JP2008244048A - ホログラム露光方法、半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原版の露光パターンに対して倍の細密度を有する微細パターンを形成可能なホログラム露光方法、半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明のホログラム露光方法は、露光パターンを有する原版と記録層を有するホログラムマスクとの間隔を、記録層に記録光の焦点が結ばれる所定の間隔に対して広がる方向に、一定の距離オフセットして、記録層に露光パターンをホログラム記録する第１の記録工程と、上記間隔を所定の間隔に対して狭まる方向に、一定の距離オフセットして、再びホログラム記録する第２の記録工程と、記録層と感光性材料膜との間隔が所定の間隔となるようにホログラムマスクと基板とを対向配置して、記録光と同一波長の露光光をホログラムマスクを介して基板に照射して感光性材料膜を露光する露光工程とを備え、記録光の波長をλとすると、オフセットする一定の距離を（２ｎ−１）λ／４に設定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光光をホログラムマスクを介して感光性材料膜に照射して、感光性材料膜に露光パターンを露光するホログラム露光方法、この方法を用いた半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法に関する。

半導体装置等に用いられるウェハ等の基板上に電気回路あるいは素子を形成するフォトリソグラフィ技術において、微細パターンの露光が可能なホログラム露光装置およびホログラム露光方法が注目されている（非特許文献１）。

ホログラム露光方法として、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、を備えた露光方法が知られている（特許文献１）。

上記ホログラム露光方法では、露光原板としてホログラムマスクを用いている。ホログラムマスクは、所望の露光パターンが干渉パターンとしてホログラム記録された記録層を有している。ホログラムマスクに照射された露光光は、記録層の上記干渉パターンにより回折し、再生光として基板上に形成された感光性材料からなる被露光膜に焦点を結ぶ。露光された被露光膜を現像することにより、所望の露光パターンが基板上に形成される。特許文献１の露光方法では、露光原板（ホログラムマスク）と被露光膜との距離を制御して露光を行う。これにより、基板上に凹凸が存在する場合や基板にうねりが生じていても、露光原板と被露光膜との適正な焦点距離を確保して、安定した露光パターンの形成を可能とした。

ＷＯ２００３／０１０８０３、頁９〜１１、図３ "０．５μｍ Enabling Lithography for Low-Temperature Poly-silicon Displays"ＳＩＤ２００３ Digest ３５０頁〜３５３頁

上記ホログラム露光方法は、光学レンズを用いた従来の露光方法に比べて高い解像度が得られるという特徴を有している。それゆえに、微細パターンを形成可能であるものの、ホログラムマスクの記録層に微細パターンをホログラム記録するには、当該微細パターンが形成された原版（マスク）が必要である。したがって、原版においても微細パターンの形成が要求されるという基本的な課題がある。

本発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、原版の露光パターンに対して倍の細密度を有する微細パターンを形成可能なホログラム露光方法、半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のホログラム露光方法は、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を露光するホログラム露光方法であって、ラインとスペースとが繰り返された露光パターンを有する原版と、記録層を有するホログラムマスクとを用い、原版とホログラムマスクとを、記録層に記録光の焦点が結ばれる所定の間隔に対して広がる方向に、一定の距離オフセットして対向配置し、記録層に露光パターンをホログラム記録する第１の記録工程と、原版とホログラムマスクとを、所定の間隔に対して狭まる方向に、一定の距離オフセットして対向配置し、記録層に露光パターンをホログラム記録する第２の記録工程と、記録層と感光性材料膜との間隔が所定の間隔となるようにホログラムマスクと基板とを対向配置して、記録光と同一波長の露光光をホログラムマスクを介して基板に照射して感光性材料膜を露光する露光工程とを備え、記録光の波長をλとすると、オフセットする一定の距離が（２ｎ−１）λ／４であることを特徴とする。

この方法によれば、第１および第２の記録工程による多重記録において、オフセットする一定の距離が（２ｎ−１）λ／４である。したがって、２回に渡って照射される記録光が露光パターンにより回折した回折光のうちスペースの部分を直進する０次光は、互いに位相が逆となり打ち消される。よって、ホログラムマスクの記録層には、上記回折光のうち１次光を含む高次回折光により露光パターンが干渉パターンとして記録される。その際に、多重記録による合成１次光の光強度分布は、合成１次光の絶対値を二乗して得られるので、露光パターンにおけるラインとスペースの配置ピッチの半分のピッチ（周期）を有する。ゆえに、露光工程において、多重記録されたホログラムマスクを介して露光光を照射すれば、露光光が記録層の干渉パターンによって回折して再生合成波となり、感光性材料膜に焦点を結ぶ。これにより、基板上に形成された感光性材料膜には、元の露光パターンに対して半分のピッチを有するパターンが露光される。すなわち、原版の露光パターンに対して倍の細密度を有する微細パターンを形成可能なホログラム露光方法を提供することができる。

