(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光膜を走査露光するための露光装置において、
前記被露光膜に向けて露光光を照射する露光光源と、
前記被露光膜に向けて測定ビームを照射するための測定ビーム光源と、
前記被露光膜から反射されてきた測定ビームに基づいて前記被露光膜の膜厚を計測する膜厚計測機構と、
計測された前記膜厚に基づいて前記露光光の光量を制御する光量制御機構と、
前記露光光の光路中にホログラムマスクを設置する設置機構と、
前記ホログラムマスクと前記被露光膜との距離を制御する駆動機構と、
前記測定ビームに基づいて前記駆動機構の位置の制御に用いる信号を出力する距離測定装置と、を備え、
前記距離測定装置は、前記測定ビームに非点収差を付与し前記非点収差が付与された測定ビームを受光する光センサを含み、
前記光センサは、前記露光膜が前記露光光の焦点位置にある場合に、前記測定ビームのスポット光が真円となる位置に設定されており、
前記ホログラムマスクは、前記露光光と、前記膜厚計測機構および前記距離測定装置の計測に用いる前記測定ビームと、をともに前記被露光膜に向けるプリズムに装着されており、
前記駆動機構は、走査露光中に、前記距離測定装置が出力する前記信号に基づいて、前記ホログラムマスクと前記被露光膜との距離を連続的に補正する、
ことを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置において、
前記光センサは、中心点が境界点となるように４分割されている、露光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の露光装置において、
前記駆動機構は、
第１の距離調整機構と、
前記第１の距離調整機構より精密な調整が可能な第２の距離調整機構と、を備える露光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記被露光膜と前記露光光との相対位置を変化させる走査機構をさらに備える露光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記膜厚計測機構は、
前記被露光膜に計測光を照射する光照射機構と、
前記被露光膜によって反射された前記計測光の反射率を解析する反射率解析機構と、を備える露光装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光方法に係るものであり、特にホログラフィック露光技術に好適に利用できる露光装置及び露光方法に関する。また、この露光技術を用いて製造される、トランジスタや集積回路等に代表される半導体装置の製造方法にも関わる。
【従来の技術】
【０００２】
半導体装置のパターニングプロセスにおいて、いわゆるホログラム露光装置を用いた微細パターンの露光技術が注目されてきている。この露光技術は、最初にフォトマスク（元レチクル）に描かれたパターンを露光原板のホログラム記録面に等倍に記録させてホログラムマスクを作成し、その後、このホログラムマスクに再生光を照射することによりこのホログラムマスクに記録されたパターン情報をレジスト等の感光性材料膜上に再生して、微細加工パターンの露光を行うものである。
【０００３】
この露光原理を用いたホログラフィック露光方法は、原理上、露光光を照射するための光学レンズを必要としないためレンズによる収差が無く、フォトリソグラフィーにおける露光方法に比較して高い解像度が得られる。また、高解像度の露光を目的とするｉ線プロセスとの互換性がある。更に、装置の構造が比較的簡単である等の利点があり、その結果装置の製造コストを安く押さえることもできる。
【０００４】
従来、ホログラフィック露光方法では、露光開始時に露光光量及びフォーカスの調整を行い、この露光条件にてパターン露光を繰り返して基板全面の露光を行っていた。
【０００５】
しかし、従来のホログラフィック露光には幾つかの課題があった。
まず、ホログラフィック露光技術は、通常のマスク露光技術に比較して高解像度であるという利点がある反面、原理的に焦点深度が浅くなる。従って、一度の露光でパターニングが可能な感光性材料膜の厚み方向における範囲は通常のマスク露光に比較して狭く、例えばすでにパターンが形成され表面に凹凸を有する基板上に形成された感光性材料膜に所望の露光パターンが得られるように露光しようとする場合には、露光を数回に分けて行ういわゆる多重露光が必要とされる場合が多かった。
【０００６】
また、被露光用基板が大面積化し、例えば６〜７インチ径のウェハ等を露光するようになると、基板そのものがそりやうねりを持ちやすくなる。このような平坦度の低い基板上に均一な膜厚で感光性材料膜を形成したとしてもその平坦度は１０ｃｍ当り１０μｍ以上に及ぶため、原理的に焦点深度が浅いホログラフィック露光装置で露光を行うと、露光後のパターニング寸法は設計値から大きくずれてしまう。特に、ガラス基板のように基板表面の平坦さが劣るものに感光性材料を塗布して露光する場合には、パターニング寸法に誤差がさらに大きくなる可能性があった。
【発明の開示】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、表面に凹凸を有する基板上に形成された感光性材料膜であっても、一回で正確に露光することが可能な露光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、被露光膜を走査露光するための露光装置において、被露光膜に向けて露光光を照射する露光光源と、被露光膜に向けて測定ビームを照射するための測定ビーム光源と、被露光膜から反射されてきた測定ビームに基づいて被露光膜の膜厚を計測する膜厚計測機構と、計測された膜厚に基づいて露光光の光量を制御する光量制御機構と、露光光の光路中にホログラムマスクを設置する設置機構と、ホログラムマスクと被露光膜との距離を制御する駆動機構と、測定ビームに基づいて駆動機構の位置の制御に用いる信号を出力する距離測定装置と、を備え、距離測定装置は、測定ビームに非点収差を付与し非点収差が付与された測定ビームを受光する光センサを含み、光センサは、露光膜が露光光の焦点位置にある場合に、測定ビームのスポット光が真円となる位置に設定されている。前記ホログラムマスクは、前記露光光と、前記膜厚計測機構および前記距離測定装置の計測に用いる測定光と、をともに前記被露光膜に向けるプリズムに装着されている。そして、前記駆動機構は、走査露光中に、前記距離測定装置が出力する前記信号に基づいて、前記ホログラムマスクと前記被露光膜との距離を連続的に補正することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、膜厚計測機構が被露光膜の膜厚を計測してこれに基づいて光量制御機構が露光光の光量を制御、すなわち光量を上げたり下げたりするので、被露光膜の膜厚が比較的厚い場合であったり露光光の被写体深度が比較的浅い場合であっても、被露光膜の厚みに応じた露光光の光量が設定される。このため、何回も多重露光することなく一回の露光で被露光膜への露光を完了させることができる。例えば、ホログラフィック露光方法では比較的被写体深度が浅いため、本発明を適用することにより一回の露光で正確なパターニングを行える。また光路中にホログラムマスクがあり、駆動機構がこの原板と被露光膜との距離を制御するため、ホログラムマスクに凹凸が生じていても駆動機構がこの凹凸に対応させて被露光膜とホログラムマスクとの距離を制御するので、正確な露光を続けることが可能である。ここで光センサは、中心点が境界点となるように４分割されていることが好ましい。
