JP4345331B2

JP4345331B2 - 遮光手段を用いた露光装置及び露光方法

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Publication number: JP4345331B2
Application number: JP2003072092A
Authority: JP
Inventors: 千春入口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-17
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラムを利用して露光を行うホログラフィック露光装置に関し、特に、ホログラムマスクの一部を露光する用途に適する露光装置及び露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置のパターニングプロセスにおいて、ＴＩＲ（ＴｏｔａｌＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：全内部反射）型ホログラフィック露光技術が注目されてきている。この露光技術は、ホログラムマスクに対し所望のパターンを記録する記録工程と、このホログラムマスクに再生光を照射して半導体パターン用のフォトレジストを感光する露光工程とからなる。
【０００３】
記録工程では、まず半導体装置のパターンに対応したマスクパターン(元レチクル)にレーザー光の記録ビームを照射して回折光を生じさせ、ホログラムマスクの記録面に射出する。一方、ホログラムマスクの記録面に対し一定の角度でホログラムマスクの裏側から参照光を照射し、元レチクルからの回折光と干渉させる。これによってホログラムマスクの記録面に干渉パターンを生じさせこれをホログラム記録面に記録させる。
【０００４】
露光工程では、元レチクルと同じ位置にホログラムマスクを置いて、記録時と反対方向から再生光である露光ビームを照射し、フォトレジスト上に元のパターンを再現した回折光を結像させてフォトレジストを露光する。
【０００５】
一般的には露光工程において使用する露光ビームはホログラムマスク全面を走査するように作られている。そしてホログラムマスクの一部の領域のみを露光させるために、従来はホログラムマスクほどの大きさのある遮光板を用いている。あるいは、露光ビームの走査範囲を調節してホログラムマスクの一部の領域のみを露光させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の露光領域を同一のホログラムマスク上に形成するためには、露光量の均一性を確保するために、図８（ａ）に示すように、各露光領域Ａ〜Ｅの周囲に緩衝領域を設ける必要があった。
【０００７】
また、任意の形状の露光領域に対しても遮光可能にする場合には、大きな遮光板を使わなければならず露光装置のサイズを非常に大きくしなければならなかった。すなわち、ホログラムマスク上の任意の位置にある露光領域に対して完全な遮光を実現するためには、その露光領域の四周をそれぞれ覆う必要がある。それぞれの遮光板は露光領域がホログラムマスク上の偏った位置にある場合に対応させるために少なくともホログラムマスク程度の大きさは必要である。そして、任意の位置にある露光領域を囲むためには少なくとも４枚のホログラムマスク程度の面積の遮光板を用いる必要がある。特に、露光領域がホログラムマスクに対し比較的に大きい場合には遮光板が広がる範囲がホログラムマスクの３倍の幅の範囲に及んでいた。この問題はホログラムマスクのサイズが大きくなるほど顕著になる。
【０００８】
よって、本発明は高密度で異なる露光領域を形成することができ、かつ、装置全体のサイズを小さくするために好適な構成を有する露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の露光装置は、任意の露光領域を露光するための露光装置であって、露光領域を露光するための所定のビーム幅を有する露光ビームの照射装置と、露光領域の形状に対応しており、少なくとも露光ビームのビーム幅に相当する幅を有する遮光板を駆動することにより露光ビームの一部又は全部を遮断し、露光領域以外の領域に当該露光ビームが到達することを阻止する駆動装置と、を備える。
【００１０】
より具体的には、露光領域が辺で囲まれた形状、例えば四角形をなしている場合、遮光板は、少なくとも露光領域の辺の数に対応する数だけ設けられ、各々が辺に対応しており、少なくとも露光ビームのビーム幅に相当する縦横の幅を有する。
【００１１】
ここで、露光対象に限定はなく、通常のフォトリソグラフィ法の露光に適用できる。
【００１２】
また、上記露光装置は、露光ビームの照射方向に略垂直であって、互いに交差する２方向のいずれかの方向に沿って独立に駆動する複数の遮光板、及び遮光板を駆動する駆動装置を有する。
【００１３】
さらに、上記露光装置は、露光ビームの照射方向に略垂直であって、互いに交差する２方向のそれぞれの方向に沿って独立に駆動する４枚の遮光板、及び遮光板を駆動する駆動装置を有する。
【００１４】
さらに、上記露光装置は、露光ビームの照射方向に略垂直に移動可能な遮光板、及び遮光板を駆動する駆動装置を有する。
【００１５】
