(57)【要約】【課題】レーザ光源よりレーザ光を被照射面に照射する際にマスクを介した被照射面において露光のムラを低減し、基板の露光処理にかかるスループットを向上させるための露光装置、及び当該露光装置を用いた半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。【解決手段】フォトリソグラフィ工程における露光用光源として発振周波数が１ＭＨｚ以上のパルス発振型のレーザ光を出力する固体レーザを用いて露光を行う。その結果、レーザ光が照射される被照射面の露光のばらつきを抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光工程におけるレーザ光源としてパルス発振型のレーザ光を用い、
前記レーザ光を、マスクを介して被照射面に照射するための露光装置において、
前記レーザ光源には、固体レーザが用いられており、
前記レーザ光の発振周波数は、１ＭＨｚ以上であることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
露光工程におけるレーザ光源としてパルス発振型のレーザ光を用い、
前記レーザ光を、マスクを介して被照射面に照射するための露光装置において、
前記レーザ光源には、固体レーザが用いられており、
前記レーザ光の発振周波数は、５ＭＨｚ以上であることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
露光工程におけるレーザ光源としてパルス発振型のレーザ光を用い、
前記レーザ光を、マスクを介して被照射面に照射するための露光装置において、
前記レーザ光源には、固体レーザが用いられており、
前記レーザ光の発振周波数は、５０ＭＨｚ以上であることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
露光工程におけるレーザ光源としてパルス発振型のレーザ光を用い、
前記レーザ光を、マスクを介して被照射面に照射するための露光装置において、
前記レーザ光源には、固体レーザが用いられており、
前記レーザ光の発振周波数は、８０ＭＨｚ以上であることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、前記マスクは透明基板上に遮光膜によるパターンを形成したフォトマスクまたはレチクルであることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項において、前記マスクはホログラム又は計算機合成ホログラムであることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／１００以下であることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／２００以下であることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／５００以下であることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項において、前記レーザ光は、前記被照射面と相対的に移動させながら、前記被照射面を走査することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、前記被照射面は、基板上に形成されたレジスト表面、若しくは感光性ポリイミドまたは感光性アクリルの感光性樹脂の表面であることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項において、前記レーザ光のビーム形状は、線状であることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
基板上のレジスト膜にパルス発振型のレーザ光を照射することにより、露光工程を行う半導体装置の作製方法において、
前記レーザ光のレーザ光源には、固体レーザを用い、
前記レーザ光は、発振周波数を１ＭＨｚ以上とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
基板上のレジスト膜にパルス発振型のレーザ光を照射することにより、露光工程を行う半導体装置の作製方法において、
前記レーザ光のレーザ光源には、固体レーザを用い、
前記レーザ光は、発振周波数を５ＭＨｚ以上とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
基板上のレジスト膜にパルス発振型のレーザ光を照射することにより、露光工程を行う半導体装置の作製方法において、
前記レーザ光のレーザ光源には、固体レーザを用い、
前記レーザ光は、発振周波数を５０ＭＨｚ以上とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
基板上のレジスト膜にパルス発振型のレーザ光を照射することにより、露光工程を行う半導体装置の作製方法において、
前記レーザ光のレーザ光源には、固体レーザを用い、
前記レーザ光は、発振周波数を８０ＭＨｚ以上とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６のいずれか一項において、前記露光工程は、マスクとして、透明基板上に遮光膜によるパターンを形成したフォトマスクまたはレチクルを用いて行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至１６のいずれか一項において、前記露光工程は、マスクとして、ホログラム又は計算機合成ホログラムを用いて行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項１３乃至１８のいずれか一項において、前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／１００以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２０】
請求項１３乃至１８のいずれか一項において、前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／２００以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２１】
請求項１３乃至１８のいずれか一項において、前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／５００以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２２】
請求項１３乃至２１のいずれか一項において、１パルス毎に移動する距離は０．１μｍ以下であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２３】
請求項１３乃至２１のいずれか一項において、１パルス毎に移動する距離は０．０１μｍ以下であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２４】
請求項１３乃至２１のいずれか一項において、パルス間の重畳率が９９．９％以上であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２５】
請求項１３乃至２１のいずれか一項において、パルス間の重畳率が９９．９９％以上であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２６】
請求項１３乃至２１のいずれか一項において、パルス間の重畳率が９９．９９９％以上であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２７】
請求項１３乃至２６のいずれか一項において、前記レーザ光を前記被照射面に対し、相対的に移動させながら前記被照射面を走査させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２８】
請求項１３乃至２７のいずれか一項において、前記レーザ光のビーム形状は、線状であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィ工程において露光処理を行う露光装置に関する。特に露光装置におけるレーザ光源においてパルス発振のレーザ光を用い、当該レーザ光を光学系により線状に加工し走査することにより、フォトマスクを介した被照射面への露光を行うための露光装置に関する。また、本発明は当該露光装置を用いて作製された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な電子機器の普及が進み、多種多様な製品が市場に出荷されている。電子機器において、複数のトランジスタにより構成される半導体装置は、フォトリソグラフィ工程（以下、露光工程）における高精細化技術が大幅に進歩し、さらなる応用開発も進められている。
【０００３】
半導体装置の製造工程において、配線、コンタクトホールといった微細なパターンを形成するための露光工程は、微細加工を正確に行う上で欠くことのできない技術である。露光工程は、基板上にフォトレジスト膜を塗布形成し、所定のパターンが形成されたフォトマスク（以下、単にマスクという）を通して露光をした後、当該フォトレジスト膜を現像液で現像することにより、所望の集積回路のパターンを形成する工程である。
【０００４】
露光工程においてフォトレジスト膜の露光はレーザ光源（レーザ発振器ともいう）から射出されるレーザ光により行われる。露光工程を行うためのレーザ光源は、レーザ光の発振方法として、パルス発振と連続発振の２種類に大別される。レーザ発振器の例としては、エキシマレーザのようなパルス発振のレーザ発振器（パルスレーザともいう）が挙げられる。露光装置に用いられるエキシマレーザは、発振周波数が２ｋＨｚから４ｋＨｚとなっており、これ以上の高い発振周波数は技術的に難しい（特許文献１を参照）。またレーザ発振器の例としては、ＡｒレーザやＹＶＯ４レーザのような連続発振のレーザ発振器（ＣＷレーザともいう）も挙げられる。
【０００５】
また、露光装置におけるレーザ光の照射の際には、被照射面におけるレーザ光の形状が線状となるように光学系にて整形し、レーザ光の照射位置を被照射面に対し相対的に移動させて照射する場合と、レーザ光の形状を面状になるよう光学系で整形し、レーザ光を被照射面に一斉に照射する場合がある。
【０００６】
なお、ここでいう「線状」とは、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比が大きい矩形や楕円（例えば、アスペクト比が１０以上（好ましくは１００〜１００００））を意味する。
【０００７】
露光装置の光源として用いられるレーザ光源からのレーザ光は線状に加工されたとしても面状に加工されていたとしても、レーザ光における強度分布（エネルギープロファイルともいう）はばらつきを有し、被照射面においては露光量のばらつきが顕在化してくる。そのため、例えば特許文献２においては、被照射面の露光量のばらつきに起因した線幅のばらつきを抑えるために、線状に加工されたレーザ光を用いた露光装置において、線量制御部を設ける構成について開示されている。