【００１０】
ここで、「被露光膜」とは、いわゆるレジストと呼ばれるような感光性材料膜をいい、必ずしも膜形状をしていない物であってもよい。
【００１１】
「露光光」とは、被露光膜を露光するための光をいい、用途に応じて光の種類は定められる。例えば、各種レーザ光がこの光の例である。
【００１２】
「光源」とは、露光光を射出可能に構成されたものであり、レーザ装置等、露光に用いられる従来の光源一般を含むものである。
【００１３】
「膜厚測定機構」には構成の限定は無いが、被露光膜の膜厚を、露光用の上記光源からの露光光を利用して測定するものでも当該光とは異なる別の計測用の計測光を利用して測定するものでもよい。
【００１４】
「露光原板」とは、被露光膜に記録すべきパターン情報が記録されているものをいい、ホログラフィック露光技術に適用する場合には元レチクルの干渉パターンが記録されたホログラムマスクとも呼ばれるものに相当する。
【００１５】
本発明に係る露光装置において、駆動機構は、第１の距離調整機構と、第１の距離調整機構より精密な調整が可能な第２の距離調整機構と、を備える。第１の距離調整機構により大まかな距離の制御をしてから第２の距離調整機構により精密な調整を行うようになっているので、被露光膜における凹凸が激しい場合であっても、露光原板と被露光膜との距離の変動を比較的短時間で補償可能である。
【００１６】
本発明に係る露光装置において、被露光膜と露光光との相対位置を変化させる走査機構をさらに備える。走査機構が被露光膜上で露光光との相対的な位置関係を変更可能に構成されているので、広い被露光膜を満遍なく露光していくことが可能である。
【００１７】
本発明に係る露光装置において、膜厚計測機構は、被露光膜に計測光を照射する光照射機構と、被露光膜によって反射された計測光の反射率を解析する反射率解析機構と、を備えている。光照射機構が照射した計測光が被露光膜によって反射されるとその反射率が被露光膜の厚みに対応して変化する。したがってこの反射率を解析することで、被露光膜の膜厚を得ることができる。
【００１８】
なお「反射率」とは、必ずしも一般的な反射率そのものを意味せず、反射前の計測光と反射後の光との相対値を示せれば十分である。
【００１９】
またさらに本発明は、被露光膜を露光するための露光方法において、露光原板を介して被露光膜に露光光を照射する工程と、被露光膜と露光光との相対位置を変化させる工程と、露光原板と被露光膜との距離を制御する工程と、を備え、距離を制御する工程は、非点収差が付与された測定ビームを受光する光センサの位置が、露光原板と露光膜との距離が適切な距離になった時に受光した測定ビームのスポット光が真円となる位置に設定された光センサの出力値をもとに距離を制御する。
【００２０】
本発明によれば、露光光が露光原板を通過することにより露光原板に記録されていたパターン情報にしたがって被露光膜が露光される際に、この露光原板と被露光膜との距離が制御されるため、露光原板に凹凸が生じていてもこの凹凸に対応させて被露光膜と露光原板との距離が適正に保たれ、正確な露光を続けることが可能である。この状態で走査機構が被露光膜に対して露光光の相対位置を変化させていくので、広い被露光膜を満遍なく露光していくことが可能である。
【００２１】
本発明に係る露光方法において、被露光膜の膜厚を計測する工程と、計測された膜厚に基づいて露光光の光量を制御する工程と、を備える。被露光膜の膜厚を計測してこれに基づいて露光光の光量が制御（すなわち光量を上げたり下げたり）されるので、被露光膜の膜厚が比較的厚い場合であったり露光光の被写体深度が比較的浅い場合であっても、被露光膜の厚みに応じた露光光の光量が設定される。このため、何回も多重露光することなく一回の露光で被露光膜への露光を完了させることができる。
【００２２】
本発明は、本発明に係る露光方法における各工程を含んだ、基板上に半導体装置を形成する半導体装置の製造方法でもある。当該半導体装置は本発明に係る露光方法によって正確なパターンが形成されているので、設計どおりの性能の良い半導体装置を提供可能である。
【００２３】
なお、「半導体装置」とは、被露光膜から製造されうる装置をいい、トランジスタ、ダイオード、抵抗、インダクタ、キャパシタ、その他能動素子・受動素子を問わない単体の素子、一定の機能を奏するように素子が集積され配線された集積回路等の回路（チップ）、さらに複数の素子の組み合わせからなる回路の一部、集積回路等の回路を１以上組み合わせて一定の機能を奏するように構成された装置の全部又は一部を含む。
【００２４】
ここで本発明において「電子機器」とは、本発明に係る半導体装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば電気光学装置やメモリを備えて構成される。その構成に特に限定が無いが、例えば、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。
【発明の実施の形態】
【００２５】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
本第１の実施の形態は、本発明の露光装置及び露光方法を、全内部反射ホログラフィ技術を用いた反射型ホログラフィック露光装置に適用したものである。
【００２６】
図１に本実施の形態におけるホログラフィック露光装置の全体構成図を示す。図１に示すように、露光装置１００は、ステージ装置１２０、プリズム１３４、露光光源１４０、露光光源走査装置１４２、距離測定装置１５０、第１の情報処理装置（ＰＣ）１５２、膜厚測定装置１６０、第２の情報処理装置（ＰＣ）１６２、及び測定用光源１７０を備えて構成されている。
【００２７】
プリズム１３４には、ホログラム露光によって予めパターン情報が記録されたホログラム記録面１３２を備えたホログラムマスク１３０が、マッチングリキッド等の光学的接着手段によって装着されている。ホログラムマスク１３０は、ホログラム記録面１３２と被露光基板１１０の平面とが、例えば１００μｍ程度の距離を介して互いに平行となるように相対して配置されている。このホログラムマスク１３０は本発明の露光原板に相当している。またプリズム１３２及びこのプリズムを露光光の光路中に位置させる図示しない機構は、本発明の設置機構に相当している。本実施の形態において、ホログラムマスク１３０のホログラム記録面１３２は、被露光基板１１０上の露光面積とほぼ同面積の面積を有している。
【００２８】
露光光源１４０は、本発明における光源に相当し、露光光として露光用光ビームを射出するようになっている。露光光源から照射される露光光の光量は、露光後のパターン幅又は膜厚が露光領域の全域に亘って均一になるような光量に選択される。ただし本発明の光量制御に則り、ＰＣ１６２からの光量制御信号によって光量の微調整が可能なようになっている。露光光源走査装置１４２は、本発明の走査機構に相当し、ＰＣ１６２の出力する走査信号に基づいて、露光光源１４０を移動して被露光基板１１０の所望の露光領域を走査して露光することが可能に構成されている。
【００３３】
より具体的には、距離測定装置１５０は、ホログラム記録面１３２と被露光基板１１０上に塗布された感光性材料膜１１２表面との距離に応じたフォーカス調整用の誤差信号を出力するようになっており、ＰＣ１５２は、この誤差信号に対応させて、被露光基板１１０をホログラムマスク１３０に対し相対的に適正な距離に移動させるような駆動信号をステージ駆動装置１２４に出力可能になっている。ステージ駆動装置１２４はこの駆動信号に応じてステージ１２２をＺ方向に移動させ、この結果として被露光基板１１０とホログラムマスク１３０の相対位置が変化し、適正なフォーカスサーボが行えるようになっている。
