半導体を用いる場合には、塗布型酸化物半導体は薄いほど膜中酸素量を制御しやすく、厚くなると表面の酸素量と基板付近の半導体の酸素量が異なり、不安定な特性を示す場合が多い。そのため、塗布型酸化物半導体を用いる場合には、半導体層１２の平均厚みとしては、０．５ｎｍ〜１００ｎｍが好ましく、１〜３０ｎｍがより好ましい。
【００２３】
耐熱性が悪い金属電極を形成する前に半導体層となる塗布液を高温で焼成する必要があるため、トップゲート／トップコンタクト構造の電界効果型トランジスタを採用し、最初に半導体層を形成することが好ましい。
【００２４】
ソース電極１３及びドレイン電極１４の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属及びこれらの合金等が挙げられる。ソース電極１３及びドレイン電極１４の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３０ｎｍ〜２μｍが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましい。
【００２５】
ソース電極１３及びドレイン電極１４において、アライメント光（例えば、可視光）の透過率は、０．１％以上であることが好ましく、１％以上であることがより好ましい。アライメント光の透過率が０．１％以上あれば、実施例１等で示すように、基材１１の裏面側からアライメント光を照射し、基材１１の表面側に透過する透過光を用いて、アライメントマークのパターンエッジを精度よく検出することが可能である。
【００２６】
ゲート絶縁層１５は、半導体層１２とゲート電極１６との間に、ソース電極１３、ドレイン電極１４を被覆して設けられている。ゲート絶縁層１５は、ソース電極１３及びドレイン電極１４とゲート電極１６とを絶縁するための層である。ゲート絶縁層１５の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、無機絶縁材料、有機絶縁材料等が挙げられる。
【００２７】
無機絶縁材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、これらの混合物等が挙げられる。又、有機絶縁材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂等が挙げられる。ゲート絶縁層１５の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５０ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、１００ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましい。
【００２８】
ゲート電極１６は、ゲート絶縁層１５上の所定領域に形成されている。ゲート電極１６は、ゲート電圧を印加するための電極である。ゲート電極１６の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、白金、パラジウム、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ニッケル、クロム、タンタル、モリブデン、チタン等の金属、これらの合金、これら金属の混合物等が挙げられる。
【００２９】
又、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ガリウム、酸化ニオブ、スズ（Ｓｎ）が添加されたＩｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）、ガリウム（Ｇａ）が添加されたＺｎＯ、アルミニウム（Ａｌ）が添加されたＺｎＯ、アンチモン（Ｓｂ）が添加されたＳｎＯ２等の導電性酸化物、これらの複合化合物、これらの混合物等が挙げられる。ゲート電極１６の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましい。
【００３０】
［電界効果型トランジスタの製造方法］
次に、図１に示す電界効果型トランジスタの製造方法について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示する図である。
【００３１】
まず、図２（ａ）に示す工程では、ガラス基材等からなる基材１１を準備し、基材１１上の所定領域に半導体層１２を形成する。基材１１の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。又、基材１１の表面の清浄化及び密着性向上の点で、酸素プラズマ、ＵＶオゾン、ＵＶ照射洗浄等の前処理が行われることが好ましい。
【００３２】