また、一定の距離は、３／４λが好ましい。これによれば、ホログラム露光の本来の開口数を維持することができる。言い換えれば、原版とホログラムマスクの間隔が広がり過ぎて解像度が低下してしまうことを避けることができる。また、一定の距離が短過ぎて上記間隔の制御が困難になることを避けることができる。

本発明の他のホログラム露光方法は、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を露光するホログラム露光方法であって、ラインとスペースとが繰り返された露光パターンを有する原版と、記録層を有するホログラムマスクとを用い、原版とホログラムマスクとを、記録層に記録光の焦点が結ばれる所定の間隔に対して広がる方向に、一定の距離オフセットして対向配置し、記録層に露光パターンをホログラム記録する第１の記録工程と、原版とホログラムマスクとを、所定の間隔に対して狭まる方向に、一定の距離オフセットして対向配置し、記録層に露光パターンをホログラム記録する第２の記録工程と、原版とホログラムマスクとを所定の間隔で対向配置して、記録層に露光パターンをホログラム記録する第３の記録工程と、記録層と感光性材料膜との間隔が所定の間隔となるようにホログラムマスクと基板とを対向配置して、記録光と同一波長の露光光をホログラムマスクを介して基板に照射して感光性材料膜を露光する露光工程とを備え、記録光の波長をλとすると、オフセットする一定の距離が（ｎ＋１／２）λであることを特徴とする。

この方法によれば、第１、第２および第３の記録工程による多重記録において、オフセットする一定の距離が（ｎ＋１／２）λである。したがって、３回に渡って照射される記録光が露光パターンにより回折した回折光のうち第１および第２の記録工程の０次光に対して第３の記録工程の０次光の位相が逆となり打ち消される。よって、ホログラムマスクの記録層には、上記回折光のうち１次光を含む高次回折光により露光パターンが干渉パターンとして記録される。ゆえに上記発明と同じ原理により、露光工程において、多重記録されたホログラムマスクを介して露光光を照射すれば、露光光が記録層の干渉パターンによって回折して再生合成波となり、感光性材料膜に焦点を結ぶ。これにより、基板上に形成された感光性材料膜には、元の露光パターンに対して半分のピッチを有するパターンが露光される。すなわち、原版の露光パターンに対して倍の細密度を有する微細パターンを形成可能な他のホログラム露光方法を提供することができる。

また、この場合の一定の距離は、１．５λが好ましい。これによれば、ホログラム露光の本来の開口数を維持することができる。

本発明の半導体装置の製造方法は、上記発明のホログラム露光方法を用いてパターニングを行う工程を有することを特徴とする。この方法によれば、原版の露光パターンの細密度に対して倍の細密度の微細パターンを有する半導体装置を製造することができる。言い換えれば、所望の微細パターンに対して半分の細密度の露光パターンを有する原版を用いれば半導体装置を製造することができる。

本発明の電気光学装置の製造方法は、薄膜素子を有する電気光学装置の製造方法であって、上記発明の半導体装置の製造方法を用いて薄膜素子を形成することを特徴とする。この方法によれば、高精細な薄膜素子を有する電気光学装置を製造することができる。

（実施形態１）
＜ホログラム露光方法＞
本実施形態のホログラム露光方法について、図１〜図７を参照して説明する。図１はホログラム露光方法を示すフローチャート、図２（ａ）および（ｂ）はホログラム記録工程を示す概略図、図３は多重記録における物体波面を示す概略図、図４は回折光の光強度の分布を示す概略図である。また、図５は２つの回折光を示すグラフ、図６は２波合成におけるオフセット距離と合成波の光強度との関係を示すグラフ、図７はホログラム露光装置の構成を示す概略図である。

図１に示すように、本実施形態のホログラム露光方法は、露光パターンを有する原版と、記録層を有するホログラムマスクとを用いて、記録層に原版の露光パターンを干渉パターンとしてホログラム記録する第１の記録工程（ステップＳ１）と、第１の記録工程に対して対向配置された原版とホログラムマスクとの間隔を変えて再びホログラム記録する第２の記録工程（ステップＳ２）とを備えている。また、基板上に形成された感光性材料膜にホログラムマスクを介して露光光を照射して露光する露光工程（ステップＳ３）を備えている。したがって、記録層に２回のホログラム記録が行われるものであり、これを多重記録と呼ぶ。