【００３４】
膜厚測定装置１６０は、ＰＣ１６２と併せて本発明の膜厚測定機構に相当しており、ビームスプリッタ１６１、フォトディテクタ１６３、増幅器１６４、及びＡＤ変換器１６５を備え、被露光基板１１０上に形成された感光性材料膜１１２の膜厚から反射してきた測定用光ビームを受光し、電気信号に変換して受光信号を出力するようになっている。
【００３５】
ＰＣ１６２は、本発明の膜厚測定機構及び走査機構の一部に相当しており、測定用光源１７０の光量を制御するほか、露光光源１４０において出力させる露光光の光量を制御可能になっている。またＰＣ１６２は、露光光源走査装置１４２に走査信号を出力して感光性材料膜１１２の露光領域を露光光が走査するように制御可能になっている。
【００３６】
測定用光源１７０は、ＰＣ１６２の制御により測定ビームを射出するようになっている。この測定用光源１７０から射出される測定ビームは、上記露光光源１４０から射出される露光ビームが被露光基板表面を走査する露光領域を照射可能とするために、ＰＣ１６２による測定制御信号により露光光源１４０の移動に同期して移動するようになっている。
【００３７】
より具体的には、ＰＣ１６２から出力される測定制御信号に対応して測定用光源１７０から照射された測定ビームは、照射する感光性材料の膜厚に対応して干渉を生じ、その干渉光情報が受光信号としてＰＣ１６２へと入力され膜厚情報へと変換されるようになっている。ＰＣ１６２は、この干渉光情報に基づいて所望の深さで露光可能な露光光の光量を算出し、算出された露光量に関する情報を露光光源１４０の光量制御のための光量制御信号に変換して露光光源１４０の露光量調整を行うことが可能になっている。
【００３８】
アパーチャ１７２及び１７４は、拡散光である測定ビームの不要な拡散光の外周形状を規定するために設けられている。
【００３９】
なお、本実施の形態において、露光光源１４０から照射される露光光、すなわちホログラムマスク記録面１３２に記録されたホログラムパターンを感光性材料膜１１２に再生するための再生光として、波長λ１の露光ビームが射出されるものとする。この露光ビームの露光径及び形状は、微細加工しようとするパターンの設計により任意に選択可能であるが、本実施の形態では、１ｃｍ２径程度のスポット状の露光ビームであるものとする。
【００４０】
また本実施の形態におけるホログラフィック露光装置は、感光性材料の膜厚測定と、感光性材料表面−ホログラムマスク記録面間の距離測定とを可能とするため、測定用光源１７０から射出される測定ビームは露光光源１４０からの露光ビームとは別の波長になるよう設定されている。ここでは、測定用光源１７０として、波長λ２及びλ３の互いに異なる波長を有する光を照射可能な多波長レーザを用いるものとする。ただし波長λ２及びλ３の各々の波長の光を射出する測定用のレーザ光源を別個に設けることとしてもよい。なお、波長λ２及びλ３の光は互いに干渉することがなく、かつ、被露光基板上に塗布した感光性材料を感光させることのない波長を選択する。一例として、露光ビームの波長λ１は７００ｎｍ、測定ビームの波長λ２及びλ３は７５０ｎｍ及び８００ｎｍというように選択できる。
【００４１】
（記録再生原理）
次の本実施の形態におけるホログラフィック露光方法の記録及び再生の原理を説明する。ホログラムマスクへの記録も、再生と同様に本実施の形態における反射型ホログラフィック露光装置１００を利用することが可能である。
【００４２】
いわゆるフォトリソグラフィ技術による露光では、マスク上に形成されたレチクルパターンからの光をレンズ等で感光材料上に結像させ、その像の光強度（光の振幅の２乗）の分布状態を記録している。この方法によれば、明暗情報であるレチクルの振幅情報はそのまま感光材料に記録される一方、空間的位置を示す位相情報を記録することができない。これに対して、本実施の形態で利用するホログラフィ露光技術では、レチクルからの光（物体光）と、同一光源から出て直接感光材料に達する光（参照光）とを干渉させ、干渉縞の強度分布をホログラムマスクに記録している。従って、ホログラムマスクに記録された干渉縞の強度分布には明暗情報ばかりでなく位相情報をも含んでおり、被写体である物体からの光の波の状態をほぼ完全に感光材料に記録することができる。
【００４３】
先ず、図２Ａを参照して、このような反射型ホログラフィック露光技術において記録原理を説明する。
【００４４】
パターンの記録時には、パターンが描かれているマスクに相当する元レチクル１８０をホログラムマスク１３０に対向させてプリズムの一面に設置して配置し、元レクチル１８０を透過したパターン情報を含む物体光と参照光とをホログラム記録面で干渉させるように照射する。すなわち図２Ａに示すように、元レクチル１８０を透過させて物体光をホログラム記録面１３２に入射させる一方、プリズム１３４を介してホログラム記録面１３２の背後から参照光を全反射の条件である４５度の角度でホログラム記録面１３２に入射させる。これら物体光と参照光とは、同一光源から射出された光をビームスプリッタ等により分割したものである。物体光は元レチクル１８０を透過する際に回折しこの回折光が参照光と干渉した干渉パターンとしてホログラム記録面１３２に記録される。この干渉によって生じた干渉縞はホログラム記録面１３２を形成する感光材料の厚さ方向に層状となって記録され、干渉縞は物体光と参照光の交差角度の２等分線方向に形成される。これによりホログラムパターンが記録されることとなる。本実施の形態では、ホログラムマスク１３０には上記記録工程によって既にパターン情報が記録されていることを前提とする。
【００４５】
次に、図２Ｂを参照して、反射型ホログラフィック露光技術における再生原理を説明する。
パターンの再生時、すなわち、高解像度露光の目的となる感光性材料膜への露光時には、図２Ｂに示すように、元レチクル１８０を設けた位置と同じ位置に感光性材料膜１１２が形成された被露光基板１１０を配置し、記録時とは反対方向から再生光を照射する。再生光の照射により、ホログラム記録面１３２内に層状に記録されていた干渉縞（ホログラムパターン）に応じて、特定の入射角の光、特定の波長の光だけを強く回折するという、いわゆるブラッグ回折条件により強い波長選択が生じ、被露光基板１１０の感光性材料膜１１２の内部には元レチクルのマスクパターンが再生されて結像し、このパターンに従って露光されることとなる。本発明は、このパターン情報の再生時における露光技術の改良に関する。
【００４６】
（全体動作）
次に、図３のフローチャートに基づいて本実施の形態におけるホログラフィック露光処理の全工程を説明する。この露光処理は上記再生原理に基づくものである。
露光する対象の被露光基板１１０であるウェハには、予めレジスト等の感光性材料が塗布され感光性材料膜１１２が形成されているものとする。ステージ装置にこのウェハを載置したのち（Ｓ０１）、ウェハ上に予め記された基準点（マーカ）を参照してウェハの位置決めを行なってから（Ｓ０２）、露光の初期条件を設定する（Ｓ０３）。
【００４７】
先ず、基準点において、正しく露光光源１４０からの露光光が焦点を結んでいるか否かのフォーカス確認を行い（Ｓ０４）、基準点でフォーカスが合っていない場合には（Ｓ０５：Ｎｏ）、ホログラム記録面１３２と感光性材料膜１１２の表面との間隔（ギャップ）を本実施の形態におけるフォーカスサーボ機構を用いて調整する（Ｓ０６）。フォーカスが合っていない限り（Ｓ０５：Ｎｏ）このギャップ調整は繰り返される（Ｓ０４〜Ｓ０６）。このようにして設定されたギャップは、以後の走査露光条件の基準値とされる。
