JP2004086097A - 半導体装置用フォトマスク及びフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置用フォトマスク及びフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004086097A JP2004086097A JP2002250233A JP2002250233A JP2004086097A JP 2004086097 A JP2004086097 A JP 2004086097A JP 2002250233 A JP2002250233 A JP 2002250233A JP 2002250233 A JP2002250233 A JP 2002250233A JP 2004086097 A JP2004086097 A JP 2004086097A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photomask
- semiconductor device
- mask
- pattern
- mask pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
【課題】複数のマスクパターンを１枚のフォトマスク内に領域を分けて形成する場合であれ、半導体装置として無駄な領域ができることを排除しつつ、その作業効率をより高めることのできる半導体装置用フォトマスク及び該フォトマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】フォトマスクには、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した例えば４つのマスクパターン１〜４が１枚のフォトマスク内に領域を分けて形成されている。しかも、１枚のフォトマスク内に形成される複数のマスクパターン１〜４は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程において連続して使用されるとともに、使用される時の向きも揃えて実質的に同一方向に配置されている。
【選択図】 図１
【解決手段】フォトマスクには、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した例えば４つのマスクパターン１〜４が１枚のフォトマスク内に領域を分けて形成されている。しかも、１枚のフォトマスク内に形成される複数のマスクパターン１〜４は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程において連続して使用されるとともに、使用される時の向きも揃えて実質的に同一方向に配置されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィ工程で使用される半導体装置用フォトマスク及びフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置製造プロセスにおいても、その微細加工技術が益々重要になってきている。その中でも例えば、半導体回路パターンをフォトマスクを介して転写露光し、現像により感光剤パターンを形成するフォトリソグラフィ工程に関しては、形成する感光剤パターンを精度良く形成することが重要である。特に、半導体装置の集積度が上がるにつれて、形成パターンの最小寸法が小さくなり、それに伴い転写露光に使用するフォトマスクの精度も厳しくなっており、それゆえフォトマスク１枚当たりの値段も高くなる傾向にある。また、前記フォトリソグラフィ工程においては、パターンの転写露光工程数と同数のフォトマスクが必要となり、かつフォトマスクの単価の上昇もあり、製造工程においてこうしたフォトマスクのもたらすコストの問題が無視できないものとなってきている。
【０００３】
そこで、フォトマスクの製造コストを抑えるために、１枚のフォトマスクに複数の加工に対応したパターンを配置し、複数のフォトリソグラフィ工程を１枚のフォトマスクで補う方法が検討されている。
【０００４】
このようなフォトマスクの一例として、例えば特開平５−３１３３４８号公報には、１枚のフォトマスクに１層分の加工に対応したパターン領域を一定方向に９０度単位で回転させた位置関係で４層分配置する方法なども提案されている。すなわちこのフォトマスクでは、まずは図３（ａ）に示すように、フォトマスクの「Ａ」の部分を正方向で使用して、それに応じた回路パターンの加工を行う。次に図３（ｂ）に示すように、このフォトマスクを９０度回転させて、フォトマスクの「Ｂ」の部分を使用して、それに応じた次工程の回路パターンの加工を行う。以下同様に、それぞれ図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、当該フォトマスクを順次９０度回転させて、フォトマスクの「Ｃ」及び「Ｄ」の部分をそれぞれ使用した回路パターンの加工を行う。これにより、半導体装置の例えば図３（ａ）の「Ａ」のパターンが形成された領域に対応して、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順に回路パターンの加工が行われる。
【０００５】
このようなフォトマスクによれば、１工程につき１枚のフォトマスクが必要な方法と比較して、半導体装置の製造に必要なフォトマスクの枚数を大幅に削減でき、フォトマスクに起因するコストを削減することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体装置の製造に際して、上記のようなフォトマスクを用いた場合には、最初の露光において使用される部分、すなわち、最下層に対応して使用される図３（ａ）に示すフォトマスクの「Ａ」のパターンに対した部分のみで半導体素子の加工が行われることとなる。すなわち、その後の工程で、図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示される態様で順次「Ｂ」〜「Ｄ」のパターンが用いられるとはいえ、それらパターンを用いて実際に加工されるのは、半導体装置のうちの図３（ａ）でいう上記「Ａ」のパターンに対応した部分のみでしかない。すなわち、それ以外の部分は当該半導体装置として利用することができない領域となってしまう。そのため、半導体装置として使用することのできるウェハの有効面積も小さくなり、結局は、完成したウェハ内において最初に露光した「Ａ」のパターンに対応した部分以外の図３（ａ）でいうところの「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」の各パターンに対応する領域、すなわち３／４の領域は無駄な領域となってしまう。