図１のステップＳ１は、第１の記録工程である。ステップＳ１では、図２（ａ）に示すように、原版としてのレチクルＲ１と、プリズム１０１に装着されたホログラムマスクＨ１とを用いる。

レチクルＲ１は、石英ガラスなどの透明な基板の表面に、ラインＬとスペースＳとが繰り返された露光パターンを有している。このような露光パターンを形成する方法としては、上記基板の表面に膜付けされたＣｒなどの金属薄膜をフォトリソグラフィ法でパターニングする方法や、遮光性を有する樹脂が含まれた溶液を吐出描画可能な描画装置を用いて上記基板の表面に露光パターンを直接描画する方法などが挙げられる。

この場合、露光パターンにおけるラインＬは、直線状、折れ線状、曲線状、あるいはこれらの線状の組み合わせを含むものである。ラインＬは一定の間隔（スペースＳ）を置いて繰り返し上記基板の表面に配置されている。

ホログラムマスクＨ１は、同じく石英ガラスなどの透明な基板の表面に、アクリル系のフォトポリマーなど公知の記録層形成材料を含む溶液を塗布して乾燥することにより形成された記録層２を有している。記録層２の厚みは、およそ１０μｍである。

プリズム１０１は、直角プリズムであり、直交面の一方にホログラムマスクＨ１が装着される。装着方法としては、装着面に透明な液体を塗布するリキッドマッチング法を用いている。

レチクルＲ１とプリズム１０１に装着されたホログラムマスクＨ１とは、露光パターンのラインＬの表面Ｒ１ａと記録層２の表面２ａとが平行となるように対向配置される。そして、ホログラムマスクＨ１に対してレチクルＲ１をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動可能となっている。

レチクルＲ１とホログラムマスクＨ１とは、露光パターンの表面Ｒ１ａと記録層２の表面２ａとの間隔が所定の間隔Ｇ₀に対して広がる方向に一定の距離ΔＧオフセットして位置決めされる。そして、レチクルＲ１の一方の表面にほぼ垂直に入射するように記録光としての記録ビームを照射すると同時に、プリズム１０１の斜面１０１ａにほぼ垂直に入射するように参照光としての参照ビームを照射する。記録ビームと参照ビームは、同一波長のレーザ光であり、この場合、波長が３６４ｎｍのＡｒレーザを用いている。レーザ光のビームスポットは、およそ１０ｍｍである。したがって、レチクルＲ１の露光パターンを記録層２にホログラム記録するため、露光パターンが形成された領域に対して記録ビームを走査するように照射する。また、記録ビームの走査に同期して参照ビームを走査する。これにより、露光パターンによって回折した記録ビーム（回折光）と参照ビームとが干渉して、記録層２に露光パターンが干渉パターンとしてホログラム記録される。なお、所定の間隔Ｇ₀は、後に説明する露光工程（ステップＳ３）において、ホログラムマスクＨ１を介して照射された露光光が、基板上の感光性材料膜に焦点を結ぶおよそ１００μｍの距離（間隔）と同一である。そして、ステップＳ２へ進む。

図１のステップＳ２は、第２の記録工程である。ステップＳ２では、図２（ｂ）に示すように、レチクルＲ１とホログラムマスクＨ１とは、露光パターンの表面Ｒ１ａと記録層２の表面２ａとの間隔が所定の間隔Ｇ₀に対して狭まる方向に一定の距離ΔＧオフセットして位置決めされる。そして、レチクルＲ１の一方の表面にほぼ垂直に入射するように記録光としての記録ビームを照射すると同時に、プリズム１０１の斜面１０１ａにほぼ垂直に入射するように参照光としての参照ビームを照射する。第１の記録工程と第２の記録工程とを経ることにより、記録層２には、レチクルＲ１の露光パターンが干渉パターンとして多重記録される。この場合、第１および第２の記録工程においてオフセットする一定の距離ΔＧは、記録光の波長をλとすると、３／４λに設定されている。そして、ステップＳ３へ進む。