【０００８】
なお特にレーザ光源として用いられるパルスレーザとＣＷレーザでは、前者の方が露光量のばらつきの問題が顕在化してくる。
【特許文献１】特開２００５−１４２３０６号公報
【特許文献２】特開２０００−２１６０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザ光源からのレーザ光の強度分布（エネルギープロファイルともいう）はガウス型であり、レーザ光の中央から端部に向かって強度が弱まる傾向を有している。このため、ビームスポットの端部に行くほど、エネルギーが弱く、露光工程の低スループット化に繋がってしまう。また同様に、露光装置において、レーザ光源よりフォトマスクに至る経路に設けられた光学系により、レーザ光の強度分布を加工し、トップフラット型の強度分布にしたとしても、レーザ光の中央から端部に向かって強度が弱まる強度分布のばらつきの問題は残り得る。
【００１０】
なお、強度分布のばらつきの低減させるために露光装置にレーザ光源として用いられるＣＷレーザは低出力であり、レジストを感光させ、そして現像を行うにはスループットも悪かった。例えば、連続発振を行うＡｒイオンレーザやＹＡＧレーザでは高出力を得る事が難しく、Ａｒイオンレーザでは市販されているレーザ発振機の出力は、波長は３６３．８ｎｍで２Ｗ以下となっていた。そのため、大量に生産される半導体装置の作製において露光工程のスループットの向上は課題となり得る。
【００１１】
また、パルス発振のエキシマレーザを用い、スキャン方式で大型ガラス基板の露光処理を行う露光装置では、フラットパネルディスプレイ等を形成する大型ガラス基板に用いる場合に発振周波数が小さい為、スループットと強度分布の均一性を同時に満たす事は難しい。なお、スキャン方式で大型ガラス基板の露光処理を行う場合、露光装置の光源には高出力と高周波数と発振安定性が求められるため、露光装置のレーザ光源としてエキシマレーザでは満たす事が難しかった。
【００１２】
本発明は、レーザ光源よりレーザ光を被照射面に照射する際にマスクを介した被照射面において露光のムラを低減し、基板の露光処理にかかるスループットを向上させるための露光装置、及び当該露光装置を用いた半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、フォトリソグラフィ工程における露光用光源として発振周波数が１ＭＨｚ以上のパルス発振型のレーザ光を出力する固体レーザを用いて露光を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明の露光装置の一は、露光工程におけるレーザ光源としてパルス発振型のレーザ光を用い、レーザ光を、マスクを介して被照射面に照射するための露光装置において、前記レーザ光源には、固体レーザが用いられており、前記レーザ光の発振周波数は、１ＭＨｚ以上であることを特徴とする。
【００１５】
また別の本発明の露光装置の一は、露光工程におけるレーザ光源としてパルス発振型のレーザ光を用い、レーザ光を、マスクを介して被照射面に照射するための露光装置において、前記レーザ光源には、固体レーザが用いられており、前記レーザ光の発振周波数は、５ＭＨｚ以上であることを特徴とする。
【００１６】
また別の本発明の露光装置の一は、露光工程におけるレーザ光源としてパルス発振型のレーザ光を用い、レーザ光を、マスクを介して被照射面に照射するための露光装置において、前記レーザ光源には、固体レーザが用いられており、前記レーザ光の発振周波数は、５０ＭＨｚ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また別の本発明の露光装置の一は、露光工程におけるレーザ光源としてパルス発振型のレーザ光を用い、レーザ光を、マスクを介して被照射面に照射するための露光装置において、前記レーザ光源には、固体レーザが用いられており、前記レーザ光の発振周波数は、８０ＭＨｚ以上であることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の露光装置における前記マスクは透明基板上に遮光膜によるパターンを形成したフォトマスクまたはレチクルである構成でもよい。
【００１９】
また本発明の露光装置における前記マスクはホログラム又は計算機合成ホログラムである構成でもよい。
【００２０】
また本発明の露光装置における前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／１００以下である構成でもよい。
【００２１】
また本発明の露光装置における前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／２００以下である構成でもよい。
【００２２】
また本発明の露光装置における前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／５００以下である構成でもよい。
【００２３】
また本発明の露光装置における前記レーザ光は、前記被照射面と相対的に移動させながら、前記被照射面を走査する構成でもよい。
【００２４】
また本発明の露光装置における前記被照射面は、基板上に形成されたレジスト表面、若しくは感光性ポリイミドまたは感光性アクリル等の感光性樹脂の表面である構成でもよい。
【００２５】
また本発明の露光装置における前記レーザ光のビーム形状は、線状である構成でもよい。
【００２６】
また本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上のレジスト膜にパルス発振型のレーザ光を照射することにより、露光工程を行う半導体装置の作製方法において、前記レーザ光のレーザ光源には、固体レーザを用い、前記レーザ光は、発振周波数を１ＭＨｚ以上とすることを特徴とする。
【００２７】
また本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上のレジスト膜にパルス発振型のレーザ光を照射することにより、露光工程を行う半導体装置の作製方法において、前記レーザ光のレーザ光源には、固体レーザを用い、前記レーザ光は、発振周波数を５ＭＨｚ以上とすることを特徴とする。
【００２８】
また本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上のレジスト膜にパルス発振型のレーザ光を照射することにより、露光工程を行う半導体装置の作製方法において、前記レーザ光のレーザ光源には、固体レーザを用い、前記レーザ光は、発振周波数を５０ＭＨｚ以上とすることを特徴とする。
【００２９】
また本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上のレジスト膜にパルス発振型のレーザ光を照射することにより、露光工程を行う半導体装置の作製方法において、前記レーザ光のレーザ光源には、固体レーザを用い、前記レーザ光は、発振周波数を８０ＭＨｚ以上とすることを特徴とする。
【００３０】
また本発明における前記露光工程は、マスクとして、透明基板上に遮光膜によるパターンを形成したフォトマスクまたはレチクルを用いて行われる構成でもよい。
【００３１】
また本発明における前記露光工程は、マスクとして、ホログラム又は計算機合成ホログラムを用いて行われる構成でもよい。
【００３２】
また本発明における前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／１００以下である構成でもよい。
【００３３】
また本発明における前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／２００以下である構成でもよい。
【００３４】
また本発明における前記レーザ光のパルス幅は、前記レーザ光の一周期における１／５００以下である構成でもよい。
【００３５】
また本発明において、１パルス毎に移動する距離は０．１μｍ以下であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上である構成でもよい。
【００３６】
また本発明において、１パルス毎に移動する距離は０．０１μｍ以下であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上である構成でもよい。
【００３７】
また本発明において、パルス間の重畳率が９９．９％以上であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上である構成でもよい。
【００３８】
また本発明において、パルス間の重畳率が９９．９９％以上であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上である構成でもよい。
【００３９】
また本発明において、パルス間の重畳率が９９．９９９％以上であり、且つスキャン速度の最大値は５ｃｍ／ｓｅｃ以上である構成でもよい。
【００４０】
また本発明において、前記レーザ光を前記被照射面に対し、相対的に移動させながら前記被照射面を走査させる構成でもよい。
【００４１】
また本発明における前記レーザ光のビーム形状は、線状である構成でもよい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の露光装置においては、レーザ光が照射される被照射面の露光のばらつきを抑えることができる。すなわち完成する半導体装置における配線等の線幅のばらつきを抑えることで半導体装置の不良率を抑えることができる。そのため半導体装置の歩留まりを向上させ、よりばらつきの少ない特性を備えた半導体装置の作製を行うことができる。
【００４３】
また、本発明の露光装置においては、基板のスキャンスピードを高くすることができるため、半導体装置の露光工程におけるスループットの向上を見込むことができる。ひいては、１枚の基板を用いた半導体装置の作製方法においてタクトを大幅に短くすることできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下に本発明の実施の様態を説明する。なお、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００４５】
図１に本発明の露光装置の一例を示す。露光装置は、レーザ光源１０１、ビーム光学系１０２、ミラー１０３、フォトマスク１０４、投影光学系１０５、基板ステージ１０６、基板１０７から構成される。ビーム光学系１０２は、レーザ光の強度分布の整形及び均一化を行う機能を有するレンズ１０８が設けられる。ビーム光学系１０２に設けられるレンズ１０８としては、アレイレンズ、コリメーションレンズ、フィールドレンズ等を複数用いて構成すればよい。また、投影光学系１０５は投影レンズ１０９が設けられる。投影光学系１０５に設けられる投影レンズ１０９としては、例えば凸型シリンドリカルレンズを用いていればよいが、凸型球面レンズを用いることもできる。なお、ミラー１０３は、露光装置の光学系の設置状況に応じて設ければよい。また、基板ステージ１０６は、基板１０７をｘ方向、ｙ方向に走査することにより、レーザ光による基板１０７上の被照射面に対し、露光を行うことができる。また基板ステージ１０６の走査と同期してフォトマスク１０４を走査するためのフォトマスクステージ（図示せず）も有する。なお、基板上の被照射面に対しては、線状に加工されたレーザ光を走査することで基板上に被照射面に対し、露光を行うことでもよい。すなわち、相対的に基板上の膜の被照射面に対しレーザ光が走査される構成であればよく、基板ステージの制御とレーザ光の制御を一体に制御すればよい。