半導体層１２の製造方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、パルスレーザーデポジッション（ＰＬＤ）法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、原子層蒸着（ＡＬＤ）法等の真空プロセスや、ディップコーティング、スピンコート、ダイコート等の溶液プロセスによる成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷法によって、所望の形状を直接成膜する方法などが挙げられる。
【００３３】
なお、後述のように、半導体層１２の形成と同時に、半導体層１２と同一材料により、基材１１上にアライメントマークを形成する。アライメントマークは、例えば、基材１１の対向する外縁部に１つづつ形成することができる。アライメントマークは、任意の平面形状としてよいが、例えば、十字型とすることができる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示す工程では、基材１１及び半導体層１２上に金属膜を成膜し、金属膜をエッチングによってパターニングしてソース電極１３及びドレイン電極１４を形成する。金属膜を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等が挙げられる。ソース電極１３及びドレイン電極１４となる金属膜の材料や、ソース電極１３及びドレイン電極１４の厚さは、前述の通り適宜選択することができる。なお、金属膜をエッチングする前に、所定の露光装置を用いてアライメントを行うが、これについては後述する。
【００３５】
次に、図２（ｃ）に示す工程では、半導体層１２上に、ソース電極１３及びドレイン電極１４を被覆するゲート絶縁層１５を形成する。ゲート絶縁層１５の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（ｉ）スパッタ法、パルスレーザーデポジッション（ＰＬＤ）法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、原子層蒸着（ＡＬＤ）法等の真空プロセス、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等の溶液プロセスによる成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする工程、（ｉｉ）インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する工程などが挙げられる。ゲート絶縁層１５の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。
【００３６】
なお、ソース電極１３及びドレイン電極１４上のゲート絶縁層１５を、エッチング等により一部除去してソース電極１３及びドレイン電極１４の一部を露出させ、電界効果型トランジスタ１０から電流を取り出すことができる。
【００３７】
次に、図２（ｄ）に示す工程では、ゲート絶縁層１５上に、ゲート電極１６を形成する。ゲート電極１６を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（ｉ）スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等による成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法、（ｉｉ）インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法などが挙げられる。ゲート電極１６の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。
【００３８】
以上の工程により、トップゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタ１０を作製できる。
【００３９】
［露光装置］
図３は、第１の実施の形態に係る露光装置を例示する図である。図４は、図３のアライメント照明部及びアライメント検出部近傍の拡大図である。図５は、図３の制御部のハードウェアブロックを例示する図である。図６は、図３の制御部の機能ブロックを例示する図である。
【００４０】
図３を参照するに、露光装置１００は、露光光源１１０と、照明光学部１２０と、マスクステージ１３０と、マスク搬送部１４０と、基板ステージ１５０と、基板搬送部１６０と、アライメント照明部１７０と、アライメント検出部１８０と、制御部１９０とを有している。
【００４１】