【０００７】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のマスクパターンを１枚のフォトマスク内に領域を分けて形成する場合であれ、半導体装置として無駄な領域ができることを排除しつつ、その作業効率をより高めることのできる半導体装置用フォトマスク及び該フォトマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンが１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されてなることをその要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、フォトリソグラフィ工程の連続した層の加工に用いられるマスクパターンが、１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されることにより、フォトリソグラフィ工程の連続した層の加工を１枚のフォトマスクに効率よくまとめることができる。また、マスクパターンが、１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されることにより、フォトリソグラフィ工程の転写露光時に、フォトマスクを回転させて使用する必要が無く作業を簡略化することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置用フォトマスクにおいて、前記複数のマスクパターンが、それぞれ矩形上に隣接して且つ、それらマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さの少なくとも一方が実質的に等しい寸法にて形成されてなることをその要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、フォトマスク上に複数のマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さの少なくとも一方が実質的に等しい寸法にて形成されることにより、フォトマスク上に複数のマスクパターンを配置し易くなる。また、フォトマスク上に複数のマスクパターンがそれぞれ矩形上に隣接して形成されるため、フォトマスク上のフォトリソグラフィ工程の転写露光時に使用しない無駄な領域を少なくできる。よって、フォトマスク上に効率よくマスクパターンを配置することができ、フォトマスクの製造コストを削減することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の半導体装置用フォトマスクにおいて、前記複数のマスクパターンがそれぞれ実質的に同一の面積を有して形成されてなることをその要旨とする。
【００１３】
これも上述のように、フォトマスク上に形成された複数のマスクパターンがそれぞれ実質的に同一の面積を有することにより、フォトマスク上に複数のマスクパターンを効率良くその上数多く配置できるため、フォトマスク上に転写露光に使用しない無駄な領域を少なくすることができ、フォトマスクの製造コストを削減することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置用フォトマスクにおいて、前記複数のマスクパターンとして、前記半導体装置の主に配線層の形成に用いられるライン系のパターン特性を持つものと、前記半導体装置の主に接続孔の形成に用いられるホール系のパターン特性を持つものとが混在されてなることをその要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、フォトマスク上に複数のマスクパターンとして、半導体装置の主に配線層の形成に用いられるライン系のパターン特性を持つものと、半導体装置の主に接続孔の形成に用いられるホール系のパターン特性を持つものとが混在して配置される。通常、ほとんどのフォトリソグラフィ工程では、ライン系の工程とホール系の工程との連続した工程が採用されることが多く、その場合であっても、１枚のフォトマスクでそれら連続した工程に対応することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置用フォトマスクにおいて、前記複数のマスクパターンには、それぞれ直後のフォトリソグラフィ工程において使用されるマスクパターンに対するターゲットマークを形成するためのパターンが設けられてなることをその要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、複数のマスクパターンには、それぞれ直後のフォトリソグラフィ工程において使用されるマスクパターンに対するターゲットマークが形成されている。そのため、フォトリソグラフィ工程において次に使用するマスクパターンを明確に認識することができるとともに、露光転写時の各マスクパターンの位置合わせ精度も自ずと向上するようになる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数のマスクパターンからなるフォトマスクを用いて半導体装置を製造する方法であって、前記フォトマスクとして、前記２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンがそれぞれ１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されたフォトマスクを用い、それらフォトマスクの所望するマスクパターン以外を順次遮光しつつ、前記半導体装置の各層に対応したマスクパターンの転写露光を行うことをその要旨とする。