【００４８】
ギャップ調整が完了すると（Ｓ０５：Ｙｅｓ）、基準点での露光光量を決定するため、本実施の形態における感光性材料膜の膜厚測定及び露光光の光量制御処理により、該当箇所の感光性材料膜の膜厚を測定し、所望の露光深さとなるように露光光源の光量が決定される（Ｓ０７〜Ｓ０９）。
【００４９】
ギャップ設定及び露光光量設定終了後、基準点での露光を行い（Ｓ１０）、次に露光すべき領域を照射するように露光光源の位置設定を行って露光領域を設定する。
【００５０】
以後、上記の手順を繰り返して予定した領域すべての露光が完了した時点で（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、露光工程終了となる。
【００５１】
次に、本発明におけるホログラム記録面と感光性材料膜との距離測定及びフォーカスサーボの動作（Ｓ０４〜Ｓ０６）をさらに詳しく説明する。
まず、従来のホログラフィック露光における課題を理解するために、ホログラフィック露光における被写体深度の浅さ、及びその被写体深度の浅さから来る多重露光の必要性について説明する。
【００５２】
図１３は、投影システム光学系の解像度（ｌｍ）及び焦点深度（ΔＺ）の概略を説明するための図である。
一般に、パターン形成可能な最小線幅である投影露光光学系の解像度（ｌｍ）は、
ｌｍ＝ｋ・（λ／ＮＡ）
で与えられる。ここで、係数ｋは０．６〜０．７、λは光の波長、ＮＡは光学系に用いられるレンズの開口数（明るさ）である。
【００５３】
ホログラフィック露光の場合は、原理的にレンズを用いることなく露光を行うため、上記開口比は使用するレンズの特性ではなく、ホログラムマスクと被露光基板との配置関係及びホログラム記録面への再生光の入射角度で決まる。例えば、ホログラムマスクと被露光基板との間隔を約１００μｍ、再生光の入射角度を４５°とした場合、開口比は約０．８となる。この値は、一般的なステッパの光学系に用いられているレンズの開口比が約０．６８であることに比較して大きな値であり、光学系として明るく、同一波長の光を用いて露光する場合には通常のステッパ露光に比較して解像度の高い露光が可能であることを意味している。
【００５４】
一方、焦点深度（ΔＺ）は、
ΔＺ≒±ｎλ／２（ＮＡ）2
で与えられるから、ＮＡが大きくなるほど焦点深度は小さくなることになる。すなわち、ホログラフィック露光技術は、通常のマスク露光に比較して解像度が高い反面、焦点深度が浅いという特徴を有している。
【００５５】
焦点深度が浅くなると、所望の解像度での露光を行う場合に感光性材料膜が感光するために十分な光エネルギーを与え得る厚み方向での領域が浅くなることを意味する。従って、被露光基板上にすでに予めパターンが形成されており凹凸を有する表面となっている場合には、一度の露光で所望の露光を完了することができず、フォーカス位置を深さ方向に変化させて複数回の露光を行う必要が生じる。すなわち、感光性材料膜におけるレジスト像の解像度を上げるためには膜厚を薄くする必要があるが、このように既に形成されているパターンによって被露光基板上に既に凹凸がある場合、レジストはその凹凸を埋めるために厚くする必要が生じ、解像度の低下を招く結果となる。これを改善するために行われていたのが、従来の多層レジストを用いた多重露光である。
【００５６】
図１４Ａ乃至図１４Ｆに従来の多重露光方法の概略を示す。ここでは、図１４Ａに示すように、被露光基板１１０上に予めパターン２１０が形成されているものとし、このパターン上に重ねて図１４Ｆに示すようなパターン２６１を形成するために多重露光を行う。
【００５７】
まず図１４Ｂに示すように、被露光基板１１０の表面の凹凸を埋めるべく数ミクロンの厚いレジスト２２１を塗布して段差を埋める。その上にサブミクロンのＳｉＯ２膜２２３を付着させ、さらにその上にサブミクロンの薄いレジスト２２５を塗布する。下側に塗布した厚膜のレジスト２２１は面を平滑にするためのものであり、最上層のレジスト２２５は高解像度を得るためのものである。
【００５８】
この状態でまず１回目の露光を行い（図１４Ｂ）、露光部のレジスト２２７を除去した後、反応性イオンエッチングでＳｉＯ２膜２２３を除去し（図１４Ｃ）、下地の厚膜レジスト２２１に対して２度目の露光を行う（図１４Ｄ）。その後レジストの露光部２４１を除去して（図１４Ｅ）、金属の蒸着等して目的とするパターン２６１を形成した後、厚膜レジスト部を除去する（図１４Ｆ）。
【００５９】
このように、従来の多層レジストを用いた多重露光法では、パターン精度を維持するためには何段階もの複雑な工程が要求されていた。
【００６０】
これに対し、本発明では、これから説明するフォーカスサーボにより被露光面との距離が感光性材料膜の表面に生じた凹凸形状に応じて常に適正に保たれるので、先にパターンが形成され表面に凹凸が生じていたとしても多重露光法のような複雑な工程を要しない。以下、フォーカスサーボのための構成を説明する。
【００６１】
図４に示すように、測定用光源１７０より射出された測定ビームは、アパーチャ１７２および１７４を通ってプリズム１３４によって反射され、ホログラム記録面１３２及び被露光基板１１０の表面に対して垂直に入射される。この測定ビームは、ホログラム記録面１３２、感光性材料膜１１２の表面、及び感光性材料膜と被露光基板１１０との界面においてそれぞれ反射される。各々反射された波長λ2及びλ3の測定ビームは、入射経路とは逆の光路を辿ってプリズム１３４の外部へと射出される。
【００６２】
これら反射された測定ビームは、波長λ2及びλ3の各々の波長対して用意されたビームスプリッタ１５１及び１６１により反射されて光路を変更し、感光性材料膜の膜厚測定用の光学系である膜厚測定装置１６０及び感光性材料膜表面−ホログラム記録面間の距離測定用の光学系である距離測定装置１５０へと導かれる。
【００６３】
波長λ2の測定ビームは距離測定装置１５０におけるフォーカスサーボのために利用される。すなわち波長λ2の測定ビームは、ビームスプリッタ１５１で反射されて、シリンドリカルレンズ１５３を通って光センサ１５４へ入射し、誤差信号検出器１５５により形成された誤差信号がＰＣ１５２へと送られる。
【００６４】
本実施の形態では、フォーカスサーボ処理のために、非点収差を利用したフォーカスサーボ機構を採用している。図５Ａ及びＢに基づいて非点収差を利用した誤差信号生成について説明する。
上記のように測定用光源１７０から出射され、ホログラム記録面１３２を通過して感光性材料膜１１２の表面で反射され、距離測定装置１５０のビームスプリッタ１５１によって反射された波長λ2の測定ビームは、シリンドリカルレンズ１５３へと導かれる。
【００６５】
シリンドリカルレンズ１５３は半柱状のレンズであり、入射した光の光軸に垂直な方向における一方向（例えば、図５ＡではＸ方向）の成分に対しては集光レンズとして作用するが、それと異なる方向（例えば、図５Ａにおける、Ｘ方向に垂直なＹ方向）の成分に対しては何ら作用しないように構成されている。ビームスプリッタ１５１で反射された測定ビームは、アパーチャ１７４による作用等により何の作用も受けない場合には図５Ａの点Ａで収束するようになっている。このため、測定ビームは点ＡにおいてＹ方向成分が収束してＸ軸方向に平行な一本の線にようになる。一方、シリンドリカルレンズ１５３の作用によりＸ方向成分が強く収束して、測定ビームは点ＢにおいてＹ軸に平行な一本の線のようになる。そして感光性材料膜の反射面が所定の適正距離にある時に、点Ｊにおいて図５Ｂのような集光形状になるように、シリンドリカルレンズ１５３の位置を調整し、この点Ｊに光センサ１５４が配置されている。光センサ１５４は、４分割された光センサであり、その中心点が点Ｊに位置するように調整されている。