図５を参照するに、制御部１９０は、ＣＰＵ１９１と、ＲＯＭ１９２と、ＲＡＭ１９３と、Ｉ／Ｆ１９４と、バスライン１９５とを有している。ＣＰＵ１９１、ＲＯＭ１９２、ＲＡＭ１９３、及びＩ／Ｆ１９４は、バスライン１９５を介して相互に接続されている。
【００４２】
ＣＰＵ１９１は、制御部１９０の各機能を制御する。記憶手段であるＲＯＭ１９２は、ＣＰＵ１９１が制御部１９０の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるＲＡＭ１９３は、ＣＰＵ１９１のワークエリア等として使用される。又、ＲＡＭ１９３は、所定の情報を一時的に記憶することができる。Ｉ／Ｆ１９４は、他の機器等と接続するためのインターフェイスであり、例えば、外部ネットワーク等と接続される。
【００４３】
露光装置１００において、露光光源１１０は、露光光Ｌ１を出射する光源である。露光光源１１０は、露光されるフォトレジストの感度に応じて適宜選択することができる。例えば、露光されるフォトレジストが、ｇ線と称される波長４３６ｎｍの光や、ｉ線と称される波長３６５ｎｍの光に感度を有する場合には、露光光源１１０として、これらの光を発する紫外光源である高圧水銀ランプを用いることができる。露光光源１１０の出射タイミング等は、制御部１９０の露光光源制御手段１９０Ａにより制御することができる。
【００４４】
マスクステージ１３０上には、フォトレジストに転写するパターンが形成されたマスク２１０が保持されている。又、露光対象物が載置される載置部である基板ステージ１５０上には、露光対象物２２０が保持されている。
【００４５】
露光光源１１０から出射された露光光Ｌ１は、照明光学部１２０により所定の投影倍率とされた後、マスクステージ１３０上に保持されたマスク２１０を介して、基板ステージ１５０上に保持された露光対象物２２０に導かれる。露光対象物２２０には予めフォトレジストが形成されており、フォトレジストの表面が被露光面となる。フォトレジストの被露光面には、マスク２１０のパターンの投影像が形成される。フォトレジストの被露光面において、投影像が形成される領域が露光領域となる。
【００４６】
照明光学部１２０は、例えば、レンズやミラー等を含む複数の光学素子から構成することができる。照明光学部１２０は、レンズ制御系によって外部から位置及び姿勢を調整可能な可動レンズを有していてもよい。
【００４７】
なお、マスク２１０は、制御部１９０のマスク搬送手段１９０Ｂに制御されたマスク搬送部１４０により、必要なときにマスクステージ１３０上に搬入され、その後マスクステージ１３０上から搬出される。又、露光対象物２２０は、制御部１９０の基板搬送手段１９０Ｃに制御された基板搬送部１６０により、必要なときに基板ステージ１５０上に搬入され、その後基板ステージ１５０上から搬出される。
【００４８】
ここで、照明光学部１２０の光軸と平行な座標軸をＺ軸とするＸＹＺ座標系を考える。基板ステージ１５０は、制御部１９０のステージ位置制御手段１９０Ｄに制御されて、６自由度に位置を調整することが可能である。具体的には、基板ステージ１５０は、ＸＹ平面を移動可能である。すなわち、Ｘ軸方向の移動、Ｙ軸方向の移動、及びθｚ軸方向の移動（Ｚ軸回りの回転）が可能である。又、基板ステージ１５０は、Ｚ軸方向の移動、θｘ方向の移動（Ｘ軸回りの回転）、θｙの移動（Ｙ軸回りの回転）が可能である。
【００４９】
制御部１９０のステージ位置制御手段１９０Ｄに制御されて基板ステージ１５０が移動することで、マスクステージ１３０上に保持されたマスク２１０と、基板ステージ１５０上に保持された露光対象物２２０との相対的な位置関係が調整される。基板ステージ１５０上に保持された露光対象物２２０にはアライメントマークが形成されており、マスク２１０と露光対象物２２０との相対的な位置関係の調整にアライメントマークが使用される。
【００５０】
露光装置１００では、基板ステージ１５０の裏面側（露光対象物を保持しない側）から、アライメント照明部１７０によりアライメントマークにアライメント光Ｌ２を照射する。そして、基板ステージ１５０の表面側（マスクステージ１３０側）に配置されたアライメント検出部１８０により、アライメントマークの透過像を検出し、アライメントを行う。
【００５１】
図４を参照して、アライメント照明部１７０及びアライメント検出部１８０について、より詳しく説明する。図４では、基材１１上にアライメントマーク２２１が形成され、アライメントマーク２２１上に金属膜２３０及びフォトレジスト２５０が積層された露光対象物２２０が、基板ステージ１５０上に保持された状態を示している。
【００５２】
アライメント照明部１７０は、例えば、アライメント光源１７１と、光学フィルタ１７２と、集光レンズ１７３と、投影レンズ１７４とにより構成することができる。一方、アライメント検出部１８０は、ミラー１８１と、集光レンズ１８２と、撮像素子１８３とにより構成することができる。