また、上記照射装置は、露光領域に対応する遮光平面内における領域の境界から当該遮光平面内におけるビーム幅の略１／２に相当する幅を加えた領域を超えない範囲で露光ビームの中心点を移動させる。
【００１６】
また、上記露光装置における上記駆動装置は、露光ビームの中心点と露光領域の境界との距離が露光ビーム幅の１／２以下である場合に、露光領域内のみに露光ビームが到達するように遮光板を移動する
また、本発明の露光方法は、任意の露光領域を露光するための露光方法であって、所定のビーム幅を有する露光ビームの一部を遮断し、露光領域以外の領域に当該露光ビームが到達することを阻止するために、露光領域に対応する遮光平面内における領域の境界から当該遮光平面内におけるビーム幅の略１／２に相当する幅を加えた領域を超えない範囲で露光ビームの中心点を移動させて露光する走査制御過程と、露光領域以外の領域に当該露光ビームが到達することを阻止するために、少なくともビーム幅に相当する幅及び高さを有する遮光板を移動して露光ビームの一部又は全部を遮光する遮光制御過程とを含む。
【００１７】
より具体的には、露光領域が辺で囲まれた形状、例えば四角形をなしている場合、所定のビーム幅を有する露光ビームの一部又は全部を遮断し、露光領域以外の領域に当該露光ビームが到達することを阻止するために、露光領域に対応する遮光平面内における領域の境界から当該遮光平面内におけるビーム幅の略１／２に相当する幅を加えた領域を超えない走査範囲で露光ビームの中心点を移動させて露光する走査制御と、を備える露光方法である。
【００１８】
ここで、露光するステップは、走査範囲の境界上に露光ビームの中心点を位置させるステップと、露光ビームが安定した後に第１方向に当該露光ビームを走査させるステップと、露光ビームの中心点が走査範囲の他端に達した場合に、所定距離だけ露光ビームを第２方向に移動させ、当該他端に達する前の走査方向とは逆の方向に当該露光ビームを走査させるステップと、露光ビームの中心点が走査範囲の終端に達した場合に露光を終了させるステップと、を含む。
【００１９】
また、本発明の露光方法においては、走査制御過程において、第１方向に走査中の露光ビームの中心が走査領域から当該領域以外の方向に当該露光ビーム幅の１／２以内の距離に位置している場合、更に、走査領域以外の領域に当該露光ビームが到達しないように当該走査速度に同期して遮光板を移動する遮光制御ステップを行う。
【００２０】
また、本発明の薄膜トランジスタの製造方法においては、感光性樹脂上の露光領域に対して、所定のビーム幅を有する露光ビームの中心を露光領域から露光ビーム幅の１／２に相当する幅を超えない走査範囲で移動させる走査制御過程と、露光領域以外の領域に当該露光ビームが到達することを阻止するために、少なくともビーム幅に相当する縦横の幅を有する遮光板を移動して露光ビームの一部又は全部を遮光する遮光制御過程と、走査制御過程と上記遮光制御過程とを経て所定のパターンが形成された感光性樹脂をエッチングしてマスクパターンを形成するマスクパターン形成過程と、上記マスクパターンを用いて、ゲート電極を形成する電極形成過程と、を含む。
【００２１】
また、本発明の表示装置は、上記薄膜トランジスタの製造方法により製造された薄膜トランジスタを備えた表示装置である。
【００２２】
また、本発明の電気機器は、上記表示装置を備える。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、ホログラフィック露光装置において、露光ビームがホログラムマスク上を水平（又は横）方向（図１、図５のｈ方向）に主走査をなし、垂直（又は縦）方向（図１、図５のｖ方向）に副走査をなして露光を行っている。
【００２５】
まず、図３を参照してホログラフィック露光装置の構成を説明する。同図はＴＩＲ型ホログラフィック露光装置の全体構成図を示している。
【００２６】
この露光装置は、プリズム２０１、ステージ２２０を備えるステージ装置２２２、第１情報処理装置２３０、距離測定光学系２４０、膜厚測定光学系２５０、光源２６０、第２情報処理装置２７０、露光光源２８０、露光光源駆動装置２８２、及び本発明に係る遮光装置１１０等により構成される。また、プリズム２０１の、被露光基板２１０を保持するステージ２２０の載置面と対抗する面には所定のレチクルパターンに対応した干渉パターンを記録したホログラムマスク２００が装着されている。
【００２７】
ステージ装置２２２は、感光性材料膜２１２が形成された被露光基板２１０を真空チャック等でステージ２２０上に保持して、少なくとも上下方向（Ｚ方向）へのステージ２２０の位置調整が可能に構成されている。
【００２８】
光源２６０は、距離測定光学系２４０及び膜厚測定光学系２５０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２４０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、ホログラム記録面２０２と被露光基板上に塗布された感光性材料膜表面２１４との距離（ホログラム記録面２０２と感光性材料膜表面２１４間のギャップ）を調整して露光時のフォーカスを制御することができるように構成されている。
【００２９】