ここで本実施形態におけるホログラム記録の原理原則について説明する。図３に示すように、第１の記録工程（ステップＳ１）では、レチクルＲ１とホログラムマスクＨ１との間隔を所定の間隔Ｇ₀＋ΔＧとした。記録ビームは、露光パターンで回折した物体波（球面波）Ｕ₁となる。第２の記録工程では、上記間隔を所定の間隔Ｇ₀−ΔＧとするので、この時の物体波をＵ₂とする。次に、上記間隔を所定の間隔Ｇ₀とした場合の物体波をＵ₀とする。Ｕ₀とＵ₁との光軸方向（Ｚ軸方向）の光路差ΔＺは、次の数式で導くことができる。

ΔＺ＝ΔＧ−（ΔＧ／２）（Ｙ／Ｇ₀）² ・・・・（１）式、Ｙは、所定の間隔Ｇ₀（焦点距離）で規定したときの物体波を通せる記録層２のＹ方向の最大値である。

（１）式より＋ΔＧオフセットしたときの物体波Ｕ₁は、次の式で表せる。

Ｕ₁＝Ｕ₀ｅｘｐ（ｉｋΔＺ） ・・・・（２）式、ｉは虚数、ｋは波数で２π／λ、λは記録ビームの波長である。

同様にして、（１）式より、第２の記録工程において、−ΔＧオフセットした時の物体波Ｕ₂は、次の式で表せる。

Ｕ₂＝Ｕ₀ｅｘｐ（−ｉｋΔＺ） ・・・・（３）式となる。

したがって、第１の記録工程と第２の記録工程により多重記録されたホログラムマスクＨ１を用いてホログラム露光すると、再生合成波Ｕｒは、次の式で表せる。

Ｕｒ＝Ｕ₁＋Ｕ₂＝Ｕ₀ｅｘｐ（ｉｋΔＺ）＋Ｕ₀ｅｘｐ（−ｉｋΔＺ）
＝２Ｕ₀ｃｏｓ（ｋΔＺ） ・・（４）式となる。

（４）式の再生合成波Ｕｒを使ってホログラム光学系のＮＡ（物体波を記録／再生し得る最大のＹ／Ｇ₀）との関係を導く。フーリエ関数として近似すれば、次の式で表せる。

Ｕｒ＝（２／π）ｃｏｓ（ｋΔＺ）） ・・・・（５）式となる。

（５）式において、ΔＺを置き換えれば、
Ｕｒ＝（２／π）ｃｏｓ（ｋ（ΔＧ−ΔＧ／２（Ｙ／Ｇ₀）²）・・（６）式となる。

（６）式は、レチクルＲ１とホログラムマスクＨ１との間隔を所定の間隔Ｇ₀に対して一定の距離ΔＧオフセットして多重記録することにより、ホログラム露光時の開口数（ＮＡ）を制御することが可能であることを表している。すなわち、露光パターンの解像度に応じた焦点深度に調整することが可能であることを表している。

一方、図４に示すように、レチクルＲ１に照射された記録ビームは、スペースＳを直進する０次光と露光パターンにより回折した±１次光とを含む回折光となる。

そこで、回折光に着目すると、図５に示すように、第１の記録工程における物体波Ｕ₁と第２の記録工程における物体波Ｕ₂とは、一定の距離ΔＧが３／４λであるため、０次光の位相が光軸上においてまったく逆転する。２つの物体波Ｕ₁，Ｕ₂における±１次光は、位相がずれるものの、両者の光路差Δｚは、完全な逆相の条件（または状態）から外れるので、再生合成波の生成において両者が完全に打ち消すまでには至らない。したがって、図４のように、仮に２つの物体波Ｕ₁，Ｕ₂を合成したとすると、合成波Ｕｒ＝Ｕ₁＋Ｕ₂は、０次光が打ち消され、±１次光を含む高次回折光の合成波となる。その光強度は、｜Ｕｒ｜²で表され、破線で示したグラフとなる。すなわち、第１の記録工程および第２の記録工程により多重記録された干渉パターンに基づき、露光パターンの配置ピッチＰ１に対して半分のピッチＰ２の光強度分布を有する再生合成波が生ずる。２つの物体波Ｕ₁，Ｕ₂は、±１次光以外に高次回折光を含むものであるが、高次回折光は、回折角度が大きく、実質的に多重記録に寄与しないので無視することができる。そして、ステップＳ３へ進む。なお、再生合成波とは、第１の記録工程で用いられた物体波Ｕ₁の再生光と第２の記録工程で用いられた物体波Ｕ₂の再生光とが合成されたものであり、合成波Ｕｒ＝Ｕ₁＋Ｕ₂と同様、０次光が打ち消され、±１次光を含む高次回折光の合成波となる。