【００５３】
アライメント光源１７１としては、例えば、ハロゲンランプ等を用いることができる。光学フィルタ１７２は、アライメント光源１７１の出射光の不要な波長領域を遮断し、必要な波長領域を透過する機能を有する。
【００５４】
集光レンズ１７３は、光学フィルタ１７２で波長領域が制限されたアライメント光Ｌ２を、投影レンズ１７４に、より多く入射させる機能を有している。投影レンズ１７４は、アライメントマーク２２１に均一な光を照射する機能を有している。アライメント照明部１７０により、基板ステージ１５０を介して、露光対象物２２０に形成されたアライメントマーク２２１に対して垂直にケーラー照明を行うことができる。
【００５５】
投影レンズ１７４を透過したアライメント光Ｌ２は、ガラス等により形成された基板ステージ１５０を透過して、アライメントマーク２２１を照明し、露光対象物２２０を透過する。そして、ミラー１８１で反射されて集光レンズ１８２で集光され、撮像素子１８３に入射し、撮像素子１８３により、アライメントマーク２２１の透過像が検出される。撮像素子１８３としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。
【００５６】
なお、アライメント光源１７１の出射タイミング等は、制御部１９０のアライメント光源制御手段１９０Ｅにより制御することができる。又、撮像素子１８３により検出されたアライメントマーク２２１の透過像は、制御部１９０の画像処理手段１９０Ｆにより画像処理され、アライメントマーク２２１の座標が算出される。
【００５７】
制御部１９０のステージ位置制御手段１９０Ｄは、画像処理手段１９０Ｆにより算出されたアライメントマーク２２１の座標に基づいて、基板ステージ１５０を移動させ、マスクステージ１３０上に保持されたマスク２１０とアライメントマーク２２１との相対的な位置関係を調整する。これにより、マスクステージ１３０上に保持されたマスク２１０と、基板ステージ１５０上に保持された露光対象物２２０とが位置合わせできる。その結果、フォトレジスト２５０の被露光面の所望の位置に露光光Ｌ１を照射することができる。
【００５８】
なお、露光の際には、マスクステージ１３０は、基板ステージ１５０に同期してＹ軸方向に移動する。照明光学部１２０の投影倍率に応じてマスクステージ１３０及び基板ステージ１５０をＹ軸方向に同期走査することにより、マスク２１０のパターン全体を、フォトレジスト２５０上に転写することができる。
【００５９】
〈実施例１〉
実施例１では、露光装置１００を使用して、図１に示すトップゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタ１０を作製した。適宜、図７〜図９を参照しながら、実施例１の説明を行う。
【００６０】
（半導体層１２の形成）
まず、基材１１上に所定形状の半導体層１２を形成した。具体的には、まず、ビーカーに、３．５５ｇの硝酸インジウム（Ｉｎ（ＮＯ３）３・３Ｈ２Ｏ）と０．１３９ｇの塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）を秤量し、１，２−プロパンジオール４０ｍＬとエチレングリコールモノメチルエーテル４０ｍＬとメチルアルコール１２０ｍＬを加え室温で混合、溶解させ、実施例１で用いる酸化物半導体層形成用塗布液を作製した。
【００６１】
そして、基材１１として無アルカリガラスを用い、スピナーで回転させた基材１１上に、酸化物半導体層形成用塗布液を塗布し、その基材を１２０℃に加熱したホットプレート上で１０分間乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成し、Ｉｎ−Ｓｒ系酸化物膜を形成した。その後、Ｉｎ−Ｓｒ系酸化物半導体層に対してフォトリソグラフィとエッチングを行って、厚さが１０ｎｍの所定形状の半導体層１２を形成した。なお、半導体層１２の形成と同時に、半導体層１２と同一材料により、基材１１の外縁部にアライメントマーク２２１を作製した（図８（ａ）参照）。
【００６２】
（ソース電極１３、ドレイン電極１４形成）
次に、図７のステップＳ３０１及び図８（ａ）に示すように、基材１１、半導体層１２、及びアライメントマーク２２１上に、スパッタリング法を用いて、金属膜２３０として厚さ１００ｎｍのＡｕ膜を形成した。
【００６３】
次に、図７のステップＳ３０２及び図８（ｂ）に示すように、金属膜２３０の全面にフォトレジストをスピナーで塗布し、約１．６μｍの均一なレジスト膜を形成した。そして、レジスト膜を１００℃のオーブンで３０分間乾燥させ、フォトレジスト２５０とした。
【００６４】