【００４６】
本発明において、レーザ光源１０１は、発振周波数が１ＭＨｚ以上のパルス発振型の固体レーザの基本波、または第２高調波、または第３高調波以上の高調波を用いる。レーザの種類は、Ｎｄ３＋等のイオンをドープした単結晶のＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ４、フォルステライト、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、Ｎｄ３＋等のイオンをドープした多結晶のＹＡＧ、ＹＬＦ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４などを用いることができる。これらは、Ｑスイッチ動作やモード同期を行うことによって１ＭＨｚ以上の発振周波数でパルス発振させることが可能である。前述したレーザの種類においては、２６３ｎｍ，２６６ｎｍ，３４７ｎｍ，３５１ｎｍ，３５５ｎｍが主な使用波長である。
【００４７】
本発明においては、レーザ光源として、発振周波数が１ＭＨｚ以上のパルス発振型の固体レーザを用いること、より好適には５ＭＨｚ以上、より好適には５０ＭＨｚ以上、さらに好適には８０ＭＨｚ以上の固体レーザを用いる。以下、発振周波数が１ＭＨｚ以上、より好適には５ＭＨｚ以上、より好適には５０ＭＨｚ以上、さらに好適には８０ＭＨｚ以上の固体レーザのレーザ光を用いることによる利点について説明する。
【００４８】
パルス発振型の固体レーザでは、発振間の一周期内にレーザ光を発振している時間帯と発振していない時間帯がある。例えば、発振周波数が８０ＭＨｚのレーザを例にとると、その一周期は１２．５ｎｓである。そしてレーザ光を発振している時間帯の長さは、通常パルス幅といい、代表的には５ｐｓ乃至２０ｐｓ（ＦＷＨＭ）である。すなわちレーザ光のパルス幅は一周期内の凡そ１／１０００の時間にすぎない。その結果として本発明の露光装置においては、レーザ光が照射されて発熱した物体であるレジスト膜を一周期毎に冷却する事ができる。本発明の露光装置は、高エネルギーのレーザ光を照射しても、レジストの熱膨張を抑制する事が出来るので、露光されたパターン寸法精度を向上する事ができる。また同様に、本発明の露光装置は、高エネルギーのレーザ光を照射しても、フォトマスクの遮光膜やホログラムマスクの熱膨張を抑制する事ができるので、これらのマスクの劣化を抑制する事ができる。なおレーザ光におけるパルス幅は、一周期の１／１００以下が望ましく、より好適には１／２００以下、更には１／５００以下がより好適である。時間で表現するならば、１ｎｓ以下、より好適には１００ｐｓ以下、更には５０ｐｓ以下が好適である。
【００４９】
なお、露光工程に用いられるレーザ光源においては、アルゴンイオンレーザが現状用いられている。しかしながら露光装置に用いられるアルゴンイオンレーザは安定性が悪い。また露光装置に用いられるアルゴンイオンレーザは、光学投影系としての寿命が短く、メンテナンスを要する頻度が高いため、コストがかかってしまう。また、露光装置に用いられるアルゴンイオンレーザは、消費電力が大きく、そのための発熱量も大きいため、空調等による温度調整に対するコストも増大してしまう。また光学投影系としてのアルゴンイオンレーザは大型であり、省スペース化や基板サイズの大型化に伴う装置の大型化には不向きである。また露光工程に用いられる光源として高圧水銀ランプが用いられることもある。しかしながら、露光装置に用いられる高圧水銀ランプは安定性が悪く、交換頻度も高い。さらには露光装置に用いられる高圧水銀ランプは、水銀を用いているため、廃棄の際の環境への悪影響が懸念される。
【００５０】
また、半導体デバイス製造に於ける露光工程のレーザ光源としてエキシマレーザを用いたステッパー若しくはスキャナーと呼ばれる露光装置においては、その発振周波数は最大でも２ｋＨｚから４ｋＨｚである。そのためエキシマレーザを用いたスキャナー露光装置を、フラットパネルディスプレイ等を形成する大型ガラス基板に用いる場合、発振周波数が小さい為に、スループットと均一性を同時に満たす事は難しい。例えば、周波数が４ｋＨｚでスキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ、レジスト等の感光剤面に於ける照射面の進行方向に対するビーム幅を０．５ｍｍとして考える。この場合、一つの場所が照射される平均回数は６．７回であり、１パルス毎に移動する距離は７５μｍであり、ビームの重畳率は８５％である。ところで、重畳した領域の境界（以後節と表現する）は、他の領域とは与えられたエネルギー（露光量ともいう）は違ってしまう。この露光量の違いがビームのエネルギー分布によって大きく左右される。節が７５μｍということは、７５μｍ毎に露光量が異なる場所が現れることでもあり、現像後のレジスト等の寸法も７５μｍ毎に異なる場所が現れることになる。すなわち被照射体における均一性に悪くなるといった問題が生じる。又、エキシマレーザではミスショットと呼ばれる１パルスのエネルギーが異常値を持つ事があり、そのようなミスショットが生じた場合、平均照射回数６．７回では、ビームの進行方向の露光量を均一にする事が難しくなる。
【００５１】
また、発振周波数が例えば４ｋＨｚのエキシマレーザを用いた場合においては、スキャン速度が１ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が０．５ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約２００回であり、１パルス毎に移動する距離は２．５μｍであり、ビームの重畳率は９９．５％である。このように比較的低速にレーザ光の走査をおこなったとしても、発振周波数が４ｋＨｚのエキシマレーザを用いた場合には、ＴＦＴ等の半導体装置の最小寸法が０．５μｍだとすると、２．５μｍ毎に寸法が異なる節が現れ、レジストパターンの均一性に対して問題が生じてしまう。さらにエキシマレーザはパルス間の出力のばらつきが大きいため露光装置のレーザ光源としては不向きであった。
【００５２】
なお、本明細書におけるスキャン速度は、基板とレーザ光の相対的な速度であるが、加速時と減速時とで速度の加減がある。そのため、本発明におけるスキャン速度は基板とレーザ光の相対的な速度における最大値のことをいい、以下単にスキャン速度ということにする。
【００５３】
これに対し本発明に用いるパルス発振型の固体レーザを用いた際、発振周波数が１ＭＨｚ以上、例えば１ＭＨｚの固体レーザを用いた場合、スキャン速度が５ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が５ｃｍ／ｓｅｃであり、進行方向に対するビーム幅が１ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約２万回であり、１パルス毎に移動する距離は５０ｎｍであり、ビームの重畳率は９９．９９５％である。発振周波数が１ＭＨｚ以上の固体レーザを用いた場合には、５０ｎｍ毎に寸法が異なる節が現れるが、薄膜トランジスタ等の半導体装置の最小寸法が０．５μｍ程度であるため、ばらつきを低減させた半導体装置の作製をおこなうことができる。また発振周波数が例えば１ＭＨｚの固体レーザを用いた場合、スキャン速度が５ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が１０ｃｍ／ｓｅｃであり、進行方向に対するビーム幅が０．５ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約５０００回であり、１パルス毎に移動する距離は０．１μｍであり、ビームの重畳率は９９．９８％である。発振周波数が１ＭＨｚの固体レーザを用いた場合には０．１μｍ毎に寸法が異なる節が現れるが、薄膜トランジスタ等の半導体装置の最小寸法が０．５μｍ程度であるため、ばらつきを低減させた半導体装置の作製をおこなうことができる。
【００５４】
なお、発振周波数が１ＭＨｚの固体レーザで、スキャン速度が５ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が１ｍｍのレーザ光を用い、レーザ光の平均照射回数が約２万回のときには、固体レーザのパワーが８Ｗであり、進行方向に垂直な方向のビーム幅が１００ｍｍであった場合の、照射面に与えられるレーザからのエネルギーは約１６０ｍＪ／ｃｍ２であり、大型ガラス基板用のレジスト、例えばＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）製ＲＧ−３００であれば十分なエネルギーである。このエネルギーが被照射面の材料によって大きすぎるのであれば、固体レーザのパワーを低下させて露光してもよい。更に、露光装置において、ガラス基板１枚あたりのタクトタイムを考慮し、例えば平面の大きさが６００ｍｍ×７２０ｍｍのガラスを考慮した場合では、露光に要する時間は約８０ｓｅｃであり、良好なタクトタイムである。但し、この時間は基板搬送やアライメント等の時間を含んでいない為、実際には若干であるが、タクトタイムが増加する事になる。
【００５５】
なお、スキャン速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が１０ｃｍ／ｓｅｃの場合では、単純に露光に要する時間が半分になるため、タクトタイムを減少させることができる。固体レーザのパワーが同じでありスキャン速度以外の条件が前記条件と同じであるならば、照射面に与えられるレーザからのエネルギーは約８０ｍＪ／ｃｍ２であり、レジストの感光に十分な値である。
【００５６】
本発明に用いるパルス発振型の固体レーザを用いた際には、パルス間の強度のばらつきがエキシマレーザに比べて小さくすることができる。さらには露光装置に被照射面において、一つの場所について照射される繰り返しの照射回数が多いので、一つの場所あたりに照射されるレーザ光の強度が平均化することができる。そのため、レーザ光により被照射面に与えられるエネルギーのばらつきを小さくすることができる。
【００５７】
一方、発振周波数が５ＭＨｚ以上、例えば５ＭＨｚの固体レーザを用いた場合、スキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が０．５ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約８３００回であり、１パルス毎に移動する距離は０．０６μｍであり、ビームの重畳率は９９．９８８％である。発振周波数が５ＭＨｚの固体レーザを用いた場合には０．０６μｍ毎に寸法が異なる節が現れるが、薄膜トランジスタ等の半導体装置の最小寸法が０．５μｍであるため、線幅やトランジスタ特性のばらつきを低減させた半導体装置の作製をおこなうことができる。