【００１９】
上記製造方法によれば、２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンがそれぞれ１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されたフォトマスクが用いられる。そのため、フォトリソグラフィ工程による連続した層の加工を効率よく行うことができる。また一般に、フォトリソグラフィ工程で使用されるフォトマスクの枚数は、１枚当たりのフォトマスクに配置したマスクパターンの数分だけ逆数的に少なくなる。そのため、フォトリソグラフィ工程で使用するフォトマスクの枚数を減らすことができ、半導体装置の製造を簡素化することができるとともに、該製造にかかるコストも大幅に削減することができる。
【００２０】
しかも、フォトリソグラフィ工程の連続した層の加工に用いられるマスクパターンが、１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されている。これにより、それらフォトマスクの所望するマスクパターン以外を順次遮光しつつ、半導体装置の各層に対応したマスクパターンの転写露光を行う際、フォトマスクを順次回転させる等の必要も無くなる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法において、前記フォトマスクとして更に、前記複数のマスクパターンが矩形状に隣接して且つ、それらマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さが実質的に等しい同一面積のものを用い、露光装置に設けられたブラインドにて前記所望するマスクパターン以外を順次遮光しつつ、同所望するマスクパターンの領域のみ選択的に転写露光することをその要旨とする。
【００２２】
上記製造方法によれば、マスクパターンが矩形状に隣接して且つ、それらマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さが実質的に等しく同一面積に形成されたフォトマスクを用い半導体装置の製造を行うこととした。そのため、フォトリソグラフィ工程での露光転写時、使用しないマスクパターンをブラインドによって遮光し、使用するパターン領域のみを選択的に転写露光する際の遮光形状あるいは露光形状を、一定の形状とすることができる。よって、この意味でも、半導体装置の製造の簡略化、及び製造コストの削減を図ることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載のフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法において、前記フォトマスクとして更に、前記複数のマスクパターンにそれぞれ直後のフォトリソグラフィ工程において使用されるマスクパターンに対するターゲットマークを形成するためのパターンが設けられたものを用い、それら形成されるターゲットマークに基づき、各々次工程で使用されるマスクパターンの位置合わせが行われることをその要旨とする。
【００２４】
上記製造方法によれば、各々直前のフォトリソグラフィ工程で形成されるターゲットマークに基づき、各々次工程で使用されるマスクパターンの位置合わせが行われる。そのため、ターゲットマークを別途に形成する必要がなくなるとともに、各マスクパターンの位置合わせ精度も自ずと向上するようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる半導体装置用フォトマスク及び該フォトマスクを用いた半導体装置の製造方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１（ａ）及び（ｂ）に、本実施形態のフォトマスクについてその一例を示す。
これら図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本実施形態のフォトマスクでは、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数のマスクパターンがそれぞれ１枚のフォトマスク内に領域を分けて形成されている。しかも、それぞれ１枚のフォトマスク内に形成される複数のマスクパターン（加工パターン）は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程において連続して使用されるとともに、使用される時の向きも揃えて実質的に同一方向に配置されている。
【００２７】
具体的には、図１（ａ）に示すフォトマスクは、マスクパターン１、２、３、４を１枚のフォトマスク内に搭載しており、図１（ｂ）に示すフォトマスクは、マスクパターン５、６、７、８を１枚のフォトマスクに搭載している。ここで、図１（ａ）に示すフォトマスクの上記各マスクパターン１、２、３、４とは、半導体装置の製造工程の主に前半の４回のフォトリソグラフィ工程で連続して使用されるマスクパターンが、使用される順に左から右へ、そして上から下へと順に配置されたものである。また、図１（ｂ）に示すフォトマスクの上記各マスクパターン５、６、７、８とは、半導体装置の製造工程の主に後半の４回のフォトリソグラフィ工程で連続して使用されるマスクパターンが、これも使用される順に左から右へ、そして上から下へと順に配置されたものである。
【００２８】