第１情報処理装置２３０は、距離測定光学系２４０により計測されたホログラム記録面２０２と被露光基板上に形成された感光性材料膜表面２１４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２２０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２５０は、ビームスプリッタ、フォトデテクタ、増幅器、Ａ／Ｄ変換器等を備え、被露光基板２１０上に形成された感光性材料膜２１２の膜厚を測定するための構成を備えている。
【００３０】
第２情報処理装置２７０は、本発明の駆動装置に対応しており、露光光源２８０から照射される露光ビームＢが遮光装置１１０で規定される適正な露光領域内を走査するように露光光源２８０を移動させるとともに、膜厚測定光学系２５０により出力された感光性材料膜２１２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。
【００３１】
露光光源２８０は本発明の照明装置に対応しており、ホログラムマスク２００のホログラム記録面２０２に露光ビームＢを照射するように構成されている。露光光源駆動装置２８２は本発明の駆動装置に対応しており、露光光源２８０をプリズム２０１の傾斜面２０３に沿って少なくとも２方向に移動して被露光基板２１０上の所望の露光領域を、例えば、水平及び垂直方向（図３のｖ方向及びｈ方向）に走査して露光できるように構成されている。なお、露光光源の移動方向は、水平及び垂直方向に限られず、互いに交差する２方向について適宜設定できる。
【００３２】
前述したように、露光装置は、被露光基板２１０に対向する面に、所定のレチクルパターンに対応した干渉パターンが記録されているホログラムマスク２００を装着したプリズム２０１を備えている。
【００３３】
遮光装置１１０は、本発明の遮光板に対応しており、遮光板Ｓｖ１、Ｓｖ２、Ｓｈ１、Ｓｈ２（Ｓｈ１、Ｓｈ２は図１参照）を含むシャッタＳ、第３情報処理装置１００、及びシャッタ駆動装置１０２を備える。シャッタＳを構成するそれぞれの遮光板は、光遮断材（ブラックカーボンやクロム）が塗布された金属等の光を遮断しうる短冊状部材であり、それぞれが独立してあるいは連動して露光ビームの照射方向に対して、垂直又は略垂直な方向に対して移動可能になっている。第３情報処理装置１００は、内部に露光領域の位置情報が記憶されており、シャッタの動作時期、及び移動速度を計算したり、又は、予めこれらのシャッタに関する制御情報を格納している。シャッタ駆動装置１０２は、モータと機構部品の組み合わせによって、公知の機構技術によって第３情報処理装置１００からの制御信号に基づいて、各シャッタＳを任意の移動速度で移動したり、任意の位置に配置することが可能になっている。
【００３４】
図１及び図２は、本発明の露光方法の原理を説明する説明図である。両図において図３と対応する部分には同一部号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３５】
図１には、露光光源２８０とシャッタＳを含む移動露光系ＭＥとプリズム２０１及びホログラムマスク２００の位置関係がどのようになっているかが示されている。
【００３６】
同図に示すように、本実施形態においては、ホログラムマスク２００上の露光領域Ａが方形であるため、その四辺に対応した４枚の遮光板Ｓｖ１、Ｓｖ２、Ｓｈ１及びＳｈ２をシャッタＳとして用いている。このシャッタＳは、露光領域Ａの辺の数に対応する数だけ設けられる。各シャッタが露光領域Ａにおける対応する辺の遮光を行えるように対応付けられている。各シャッタの幅は、少なくとも各シャッタの配置方向に対応する露光ビームＢの幅を超える長さを有する。ここで、各シャッタＳの横幅Ｗｓｈ及び縦幅Ｗｓｖは少なくとも露光装置２８０から射出された露光ビームＢのビーム横幅Ｗｂｈ及び縦幅Ｗｂｖを有する。次に、図２（ａ）に示すように露光ビームＢが露光領域Ａの辺Ａ４をはみ出した場合、シャッタＳｖ１が移動して露光ビームＢを遮り、露光領域Ａの辺Ａ４の外側に露光ビームＢが照射されないようにする。また、図２（ｂ）に示すように、露光ビームＢが露光領域Ａの辺Ａ２をはみ出した場合には、シャッタＳｖ２が、露光ビームＢが露光領域Ａの辺Ａ２の外側に照射されないように、露光ビームＢを遮光する。
【００３７】
同様にして、露光ビームＢが露光領域Ａの辺Ａ１をはみ出した場合、シャッタＳｈ１が露光ビームＢが露光領域Ａの辺Ａ１の外側の照射されないように移動し遮光する。露光ビームＢが露光領域Ａの辺Ａ３をはみ出した場合、シャッタＳｈ２が露光ビームＢが露光領域Ａの辺Ａ３の外側の照射されないように移動し遮光する。
【００３８】
露光ビームＢは光の強さにむらがあるので、露光領域Ａよりも露光ビーム幅Ｗｂｈ及びＷｂｖだけ広い領域を移動しなければ、露光領域Ａを均一な強度で照射できない。この要求を満たすために、各シャッタは露光ビームＢを完全に遮光する必要があり、ここで規定された幅及び高さを備えている。
【００３９】
次に、図４及び図５を参照して上述した露光装置を使用した露光動作につい説明する。図４は露光装置の制御動作を説明するフローチャートである。また、図５は、ホログラムマスク面２０２上に露光ビームＢを投射する場合の露光投射領域に対する露光ビームＢの水平走査の順序を説明する図である。
【００４０】