また、この場合、一定の距離ΔＧを（２ｎ−１）λ／４として第１の記録工程および第２の記録工程を行えば同様な作用・効果が得られる。ｎは１以上の自然数である。図６に示すように、ΔＧの値を大きくしてゆくと、光強度が最大となる合成波のＹ／Ｇ₀の値が小さくなってゆく。すなわち、焦点深度が深くなるものの解像度が低下してしまう。一方ΔＧの値を小さくしてゆくと、２つの物体波Ｕ₁，Ｕ₂が互いに打ち消しあう度合いが高くなり、光強度が低下する。ゆえに、適正な光強度を有する再生合成波が生成できない。したがって、所定の間隔Ｇ₀をおよそ１００μｍとしたときのホログラム露光における開口数（およそ０．８）を維持するために、ΔＧを３／４λとすることが好ましい。

図１のステップＳ３は、露光工程である。ここでホログラム露光装置について簡潔に説明する。図７に示すように、ホログラム露光装置１００は、主にプリズム１０１、ステージ１２０を備えるステージ装置１２２、第１情報処理装置１３０、距離測定光学系１４０、膜厚測定光学系１５０、光源１６０、第２情報処理装置１７０、露光光源１８０、露光光源駆動装置１８２により構成される。プリズム１０１には、ホログラム記録後のホログラムマスクＨ１が装着されている。

ステージ装置１２２は、感光性材料膜１１２が形成された露光対象の基板１１０を真空チャック等でステージ１２０上に保持して、上下方向（Ｚ方向）及び水平方向（Ｘ，Ｙ方向）へのステージ１２０の位置調整が可能に構成されている。

光源１６０は、距離測定光学系１４０および膜厚測定光学系１５０の測定用光ビームを射出可能に構成されている。距離測定光学系１４０は、ビームスプリッタ、シリンドリカルレンズ、光センサ、誤差信号検出器等を備え、ホログラムマスクＨ１の記録層２の表面（以降、ホログラム記録面とする）２ａと基板１１０上に塗布された感光性材料膜１１２の表面（以降、感光性材料膜表面とする）１１２ａとの距離を調整して露光時のフォーカスを制御することが可能に構成されている。

第１情報処理装置１３０は、距離測定光学系１４０により計測されたホログラム記録面２ａと感光性材料膜表面１１２ａとの距離に基づいてフォーカスが適正となるようにステージ１２０の位置を設定するように構成されている。

膜厚測定光学系１５０は、ビームスプリッタ、フォトディテクタ、増幅器、Ａ／Ｄ変換器等を備え、感光性材料膜１１２の膜厚を測定するための構成を備えている。

第２情報処理装置１７０は、露光光源１８０から照射される露光光としての露光ビームが適正な露光領域内を走査するように露光光源１８０を移動させるとともに、膜厚測定光学系１５０により出力された感光性材料膜１１２の膜厚の相対値に基づいて露光の光量を制御するように構成されている。

露光光源１８０は、ホログラムマスクＨ１のホログラム記録面２ａに露光ビームをホログラム記録時に対して反対方向から照射可能に構成されている。また、ホログラムマスクＨ１にホログラム記録を行った記録ビームと同じ波長３６４ｎｍの露光ビーム（再生波）を照射可能となっている。すなわち、この場合、ホログラムマスクＨ１のホログラム露光領域を走査するようにビーム径がおよそ１０ｍｍのレーザ光を射出する。レーザ光としては、例えば、Ａｒイオンレーザなどが挙げられる。

露光光源駆動装置１８２は、この露光光源１８０を移動して基板１１０上の所望の露光領域を走査して露光するように構成されている。

ステップＳ３では、図７に示すように、ホログラムマスクＨ１と基板１１０とが所定の間隔Ｇ₀で対向配置されている。そして、第２情報処理装置１７０は、露光光源１８０から露光ビームを射出させると共に、露光ビームがホログラムマスクＨ１を走査するように、露光光源駆動装置１８２を駆動して露光光源１８０をプリズム１０１の斜面１０１ａと平行な方向に移動させる。ホログラムマスクＨ１の記録層２には、先の記録工程において、レチクルＲ１の露光パターンが干渉パターンとして多重記録されている。露光ビームは、ホログラム記録時の参照ビームと同じ波長であり、参照ビームの入射方向に対して反対側から記録層２に照射される。これにより、記録層２から感光性材料膜表面１１２ａに向かって、ホログラム記録された干渉パターンに基づく再生合成波が生ずる。したがって、感光性材料膜１１２には、元の配置ピッチＰ１に対して半分のピッチＰ２で露光パターンが露光される。すなわち、元の露光パターンに対して倍の細密度を有する微細パターンを露光することが可能である。