一方、これらフォトマスク上の各マスクパターン１〜８は、それぞれ正方形に形成され隣接して配置されている。すなわち、各マスクパターン１〜８の縦方向の長さと横方向の長さは実質的に等しく、面積も実質的に同一に形成されている。このように、各マスクパターン１〜８を正方形に形成し、隣接させることで、フォトマスク上の各マスクパターンの有効面積を最も増加させることができ、無駄なスペースを極力減らすことができる。また、これら各マスクパターン１〜８は上述のように、半導体装置のフォトリソグラフィ工程で使用されるときの向きを揃えて配置されている。ちなみに本実施形態においては、上記各マスクパターン１〜８のそれぞれ図中下の方向が、転写露光時のウェハのオリエンテーションフラット部の方向になるように揃えて各フォトマスク上に配置されている。
【００２９】
また一方、上記各マスクパターン１〜８には、それぞれ直後のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターンに対する位置合わせのための情報としてのターゲットマークを形成するためのターゲットパターンＴ１〜Ｔ８が形成されている。
【００３０】
これらターゲットパターンＴ１〜Ｔ８は、その形状と位置により識別化されており、露光装置に装備されている画像認識手段により、それら情報を検出することが可能である。
【００３１】
次に、こうした本実施形態のフォトマスクを用いた半導体装置の製造手順（フォトリソグラフィ工程）の実際について、図２を併せ参照しながら説明する。
ここでは、半導体装置の製造プロセスにおいて、図１（ａ）、（ｂ）に例示した２枚のフォトマスクを用いての、以下に示す８回の露光、現像工程があると仮定する。
【００３２】
１．素子分離工程
２．ゲート形成工程
３．トランジスタ形成用注入工程
４．コンタクトホール（接続孔）形成工程
５．第１メタル形成（配線）工程
６．第２ビアホール（接続孔）形成工程
７．第２メタル形成（配線）工程
８．パッド工程
そしてここでは、上記１．の工程〜上記４．の工程を前期工程、上記５．の工程を〜上記８．の工程を後期工程に分類し、このような８つの工程に対し、図１（ａ）、（ｂ）に例示したフォトマスクの各マスクパターン１〜８を、図２に示す態様にて順次使用する。
【００３３】
なお、先の図１（ａ）、（ｂ）からも明らかなように、上記各フォトマスク上のマスクパターン１〜８のうち、マスクパターン１、２、５、７は、半導体装置の主に配線層の形成に用いられるライン系のパターン特性を持つ。また、マスクパターン３、４、６、８は、半導体装置の主に接続孔の形成に用いられるホール系のパターン特性を持つ。そして図１（ａ）、（ｂ）に示すフォトマスクでは、これらライン系のパターン特性を持つマスクパターンとホール系のパターン特性を持つマスクパターンとが、１枚のフォトマスク上に混在して配置されている。
【００３４】
さて、上記１．の工程である素子分離工程の露光に際しては、図１（ａ）に示したフォトマスクのマスクパターン１を使用する。具体的には、同フォトマスクを露光装置に装備されているマスクホルダにセットした後、同じく露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ａ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン２、３、４の部分を遮光し、マスクパターン１の部分のみを選択的に露光に使用して素子分離工程の加工を行う。なおこの際、マスクパターン１に形成されているターゲットパターンＴ１によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン２との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３５】
次に、上記２．の工程であるゲート形成工程の露光に際しては、図１（ａ）に示したフォトマスクのマスクパターン２を使用する。具体的には、上記ターゲットパターンＴ１に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン２とウェハとの位置合わせを行う。そして同様に、露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ｂ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン１、３、４の部分を遮光し、マスクパターン２の部分のみを選択的に露光に使用してゲート形成工程の加工を行う。なおこの際には、マスクパターン２に形成されているターゲットパターンＴ２によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン３との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３６】
次に、上記３．の工程であるトランジスタ形成用注入工程の露光に際しては、図１（ａ）に示したフォトマスクのマスクパターン３を使用する。この場合も、具体的には、上記ターゲットパターンＴ２に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン３とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ｃ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン１、２、４の部分を遮光し、マスクパターン３の部分のみを選択的に露光に使用してトランジスタ形成用注入工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン３に形成されているターゲットパターンＴ３によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン４との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３７】