本実施形態では、図１における水平走査方向（図中のｈ方向）、すなわち、光源駆動装置２８２によって露光ビームＢの光源２８０をプリズムの傾斜面２０３を昇降するように平行移動して、ホログラムマスク面２０２上を左右方向に主走査を行い、同図の紙面に垂直方向（図中のｖ方向）に副走査を行って所要範囲を露光する例を示している。
【００４１】
当該露光装置では、ホログラムマスク面２０２上において露光投射領域ＤＡの周囲に、本発明で規定された走査範囲ＳＡが設定され、露光ビームＢの中心点はこの走査範囲ＳＡの内部で移動するようになっている。
【００４２】
露光処理の前提として、所定のレチクルパターンに対応した干渉縞がホログラム記録面２０２に記録されているホログラムマスク２００がプリズム２０１に貼り合わせられているものとする。そのホログラムマスク２００は特定の露光領域Ａのみを露光するため、その露光領域Ａの位置情報が第３情報処理装置１００に格納されているものとする。
【００４３】
まず、図４に示すように、第３の情報処理装置１００は、この露光領域Ａに関する位置情報を読み出し、ホログラムマスク面２０２上の露光投射領域ＤＡの位置情報を確定し、露光処理時にシャッタＳ（Ｓｈ１，Ｓｈ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２）がどのように移動すればよいかを計算する（Ｓ１０）。ホログラムマスク面２０２上における各シャッタの配置を予め記憶させてそれを読み出すようにしてもよい。
【００４４】
次いで、シャッタＳｈ１及びＳｖ２がそれぞれ露光ビームを完全に遮光するような制御信号をシャッタ駆動装置１０２に供給してシャッタＳｈ１及びＳｖ２を初期位置に移動させる（Ｓ１１）。
【００４５】
次に、第２情報処理装置２７０は露光光源駆動装置２８２を制御して露光ビームが初期位置を照射するように露光装置２８０を移動させる（Ｓ１２）。露光ビームは出力直後は出力が安定していない場合があるため、まず、露光投射領域ＤＡの範囲外で出力が安定するまで待機させる必要がある。このために、ステップＳ１２では露光投射領域ＤＡの原点Ｐ０（Ｘ０，Ｙ０）の外側であってシャッタＳから露光ビームが漏れない初期位置Ｐｂ（Ｘｂ、Ｙｂ）に露光装置２８０を移動させる。
【００４６】
例えば、図５に示すように走査順序が定められているものとすると、露光ビームＢの中心点の初期位置Ｐｂ（Ｘｂ、Ｙｂ）は、
初期位置Ｐｂ（Ｘｂ、Ｙｂ）＝Ｐｂ（Ｘ０−Ｗｂｈ/２、Ｙ０−Ｗｂｖ/２）となる。ここで、Ｗｂｈは水平方向に対応した実際の露光ビームＢの幅である。
【００４７】
そして、第２情報処理装置２７０は露光光源２８０に電力を供給して露光ビームを射出させる（Ｓ１３）。露光ビームＢが安定した光になるまで待ってから（Ｓ１４：Ｎｏ）、露光光源駆動装置２８２を制御して、第１方向、すなわち垂直方向ｖに距離Ｄｙだけ露光ビームを移動させる（Ｓ１５）。
【００４８】
ここで、露光ビームＢの中心位置が遮光制御領域ＡＳｈ１（破線Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６で囲まれた領域）内にあれば（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、シャッタＳｈ１の遮光位置が、露光ビームＢが露光領域ＤＡ以外の上方の領域を照射しない位置となるような信号をシャッタ駆動装置１０２に供給し、シャッタＳｈ１を移動させる（Ｓ１７）。同様にして、露光ビームＢの中心位置が遮光制御領域ＡＳｈ２（破線Ｌ１，Ｌ４，Ｌ７，Ｌ８で囲まれた範囲）内にあれば（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、シャッタＳｈ２の遮光位置が、露光ビームが露光領域ＤＡ以外の下方の領域を照射しない位置となるような信号をシャッタ駆動装置１０２に供給し、シャッタＳｈ２を移動させる（Ｓ１９）。
【００４９】
次に、露光光源駆動装置２８２を制御して、第２方向、すなわち水平方向ｈに露光ビームを走査させる（Ｓ２０）。上記露光ビームＢの走査期間中に、露光ビームの中心位置が遮光制御領域ＡＳｖ２（破線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１５，Ｌ８で囲まれた範囲）内にあれば（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、シャッタＳｖ２の遮光位置が、露光ビームが露光領域ＤＡ以外の左方の領域を照射しない位置となるような信号をシャッタ駆動装置１０２に供給し、シャッタＳｖ２を移動させる（Ｓ２２）。
【００５０】
同様にして、上記露光ビームの走査期間中に、露光ビームの中心位置が遮光制御領域ＡＳｖ１（Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８で囲まれた範囲）内にあれば（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、シャッタＳｖ１の遮光位置が、露光ビームＢが露光領域ＤＡ以外の右方の領域を照射しない位置となるような信号をシャッタ駆動装置１０２に供給し、シャッタＳｖ１を移動させる（Ｓ２４）。
【００５１】