【００６６】
このような構成においてシリンドリカルレンズ１５３を透過した測定ビームは光センサ１５４に入射する。光センサ１５４の分割されたセンサ領域はそれぞれ入射した光ビームの一部の面積に応じた電気信号を出力する。誤差信号検出器１５５はこれら分割された各センサ領域からの電気信号に基づいて演算して誤差信号として出力する。誤差信号検出器１５５は、演算アンプの組み合わせとなっており、例えば光センサ１５４の対角線にあるセンサ領域の和をそれぞれ演算し、その和同士の差分を演算する。例えば図５Ｂのように光センサのセンサ領域を符号付けた場合、誤差信号は、
誤差信号＝（領域４の出力＋領域２の出力）−（領域１の出力＋領域３の出力）
というように算出される。
【００６７】
図６Ｂに誤差信号検出器から出力される誤差信号の例を示す。上記演算によれば、感光性材料膜の表面が光学系の焦平面に位置する場合、すなわちジャストフォーカス位置にある場合には、光センサ１５４が受光する測定ビームのスポット形状は真円となり誤差信号がゼロとなる（Ｚがゼロの原点）。一方、感光性材料表面が焦平面よりも上又は下にある場合、すなわちフォーカスが適正値からずれている場合には、受光する測定ビームのスポット形状は真円からずれて縦長又は横長の形状（図５Ｂのａまたはｂの位置の形状）となり、スポットの部分的な面積が変化し、上記演算に従ってプラス又はマイナスの誤差信号を発生させる。ＰＣ１５２は、この誤差信号を入力して、上記誤差信号がゼロからずれている場合には、これをゼロとするような方向にステージ位置のＺ位置を動かすような駆動信号を出力して調整してフォーカス制御を行う。
【００６８】
図６Ａに示すように、具体的にステージ装置１２４は、基台１２９、永久磁石１２８、筒状コイル１２８、隔壁１２６、圧電体素子１２５を備えている。永久磁石１２８及び筒状コイル１２７が粗い調整を行う本発明の第１調整機構を対応しており、圧電体素子１２５が微細な調整を行う本発明の第２調整機構に対応している。
【００６９】
第１調整機構に係る筒状コイル１２７は、磁力に影響を与えない筒状の部材に電線が所定回数巻かれており、隔壁１２６に固定されている。永久磁石１２８は基台１２９に固定されており、筒状コイル１２７の内部の空洞に挿入されてコア磁石を構成している。この構成により、当該第１調整機構は、永久磁石１２８の磁力と筒状コイル１２７に流れる電流により生じる磁力との相互作用によって、筒状コイル１２７が永久磁石１２８に対し遊動可能に構成されている。すなわち、第１調整機構はスピーカのボスコイルのような構造をしており、筒状コイル１２７の両端に印加される電圧Ｖ１に対応して流れる電流に応じた変位ΔＺ（ミクロンオーダー）だけＺ方向に移動可能になっている。
【００７０】
第２調整機構に係る圧電体素子１２５は、ＰＺＴ等の強誘電体の圧電性セラミックスを電極で挟んだ構造を備えており、電極間に印加される電圧に対応じて歪みを生ずるようになっている。圧電体素子１２５はシリコン等の隔壁１２６上にその一方の電極である下部電極から積層されて形成されており、他方の電極である上部電極はステージ１２２に固定されている。この構成により、圧電体素子１２５は電圧Ｖ２を両電極間に加えることによって、微少な変位δｚ（サブミクロンオーダー）だけ、隔壁１２６に対してステージ１２２をＺ方向に変位可能になっている。
【００７１】
第２調整機構である圧電体素子１２５全体が第１調整機構である筒状コイル１２７上に載っている構成になっているため、総合の変位は、第１調整機構による変位ΔＺと第２調整機構による変位δｚとの和になる。例えば、図６Ｂにおいて、フォーカスがずれたためにｚｄに示すような位置に対応する誤差信号の電圧Ｖｄが出力されていたとする。ＰＣ１５２は誤差信号の電圧Ｖｄによって現在フォーカスがｚｄだけずれていると認識できる。このずれが第２調整機構である圧電体素子１２５で調整可能な範囲δｚmaxを超えていた場合、ＰＣ１５２はまず粗調整をするために第１調整機構を駆動するために駆動信号として電圧Ｖ１を出力する。この駆動信号によって筒状コイル１２７に電流が流れ、電流に応じた変位ΔＺ（＝ｚ１）だけ隔壁１２６が移動しステージ１２２がほぼフォーカスズレを解消する位置の近傍に移送される。この第１調整機構による粗調整が終了したらＰＣ１５２はさらに誤差信号を検出し、さらに微調整に必要な駆動信号として電圧Ｖ２を出力する。圧電体素子１２５はこの電圧Ｖ２に対応して歪みを生じ、この結果としてステージ１２２が第１調整機構では対応できない微少な変位δｚだけ微調整される。このような第１調整機構による粗調整と第２調整機構による微調整の相互作用により、誤差信号がゼロになるまで、早い応答時間で、かつ、正確な位置にフォーカスサーボが行われる。
【００７２】
なお、ＰＣ１５２による演算は、誤差信号をデータテーブルとして所有していてもいいし、近似式により計算するようにしてもよい。またアナログ信号のフィードバックにより同様の機能を達成してもよい。
【００７３】
また第１調整機構による粗調整と第２調整機構による微調整は同時に行ってもいいし、時間差をおいて行ってもよい。
【００７４】
以上の動作により、走査露光のいずれの露光位置においても、ホログラムマスクの記録面１３２と感光性材料膜１１２の表面との間隔は常に一定に保つことが可能となるから、被露光面全面において露光条件を一定にすることができる。
【００７５】
例えば、図７Ａに示すように露光すべき被露光基板１１０に凹凸が存在し、塗布された感光性材料膜の表面に高さの差がΔＺの段差が生じているようなものとする。感光性材料膜１１２の相対的に高い領域Ａにおいて、光学系の焦平面位置と感光性材料膜の露光したい位置とを一致させて露光が開始されると、感光性材料膜１１２の表面とホログラム記録面１３２との距離が本実施形態のフォーカスサーボにより適正に保たれる。そのまま、図７Ｂに示すように、走査しながら露光することにより相対的に低い領域Ｂに露光光が移動した場合であっても、本実施形態のフォーカスサーボによってこの段差ΔＺだけステージ装置１２０がステージ１２２をＺ方向に移送して基板１１０の高さ調整を行うため、一回の露光走査で基板表面から異なる高さにある位置にパターンを形成することが可能となる。上記露光プロセスは、露光ビームを走査させながら表面に凹凸を有する被露光基板の全面にわたって行われるから、走査露光を受ける基板上のレジスト膜表面の高さ（Ｚ位置）の変動に対応して露光ビームの焦点位置も変動し、焦点位置の基板上での変化は、例えば図８に示すような周期的な変動を示すこととなる。
【００７６】
さらに具体的な基板の露光工程の例を、図９Ａ乃至図９Ｅの製造工程断面図に示す。図１４における多重露光法の説明と同様に、最終的に形成したいパターン２６１は、予め形成されているパターン２１０に重なるものである。
【００７７】
図９Ａに示すように、予めパターン２１０が形成された被露光基板１１０上に、解像度を上げるために薄膜のレジスト３２１を塗布する（図９Ｂ）。塗布されたレジスト膜３２１は、多重露光によるレジストと異なり（図１４Ｂの２２１参照）基板上のパターンの凹凸形状をほぼそのまま再現して塗布される。
【００７８】