【００５８】
一方、発振周波数は５０ＭＨｚ以上、例えば５０ＭＨｚの固体レーザを用いた場合、スキャン速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が１ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約５０万回であり、１パルス毎に移動する距離は２ｎｍであり、ビームの重畳率は９９．９９９８％である。また、例えば５０ＭＨｚの固体レーザを用いた場合、スキャン速度が２０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が２０ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が１ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約２５万回であり、１パルス毎に移動する距離は４ｎｍであり、ビームの重畳率は９９．９９９６％である。また、例えば５０ＭＨｚの固体レーザを用いた場合、スキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が１ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約１７万回であり、１パルス毎に移動する距離は６ｎｍであり、ビームの重畳率は９９．９９９４％である。また、例えば５０ＭＨｚの固体レーザを用いた場合、スキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が０．５ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約８万回であり、１パルス毎に移動する距離は６ｎｍであり、ビームの重畳率は９９．９９８８％である。発振周波数が５０ＭＨｚの固体レーザを用いた場合には２ｎｍ〜６ｎｍ毎に寸法が異なる節が現れるが、薄膜トランジスタ等の半導体装置の最小寸法が０．５μｍであるため、線幅やトランジスタ特性のばらつきを低減させた半導体装置の作製をおこなうことができる。
【００５９】
一方、発振周波数は８０ＭＨｚ以上、例えば８０ＭＨｚの固体レーザを用いた場合、スキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が０．５ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約１３万回であり、１パルス毎に移動する距離は３．８ｎｍであり、ビームの重畳率は９９．９９９２５％である。また、例えば８０ＭＨｚの固体レーザを用いた場合、スキャン速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が０．５ｍｍでは、一つの場所が照射される平均回数は約４０万回であり、１パルス毎に移動する距離は１．３ｎｍであり、ビームの重畳率は９９．９９９７５％である。発振周波数が８０ＭＨｚの固体レーザを用いた場合には１．３ｎｍ〜３．８ｎｍ毎に寸法が異なる節が現れるが、薄膜トランジスタ等の半導体装置の最小寸法が０．５μｍであるため、線幅やトランジスタ特性のばらつきを低減させた半導体装置の作製をおこなうことができる。
【００６０】
なお、発振周波数が８０ＭＨｚの固体レーザで、スキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が３０ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が０．５ｍｍのレーザ光を用い、レーザ光の平均照射回数が約１３万回のときには、固体レーザのパワーが２０Ｗであり、進行方向に垂直な方向のビーム幅が１００ｍｍとすれば、照射面に与えられるレーザからのエネルギーは約６５ｍＪ／ｃｍ２である。また、発振周波数が８０ＭＨｚの固体レーザで、スキャン速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以上、例えばスキャン速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ、進行方向に対するビーム幅が０．５ｍｍのレーザ光を用い、レーザ光の平均照射回数が４０万回のときには、固体レーザのパワーが８Ｗであり、進行方向に垂直な方向のビーム幅が１００ｍｍとすれば、照射面に与えられるレーザからのエネルギーは約８０ｍＪ／ｃｍ２であり、大型ガラス基板用のレジスト、例えばＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）製ＲＧ−３００であれば十分なエネルギーである。
【００６１】
なお、エキシマレーザは他のレーザに比べてコヒーレント長が短い。その為、ホログラムの作製及びその再生現象を利用した露光装置には適していない。一方、ホログラフィを用いた露光装置に於いては、コヒーレント長が長いレーザ光をビームスプリッターで２分割して参照光と物体光を造り出し、これらの光を干渉させて感光材料等にその干渉パターンを記録させる。コヒーレント長が長いと参照光と物体光の光路差が長くても干渉する事が出来る。しかし、コヒーレント長が短いと、光路差を短くしなければならず、現実的では無い。特に、全反射ホログラフィ露光装置用のホログラムマスク作製には、コヒーレント長が短いエキシマレーザは不適切である。そのため、ホログラフィを用いた露光装置においては、本発明の如くコヒーレント長の長い固体レーザを用いることでより精度の高い露光装置にすることができるといった利点も有する。
【００６２】
上述の理由により本発明において発振周波数が１ＭＨｚ以上、より好適には５ＭＨｚ以上、より好適には５０ＭＨｚ以上、さらに好適には８０ＭＨｚ以上の固体レーザを用いることが好適である。
【００６３】
また更に本発明においては、上記発振周波数の固体レーザを用いる構成に加えて、基板とレーザ光の相対的な速度であるスキャンスピードの最大値を５ｃｍ／ｓｅｃ以上、より好ましくはスキャンスピードの最大値を１０ｃｍ／ｓｅｃ以上、より好ましくはスキャンスピードの最大値を２０ｃｍ／ｓｅｃ以上、更に好ましくはスキャンスピードの最大値を３０ｃｍ／ｓｅｃ以上とすることができる。そのため露光装置を用いた半導体装置の作製に係る線幅のばらつきを抑えるといった効果に加え、タクトタイムを大幅に短縮した露光装置とすることができる。
【００６４】
なお、図１におけるフォトマスク１０４には、遮光膜を微細に加工することで所望のパターンを形成した、ラインパターンが形成されており、遮光膜の有無によりレーザ光の透過、非透過が選択される。
【００６５】
またマスクがホログラムまたは計算機合成ホログラムの場合は、照射するレーザ光の透過率または屈折率の違いによって設けられた干渉縞がマスク上、またはマスク中、またはマスク上及びマスク中の両方に形成されている。
【００６６】
図１におけるレーザ光源１０１より射出したレーザ光は、線状に加工され、その長軸方向において、図２（ａ）の形状の強度分布を有する。このレーザ光をビーム光学系１０２に通すことにより、図２（ｂ）の如く、レーザ光の強度分布の形状を四角形状、または台形状に整形させ、レーザ光の強度分布を均一に近づけることができる。なお、図２（ｂ）に示すようにレーザ光の強度分布を整形した際には、四角形状、または台形状の強度分布の平らな箇所（図２（ｂ）中のＬで示した範囲）が被照射面に照射されるようスリット等でレーザ光を加工してもよい。
【００６７】
また、図１におけるレーザ光源１０１より射出したレーザ光は線状に加工され、その短軸方向において図２（ｃ）の形状の強度分布を有する。このレーザ光をビーム光学系１０２に通すことにより、図２（ｃ）の如く、レーザ光の強度分布の形状を四角形状、または台形状に整形させ、レーザ光の強度分布を均一に近づけることができる。なお、図２（ｃ）に示すようにレーザ光の強度分布を整形した際には、理想的には四角形状であるが、厳密には台形状の強度分布である。そのため、短軸方向のレーザ光の強度分布について、台形形状の上部における平らな箇所（図２（ｃ）中のＤで示した範囲）が露光装置における重畳して照射される形状に一部にあたる。なお、短軸方向のレーザ光の強度分布において、台形状に整形させた際の端部の長さは、露光の程度のばらつきの原因となり、あとで後述する本発明の利点について説明するため端部Ｄ１、端部Ｄ２と呼称する。
【００６８】
図１において、レーザ光源１０１より射出されたレーザ光は、ビーム光学系１０２により、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すようにレーザ光の整形及び均一化がなされ、その後ミラー１０３を介してフォトマスク１０４に照射される。フォトマスク１０４に照射されるレーザ光は、フォトマスク全面を走査するよう照射が行われる。そして、フォトマスク１０４に照射されたレーザ光は、フォトマスク１０４上に形成された透光部及び遮光部により、レーザ光の透過及び非透過がなされる。フォトマスク１０４を透過したレーザ光は、投影光学系１０５により、等倍露光、縮小露光、または拡大露光が適宜選択され、基板ステージ１０６上の基板１０７への露光が行われる。
【００６９】
なお、レーザ光の露光前に基板１０７上の被照射面には、感光性フォトレジスト（単にレジストともいう）一面に設けられている。基板１０７上に形成されるレジストとしては、ポジ型のフォトレジスト、ネガ型のフォトレジスト等を適宜選択して用いることができる。感光性フォトレジストの形成手段としては塗布法等の公知の手段を用いればよい。本明細書においては、レーザ光の照射割合、すなわち露光強度に関する説明をおこなうため、露光された部分のレジスト膜が残るネガ型のフォトレジストについて説明するが、勿論ポジ型のフォトレジスト、ネガ型のフォトレジストのいずれを用いる場合であっても本発明を適用することができる。
【００７０】
なお基板１０７としては、単結晶シリコンウェハー、ガラス基板、石英基板、ＳＯＩ基板、セラミックス基板、プラスチック基板等の表面に微細な加工を要するものがふさわしい。勿論これに限定されるものでは無く、露光による加工が必要な部材であればよい。
【００７１】
図３に示すように、基板上に形成されるレジスト３０１は基板１０７上の全面に設けられている。なお、配線等の素子の形成を行う以外の箇所についてはレジストを必ずしも予め設ける必要はない。そして、基板ステージ１０６上の基板１０７に設けられたレジスト３０１には、図１におけるフォトマスク１０４を介したレーザ光が照射される。図１におけるフォトマスク１０４を介したレーザ光は、図１におけるビーム光学系１０２により、線状に成形され、図３に示す形状のレーザ光３０２として基板１０７上のレジスト３０１に照射される。
【００７２】
ここでレーザ光における強度分布は、説明のため、図２（ｂ）において示したものであるとして説明する。なお、図３に示すレーザ光の形状において、レーザ光の走査方向に垂直な方向、すなわちレーザ光の照射面の長辺の長さをＬ、そしてレーザ光の走査方向に水平な方向、すなわちレーザ光の照射面の短辺の長さをＤとして、以下説明する。なお、図３において説明したレーザ光の照射面の長辺の長さに対応するＬは、図２（ｂ）において示した台形上の強度分布の平らな部分に対応する長さであるものとする。