露光ビームＢの中心点が走査範囲の終端に達する毎にその位置が走査の終了位置であるか否かを調べ、走査が完了していない限り（Ｓ２５：Ｎｏ）、第１方向のＤｙ相当の副走査の移動（Ｓ１５）及びシャッタＳｈ１、Ｓｈ２による露光ビームの遮光制御（Ｓ１６〜Ｓ１９）と第２方向への主走査の移動（Ｓ２０）及びシャッタＳｖ１、Ｓｖ２による露光ビームＢの遮光制御（Ｓ２１〜Ｓ２４）のステップを繰り返す。露光ビームＢの中心点が走査範囲ＳＡの終端に達すると終了する（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）。
【００５２】
このような露光領域外の露光をシャッタを利用してカットする露光処理によって、特定の露光領域Ａを総て均一に露光することが可能となる。
【００５３】
図８は、本発明と比較例との効果を対比して説明する説明図である。複数の露光領域を同一のホログラムマスク上に形成するためには、露光量の均一性を確保するために、図８（ａ）の比較例に示すように、各露光領域Ａ〜Ｅの周囲に緩衝領域を設ける必要があった。これに対し、本実施形態によれば、シャッタＳが任意の露光領域ごとに移動して露光領域を正確に画定し、露光可能とするので、従来必要であった露光領域間の緩衝領域を設ける必要がない。このため、例えば図８（ｂ）に示すように異なる露光領域を隣接させることができるため、高密度のホログラムマスクの露光が可能になる。
【００５４】
上述したように、第１の実施形態によれば、シャッタＳに要求される最小限の形状の条件を満たした露光装置を提供できるので、小形の露光装置にも適用することが可能である。
【００５５】
また、本実施形態１によれば、シャッタが任意の露光領域以外の領域への露光ビームの照射を防ぐことが出来るので、緩衝領域を設けることなく、高密度で複数の露光領域を隣接させることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、ホログラフィック露光装置において、露光ビームがホログラムマスク上を垂直方向（図１、図６のｖ方向）に主走査をなし、水平方向（図１、図６のｈ方向）に副走査をなして露光を行っている。本実施形態における露光方法も、図４に示す実施形態１におけるフローチャートとほぼ同様であるが、露光ビームの走査順序（主走査方向、副走査方向）が異なる。第２の実施形態のホログラフィック露光装置の全体構成については実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。
【００５７】
図６は、第２の実施形態における露光投射領域ＤＡに対する露光ビームＢの走査の順序を説明する説明図である。図７は、同実施例の露光装置の制御動作を説明するフローチャートである。
【００５８】
この実施形態２においても、露光投射領域ＤＡの周囲に、本発明で規定された走査範囲ＳＡが設定され、露光ビームの中心点はこの走査範囲ＳＡの内部で移動するようになっている。
【００５９】
実施形態１と同様に、露光処理の前提として、所定のレチクルパターンに対応した干渉縞がホログラム記録面２０２に記録されているホログラムマスク２００がプリズム２０１に貼り合わせられている。そのホログラムマスク２００は特定の露光領域Ａのみを露光するため、その露光領域Ａの位置情報が第３情報処理装置１００に格納されている。
【００６０】
まず、第３情報処理装置１００は、この露光領域Ａに関する位置情報を読み出し、ホログラムマスク面２０２上の露光投射領域ＤＡの位置情報を確定し、ホログラムマスク面２０２上でどのように各シャッタＳを移動すればよいかを計算する（Ｓ３０）。ホログラムマスク面２０２上における各シャッタの移動手順を予め記憶させてそれを読み出すようにしてもよい。
【００６１】
次いで、シャッタＳｈ１及びＳｖ２がそれぞれ露光ビームＢを完全に遮光するような制御信号をシャッタ駆動装置１０２に供給してシャッタＳｈ１及びＳｖ２を移動させる（Ｓ３１）。
【００６２】
次いで、第２情報処理装置２７０は露光光源駆動装置２８２を制御して露光ビームＢが初期位置Ｐｂ’を照射するように露光装置２８０を移動させる（Ｓ３２）。本実施形態では、今度は領域ＤＡの左方外側（図６参照）にこの初期位置Ｐｂ’を設定する。このときの露光ビームの中心点の初期位置Ｐｂ’（Ｘｂ’、Ｙｂ’）は、Ｐｂ’（Ｘｂ’、Ｙｂ’）＝Ｐｂ’（Ｘ０’−Ｗｂｖ/２、Ｙ０’−Ｗｂｈ/２）となる。
【００６３】
そして、第２情報処理装置２７０は露光光源２８０に電力を供給して露光ビームを射出させる（Ｓ３３）。露光ビームが安定した光になるまで待ってから（Ｓ３４：Ｎｏ）、露光光源駆動装置２８２を制御して、第１方向、今度は水平方向ｈにＤｈだけ露光ビームを走査させる（Ｓ３５）。
【００６４】
ここで、露光ビームＢの中心位置が遮光制御領域ＡＳｖ２（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５，Ｌ８）内にあれば（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、シャッタＳｈ２の遮光位置が、露光ビームｂｂが露光領域ＤＡ以外の領域を照射しない位置となるような信号をシャッタ駆動装置１０２に供給し、シャッタＳｖ２を移動させる（Ｓ３７）。
【００６５】