最終的に形成したいパターン２６１を得るためには、上記レジスト３２１のパターン２１０による段差に跨って露光する必要がある。レジスト膜３２１の山の部分では、フォーカスサーボにより露光光学系の焦平面３３０がレジスト膜３２１の山部に一致した状態で露光が行われる。この結果、レジスト膜３２１の山部の表面から光学系の焦点深度に相当する深さまでのレジスト８３１が露光される（図９Ｃ）。その状態で露光光がレジスト膜の谷部に移動すると、フォーカスサーボにより露光光学系の焦平面３４０に一致するまでステージ位置が調整され、レジスト膜３２１の谷部の表面から光学系の焦点深度に相当する深さまでのレジスト８４１が露光される（図９Ｄ）。このようにして一度の露光によって予め形成されていたパターンの段差部分のレジストが露光される。この露光されたレジスト膜３３１及び３４１を除去して金属の蒸着等を行った後、感光したレジストを除去すれば、図９Ｅのような所望するパターン２６１が一回の露光で得られることとなる。
【００７９】
このように従来の多重露光法に対し、本発明のホログラフィック露光装置によれば、基板上に予め形成されている凹凸が存在しても、フォーカスサーボによって該凹凸に対応して光学系の焦平面の高さを制御することが可能となるから、レジストの解像度を損なうことのない薄膜のレジストのみを塗布した状態で、しかも一度の露光でパターン形成が可能となる。
【００８０】
なお、パターンの形状によっては、フォーカスサーボによって追従できるＺ方向の変位よりも、感光性材料膜における表面の凹凸の段差の方が大きい場合が考えられる。そのような場合には、ＰＣ１５２の図示しない記憶装置に予め露光パターンに応じたＺ方向の情報を記憶させておき、露光する領域の高さに応じて大きく露光光学系の焦平面を動かし、フォーカスサーボにより追従可能な範囲にまで追い込むように制御してもよい。
【００８１】
なお、上記実施の形態では、非点収差法によるフォーカスサーボを適用したが、他のフォーカスサーボ法を適用してもよい。例えば、感光性材料膜から反射してきた光がプリズムの頂角に焦点を結ぶようにして二分割センサ２つで誤差信号を検出するフーコー法、臨界角プリズムを用いて反射光の光束の中心の光線に対して入射角が丁度臨界角になるように調整し、二分割センサ２つで誤差信号を検出する臨界角法等が適用可能である。
【００８２】
次に、膜厚測定装置１６０及びＰＣ１６２による感光性材料膜の膜厚測定処理とそれに基づく光量制御処理について説明する。
前述のように測定用光源１７０から射出され、プリズム１３４で反射され、ホログラム記録面１３２を通過した波長λ3の測定ビームは、被露光基板１１０に垂直に入射する。この入射光は、図１０に示すように感光性材料膜１１２の表面及び感光性材料膜１１２と被露光基板１１０との界面の双方で反射されてビームスプリッタ１６１へと導かれ、反射方向が変更されてフォトディテクタ１６３において受信され電気信号となり、増幅器１６４でＡ／Ｄ変換に適した振幅にまで増幅されてからＡ／Ｄ変換器１６５において対応するデジタル値に変換されＰＣ１６２へ受光信号として出力される。
【００８３】
ここで、この測定ビームの反射光には、図１０に示すように、感光性材料膜１１２の表面で反射する光の成分と、感光性材料膜１１２と被露光基板１１０との界面で反射する光の成分とがあるため、実際にフォトディテクタ１６３へ入射する反射光はこれら２種類の反射光の干渉波となる。この二種類の反射光の光路差は、感光性材料膜１１２の膜厚ｄの２倍に対応するため、この干渉波にはこの光路差に起因する情報が含まれている。したがって、この干渉情報を含む反射光を解析することにより、感光性材料膜の厚みを求めることが可能なのである。
【００８４】
具体的には、反射光のエネルギー反射率をＲ、反射度をＲｐ、２種類の反射光の可干渉度をＫ、とすると、近似式は式（１）となる。
Ｒｐ≒Ｒ〔１＋（１−Ｒ）2−２（１−Ｒ）Ｋｃｏｓ（２Δ）〕…（１）
ここで、Δ＝（π／λ3）ΔＬ、及び、ΔＬ＝２ｎｄｃｏｓｉ、であり、ｎおよびｄは、各々感光性材料膜の屈折率および膜厚であり、ｉは屈折角である。
【００８５】
本実施の形態では、入射光は感光性材料膜１１２に垂直に入射するから反射光も当該膜に垂直に射出するため屈折現象は生じず屈折角ｉはゼロとなる。従って、ΔＬは単純に２ｎｄで与えられるから、Δ＝２（π／λ3）ｎｄ、となり、式（１）から、
Ｒｐ≒Ｒ〔１＋（１−Ｒ）2−２（１−Ｒ）Ｋｃｏｓ（４πｎｄ／λ3）〕  …（２）
が得られる。従って、反射率Ｒｐは膜厚により変動することになる。また、エネルギー反射率Ｒも膜厚によって変化するから、反射率Ｒｐは、膜厚が厚くなると共に周期的に変動しながら減少することとなる。
【００８６】
図１１に、この式（２）で示される膜厚と反射率Ｒｐとの関係を示すために、横軸に膜厚（光路差）、縦軸に反射率Ｒｐをとり光路差と反射率Ｒｐの関係を示す。図１１に示すように、膜厚が変化すると、反射率は、波長λに相当する膜厚変化に対応した周期で変動するとともに、膜厚の増加に伴って反射率は減少してゆく。これにより、Ｒｐの包絡線検波出力によっておおよその光路差が得られ、更に当該部分の波形値によって微小な光路差が正確に得られる。
【００８７】
従って、予め厚みが既知の標準試料を用いてエネルギー反射率Ｒを測定することで膜厚算出のための条件設定を行っておけば、被露光基板の反射率測定によって得られる反射率Ｒｐから、上記膜厚の２倍に相当する光路差が求められ、感光性材料膜の膜厚を算出することが可能となる。このため、ＰＣ１６２は、標準資料におけるエネルギー反射率Ｒを測定しておき、式（２）の関係を予めデータテーブルとして或いは近似計算式として設定してある。そしてＡ／Ｄ変換器１６５から入力される反射率Ｒに対応したデジタルデータを参照し、この反射率Ｒに対応する膜厚をデータテーブルから読み出したり近似式に基づき計算したりして出力することが可能となっている。
【００８８】
なお、上記実施例では膜厚の測定に１波長の光を用いたが、膜厚測定の精度が必要な場合には２波長を用いることとしてもよい。
【００８９】
この場合には、波長λ3と僅かに波長の異なる波長λ3´（＝λ3＋Δλ）の光を射出する光源を更に設け、前述した波長λ3と同様の光路により感光性材料膜からの反射光を得て、これらの合成波を形成する。
【００９０】
波長λ3の反射光および波長λ3´の反射光は共に感光性材料膜厚の情報を含むから、これらの反射光から合成して得られる合成波も感光性材料膜厚の情報を含む。この合成波の波形の様子を図１２に示す。
【００９１】
上記合成波の反射率は、式（１）から
Ｒｐ≒Ｒ〔１＋（１−Ｒ）2−２（１−Ｒ）Ｋｃｏｓ（２Δ´）〕
ここで、Δ´＝（π／λ3）ΔＬ´であり、ΔＬ´＝２λ3ΔＬ／Δλだから、
Ｒｐ≒Ｒ〔１＋（１−Ｒ）2−２（１−Ｒ）Ｋｃｏｓ（８πｎｄ／Δλ）〕
となりる。ここでは、Δλは極めて小さい量であるから、上記合成波の周期は非常に大きな値となり、波形の解析が容易となる。この結果、上記２波長の光を用いる手法によれば、１波長の光のみを用いる場合に比較して精度の高い膜厚測定が可能となる。
【００９２】
ＰＣ１６２は、測定された膜厚に対応する適正な露光光の光量を決定して露光光源１４０に対し当該光量の露光光を射出させる光量制御信号を出力する。感光性材料膜の膜厚とその膜厚に応じた適正な露光光の光量の関係は、予め測定等することによって、データテーブルまたは近似式の形式でＰＣ１６２が参照可能に設定されている。
【００９３】
以上、本第１の実施の形態によれば、感光性材料膜上のいずれの露光位置においても、ホログラムマスクの記録面１３２と感光性材料膜１１２の表面との間隔を一定に制御することが可能となるから、焦点深度が浅いホログラフィック露光光学系の実効的な焦点深度を深くすることが可能となり、凹凸を有する被露光基板上に塗布された感光性材料膜を一度の露光により正確に露光することができる。