上記実施形態１の効果は、以下の通りである。
（１）上記実施形態１のホログラム露光方法では、第１の記録工程と第２の記録工程において、レチクルＲ１の露光パターンが干渉パターンとして多重記録される。露光工程では、このようにホログラム記録されたホログラムマスクＨ１を介して露光ビームを基板１１０の感光性材料膜１１２に照射するので、干渉パターンに基づくピッチＰ２を有する再生合成波が生じ、元の露光パターンに対して倍の細密度を有する微細パターンを露光することができる。

（実施形態２）
（他のホログラム露光方法）
次に、本発明の他の実施形態のホログラム露光方法について図８〜図１０を参照して説明する。図８は３つの回折光を示すグラフ、図９は３波合成におけるオフセット距離と合成波の光強度との関係を示すグラフ、図１０はΔＧのバラツキに対する２波合成波と３波合成波のコントラストを示すグラフである。

実施形態２のホログラム露光方法は、レチクルＲ１とホログラムマスクＨ１との間隔を、所定の間隔Ｇ₀＋ΔＧとして、記録層２に露光パターンをホログラム記録する第１の記録工程と、同じく上記間隔を、所定の間隔Ｇ₀−ΔＧとして、記録層２に露光パターンをホログラム記録する第２の記録工程と、同じく上記間隔を所定の間隔Ｇ₀として、記録層２に露光パターンをホログラム記録する第３の記録工程とを備えている。また、記録層２と感光性材料膜１１２との間隔が所定の間隔Ｇ₀となるようにホログラムマスクＨ１と基板１１０とを対向配置して、記録ビームと同一波長の露光ビームをホログラムマスクＨ１を介して基板１１０に照射して感光性材料膜１１２を露光する露光工程とを備えている。すなわち、上記実施形態１に対して上記間隔を変えて３回の多重記録を行うものである。この場合、ΔＧは、１．５λとした。なお、ホログラム記録を行う形態は、実施形態１と同様であり図２に示す通りである。

図８に示すように、ΔＧを１．５λとしているので、第１の記録工程における物体波Ｕ₁と第２の記録工程における物体波Ｕ₂とは同相となる。これに対して第３の記録工程における物体波Ｕ₀は、逆相となる。したがって、３回の多重記録による合成波Ｕｒは、上記実施形態１と同様に０次光が打ち消され、３つの物体波Ｕ₀，Ｕ₁，Ｕ₂の±１次光が合成されたものとなる。ゆえに、図４に示した、記録層２に多重記録された干渉パターンに基づき、実施形態１と同様に元の配置ピッチＰ１に対して半分のピッチＰ２の光強度分布を有する再生合成波が生ずる。

また、ｎを１から始まる自然数とし、ΔＧの値を（ｎ＋１／２）λとしても、上記の作用・効果が得られる。図９に示すように、３波合成における合成波Ｕｒの光強度｜Ｕｒ｜²は、ΔＧの値を大きくすると、やはりＹ／Ｇ₀の値すなわちホログラム露光における開口数が低下する。したがって、この場合も、ホログラム露光における本来の開口数（およそ０．８）を維持するために、ΔＧを１．５λとすることが好ましい。

本実施形態の露光工程では、ホログラム露光装置１００（図７参照）を用い、上記３回の記録工程により露光パターンが干渉パターンとして記録層２に多重記録されたホログラムマスクＨ１を介して露光ビームを基板１１０の感光性材料膜１１２に照射する。記録層２に照射された露光ビームは、干渉パターンにより回折し、再生合成波が生ずる。再生合成波は感光性材料膜１１２にその焦点が結ばれ、元の配置ピッチＰ１に対して半分のピッチＰ２で露光パターンが露光される。

ΔＧの値は、実際上非常に僅かな値となるので、多重記録時におけるレチクルＲ１とホログラムマスクＨ１との間隔を精度よく制御することは難しい。そこでΔＧのバラツキ（変動）に対して、上記実施形態１のように多重記録（２回）した場合と、本実施形態のように多重記録（３回）した場合とで、記録層２における干渉パターンのコントラストの変化を比較した。なお、コントラストは、干渉パターンのシャープネスと言い換えることができる。