同様にして、露光ビームの中心位置が遮光制御領域ＡＳｖ１（Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８）内にあれば（Ｓ３８：Ｙ）、シャッタＳｈ１の遮光位置が、露光ビームＢが露光領域ＤＡ以外の領域を照射しない位置となるような信号をシャッタ駆動装置１０２に供給し、シャッタＳｖ１を移動させる（Ｓ３９）。
【００６６】
次に、露光光源駆動装置２８２を制御して、第２方向、すなわち垂直方向ｖにけ露光ビームＢを走査させる（Ｓ４０）。露光ビームＢの走査期間中に、露光ビームＢの中心位置が遮光制御領域ＡＳｈ２（Ｌ１，Ｌ４，Ｌ７，Ｌ８）内にあれば（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、シャッタＳｈ２の遮光位置が、露光ビームＢが露光領域ＤＡ以外の領域を照射しない位置となるような信号をシャッタ駆動装置１０２に供給し、シャッタＳｈ２を移動させる（Ｓ４２）。
【００６７】
同様にして、上記露光ビームの走査期間中に、露光ビームの中心位置が遮光制御領域ＡＳｈ１（Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ５）内にあれば（Ｓ４３：Ｙｅｓ）、シャッタＳｈ１の遮光位置が、露光ビームが露光領域ＤＡ以外の領域を照射しない位置となるような信号をシャッタ駆動装置１０２に供給し、シャッタＳｈ１を移動させる（Ｓ４４）。
【００６８】
露光ビームの中心点が走査範囲の終端に達する毎にその位置が走査の終了位置であるか否かを調べ、走査が完了していない限り（Ｓ４５：Ｎ）、第１方向の移動（Ｓ３５）及びシャッタＳｖ２、Ｓｖ１による露光ビームの遮光制御（Ｓ３６〜Ｓ３９）と第２方向への移動（Ｓ４０）及びシャッタＳｈ２、Ｓｈ１による露光ビームの遮光制御（Ｓ４１〜Ｓ４４）のステップを繰り返す。
【００６９】
このような処理によって、走査順序が異なっても、第１の実施形態と同様に、特定の露光領域Ａが総て均一に露光される。
【００７０】
以上、第２の実施形態によれば、シャッタに要求される最小限の形状の条件を満たした露光装置を提供できるので、露光装置のサイズを大幅に縮小することが可能である。
【００７１】
また本実施形態によれば、シャッタが任意の露光領域以外の領域への露光ビームの照射を防ぐことが出来るので、緩衝領域を設けることなく、高密度で複数の露光領域を隣接させることができる。
【００７２】
（その他の変形例）
本発明は、上記各実施形態に限定されることなく種々に変更して適用することが可能である。
【００７３】
例えば、上記実施形態ではホログラフィック露光装置における応用例を示したが、これに限定されることなく本発明は他の露光方法に利用することが可能である。
【００７４】
また、実施形態では露光領域を方形とし、シャッタ数を４枚としたが、辺の数は３あるいは５以上にしてもよい。このような応用によって、三角形や五角形以上の多角形の露光領域を露光することも可能である。あるいは、中央が開口した１枚の遮光板を用いてもよい。
【００７５】
更に、実施形態のように順に走査して露光する必要はなく、螺旋状や放射状の走査軌跡で露光領域を露光してもよい。いずれの応用においても、露光ビームの中心点が本発明の走査範囲を超えないようにすることが好ましい。ただし、シャッタの幅が臨界値より大きい場合にはこの限りではない。
【００７６】
以上説明したように、本発明によれば、部分的に露光する場合に要求される条件を満たした最小限の大きさの遮光板を提供するので、任意の露光領域を露光する露光装置のサイズを従来に比べ大幅に縮小することが可能である。
【００７７】
また、本発明によれば、遮光板が任意の露光領域の露光のために移動可能に構成されているので、露光領域の外縁を明確に画定することが出来、緩衝領域を設けることなく、高密度で複数の露光領域を隣接させることができる。
【００７８】
（本発明の露光方法および露光装置を用いた薄膜トランジスタの製造方法）
次に、本発明の露光方法および露光装置を用いて、薄膜トランジスタのゲート電極を形成する場合を応用例として説明する。
【００７９】
薄膜トランジスタは、基板上に酸化珪素膜等の絶縁膜を介して、ソース領域、ドレイン領域、および能動層となるチャネル領域を含む半導体層が形成される。
【００８０】
なお、この場合、半導体層として用いられるものには、低温あるいは高温化で非晶質シリコンを晶質化して形成される多結晶シリコン薄膜や、結晶粒を成長されることにより形成される単結晶シリコン薄膜などが挙げられ、それぞれ公知の手法を用いて形成できる。
【００８１】
続いて、この半導体層上にゲート絶縁膜を形成した後に、所定のゲート用金属、例えばタンタルまたはアルミニウムの金属薄膜を形成する。この金属薄膜の上にフォトレジスト膜を形成し、ゲート電極パターンをフォトレジスト層に形成する。
【００８２】
ここで、ゲート電極パターンを形成する際に、本発明の露光方法および露光装置により製造されたマスクパターンが用いられる。すなわち、感光性樹脂上の露光領域に対して、所定のビーム幅を有する露光ビームの中心を露光領域から露光ビーム幅の１／２に相当する幅を超えない走査範囲で移動させる走査制御過程と、露光領域以外の領域に当該露光ビームが到達することを阻止するために、少なくともビーム幅に相当する幅及び高さを有する遮光板を移動して露光ビームの一部又は全部を遮光する遮光制御過程と、走査制御過程と上記遮光制御過程とを経て所定のパターンが形成された感光性樹脂をエッチングしてマスクパターンを形成するマスクパターン形成過程と、このマスクパターンを用いて、ゲート電極を形成する電極形成過程と、が行われる。