【００９４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において説明したホログラフィック露光技術を利用して薄膜トランジスタを製造するものとする。
本実施の形態において、前記第１の実施の形態におけるホログラフィック露光装置が半導体製造装置に組み込まれ、あるいは半導体製造装置としての露光装置として使用されているものとする。
【００９５】
図１５に、薄膜トランジスタの製造方法の例である製造工程断面図を示す。
【００９６】
まず、ＳＴ２０に示すように、ＳｉＯ２膜等で形成された第１基板１０上に半導体膜１２を形成する。第１基板１０はウェハそのものが相当する。半導体膜１２は、公知の方法、例えばＬＰＣＶＤ法を適用して形成される。この第１基板１０と半導体膜１２とが、上記第１の実施の形態における被露光基板１１０に相当している。次いで、半導体膜１２の上に、公知のレジスト材料を塗布して感光性材料膜１１２を形成する。レジスト材料の塗布は、スピンコーティング等の公知の塗布法を適用可能である。
【００９７】
次いで、ＳＴ２１に示すように、前記第１の実施の形態で適用したホログラフィック露光装置１００において、感光性材料膜１１２に再生光Ｌを照射して露光する。すなわち、所望の半導体膜のパターン情報が予め記録されたホログラムマスク１３０を感光性材料膜１１２上に配置し、ホログラム記録面１３２と感光性材料膜１１２の表面との距離が例えばｄになるように焦平面を設定する。この状態で露光光源１４０を走査して必要な領域全体を露光する。このとき、本発明によって、露光光の光量が適正になるように制御され、かつ、ホログラム記録面１３２と感光性材料膜１１２表面との距離が一定に保たれるように基板全体がＺ方向にフォーカスサーボされるので、レジスト材料全体に高解像度のパターンが結像される。
【００９８】
この結果として、ＳＴ２２に示すように、レジスト材料を現像することにより、露光領域Ｒが半導体膜１２上に残される。
【００９９】
この残留したレジストをマスクとしてエッチングすることにより、精度の高いレジスト形状に沿って半導体膜１２がエッチングされる（ＳＴ２３）。
【０１００】
次いで、ＳＴ２４に示すように、エッチングで残された半導体膜１２を覆って全体に絶縁膜１４を形成する。絶縁膜１４は例えばＳｉＯ２膜である。絶縁膜１４の形成方法としては、公知の方法、例えば、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）や低圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）、スパッタリング法等の気相堆積法が挙げられる。例えば、ＰＥＣＶＤ法を利用することにより厚さ１μｍの絶縁膜１４を形成する。この絶縁膜１４は薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として機能するものである。
【０１０１】
さらにこの絶縁膜１４上に金属層、例えばタンタルまたはアルミニウムの金属薄膜をスパッタリング法等により一面に形成する。次いで、ゲート電極のパターン情報が記録されたホログラムマスク１３０を使用して、ＳＴ２０〜ＳＴ２３において説明した手順と同様にして、再度のホログラフィック露光を行う。このとき、下層に半導体膜１２が存在するため絶縁膜１４の表面には凹凸が生じており、その上に形成するレジスト膜の表面にも凹凸を生ずるが、本発明のホログラフィック露光装置によれば、このような凹凸に対してもフォーカスが追従し、一回の露光で正確なゲート電極パターンの露光が完了する。ゲート電極パターンの露光後、レジストを現像してエッチングをすることにより、ＳＴ２４に示すようなゲート電極１６が形成される。
【０１０２】
次いで、ＳＴ２５に示すように、このゲート電極１６をマスクとして、ドナーまたはアクセプターとなる不純物イオンを打ち込み、ソース/ドレイン領域１４とチャネル領域１８を、ゲート電極１６に対して自己整合的に作製する。例えば、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタを作製するためには、不純物元素としてリン（Ｐ）を所定の濃度、例えば１×１０16ｃｍ-2の濃度でソース/ドレイン領域に打ち込む。その後、適当なエネルギーの印加、例えばＸｅＣｌエキシマレーザを照射エネルギー密度２００から４００ｍＪ／ｃｍ2程度で照射するか、２５０℃から４５０℃程度の温度で熱処理することにより、不純物元素の活性化を行う。
【０１０３】
次に、ＳＴ２６に示すように、絶縁膜１４およびゲート電極１６の上面に、所定の方法、例えばＰＥＣＶＤ法により約５００ｎｍのＳｉＯ2膜２０を形成する。次に、ソース/ドレイン領域１４に至るコンタクトホールをＳｉＯ2膜１４および２０に設けて、これらコンタクトホールおよびコンタクトホールの周縁部に、所定の方法、例えばスパッタリング法でアルミニウム等を堆積してソース/ドレイン電極２２を形成する。
【０１０４】
本第２の実施の形態における半導体装置の製造方法によれば、本発明の露光方法により、表面の凹凸に関わらず、一回の露光で高解像度のパターン情報を正確にレジスト上に再生して露光することができる。このため、第１の実施の形態における露光装置及び露光方法の効果を奏することになる。すなわち、高密度実装で微細なパターンで構成される半導体装置であっても、設計どおりのスケール及び位置で正確なパターンニングを安価に行える。
【０１０５】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、前記露光装置又は露光方法によって製造される半導体装置等を備えた電気光学装置に関する。
図１６に、本第３の実施の形態における電気光学（表示）装置１の接続図を示す。本実施の形態の表示装置１は、各画素領域Ｇに電界発光効果により発光可能な発光層ＯＥＬＤ、それを駆動するための電流を記憶する保持容量Ｃを備え、さらに本発明の露光方法で製造される半導体装置、ここでは薄膜トランジスタＴ１〜Ｔ４を備えて構成されている。ドライバ領域２４からは、走査線Ｖsel及び発光制御線Ｖgpが各画素領域Ｇに供給されている。ドライバ領域２６からは、データ線Ｉdataおよび電源線Ｖddが各画素領域Ｇに供給されている。走査線Ｖselとデータ線Ｉdataとを制御することにより、各画素領域Ｇに対する電流プログラムが行われ、発光部ＯＥＬＤによる発光が制御可能になっている。
【０１０６】
なお、上記駆動回路は、発光要素に電界発光素子を使用する場合の回路の一例であり他の回路構成も可能である。また発光要素に液晶表示素子を利用することも回路構成を種々変更することにより可能である。
【０１０７】
ここで、本表示装置１における画素領域Ｇに設けられる各半導体装置等は、前記第１の実施の形態における露光装置及び露光方法によって露光され、パターニングされたものである。
【０１０８】
本第３の実施の形態によれば、本発明の露光方法をこのような電気光学装置の半導体装置等の製造に適用したものであるため、上記第１の実施の形態における効果を奏する。すなわち、例えば高精細度の電気光学装置において、画素領域における薄膜トランジスタの製造スケールが微細なものであっても、当該露光方法によって一回の露光で正確に高解像度の露光が行えるため、製造コストを上げずに、薄膜トランジスタの性能を上げることができる。
【０１０９】