図１０に示すように、２波合成における合成波Ｕｒ₂に比べて３波合成における合成波Ｕｒ₃の方が、安定したコントラストを得られるΔＧの変動の範囲が広いことが分る。言い換えれば、本実施形態のホログラム露光方法は、上記実施形態１に比べて、ホログラム記録時におけるレチクルＲ１とホログラムマスクＨ１との間隔が多少変動してもねらいの作用・効果を得ることができる。すなわち、上記間隔の制御が容易であるという特徴を有している。

上記実施形態２は、上記実施形態１と同様な効果を奏すると共に以下の効果を奏する。
（１）上記実施形態２のホログラム露光方法は、レチクルＲ１とホログラムマスクＨ１との間隔を３通り（Ｇ₀＋ΔＧ、Ｇ₀−ΔＧ、Ｇ₀）に設定して多重記録を行う。したがって、ホログラム記録時に記録ビームによって十分な光強度が記録層２に与えられ、露光パターンを高いシャープネスを有する干渉パターンとしてホログラム記録することができる。それゆえに、上記実施形態１に比べてホログラム記録時のレチクルＲ１とホログラムマスクＨ１との間隔を容易に制御することができる。

（実施形態３）
＜半導体装置の製造方法＞
次に、上記実施形態１または上記実施形態２のホログラム露光方法を適用した半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体装置の半導体層や絶縁層、導体層などを形成するための露光パターンが設けられたレチクルＲ１を用いる。そして、上記実施形態１または上記実施形態２のホログラム露光方法によって、レチクルＲ１の露光パターンをホログラムマスクＨ１の記録層２に多重記録を行う記録工程と、感光性材料膜１１２が形成された半導体ウェハや基板とホログラムマスクＨ１とを所定の間隔Ｇ₀で対向配置して露光ビームを照射する露光工程とを備えている。さらに露光された感光性材料膜１１２を現像すると共に、エッチングやイオン注入などの公知のプロセスを備えている。よって、元の露光パターンに対して倍の細密度の微細パターンを有する半導体装置を製造することが可能である。言い換えれば、レチクルＲ１の露光パターンの細密度を半分に低下させても、本来の細密度の露光パターンを再生することができる。ゆえに、レチクルＲ１（原版）に要求される細密度を低減することができ、レチクルＲ１の製作コストを抑えることができる。

＜電気光学装置の製造方法＞
次に、上記実施形態３の半導体装置の製造方法を適用した電気光学装置の製造方法について説明する。図１１は、電気光学装置の電気的な構成を示す回路図である。図１１に示すように、電気光学装置２００は、薄膜素子としての４つの薄膜トランジスタ２０１，２０２，２０３，２０４、キャパシタ２０５及び発光素子２０６を含んで構成される画素回路２０７を基板上の画素領域２０８にマトリクス状に配置してなる回路基板（アクティブマトリクス基板）と、画素回路２０７に駆動信号を供給するドライバ２０９及びドライバ２１０を含んで構成されている。ドライバ２０９は、走査線Ｖｓｅｌおよび発光制御線Ｖｇｐを介して各画素領域２０８に駆動信号を供給する。ドライバ２１０は、データ線Ｉｄａｔａおよび電源線Ｖｄｄを介して各画素領域２０８に駆動信号を供給する。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２０８に対する電流プログラムが行われ、発光素子２０６による発光が制御可能になっている。画素回路２０７を構成する各薄膜トランジスタ２０１，２０２，２０３，２０４及びドライバ２０９，２１０を構成する薄膜素子としての各薄膜トランジスタが上記実施形態１または上記実施形態２のホログラム露光方法を用いた半導体装置の製造方法を適用して形成される。したがって、高精細の素子形状を有する薄膜トランジスタを備えた電気光学装置２００を製造可能である。なお、電気光学装置の製造方法の一例として電気光学装置２００の製造方法について説明したが、これ以外にも、液晶表示装置など各種の電気光学装置の製造方法についても同様にして適用することが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。例えば上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。

（変形例１）上記実施形態１および上記実施形態２のホログラム露光方法において、ホログラム記録する順番は、これに限定されない。多重記録ができれば、どのような組み合わせの順でもよい。