【００８３】
これにより例えば、３００×３００ｍｍ^２の基板上に、線幅が０．５μｍのゲート電極パターンをフォトレジスト層に形成することができる。そして、異方性エッチングによりフォトレジスト層下の金属薄膜をパターニングし、ゲート電極を形成する。
【００８４】
次に、このゲート電極をマスクとして、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/ドレイン領域とチャネル形成領域を、ゲート電極に対して自己整合的に作製する。例えば、ＮＭＯＳ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１×１０^１６ｃｍ^−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／ｃｍ^２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。
【００８５】
この後は、適宜公知の薄膜トランジスタの製造方法を用いて、層間絶縁膜、コンタクトホール、ソース/ドレイン配線等が形成される。
【００８６】
このように製造された薄膜トランジスタは、従来の薄膜トランジスタと異なり、ゲート電極を微細に形成できるので、高出力電流、低サブスレシュホールド・スロープ、低しきい値電圧、及び高速動作等の、ＳＯＩトランジスタに匹敵する性能を得ることができる。
【００８７】
なお、本発明の露光装置および露光方法を用いて製造された薄膜トランジスタは、表示装置および電子機器に適用が可能である。ここで、「表示装置」とは、電気的作用によって発光するあるいは外部からの光の状態を変化させる電気光学素子を備えた装置一般を指し、自ら光を発するものと外部からの光の通過を制御するもの双方を含む。例えば、電気光学素子として、液晶素子、電気泳動素子、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子、電界の印加により発生した電子を発光板に当てて発光させる電子放出素子などが挙げられる。
【００８８】
図９に、本実施形態における表示装置の接続図を示す。本実施形態の表示装置は、各画素領域３０１に電界発光効果により発光可能な発光層ＯＬＥＤ、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、さらに本発明の製造方法で製造される薄膜トランジスタＴ１およびＴ２を備えて構成されている。ドライバ領域３０２からは、選択信号線Ｖselが各画素領域に供給されている。ドライバ領域３０３からは、信号線Ｖsigおよび電源線Ｖddが各画素領域に供給されている。選択信号線Ｖselと信号線Ｖsigを制御することにより、各画素領域に対する電流プログラムが行われ、発光部ＯＬＥＤによる発光が制御される。
【００８９】
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もちろん可能である。
【００９０】
さらに本発明を適用した薄膜トランジスタを有する表示装置４０１は、種々の電子機器に適用可能である。図１０に、該表示装置の電子機器への適用例を挙げる。
【００９１】
図１０（ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話４１０は、アンテナ部４１１、音声出力部４１２、音声入力部４１３、操作部４１４、および本発明の表示装置４０１を備えている。このように本発明の表示装置は表示部として利用可能である。
【００９２】
図１０（ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ４２０は、受像部４２１、操作部４２２、音声入力部４２３、および本発明の表示装置４０１を備えている。このように本発明の表示装置は、ファインダーや表示部として利用可能である。
【００９３】
図１０（ｃ）は携帯型パーソナルコンピュータへの適用例であり、当該コンピュータ４３０は、カメラ部４３１、操作部４３２、および本発明の表示装置４０１を備えている。このように本発明の表示装置は、表示部として利用可能である。
【００９４】
図１０（ｄ）はヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ４４０は、バンド４４１、光学系収納部４４２および本発明の表示装置４０１を備えている。このように本発明の表示装置は画像表示源として利用可能である。
【００９５】
図１０（ｅ）はリア型プロジェクターへの適用例であり、当該リア型プロジェクター４５０は、筐体４５１に、光源４５２、合成光学系４５３、ミラー４５４、４５５、スクリーン４５６、および本発明の表示装置４０１を備えている。このように本発明の表示装置は画像表示源として利用可能である。
【００９６】
図１０（ｆ）はフロント型プロジェクターへの適用例であり、当該フロント型プロジェクター４６０は、筐体４６２に光学系４６１および本発明の表示装置４０１を備え、画像をスクリーン４６３に表示可能になっている。このように本発明の表示装置は画像表示源として利用可能である。
【００９７】