【００７３】
高スループット及びタクトの短縮に主眼をおいた場合には、レーザ光の被照射面が重ならないようにして照射を行いレジスト膜の露光を行うことが予見される。しかしながら、パルス発振型のレーザ光においては当該レーザ光におけるエネルギーの強度分布のばらつきに依存してレジスト膜の露光にばらつきが生じる。特に図２（ｃ）において説明した走査方向の短軸方向のレーザ光における強度分布のＤ１、Ｄ２が長い場合、すなわちガウス分布が顕著である場合に、露光のばらつきが生じる。そこで、本発明においてはレーザ光源としてパルス発振型のレーザ光を用いた際のばらつきを低減するため、被照射面であるレジスト膜に対する露光を走査方向に対し、被照射面が重畳するようにシフトさせて行うことを特徴とする。このとき、レーザ光の被照射面を走査方向にシフトさせる距離は、パルス発振型のレーザ光の発振周波数ｆの逆数の時間に、図３において示したレーザ光の照射面の短辺の長さＤ未満となる。
【００７４】
図４を用いて更に具体的に説明する。図４にはレーザ光のパルス波形と当該レーザ光の被照射面における走査の経時的な変化について示したものである。図４においてに示すレーザ光の波形において１波長は、ｆをパルス発振型のレーザ光の発振周波数とすると、１／ｆとして表され、すなわち図示した時間の長さに対応する。図４においてレーザ光は１パルス毎に被照射面を照射しながら走査される。このときレーザ光の照射面の短辺の長さをＤとすると、レーザ光の１パルス毎における被照射面のシフトは、Ｄ／ｎ（ｎはｎ＞１を満たす数）ずつシフトする。このとき、レーザ光のＮ番目（Ｎは自然数）のパルスと、（Ｎ＋１）番目のパルスの被照射面の重なり度合い（以下、重畳率ともいう）は、〔｛１−（１／ｎ）｝×１００〕（％）となる。図４において示した例を見ると、レーザ光の１パルス毎における被照射面のシフトはＤ／４ずつシフトし、Ｎ番目のパルスと、（Ｎ＋１）番目のパルスとの重畳率は７５％となる。すなわち、レーザ光の走査は４／ｆ秒の時間に４回のパルスでＤの距離を走査し、同じ被照射面の面積に４回レーザ光が照射されることとなる。
【００７５】
次に図５、図６、図７を用いて、本発明におけるレーザ光源としてパルス発振型のレーザを用いた際の重畳率、及びパルス発振型のレーザ光源から発振されるレーザ光の発振周波数の相関について具体的に説明する。図５においては、レーザ光の１パルス毎における被照射面のシフトはＤ／２ずつシフトし、Ｎ番目のパルスと、（Ｎ＋１）番目のパルスとの重畳率は５０％とした例である。また、図６においては、レーザ光の１パルス毎における被照射面のシフトはＤ／４ずつシフトし、Ｎ番目のパルスと、（Ｎ＋１）番目のパルスとの重畳率は７５％とした例である。また図７においては、パルス発振型のレーザ光源から発振されるレーザ光の発振周波数ｆ１、パルス発振型のレーザ光源から発振されるレーザ光の発振周波数ｆ２のときのレーザ光のパルス波形と当該レーザ光の被照射面における走査の経時的な変化について示したものである。なお、ここで、発振周波数ｆ１と発振周波数ｆ２の関係は、説明のため、ｆ１＜ｆ２として以下説明する。
【００７６】
図５においては、レーザ光の１パルス毎における被照射面のシフトはＤ／２ずつシフトし、Ｎ番目のパルスと、（Ｎ＋１）番目のパルスとの重畳率は５０％としている。そのためレジストの露光の程度は、図２に示したレーザ光の強度分布のばらつきに依存する。すなわち図５において、露光した領域を領域５０１とし、被照射面として露光された部分のレジスト膜が残るネガ型のフォトレジストを用いた場合には、レジスト５０２の形状のように現像後にレジストが残存することとなる。図５に示すレジスト５０２に示すように、残存した線状の形状のレジストは、線幅Ｘ１と線幅Ｘ２を有する。残存した線状の形状のレジストにおける線幅Ｘ１と線幅Ｘ２は、レーザ光による露光のムラに依存する。
【００７７】
また、図６においては、レーザ光の１パルス毎における被照射面のシフトはＤ／４ずつシフトし、Ｎ番目のパルスと、（Ｎ＋１）番目のパルスとの重畳率は７５％としている。そのため図５と同様に、レジストの露光の程度は、図２に示したレーザ光の強度分布のばらつきに、依存する。すなわち図６において、露光した領域を領域６０１とし、被照射面として露光された部分のレジスト膜が残るネガ型のフォトレジストを用いた場合には、レジスト６０２に示した形状のように現像後にレジストが残存することとなる。図６に示すレジスト６０２に示すように、残存した線状の形状のレジストは、線幅Ｙ１と線幅Ｙ２を有する。残存した線状の形状のレジストにおける線幅Ｙ１と線幅Ｙ２は、図５と同様にレーザ光による露光のムラに依存する。
【００７８】
一方で、図７（Ａ）においては、パルス発振型のレーザ光源から発振されるレーザ光の発振周波数ｆ１のときのレーザ光のパルス波形と当該レーザ光の被照射面における走査の経時的な変化についてについて示し、図７（Ｂ）においては、パルス発振型のレーザ光源から発振されるレーザ光の発振周波数ｆ２のときのレーザ光のパルス波形と当該レーザ光の被照射面における走査の経時的な変化について示す。このとき、図７（Ａ）においては、レーザ光を走査して距離Ｄを走査する際に、４回のパルスを用い、時間として４／ｆ１秒かかる。一方で、図７（Ｂ）においては、レーザ光を走査して距離Ｄを走査する際に、４回のパルスを用い、時間として４／ｆ２秒かかる。上述のように、発振周波数ｆ１と発振周波数ｆ２の関係はｆ１＜ｆ２であり、結果として、発振周波数が大きい程、重畳率が等しい条件下では、同じ距離の走査を行うのにかかる時間を早く行うことができる。
【００７９】
以上、図５、図６、及び図７を総合的に鑑み、レーザ光源から発振されるレーザ光の発振周波数が大きく、且つ被照射面におけるレーザ光の重畳率が高いことで、高スループットすなわち短いタクトで且つ露光ムラの少ない露光を行う本発明の露光装置を得ることができる。
【００８０】
また、本発明の露光装置においては、レーザ光の照射面の長辺の長さに対応するＬが、図２（ｂ）において示した台形上の強度分布の平らな部分に概略対応する長さであるものとした場合、被照射面に照射すべきレーザ光が１回の横断で照射しきれない場合もある。この場合、被照射面のマスクパターンに応じて図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、被照射面を往復して走査しレーザ光を照射することで露光を行えばよい。図８（Ａ）においては、基板ステージ１０６上の基板１０７に対し、レーザ光８０１を複数回往復することで被照射面を走査すればよい。また、図８（Ｂ）のように、走査方向を切り替えて往復することで被照射面を走査してもよい。
【００８１】
また、図８（Ａ）、図８（Ｂ）のように被照射面の露光を行う際には、フォトマスクにおけるマスクパターンによって走査方向を切り替えても良い。例えば図９（Ａ）に示すように線状のレーザ光９０１を、被照射面であるレジスト膜をマスクパターン９０２の長辺の延伸方向に平行に走査し、露光してもよい。また図９（Ｂ）に示すように線状のレーザ光９０１を、被照射面であるレジスト膜をマスクパターン９０３の長辺の延伸方向に垂直に走査し、露光してもよい。
【００８２】
また本発明の露光装置において、一つ以上のマスクを使用して、当該マスクを基板に対して相対的に動かすことによって、同じパターンのマスクによる複数回の露光をおこなってもよい。また現像する前にフォトマスク、ホログラム、または計算機合成ホログラムのいずれか複数を用いて露光を行ってもよい。
【００８３】
以上説明したように、本発明の露光装置においては、レーザ光が照射される被照射面の露光のばらつきを抑えることができる。すなわち完成する半導体装置における配線等の線幅のばらつきを抑えることで半導体装置の不良率を抑えることができる。そのため半導体装置の歩留まりを向上させ、よりばらつきの少ない特性を備えた半導体装置の作製を行うことができる。
【００８４】
また、本発明の露光装置においては、基板のスキャンスピードを高くすることができるため、半導体装置の露光工程におけるスループットの向上を見込むことができる。ひいては、１枚の基板を用いた半導体装置の作製方法においてタクトを大幅に短くすることが可能になる。
（実施の形態１）
【００８５】
本発明の露光装置を用いた半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。以下の説明では、図１０に示すように、６個のトランジスタを有するスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）のセルを例として説明する。
【００８６】
このＳＲＡＭは、インバータ１００１、１００２の各入力がスイッチＳ１、Ｓ２を介してビット線ＢＬ１、ＢＬ２にそれぞれ接続されている。スイッチＳ１、Ｓ２は、ワード線ＷＬによって伝達される行選択信号によって制御される。各インバータ１００１、１００２は、高電圧ＶＤＤと一般に接地である低電圧ＧＮＤとにより電力供給される。メモリセルに情報を書き込むために、電圧ＶＤＤがビット線ＢＬ１、ＢＬ２の一方に印加され、電圧ＧＮＤはそれらのビット線の他方に印加される。
【００８７】
インバータ１００１は、直列接続されたｎチャネル型トランジスタＮ１とｐチャネル型トランジスタＰ１とを含んでいる。ｐチャネル型トランジスタＰ１のソースは電圧ＶＤＤに接続され、ｎチャネルトランジスタＮ１のソースは電圧ＧＮＤに接続されている。ｐチャネル型トランジスタＰ１、ｎチャネルトランジスタＮ１のドレインは、相互に接続されている。ｐチャネル型トランジスタＰ１、ｎチャネルトランジスタＮ１のゲートは、相互に接続されている。同様に、インバータ１００２は、ｐチャネル型トランジスタＰ１、ｎチャネル型トランジスタＮ１のように接続されたｐチャネル型トランジスタＰ２、ｎチャネル型トランジスタＮ２を含み、ｐチャネル型トランジスタＰ２、ｎチャネル型トランジスタＮ２のゲートは、相互に接続され、ｐチャネル型トランジスタＰ２、ｎチャネル型Ｎ２の共通ドレインは、相互に接続されている。
【００８８】
図１０で示すＳＲＡＭの動作では、スイッチＳ１、Ｓ２がオンとなり、インバータ１００１、１００２の入力及び出力の状態が設定される。次いで、スイッチＳ１、Ｓ２がオフとなり、インバータ１００１、１００２内の信号の状態が保持される。メモリセルから情報を読み出すために、各ビット線ＢＬ１、ＢＬ２は、電圧ＶＤＤとＧＮＤとの間の電圧範囲にプリチャージされる。スイッチＳ１、Ｓ２がオンとなり、ビット線上の電圧がインバータ１００１、１００２によって保持された信号の状態に基づいて変化するようになっている。ビット線に接続されたセンスアンプによって、メモリセル内に保存されているデータが読み出される。
【００８９】