（変形例２）上記実施形態１および上記実施形態２のホログラム露光方法を適用可能なレチクルＲ１の露光パターンは、これに限定されない。例えば、レチクルＲ１の露光領域において、ラインＬとスペースＳとの繰り返しパターンが部分的に形成されていてもよい。すなわち、繰り返しパターン部分に対して上記多重記録を行う方法も含まれる。

（変形例３）上記実施形態１または上記実施形態２のホログラム露光方法を適用可能な製造方法は、電気光学装置２００の製造方法に限定されず、種々のデバイスの製造に適用することができる。例えば、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric RAM）、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＮＯＲ型ＲＡＭ、ＮＡＮＤ型ＲＡＭ、浮遊ゲート型不揮発性メモリ、マグネティックＲＡＭ、などの各種メモリの製造方法、また、マイクロ波を用いた非接触型の通信システムにおいて、微小な回路チップ（ＩＣチップ）を搭載した安価なタグの製造方法にも適用が可能である。

実施形態１のホログラム記録方法を示すフローチャート。 （ａ）および（ｂ）はホログラム記録工程を示す概略図。 多重記録における物体波面を示す概略図。 回折光の光強度の分布を示す概略図。 ２つの回折光を示すグラフ。 ２波合成におけるオフセット距離と合成波の光強度との関係を示すグラフ。 ホログラム露光装置の構成を示す概略図。 ３つの回折光を示すグラフ。 ３波合成におけるオフセット距離と合成波の光強度との関係を示すグラフ。 ΔＧのバラツキに対する２波合成波と３波合成波のコントラストを示すグラフ。 電気光学装置の電気的な構成を示す回路図。

符号の説明

２…記録層、１１０…基板、１１２…感光性材料膜、２００…電気光学装置、２０１，２０２，２０３，２０４…薄膜素子としての薄膜トランジスタ、Ｈ１…ホログラムマスク、Ｇ₀…所定の間隔、ΔＧ…一定の距離、Ｌ…ライン、Ｒ１…原版としてのレチクル、Ｓ…スペース。

Claims (4)

1. 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を露光するホログラム露光方法であって、
   ラインとスペースとが繰り返された前記露光パターンを有する原版と、記録層を有するホログラムマスクとを用い、前記原版と前記ホログラムマスクとを、前記記録層に記録光の焦点が結ばれる所定の間隔に対して広がる方向に、一定の距離オフセットして対向配置し、前記記録層に前記露光パターンをホログラム記録する第１の記録工程と、
   前記原版と前記ホログラムマスクとを、前記所定の間隔に対して狭まる方向に、前記一定の距離オフセットして対向配置し、前記記録層に前記露光パターンをホログラム記録する第２の記録工程と、
   前記記録層と前記感光性材料膜との間隔が前記所定の間隔となるように前記ホログラムマスクと前記基板とを対向配置して、前記記録光と同一波長の露光光を前記ホログラムマスクを介して前記基板に照射して前記感光性材料膜を露光する露光工程とを備え、
   前記記録光の波長をλとすると、オフセットする前記一定の距離が（２ｎ−１）λ／４であることを特徴とするホログラム露光方法。
2. 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を露光するホログラム露光方法であって、
   ラインとスペースとが繰り返された前記露光パターンを有する原版と、記録層を有するホログラムマスクとを用い、前記原版と前記ホログラムマスクとを、前記記録層に記録光の焦点が結ばれる所定の間隔に対して広がる方向に、一定の距離オフセットして対向配置し、前記記録層に前記露光パターンをホログラム記録する第１の記録工程と、
   前記原版と前記ホログラムマスクとを、前記所定の間隔に対して狭まる方向に、前記一定の距離オフセットして対向配置し、前記記録層に前記露光パターンをホログラム記録する第２の記録工程と、
   前記原版と前記ホログラムマスクとを前記所定の間隔で対向配置して、前記記録層に前記露光パターンをホログラム記録する第３の記録工程と、
   前記記録層と前記感光性材料膜との間隔が前記所定の間隔となるように前記ホログラムマスクと前記基板とを対向配置して、前記記録光と同一波長の露光光を前記ホログラムマスクを介して前記基板に照射して前記感光性材料膜を露光する露光工程とを備え、
   前記記録光の波長をλとすると、オフセットする前記一定の距離が（ｎ＋１／２）λであることを特徴とするホログラム露光方法。
3. 請求項１または２に記載のホログラム露光方法を用いてパターニングを行う工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 薄膜素子を有する電気光学装置の製造方法であって、
   請求項３に記載の半導体装置の製造方法を用いて前記薄膜素子を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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