さらに、上記４．の工程であるコンタクトホール形成工程の露光に際しては、図１（ａ）に示したフォトマスクのマスクパターン４を使用する。そして、具体的には、上記ターゲットパターンＴ３に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン４とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって図２（Ｄ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン１、２、３の部分を遮光し、マスクパターン４の部分のみを選択的に露光に使用してコンタクト形成工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン４に形成されているターゲットパターンＴ４によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン５との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３８】
また、上記５．の工程である第１メタル形成工程の露光に際しては、図１（ｂ）に示したフォトマスクのマスクパターン５を使用する。すなわち具体的には、まずは同フォトマスクを露光装置に装備されているマスクホルダに付け替える。その後、上記ターゲットパターンＴ４に対応して形成されたターゲットマークを同じく露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン５とウェハとの位置合わせを行う。そしてここでも、露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ｅ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン６、７、８の部分を遮光し、マスクパターン５の部分のみを選択的に露光に使用して第１メタル形成工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン５に形成されているターゲットパターンＴ５によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン６との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３９】
また、上記６．の工程である第２ビアホール形成工程の露光に際しては、図１（ｂ）に示したフォトマスクのマスクパターン６を使用する。これも具体的には、上記ターゲットパターンＴ５に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン６とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって図２（Ｆ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン５、７、８の部分を遮光し、マスクパターン６の部分のみを選択的に露光に使用して第２ビアホール形成工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン６に形成されているターゲットパターンＴ６によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン７との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００４０】
さらに、上記７．の工程である第２メタル形成工程に際しては、図１（ｂ）に示したフォトマスクのマスクパターン７を使用する。具体的には、上記ターゲットパターンＴ６に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン７とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって図２（Ｇ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン５、６、８の部分を遮光し、マスクパターン７の部分のみを選択的に露光に使用して第２メタル形成工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン７に形成されているターゲットパターンＴ７によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン８との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００４１】
そして、上記８．の工程であるパッド工程の露光に際しては、図１（ｂ）に示したフォトマスクのマスクパターン８を使用する。そしてこの場合も、具体的には、上記ターゲットパターンＴ７に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン８とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ｈ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン５、６、７の部分を遮光し、マスクパターン８の部分のみを選択的に露光に使用してパッド工程の加工を行う。
【００４２】
本実施形態ではこのように、フォトリソグラフィ工程で連続して使用されるマスクパターンが配置された２枚のフォトマスクを、ブラインド機構によって順次不必要な部分を遮光しつつ、上記８種の加工を行うことで、所望とする半導体装置を製造する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態にかかる半導体装置用フォトマスク及び該フォトマスクを用いた半導体装置の製造方法によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４４】
（１）フォトリソグラフィ工程の連続した層の加工で使用されるマスクパターン１〜４と、マスクパターン５〜８は、それぞれ１枚のフォトマスク内に領域を分けて形成されている。そのため、フォトリソグラフィ工程の連続した８層分の加工を２枚のフォトマスクを用いて、すなわちフォトマスクの１回の交換のみで効率よく加工することができる。