上記例に限らず本発明の表示装置４０１は、アクティブマトリクス型の表示装置を適用可能なあらゆる電子機器に適用可能である。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などにも活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における構成原理説明図である。
【図２】本発明における動作原理説明図である。
【図３】実施形態１におけるホログラフィック露光装置の構成図である。
【図４】実施形態１における露光方法を説明するフローチャートである。
【図５】実施形態１における露光方法による走査順序を説明するホログラムマスク面の説明図である。
【図６】実施形態２における露光方法による走査順序を説明するホログラムマスク面の説明図である。
【図７】実施形態１における露光方法を説明するフローチャートである。
【図８】同図(a)は従来の露光装置で露光可能な露光領域の組み合わせ例であり、同図（ｂ）は本発明で露光可能なホログラムマスクの露光領域組み合わせ例である。
【図９】表示装置の接続図である。
【図１０】表示装置の電子機器への適用例である。
【符号の説明】
Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｈ１，Ｓｈ２…シャッタ（遮光板）、Ｗｓｖ…垂直方向の遮光板の幅、Ｗｓｈ…水平方向の遮光板の幅、Ｗｂｖ…垂直方向のビーム幅、Ｗｂｈ…水平方向のビーム幅、Ｌ…露光光源、ＳＳ…移動露光系、Ａ〜Ｅ…ホログラムマスクにおける露光領域、ＨＭ…ホログラムマスク、Ｐ…プリズム、１００…第３情報処理装置、１０２…シャッタ駆動装置、２００…ホログラムマスク、２０１…プリズム、

Claims

任意の露光領域を露光する露光装置であって、
前記露光領域を露光する所定のビーム幅を有する露光ビームの照射装置と、
少なくとも露光ビームのビーム幅に相当する幅を有する遮光板と、
前記遮光板を駆動することにより前記露光ビームの一部又は全部を遮断し、前記露光領域以外の領域に当該露光ビームが到達することを阻止する駆動装置と、を備え、
前記遮光板の縦幅及び横幅はそれぞれ前記露光ビームの縦幅及び横幅と少なくとも等しい大きさを有する、ことを特徴とする露光装置。
請求項１に記載の露光装置であって、
前記遮光板は、前記露光ビームの照射方向に略垂直であって、互いに交差する２方向のいずれかの方向に沿って独立に駆動される複数の遮光板からなる、ことを特徴とする露光装置。
請求項１に記載の露光装置であって、
前記遮光板は、前記露光ビームの照射方向に略垂直であって、互いに交差する２方向のそれぞれの方向に沿って独立に駆動される４枚の遮光板からなる、ことを特徴とする露光装置。
請求項１に記載の露光装置であって、
前記遮光板は、前記露光ビームの照射方向に略垂直に移動する、ことを特徴とする露光装置。
請求項１に記載の露光装置であって、
前記駆動装置は、前記露光ビームの中心点と前記露光領域の境界との距離が前記露光ビーム幅の１／２以下である場合に、前記露光領域内のみに前記露光ビームが到達するように前記遮光板を移動する、ことを特徴とする露光装置。
任意の露光領域を露光する露光方法であって、
所定のビーム幅を有する露光ビームの中心を前記露光領域から前記露光ビーム幅の１／２に相当する幅を超えない走査範囲で移動させる走査制御過程と、
前記露光領域以外の領域に当該露光ビームが到達することを阻止するために、前記ビームの縦幅及び横幅にそれぞれ相当する縦幅及び横幅を少なくとも有する遮光板を移動して前記露光ビームの一部又は全部を遮光する遮光制御過程と、
を含む露光方法。
前記走査制御過程は、
前記走査範囲の境界上に露光ビームを位置させるステップと、
第１方向に当該露光ビームを走査させるステップと、
前記露光ビームの中心が前記走査範囲の他端に達した場合に所定距離だけ前記露光ビームを第２方向に移動させ、当該他端に達する前の走査方向とは逆の方向に当該露光ビームを走査させるステップと、
前記露光ビームの中心点が前記走査範囲の終端に達した場合に、露光を終了させるステップと、
を備える請求項６に記載の露光方法。
前記走査制御過程において、第１方向に走査中の前記露光ビームの中心が前記走査領域から当該領域以外の方向に当該露光ビーム幅の１／２以内の距離に位置している場合、更に、走査領域以外の領域に当該露光ビームが到達しないように当該走査速度に同期して遮光板を移動する遮光制御ステップを行う請求項６に記載の露光方法。
感光性樹脂上の露光領域に対して、所定のビーム幅を有する露光ビームの中心を前記露光領域から前記露光ビーム幅の１／２に相当する幅を超えない走査範囲で移動させる走査制御過程と、
前記露光領域以外の領域に当該露光ビームが到達することを阻止するために、少なくとも前記ビームの縦幅及び横幅にそれぞれ相当する縦幅及び横幅を有する遮光板を移動して前記露光ビームの一部又は全部を遮光する遮光制御過程と、
前記走査制御過程と前記遮光制御過程とを経て所定のパターンが形成された感光性樹脂をエッチングしてマスクパターンを形成するマスクパターン形成過程と、
前記マスクパターンを用いて、ゲート電極を形成する電極形成過程と、
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。