図１０で示すＳＲＡＭの回路配置の一例を図１１に示す。図１１は、半導体層と、ゲート配線層を含む２層の配線層で形成されるＳＲＡＭである。ｎチャネル型トランジスタが形成される半導体層１１０２と、ｐチャネル型トランジスタが形成される半導体層１１０４が下層に配置されるものとすると、その上層には第２絶縁層１１０３を介して第１配線層１１０６、１１０８、１１１０が配置されている。第１配線層１１０６はゲート電極を形成する層であり、半導体層１１０２、１１０４と交差してｎチャネル型トランジスタＮ１及びｐチャネル型トランジスタＰ１を形成している。第１配線層１１０８はゲート電極を形成する層であり、半導体層１１０２、１１０４と交差してｎチャネル型トランジスタＮ２及びｐチャネル型トランジスタＰ２を形成している。第１配線層１１１０はワード線（ＷＬ）であり、半導体層１１０２と交差してスイッチＳ１、Ｓ２を形成している。第１配線層１１０６、１１０８、１１１０は、半導体層１１０２、１１０４とこのような関係にあり、ゲート電極を形成している。
【００９０】
第２配線層１１１２、１１１４、１１１６、１１１８は、第１配線層１１０６、１１０８、１１１０と第３絶縁層１１３４及び第４絶縁層１１３６を介して形成されている。第２配線層１１１２はビット線（ＢＬ１）、第２配線層１１１４はビット線（ＢＬ２）、第２配線層１１１６は電源線（ＶＤＤ）、第２配線層１１１８は接地電位線（ＧＮＤ）を形成している。
【００９１】
コンタクトホールＣ１は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１１２と半導体層１１０２とを接続する。コンタクトホールＣ２は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１１４と半導体層１１０２とを接続する。コンタクトホールＣ３は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１２２と半導体層１１０２とを接続する。コンタクトホールＣ４は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１２２と半導体層１１０４とを接続する。コンタクトホールＣ５は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１２０と半導体層１１０２とを接続する。コンタクトホールＣ６は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１２０と半導体層１１０４とを接続する。コンタクトホールＣ７は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１１６と半導体層１１０４とを接続する。コンタクトホールＣ８は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１１８と半導体層１１０２とを接続する。コンタクトホールＣ９は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１２２と第１配線層１１０８を接続する。コンタクトホールＣ１０は第３絶縁層１１３４と第４絶縁層１１３６に形成される開口であって、第２配線層１１２０と第１配線層１１０６を接続する。このように半導体層と第１配線層及び第２配線層の間を接続するコンタクトホールＣ１〜Ｃ１０によって、図１０に示すＳＲＡＭが形成されている。
【００９２】
次にこのようなＳＲＡＭの製造工程について、図１１に示すＡ−Ｂ線（ｐチャネル型トランジスタＰ１）及びＣ−Ｄ線（ｎチャネル型トランジスタＮ２）に対応する断面図を参照して説明する。
【００９３】
図１２において、基板１１００はガラス基板、石英基板、金属基板（例えばセラミック基板またはステンレス基板など）、Ｓｉ基板等の半導体基板から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、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）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリルなどの基板を選択することもできる。
【００９４】
基板１１００には不純物に対するブロッキング層として第１絶縁層１１０１を形成する。第１絶縁層１１０１は半導体層１１０２、１１０４に対する下地膜となる。第１絶縁層１１０１は、基板１１００として石英を用いるような場合には省略することもできる。
【００９５】
第１絶縁層１１０１としては、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、第１絶縁層１１０１を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。このように、ブロッキング層として機能する第１絶縁層１１０１を形成することによって、基板１１００からＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、この上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。
【００９６】
半導体層１１０２、１１０４は結晶性半導体層で形成することが好ましい。結晶性半導体層は、第１絶縁層１１０１上に形成した非晶質半導体層を熱処理やレーザ光の照射によって結晶化させたもの、第１絶縁層１１０１上に形成した結晶性半導体層を非晶質化した後、再結晶化させたものなどが含まれる。
【００９７】
レーザ光の照射によって結晶化若しくは再結晶化を行う場合には、レーザ光源としてＬＤ励起の連続発振（ＣＷ）レーザ（ＹＶＯ４、第２高調波（波長５３２ｎｍ））を用いることができる。特に第２高調波に限定する必要はないが、第２高調波はエネルギー効率の点で、さらに高次の高調波より優れている。ＣＷレーザを半導体膜に照射すると、連続的に半導体膜にエネルギーが与えられるため、一旦半導体膜を溶融状態にすると、溶融状態を継続させることができる。さらに、ＣＷレーザを走査することによって半導体膜の固液界面を移動させ、この移動の方向に沿って一方向に長い結晶粒を形成することができる。また、固体レーザを用いるのは、気体レーザ等と比較して、出力の安定性が高く、安定した処理が見込まれるためである。なお、ＣＷレーザに限らず、発振周波数が１０ＭＨｚ以上のパルスレーザを用いることも可能である。発振周波数が高いパルスレーザを用いると、半導体膜が溶融してから固化するまでの時間よりもレーザのパルス間隔が短ければ、常に半導体膜を溶融状態にとどめることができ、固液界面の移動により一方向に長い結晶粒で構成される半導体膜を形成することができる。その他のＣＷレーザ及び発振周波数が１０ＭＨｚ以上のパルスレーザを使用することもできる。例えば、気体レーザとしては、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ等がある。固体レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＫＧＷレーザ、ＫＹＷレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ等がある。また、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＹＶＯ４レーザなどのセラミックスレーザがある。金属蒸気レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ等が挙げられる。また、レーザ発振器において、レーザ光をＴＥＭ００（シングル横モード）で発振して射出すると、被照射面において得られる線状のビームスポットのエネルギー均一性を上げることができるので好ましい。その他にも、パルス発振のエキシマレーザを用いても良い。
【００９８】
ゲート絶縁層として用いる第２絶縁層１１０３は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等を適用する。このような絶縁層は、気相成長法やスパッタリング法で形成する。また、半導体層１１０２、１１０４に酸素雰囲気下（例えば、酸素（Ｏ２）と希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも一つを含む）雰囲気下、または酸素と水素（Ｈ２）と希ガス雰囲気下）または窒素雰囲気下（例えば、窒素（Ｎ２）と希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも一つを含む）雰囲気下、または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはアンモニア（ＮＨ３）と希ガス雰囲気下）で高密度プラズマ処理を行い半導体層１１０２、１１０４の表面を酸化処理または窒化処理することによって、ゲート絶縁層として適用する第２絶縁層１１０３を形成することもできる。高密度プラズマ処理により半導体層１１０２、１１０４の表面を酸化処理または窒化処理を行うことによって第２絶縁層１１０３を形成することにより、電子やホールのトラップとなる欠陥準位密度を低減することができる。
【００９９】
ゲート電極として用いる第１配線層１１０６、１１０８は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、クロム、ニオブなどその他高融点金属を用いて形成する。或いは、モリブデンとタングステンの合金、窒化チタン、窒化タングステンなど前記した金属の合金又は導電性金属窒化物若しくは導電性酸化物を用いても良い。そして、窒化タンタルとタングステンとの積層構造で形成することができる。また、リン等の不純物元素をドーピングしたポリシリコンを用いても良い。
【０１００】
ゲート電極として用いる第１配線層１１０６、１１０８は前記した導電層を第２絶縁層１１０３上のほぼ全面に堆積した後、フォトマスクを用いてマスク層１１２４を形成する。このマスク層１１２４を用いてエッチングを行い、第１配線層１１０６、１１０８を形成する。マスク層１１２４は露光工程により形成するが、このとき、フォトマスクを用いた露光は図１で説明した露光装置を用いて露光することにより、露光ムラの低減されたゲート電極として用いる第１配線層１１０６、１１０８を高スループットで形成することができる。
【０１０１】
図１３は、第１配線層１１０６、１１０８にそれぞれサイドスペーサ１１２６、１１２８を形成し、さらにパッシベーションとして第３絶縁層１１３４を形成している。第３絶縁層１１３４は窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等で形成する。半導体層１１０２には、ソース及びドレインとして機能させるｎ型不純物領域１１３２を形成する。さらに、サイドスペーサ１１２８を利用して、所謂低濃度ドレイン領域１１３３（ＬＤＤ領域）を形成しても良い。また、半導体層１１０４には、ソース及びドレインとして機能するｐ型不純物領域１１３０を形成する。サイドスペーサ１１２６を利用して、所謂低濃度ドレイン領域１１３１（ＬＤＤ領域）を形成しても良い。
【０１０２】