【００４５】
また、各フォトマスク上のマスクパターン１〜８は、実質的に同一方向に形成されているため、フォトリソグラフィ工程の転写露光時に、フォトマスクを回転させる等の必要も無く、作業を簡略化することができる。
【００４６】
（２）各フォトマスク上のマスクパターン１〜８は、縦方向の長さと横方向の長さが実質的に等しく、面積が実質的に同一の正方形状に隣接して配置される。そのため、フォトマスク上には複数のマスクパターンを効率良く数多く配置でき、転写露光時に使用しない無駄な領域の少ない効率のよいフォトマスクが作成できる。
【００４７】
また、このフォトマスクを用いて、フォトリソグラフィ工程にて遮光板により使用しないマスクパターンをブラインドにより遮光し、使用するパターン領域のみを選択的に転写露光する際に、遮光形状あるいは露光形状を一定の形状にできる。
【００４８】
（３）各フォトマスク上のマスクパターン１〜８には、半導体装置の主に配線層の形成に用いられるライン系のパターン特性を持つものと、半導体装置の主に接続孔の形成に用いられるホール系のパターン特性を持つものとが混在されて配置されている。通常、ほとんどのフォトリソグラフィ工程では、ライン系の工程と、ホール系の工程は連続した工程である場合が多い。この点でも、本実施形態では、ライン系の工程とホール系の工程が混在した８層分のフォトリソグラフィ工程を２枚のフォトマスクを用いて、すなわちフォトマスクの１回の交換のみで効率よく加工することができる。
【００４９】
（４）各フォトマスク上のマスクパターン１〜８には、直後のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターンに対するターゲットパターンＴ１〜Ｔ８が形成されている。そのため、フォトリソグラフィ工程において次に使用するマスクパターンを明確に認識することができ、また、露光転写時の各マスクパターンの位置合わせ精度を向上させることができる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても上記に準じた作用効果を得ることができる。
・上記実施形態では、１枚のフォトマスクに対して、各々４層分の加工に対応した４つのマスクパターンを配置した２枚のフォトマスクを使用して、半導体装置の製造を行う場合について例示した。しかし、フォトマスクに配置するパターンの数やフォトマスクの枚数については任意である。要は半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンが各１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されていればよい。
【００５１】
・フォトマスク上のフォトリソグラフィ工程で連続して使用される順に配置されるマスクパターンとしては、必ずしも配置される順番として、左から右、上から下の順に配置される必要はない。これも要は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンが各１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されていればよい。
【００５２】
・上記実施形態では、フォトリソグラフィ工程において、フォトマスクは露光装置に固定し、ウェハを動かすことによりマスクパターンとウェハとの位置合わせを行った。しかし、ウェハを露光装置に固定し、フォトマスクを動かすことによりウェハとマスクパターンとの位置合わせを行ってもよいし、またウェハとフォトマスクの両方を動かすことにより、ウェハとマスクパターンとの位置合わせを行ってもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、ターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてマスクパターンとウェハとの位置合わせを行うこととした。しかし、マスクパターンに形成されたターゲットパターンの形状とウェハに形成されたターゲットマークの形状との重ね合わせにより、マスクパターンとウェハとの位置合わせを行うこととしてもよい。
【００５４】
また、ターゲットパターンはマスクパターン上に四角形で形成したが、ターゲットパターンの形状は円形や線状や文字状等、他の形状であってもよい。
・上記実施形態では、フォトマスク上の各マスクパターンを正方形に形成したが、必ずしも正方形に形成されるとは限らない。要は、各マスクパターンの、縦方向の長さ、横方向の長さ、及び面積のうち少なくとも１つが実質的に同じで矩形状に形成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる半導体装置用フォトマスクの一実施形態についてその平面構造を示す平面図。
【図２】本実施形態のフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法の一例を示す略図。
【図３】従来の半導体装置用フォトマスクの一例についてその平面構造を示す平面図。
【符号の説明】１〜８…マスクパターン、Ｔ１〜Ｔ８…ターゲットパターン。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィ工程で使用される半導体装置用フォトマスク及びフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置製造プロセスにおいても、その微細加工技術が益々重要になってきている。その中でも例えば、半導体回路パターンをフォトマスクを介して転写露光し、現像により感光剤パターンを形成するフォトリソグラフィ工程に関しては、形成する感光剤パターンを精度良く形成することが重要である。特に、半導体装置の集積度が上がるにつれて、形成パターンの最小寸法が小さくなり、それに伴い転写露光に使用するフォトマスクの精度も厳しくなっており、それゆえフォトマスク１枚当たりの値段も高くなる傾向にある。また、前記フォトリソグラフィ工程においては、パターンの転写露光工程数と同数のフォトマスクが必要となり、かつフォトマスクの単価の上昇もあり、製造工程においてこうしたフォトマスクのもたらすコストの問題が無視できないものとなってきている。