特に、表示装置１が大型パネルであり比較的大きな面積を有する基板上に形成されるものである場合、基板にうねりやそりが生じる。しかしながら本実施の形態の電気光学装置は、本発明の露光装置及び露光方法によってホログラフィック露光されたものであるため、原理的に焦点深度が浅いホログラフィック露光であっても基板の変位に正確に追従することによりパターニング寸法に誤差が少ない。
【０１１０】
（第４の実施の形態）
本第４の実施の形態は、前記露光装置又は露光方法によって製造される半導体装置等を備えた電子機器に関する。図１７Ａ〜図１７Ｆに、本第４の実施の形態における電子機器の例を挙げる。
図１７Ａは本発明の露光方法によって製造される半導体装置等が搭載された携帯電話の例であり、当該携帯電話３０は、電気光学装置（表示パネル）３１、音声出力部３２、音声入力部３３、操作部３４、およびアンテナ部３５を備えている。本発明の露光方法は、例えば表示パネル３１や内蔵される回路に設けられる半導体装置その他の回路パターンの製造に適用される。
【０１１１】
図１７Ｂは本発明の露光方法によって製造される半導体装置等が搭載されたビデオカメラの例であり、当該ビデオカメラ４０は、電気光学装置（表示パネル）４１、操作部４２、音声入力部４３、および受像部４４を備えている。本発明の露光方法は、例えば表示パネル４１や内蔵される回路に設けられる半導体装置その他の回路パターンの製造に適用される。
【０１１２】
図１７Ｃは本発明の露光方法によって製造される半導体装置等が搭載された携帯型パーソナルコンピュータの例であり、当該コンピュータ５０は、電気光学装置（表示パネル）５１、操作部５２、およびカメラ部５３を備えている。本発明の露光方法は、例えば表示パネル５１や内蔵される回路に設けられる半導体装置その他の回路パターンの製造に適用される。
【０１１３】
図１７Ｄは本発明の露光方法によって製造される半導体装置等が搭載されたヘッドマウントディスプレイの例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ６０は、電気光学装置（表示パネル）６１、光学系収納部６２およびバンド部６３を備えている。本発明の露光方法は、例えば表示パネル６１や内蔵される回路に設けられる半導体装置その他の回路パターンの製造に適用される。
【０１１４】
図１７Ｅは本発明の露光方法によって製造される半導体装置等が搭載されたリア型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター７０は、電気光学装置（光変調器）７１、光源７２、合成光学系７３、ミラー７４・７５ミラー及びスクリーン７７を筐体７６内に備えている。本発明の露光方法は、例えば光変調器７１や内蔵される回路に設けられる半導体装置その他の回路パターンの製造に適用される。
【０１１５】
図１７Ｆは本発明の露光方法によって製造される半導体装置等が搭載されたフロント型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター８０は、電気光学装置（画像表示源）８１及び光学系８２を筐体８３内に備え、画像をスクリーン８４に表示可能になっている。本発明の露光方法は、例えば画像表示源８１や内蔵される回路に設けられる半導体装置その他の回路パターンの製造に適用される。
【０１１６】
上記例に限らず本発明に係る露光方法は、あらゆる電子機器の製造に適用可能である。例えば、この他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ、ＩＣカードなどにも適用することができる。
【０１１７】
本発明に係る電子機器によれば、前記第１の実施の形態における露光方法を適用するので同様の効果を奏する。すなわち、薄膜トランジスタその他の回路パターンが微細なものであっても、当該露光方法によって一回の露光で正確に高解像度の露光が行えるため、製造コストを上げずに、高精細度の回路パターンを形成可能である。
【０１１８】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の特許請求の範囲に記載の要旨の範囲内で種々に変形、変更できるものである。
【０１１９】
（産業上の利用可能性）
本発明の露光装置及び露光方法によれば、被露光膜に対応して適正な光量に制御されるので、被露光膜の凹凸や膜厚の変動に影響を受けずに、１回の露光で正確な露光が行える。
【０１２０】
また本発明の露光装置及び露光方法によれば、凹凸を有する被露光基板に対して、露光原板と被露光膜との距離が適正に保たれるので、多重露光によることなく１回の露光で正確に露光を行うことが可能となり、工程の大幅な簡易化及びパターン形成の精度の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】  第１の実施の形態におけるホログラフィック露光装置全体の概略
を説明する図である。
【図２】  図２Ａはホログラムマスクへの記録処理の説明図であり、図２Ｂはホログラムマスクから感光性材料膜への再生処理の説明図である。
【図３】  第１の実施の形態におけるホログラフィック露光工程の動作を説明するフローチャートである。
【図４】  第１の実施の形態におけるホログラフィック露光装置に用いられるフォーカス調整機構を説明するための図である。
【図５】  図５Ａはシリンドリカルレンズにおける収束の様子を示す説明図であり、図５Ｂはシリンドリカルレンズにおける距離と集光形状との関係を示す説明図である。
【図６】  図６Ａはフォーカスサーボ用駆動機構であるステージ装置の詳細な構成図であり、図６Ｂは二段階調整機構を説明する誤差信号の例である。
【図７】  図７Ａ及びＢは凹凸を有する感光性材料膜を露光する場合の被露光基板のＺ方向への移動の説明図である。
【図８】  うねりがある感光性材料膜を露光する場合の被露光基板の平面位置に対するＺ方向における位置を示し、フォーカスの焦点位置の変動を示す図である。
【図９】  本発明の露光方法を説明するものであり、表面に凹凸を有する基板上に本発明の露光方法を用いて１回のパターン露光を行うプロセスを説明するための製造工程断面図である。
【図１０】  第１の実施の形態におけるホログラフィック露光装置に用いられる感光性材料膜厚測定原理を説明するための図である。
【図１１】  ホログラフィック露光装置に用いられる感光性材料膜厚測定時の干渉光の反射率と膜厚との関係を説明するための図である。
【図１２】  ホログラフィック露光装置での感光性材料膜厚測定に２波長の光を用いた場合の干渉光の様子を説明するための図である。
【図１３】  投影光学系における解像度（ｌｍ）及び焦点深度（ΔＺ）の概略説明図である。
【図１４】  従来法を説明するものであり、表面に凹凸を有する基板上に３層レジスト法で多重露光を行う場合のプロセスを説明するための製造工程断面図である。
【図１５】  第２の実施の形態における半導体装置の製造方法の例を示す製造工程断面図である。
【図１６】  第３の実施の形態における電気光学装置の一例を示す回路図である。
【図１７】  第４の実施の形態における電子機器の例であり、図１７Ａは携帯電話、図１７Ｂはビデオカメラ、図１７Ｃは携帯型パーソナルコンピュータ、図１７Ｄはヘッドマウントディスプレイ、図１７Ｅはリア型プロジェクター、図１７Ｆはフロント型プロジェクターへの適用例である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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