図１４は、第４絶縁層１１３６を形成し、コンタクトホールＣ４、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８を形成する工程である。第４絶縁層１１３６は、プラズマＣＶＤや熱ＣＶＤなど気相成長法やスパッタリング法で形成する、酸化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）などを適用する。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料、オキサゾール樹脂などからなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。オキサゾール樹脂は、例えば、感光性ポリベンゾオキサゾール等である。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く（常温１ＭＨｚで誘電率２．９）、耐熱性が高く（示差熱熱重量同時測定（ＴＧ／ＤＴＡ：Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）昇温５℃／ｍｉｎで熱分解温度５５０℃）、吸水率が低い（常温２４時間で０．３％）材料である。オキサゾール樹脂は、ポリイミド等の比誘電率（３．２〜３．４程度）と比較すると、比誘電率が低いため（２．９程度）、寄生容量の発生を抑制し、高速動作を行うことができる。
【０１０３】
第３絶縁層１１３４及び第４絶縁層１１３６を貫通し、ｎ型不純物領域１１３２及びｐ型不純物領域１１３０を露出させるコンタクトホールＣ４、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８の形成はマスク層１１３８を用いて行う。マスク層１１３８は露光工程により形成するが、このとき、フォトマスクを用いた露光は図１で説明した露光装置を用いて露光することにより、露光ムラの低減されたコンタクトホール径を有するマスク層１１３８を形成することができる。その後マスク層１１３８を用いて第３絶縁層１１３４及び第４絶縁層１１３６をエッチングすることにより、コンタクトホールＣ４、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８を形成することができる。
【０１０４】
図１５は、第２配線層１１１６、１１１８、１１２０、１１２２を形成する工程である。これらは、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、ニッケル、ネオジムから選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層構造または積層構造を用いることができる。例えば、当該元素を複数含む合金からなる導電膜として、チタンを含有したアルミニウム合金、ネオジムを含有したアルミニウム合金などで形成することができる。また、積層構造で設ける場合、例えば、アルミニウム層若しくは前記したようなアルミニウム合金層を、チタン層で挟んで積層させた構造としても良い。第２配線層１１１６は電源線（ＶＤＤ）、第２配線層１１１８は接地電位線（ＧＮＤ）を形成している。
【０１０５】
本発明の露光装置を用いることにより、露光ムラの低減されたマスク層を形成できる。すなわち、口径のそろったコンタクトホールを形成することができ、ｐ型不純物領域１１３０、ｎ型不純物領域と第２配線層１１１６、１１１８、１１２０、１１２２がコンタクトを形成する面積をほぼ等しく形成することができる。それによりコンタクトホール同士の口径の大きさのばらつきに起因する電気的特性のばらつきを低減することができるため好適である。
【０１０６】
以上、第１の実施形態は、図１１に示す回路配置に含まれるｐチャネル型トランジスタＰ１とｎチャネル型トランジスタＮ２を例示して、その製造工程を説明している。その他のトランジスタも同様にして形成可能である。なお、本実施の形態では、ゲート電極及びコンタクトホールの形成に上述した本発明の露光装置を用いる例を示した。本発明の露光装置による露光工程は、ゲート電極又はコンタクトホールの一方の形成のみに用いてもマスクを形成する上での露光ムラを低減することができるという目的においては同様の効果を奏する。また、半導体層や配線層の形成に必要な露光工程においても本発明の露光装置を用いることができる。
【０１０７】
（実施の形態２）
図１０で示すＳＲＡＭの回路配置の他の一例を図１６に示す。図１６は、半導体層とゲート電極層と、３層の配線層で形成されるＳＲＡＭである。ｎチャネル型トランジスタが形成される半導体層１６０１、１６０２と、ｐチャネル型トランジスタが形成される半導体層１６０３、１６０４が設けられている。これに対して、ゲート配線層として機能するゲート電極層１６０５、１６０６、１６０７、１６０８が絶縁層を介して設けられている。それにより、ｎチャネル型トランジスタＮ１、Ｎ２、ｐチャネル型トランジスタＰ１、Ｐ２、及びスイッチＳ１、Ｓ２が形成されている。
【０１０８】
ゲート電極層とコンタクトする第１配線層１６１０、１６１２、１６１４、１６１６、１６１８、１６２０、１６２２、１６２４、１６２６、１６２８は第１層間絶縁層を介して設けられている。ビット線を形成する第２配線層１６３２、１６３６、及び接地電位線を形成する第２配線層１６３０、１６３８は第２層間絶縁層を介して設けられている。さらにワード線を形成する第３配線層１６４０が第３層間絶縁層を介して設けられている。
【０１０９】
コンタクトホールＣ２１〜Ｃ３０は、第１配線層と半導体層とのコンタクトを形成するもので、第１層間絶縁層に形成されている。コンタクトホールＣ３１〜Ｃ４０は、第２配線層と第１配線層とのコンタクトを形成するもので、第２層間絶縁層に形成されている。コンタクトホールＣ４１、Ｃ４２は、第３配線層と第１配線層とのコンタクトを形成するもので、第１層間絶縁層及び第２層間絶縁層に形成されている。これらによって図１０に示すＳＲＡＭが形成されている。
【０１１０】
次にこのようなＳＲＡＭの製造工程について、図１６に示すＥ−Ｆ線（ｐチャネル型トランジスタＰ２及びｎチャネル型トランジスタＮ２）に対応する断面図を図１７参照して説明する。
【０１１１】
図１７において、基板１１００上に形成する第１絶縁層１１０１、半導体層１６０２、１６０４、第２絶縁層１１０３、ゲート電極層１６０６、サイドスペーサ１１２６、１１２８、第３絶縁層１１３４、第４絶縁層１１３６は第１の実施形態と同様にして形成される。
【０１１２】
第３絶縁層１１３４及び第４絶縁層１１３６を貫通し、ｎ型不純物領域１１３２及びｐ型不純物領域１１３０を露出させるコンタクトホールＣ２６、Ｃ２７、Ｃ２９、Ｃ３０の形成は、マスク層１６５０を形成してエッチング処理により形成する。マスク層１６５０は露光工程により形成する。このときフォトマスクを用いた露光は図１で説明した露光装置を用いて露光することにより、露光ムラの低減されたコンタクトホール径を有するマスク層１６５０を形成することができる。このようなマスク層１６５０を用いて第３絶縁層１１３４及び第４絶縁層１１３６をエッチングすることにより、コンタクトホールＣ４、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８を形成することができる。
【０１１３】
図１８はコンタクトホールＣ２６、Ｃ２７、Ｃ２９、Ｃ３０に埋込導電層１６５４を形成し、第１配線層１６２０、１６２２、１６２８を形成する構成を示している。埋込導電層１６５４として、代表的にはタングステンを形成する方法が知られている。好ましくは、コンタクトホールＣ２６、Ｃ２７、Ｃ２９、Ｃ３０に密着層１６５２として窒化チタン膜またはチタン膜と窒化チタン膜を成膜し、次いで埋込導電層１６５４としてタングステン膜を成膜する。タングステン膜はＷＦ６ガスを用い、水素還元若しくはジシラン還元により形成する。また、タングステン膜はスパッタリング法により形成しても良い。その後、ＳＦ６ガスを用いてエッチバックするか、若しくは化学的機械研磨により平坦化して、埋込導電層１６５４を形成する。その後、埋込導電層１６５４と接触するように、第１配線層１６２０、１６２２、１６２８を形成する。
【０１１４】
第１配線層１６２０、１６２２、１６２８の上層には、パッシベーションとして第５絶縁層１６５６を窒化シリコン膜などで形成する。第６絶縁層１６５８は、プラズマＣＶＤや熱ＣＶＤなど気相成長法やスパッタリング法で形成する、酸化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）などを適用する。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料、オキサゾール樹脂などからなる単層または積層構造で設けることができる。これらの樹脂材料は、熱硬化型または光硬化型の原料を用い、スピン塗布法で形成することが好ましい。スピン塗布法で形成することにより、下層にある配線層の凹凸を緩和して、第６絶縁層１６５８の表面を平坦化することができる。
【０１１５】
以降、同様にして第２配線層１６３６、パッシベーションとして用いる第７絶縁層１６６０、平坦化のために形成する第８絶縁層１６６２、第３配線層１６４０を形成する。なお、図１６において示す第２配線層と第１配線層とのコンタクトを形成するコンタクトホールＣ３１〜Ｃ４０、第３配線層と第１配線層とのコンタクトを形成するコンタクトホールＣ４１、Ｃ４２も同様に、本発明の露光装置を用いて露光工程を行うことにより形成することができる。
【０１１６】
以上、第２の実施形態は、図１６に示す回路配置に含まれるｐチャネル型トランジスタＰ２とｎチャネル型トランジスタＮ２を例示して、その製造工程を説明している。その他のトランジスタも同様にして形成可能である。なお、本実施の形態では、ゲート電極及びコンタクトホールの形成に上述した本発明の露光装置を用いる例を示した。本発明の露光装置による露光工程は、ゲート電極又はコンタクトホールの一方の形成のみに用いてもマスクを形成する上での露光ムラを低減することができるという目的においては同様の効果を奏する。また、半導体層や配線層の形成に必要な露光工程においても本発明の露光装置を用いることができる。
【０１１７】
図１９は、埋込導電層を形成しない一例であり、絶縁層を形成する材料をコンタクトホールに充填する一例を示している。図１９で示す断面構造は、図１６のＧ−Ｈ線に対応している。
【０１１８】
図１９において、ｎチャネル型トランジスタＮ１は図１８で示すｎチャネル型トランジスタＮ２と同様の構成を有している。第３絶縁層１１３４及び第４絶縁層１１３６を貫通し、ｎ型不純物領域１１３２及び第１配線層１６１０を露出させるコンタクトホールＣ２１、Ｃ２２、Ｃ３１は、図１７と同様に本発明の露光装置を用いてマスク層を形成し、エッチングすることで形成することができる。
【０１１９】
第１配線層１６１０、１６１２、１６１８はアルミニウム、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、ニッケル、ネオジムから選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層構造または積層構造により形成する。例えば、当該元素を複数含む合金からなる導電膜として、チタンを含有したアルミニウム合金、シリコンを含有したアルミニウム合金などで形成することができる。第１配線層１６１０は、ｎチャネル型トランジスタＮ１と接地電位線（ＧＮＤ）である第２配線層１６３０とを接続する配線である。第１配線層１６１８は、ｎチャネル型トランジスタＮ１とｐチャネル型トランジスタＰ１のドレインを接続する配線である。第１配線層１６１２は、スイッチＳ１のゲート電極層１６０７とワード線である第３配線層１６４０を接続する配線である。