次に、図７のステップＳ３０３及び図８（ｃ）に示すように、露光対象物となる図８（ｂ）に示す構造体を、基板ステージ１５０上に搬送した。搬送は、制御部１９０の基板搬送手段１９０Ｃに制御された基板搬送部１６０により行った。なお、実施例１では、ガラスで作製した基板ステージ１５０を用いた。
【００６５】
次に、図７のステップＳ３０４及び図９（ａ）に示すように、アライメントを行った。具体的には、基板ステージ１５０を介して、アライメント光Ｌ２を露光対象物に形成されたアライメントマーク２２１に照明し、撮像素子１８３により、アライメントマーク２２１の透過像を検出した。なお、実施例１では、アライメント光源１７１としてハロゲンランプを用い、光学フィルタ１７２で５００ｎｍ以下の波長をカットした可視光をアライメント光Ｌ２とした。
【００６６】
そして、撮像素子１８３により検出されたアライメントマーク２２１の透過像を、制御部１９０の画像処理手段１９０Ｆにより画像処理し、アライメントマーク２２１の座標を算出した。
【００６７】
更に、制御部１９０のステージ位置制御手段１９０Ｄにより、画像処理手段１９０Ｆにより算出されたアライメントマーク２２１の座標に基づいて、基板ステージ１５０を移動させ、マスクステージ１３０上に保持されたマスク２１０と、アライメントマーク２２１との相対的な位置関係を調整した。
【００６８】
次に、図７のステップＳ３０５に示すように、マスク２１０のパターンをフォトレジスト２５０上に露光することで転写した。そして、ステップＳ３０６及び図９（ｂ）に示すように、露光した部分のフォトレジスト２５０を現像で溶かし、フォトレジスト２５０を所望のパターンにした。
【００６９】
次に、図７のステップＳ３０７及び図９（ｃ）に示すように、パターニングしたフォトレジスト２５０をマスクとして金属膜２３０をエッチングし、基材１１及び半導体層１２上にソース電極１３及びドレイン電極１４を形成した。その後、フォトレジスト２５０を除去した。
【００７０】
（ゲート絶縁層１５の形成）
次に、プラズマＣＶＤ法により、２００ｎｍの厚みになるようにＳｉＯ２を成膜することによって、ゲート絶縁層１５を形成した。
【００７１】
（ゲート電極１６の形成）
次に、ゲート絶縁層１５上に、スパッタリング法を用いてＡｌ膜を形成した。そして、Ａｌ膜に対してフォトリソグラフィとエッチングを行って、所定形状のゲート電極１６を形成した。以上により、図１に示すトップゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
【００７２】
〈比較例１〉
比較例１では、基板ステージ１５０の上側（マスクステージ１３０側）から、アライメント光をアライメントマーク２２１に照明し、撮像素子１８３により、アライメントマーク２２１の反射像の検出を試みた以外は、実施例１と同様とした。
【００７３】
〈実施例１と比較例１との比較〉
実施例１において、図７のステップＳ３０４及び図９（ａ）を参照して説明したアライメントの際に、撮像素子１８３により検出したアライメントマーク２２１の透過光強度を、図１０（ａ）に模式的に示した。図１０（ａ）において、透過光強度が相対的に低い（暗い）領域Ａが、アライメントマーク２２１に対応している。
【００７４】
図１０（ａ）に示すように、実施例１では、厚さ１０ｎｍのアライメントマークがコントラストよく検出できた。その結果、アライメントずれ量０．９μｍで、マスクステージ１３０上に保持されたマスク２１０と、アライメントマーク２２１との相対的な位置関係を調整することができた。
【００７５】
これは、アライメントマーク２２１が形成された領域では、アライメント光Ｌ２の一部がアライメントマーク２２１に吸収されて周囲の領域よりも透過光強度が低下し、撮像素子１８３によりコントラスト良く撮像できたためと考えられる。
【００７６】
一方、比較例１におけるアライメントの際に、撮像素子１８３により検出したアライメントマーク２２１が形成された領域の反射光強度を、図１０（ｂ）に模式的に示した。図１０（ｂ）において、領域Ｂは、アライメントマーク２２１が形成された領域に対応しているが、アライメントマーク２２１が形成された領域のエッジ部分がはっきりと検出できず、アライメントすることができなかった。
【００７７】
これは、金属膜２３０は反射率が高いため、撮像素子１８３で検出されるのは金属膜２３０の反射光が支配的となる。しかし、金属膜２３０には、アライメントマーク２２１の厚さに対応する極僅かの段差（図９（ａ）のＧ部）しか形成されていないため、撮像素子１８３によりコントラスト良く撮像できなかったと考えられる。
【００７８】
このように、アライメントマーク２２１の上層となる膜の段差が極僅かしかなくて反射光の検出ではコントラストが取れない場合でも、基材１１の裏面側からアライメントマーク２２１にアライメント光を照射して透過光強度を検出することで、アライメントマークの位置を精度よく検出できることが確認された。