【０１２０】
第１配線層１６１２と第３配線層１６４０を接続するためのコンタクトホールＣ４１は、第５絶縁層１６５６、第６絶縁層１６５８、第７絶縁層１６６０、第８絶縁層１６６２を貫通する。このように深いコンタクトホールを形成する場合でも、本発明の露光装置を用いて行うことができる。なお、図１９では、ｎチャネル型トランジスタＮ１について示しているが、図１６に示す他のトランジスタについても同様に形成することができる。
【０１２１】
（実施の形態３）
本発明を用いて作製した半導体装置を用いてさまざまな電子機器を完成することができる。その具体例を、図２０、図２１を用いて説明する。
【０１２２】
本発明を用いることによって、半導体装置作製工程における露光工程において、半導体膜上に形成されたレジストの露光ムラを低減することができる。この露光ムラを低減することによって、配線等の正確な整形が容易になる。そのため、製作した半導体素子の製品品質は良好であり、その品質のばらつきをなくすことも可能である。その結果、最終製品としての電子機器をスループット良く、良好な品質で作製することが可能になる。その具体例を、図を用いて説明する。
【０１２３】
図２０（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５などを含む。この表示装置は、他の実施の形態で示した作製方法により形成したトランジスタを駆動ＩＣや表示部２００３などに用いることにより作製される。なお、表示装置には液晶表示装置、発光表示装置などがあり、用途別にはコンピュータ用、テレビ受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。具体的には、ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、反射型プロジェクターなどを挙げることができる。
【０１２４】
図２０（Ｂ）はコンピュータであり、筐体２０１１、表示部２０１２、キーボード２０１３、外部接続ポート２０１４、ポインティングマウス２０１５などを含む。本発明を用いて形成されたトランジスタは、表示部２０１２の画素部だけではなく、表示用の駆動ＩＣ、本体内部のＣＰＵ、メモリなどの半導体装置にも適用が可能である。
【０１２５】
また、図２１（Ａ）、（Ｂ）はデジタルカメラである。なお、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）の裏側を示す図である。このデジタルカメラは、筐体２１１１、表示部２１１２、レンズ２１１３、操作キー２１１４、シャッター２１１５などを有する。また、取り出し可能なメモリ２１１６を備えており、当該デジタルカメラで撮影したデータをメモリ２１１６に記憶させておく構成となっている。本発明を用いて形成されたトランジスタは、表示部２１１２の画素部、メモリ２１１６、表示部２１１２を駆動する駆動ＩＣなどに用いることができる。
【０１２６】
また、図２１（Ｃ）は携帯電話であり、携帯用の情報処理端末の１つの代表例である。この携帯電話は筐体２１２１、表示部２１２２、操作キー２１２３などを含む。また、携帯電話は、取り出し可能な不揮発性のメモリ２１２５を備えており、当該携帯電話の電話番号等のデータ、映像、音楽データ等をメモリ２１２５に記憶させ再生することができる。本発明を用いて形成されたトランジスタは表示部２１２２の画素部やセンサ部２１２４、メモリ２１２５だけではなく、表示用の駆動ＩＣ、メモリ、音声処理回路などに用いることができる。センサ部２１２４は光センサ素子を有しており、センサ部２１２４で得られる照度に合わせて表示部２１２２の輝度コントロールを行ったり、センサ部２１２４で得られる照度に合わせて操作キー２１２３の照明を抑えたりすることによって、携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０１２７】
上記の携帯電話を初めとして、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ、情報携帯端末）、デジタルカメラ、小型ゲーム機などの電子機器に、本発明を用いて形成した半導体装置を用いることもできる。例えば、ＣＰＵ、メモリ、センサなどの機能回路を形成することや、これらの電子機器の画素部や、表示用の駆動ＩＣにも適用することが可能である。
【０１２８】
また、図２１（Ｄ）は、デジタルプレーヤーである。このデジタルプレーヤーは、本体２１３０、表示部２１３１、メモリ部２１３２、操作部２１３３、イヤホン２１３４等を含んでいる。なお、イヤホン２１３４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。本発明を用いて形成されたトランジスタは、表示部２１３１、メモリ部２１３２だけではなく、表示用の駆動ＩＣ、メモリ、音声処理回路などに用いることができる。なお、メモリ部２１３２に設けられた半導体記憶装置は、取り出し可能な構成としてもよい。
【０１２９】
この他にも、ビデオカメラ、ナビゲーションシステム、音響再生装置、記録媒体を備えた画像再生装置などに用いることが可能である。これらの表示部の画素部や、表示部を制御する駆動ＩＣ、メモリ、デジタル入力処理装置、センサ部などの用途に、本発明を用いて形成されたトランジスタを用いることができる。
【０１３０】
以上のように、本発明により作製された半導体装置の適用範囲は極めて広く、本発明により作製された半導体装置をあらゆる分野の電子機器に用いることができる。なお、これらの電子機器に使われる表示装置は、大きさや強度、または使用目的に応じて、ガラス基板だけでなく耐熱性の合成樹脂基板を用いることも可能である。それによってより一層の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の実施の形態を示す図。
【図２】本発明の実施の形態を示す図。
【図３】本発明の実施の形態を示す図。
【図４】本発明の実施の形態を示す図。
【図５】本発明の実施の形態を示す図。
【図６】本発明の実施の形態を示す図。
【図７】本発明の実施の形態を示す図。
【図８】本発明の実施の形態を示す図。
【図９】本発明の実施の形態を示す図。
【図１０】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１１】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１２】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１３】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１４】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１５】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１６】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１７】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１８】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１９】本発明を利用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２０】本発明を利用して作製した半導体装置を具備する電子機器の図。
【図２１】本発明を利用して作製した半導体装置を具備する電子機器の図。
【符号の説明】
【０１３２】
１０１    レーザ光源
１０２    ビーム光学系
１０３    ミラー
１０４    フォトマスク
１０５    投影光学系
１０６    基板ステージ
１０７    基板
１０８    レンズ
１０９    投影レンズ
３０１    レジスト
３０２    レーザ光
５０１    領域
５０２    レジスト
６０１    領域
６０２    レジスト
８０１    レーザ光
９０１    レーザ光
９０２    マスクパターン
９０３    マスクパターン
１００１    インバータ
１００２    インバータ
１１００  基板
１１０１  第１絶縁層
１１０２  半導体層
１１０３  第２絶縁層
１１０４  半導体層
１１０６  第１配線層
１１０８  第１配線層
１１１０  第１配線層
１１１２  第２配線層
１１１４  第２配線層
１１１６  第２配線層
１１１８  第２配線層
１１２０  第２配線層
１１２２  第２配線層
１１２４  マスク層
１１２６  サイドスペーサ
１１２８  サイドスペーサ
１１３０  ｐ型不純物領域
１１３１  低濃度ドレイン領域
１１３２  ｎ型不純物領域
１１３３  低濃度ドレイン領域
１１３４  第３絶縁層
１１３６  第４絶縁層
１１３８  マスク層
１６０１  半導体層
１６０２  半導体層
１６０３  半導体層
１６０４  半導体層
１６０５  ゲート電極層
１６０６  ゲート電極層
１６０７  ゲート電極層
１６０８  ゲート電極層
１６１０  第１配線層
１６１２  第１配線層
１６１４  第１配線層
１６１６  第１配線層
１６１８  第１配線層
１６２０  第１配線層
１６２２  第１配線層
１６２４  第１配線層
１６２６  第１配線層
１６２８  第１配線層
１６３０  第２配線層
１６３２  第２配線層
１６３４  第２配線層
１６３６  第２配線層
１６３８  第２配線層
１６４０  第３配線層
１６５０  マスク層
１６５２  密着層
１６５４  埋込導電層
１６５６  第５絶縁層
１６５８  第６絶縁層
１６６０  第７絶縁層
１６６２  第８絶縁層
１６６４  第９絶縁層
２００１    筐体
２００２    支持台
２００３    表示部
２００４    スピーカー部
２００５    ビデオ入力端子
２０１１    筐体
２０１２    表示部
２０１３    キーボード
２０１４    外部接続ポート
２０１５    ポインティングマウス
２１１１    筐体
２１１２    表示部
２１１３    レンズ
２１１４    操作キー
２１１５    シャッター
２１１６    メモリ
２１２１    筐体
２１２２    表示部
２１２３    操作キー
２１２４    センサ部
２１２５    メモリ
２１３０    本体
２１３１    表示部
２１３２    メモリ部
２１３３    操作部
２１３４    イヤホン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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