【００７９】
なお、基材１１の裏面側からアライメントマーク２２１にアライメント光を照射して透過光強度を検出するアライメント方法は、塗布型酸化物半導体を用いる場合のように、アライメントマーク２２１が薄く（数十ｎｍ程度）形成される場合に特に有効である。しかし、基材１１の裏面側からアライメントマーク２２１にアライメント光を照射して透過光強度を検出するアライメント方法は、アライメントマーク２２１が厚い場合でも使用可能である。
【００８０】
〈実施例２〉
実施例２では、実施例１と同様に、露光装置１００を使用して、図１に示すトップゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタ１０を作製した。
【００８１】
但し、実施例２では金属で作製した不透明の基板ステージ１５０を用い、図１１に示すようにアライメント光Ｌ２を照射する部分に貫通孔１５０ｘを設け、アライメント光Ｌ２が基板ステージ１５０の下側から上側に貫通孔１５０ｘ内を透過できるようにした。
【００８２】
実施例２でも実施例１と同様の精度でアライメントできることが確認された。
【００８３】
〈実施例３〉
実施例３では、実施例１と同様に、露光装置１００を使用して、図１に示すトップゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタ１０を作製した。
【００８４】
但し、実施例３では金属で作製した不透明の基板ステージ１５０を用い、図１２及び図１３に示すようにアライメント光Ｌ２を照射する部分に基板ステージ１５０の側面から内方に向かって溝１５０ｙを形成し、溝１５０ｙにガラス２７０を嵌め込んだ。これにより、アライメント光Ｌ２が、ガラス２７０を介して基板ステージ１５０の下側から上側に透過できるようにした。なお、図１３は図１２の平面図であり、基板ステージ１５０の溝１５０ｙ近傍のみを図示している。
【００８５】
実施例３でも実施例１と同様の精度でアライメントできることが確認された。
【００８６】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００８７】
例えば、露光装置１００において、アライメント照明部１７０とアライメント検出部１８０との配置は上下逆でもよい。すなわち、マスクステージ１３０側に配置されたアライメント照明部１７０から露光対象物にアライメント光Ｌ２を照射し、基板ステージ１５０の下方に配置されたアライメント検出部１８０により透過光を検出してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０  電界効果型トランジスタ
１１  基材
１２  半導体層
１３  ソース電極
１４  ドレイン電極
１５  ゲート絶縁層
１６  ゲート電極
１００  露光装置
１１０  露光光源
１２０  照明光学部
１３０  マスクステージ
１４０  マスク搬送部
１５０  基板ステージ
１５０ｘ  貫通孔
１５０ｙ  溝
１６０  基板搬送部
１７０  アライメント照明部
１７１  アライメント光源
１７２  光学フィルタ
１７３  集光レンズ
１７４  投影レンズ
１８０  アライメント検出部
１８１  ミラー
１８２  集光レンズ
１８３  撮像素子
１９０  制御部
１９０Ａ  露光光源制御手段
１９０Ｂ  マスク搬送手段
１９０Ｃ  基板搬送手段
１９０Ｄ  ステージ位置制御手段
１９０Ｅ  アライメント光源制御手段
１９０Ｆ  画像処理手段
１９１  ＣＰＵ
１９２  ＲＯＭ
１９３  ＲＡＭ
１９４  Ｉ／Ｆ
１９５  バスライン
２２０  露光対象物
２２１  アライメントマーク
２３０  金属膜
２５０  フォトレジスト
２７０  ガラス
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８９】
【特許文献１】特開２０１２−０８４６１６号公報
【図１】
2018025686.tif 000003
【図２】
2018025686.tif 000004
【図３】
2018025686.tif 000005
【図４】
2018025686.tif 000006
【図５】
2018025686.tif 000007
【図６】
2018025686.tif 000008
【図７】
2018025686.tif 000009
【図８】
2018025686.tif 000010
【図９】
2018025686.tif 000011
【図１０】
2018025686.tif 000012
【図１１】
2018025686.tif 000013
【図１２】
2018025686.tif 000014
【図１３】
2018025686.tif 000015