【０００３】
そこで、フォトマスクの製造コストを抑えるために、１枚のフォトマスクに複数の加工に対応したパターンを配置し、複数のフォトリソグラフィ工程を１枚のフォトマスクで補う方法が検討されている。
【０００４】
このようなフォトマスクの一例として、例えば特開平５−３１３３４８号公報には、１枚のフォトマスクに１層分の加工に対応したパターン領域を一定方向に９０度単位で回転させた位置関係で４層分配置する方法なども提案されている。すなわちこのフォトマスクでは、まずは図３（ａ）に示すように、フォトマスクの「Ａ」の部分を正方向で使用して、それに応じた回路パターンの加工を行う。次に図３（ｂ）に示すように、このフォトマスクを９０度回転させて、フォトマスクの「Ｂ」の部分を使用して、それに応じた次工程の回路パターンの加工を行う。以下同様に、それぞれ図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、当該フォトマスクを順次９０度回転させて、フォトマスクの「Ｃ」及び「Ｄ」の部分をそれぞれ使用した回路パターンの加工を行う。これにより、半導体装置の例えば図３（ａ）の「Ａ」のパターンが形成された領域に対応して、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順に回路パターンの加工が行われる。
【０００５】
このようなフォトマスクによれば、１工程につき１枚のフォトマスクが必要な方法と比較して、半導体装置の製造に必要なフォトマスクの枚数を大幅に削減でき、フォトマスクに起因するコストを削減することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体装置の製造に際して、上記のようなフォトマスクを用いた場合には、最初の露光において使用される部分、すなわち、最下層に対応して使用される図３（ａ）に示すフォトマスクの「Ａ」のパターンに対した部分のみで半導体素子の加工が行われることとなる。すなわち、その後の工程で、図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示される態様で順次「Ｂ」〜「Ｄ」のパターンが用いられるとはいえ、それらパターンを用いて実際に加工されるのは、半導体装置のうちの図３（ａ）でいう上記「Ａ」のパターンに対応した部分のみでしかない。すなわち、それ以外の部分は当該半導体装置として利用することができない領域となってしまう。そのため、半導体装置として使用することのできるウェハの有効面積も小さくなり、結局は、完成したウェハ内において最初に露光した「Ａ」のパターンに対応した部分以外の図３（ａ）でいうところの「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」の各パターンに対応する領域、すなわち３／４の領域は無駄な領域となってしまう。
【０００７】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のマスクパターンを１枚のフォトマスク内に領域を分けて形成する場合であれ、半導体装置として無駄な領域ができることを排除しつつ、その作業効率をより高めることのできる半導体装置用フォトマスク及び該フォトマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンが１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されてなることをその要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、フォトリソグラフィ工程の連続した層の加工に用いられるマスクパターンが、１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されることにより、フォトリソグラフィ工程の連続した層の加工を１枚のフォトマスクに効率よくまとめることができる。また、マスクパターンが、１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されることにより、フォトリソグラフィ工程の転写露光時に、フォトマスクを回転させて使用する必要が無く作業を簡略化することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置用フォトマスクにおいて、前記複数のマスクパターンが、それぞれ矩形上に隣接して且つ、それらマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さの少なくとも一方が実質的に等しい寸法にて形成されてなることをその要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、フォトマスク上に複数のマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さの少なくとも一方が実質的に等しい寸法にて形成されることにより、フォトマスク上に複数のマスクパターンを配置し易くなる。また、フォトマスク上に複数のマスクパターンがそれぞれ矩形上に隣接して形成されるため、フォトマスク上のフォトリソグラフィ工程の転写露光時に使用しない無駄な領域を少なくできる。よって、フォトマスク上に効率よくマスクパターンを配置することができ、フォトマスクの製造コストを削減することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の半導体装置用フォトマスクにおいて、前記複数のマスクパターンがそれぞれ実質的に同一の面積を有して形成されてなることをその要旨とする。
【００１３】
これも上述のように、フォトマスク上に形成された複数のマスクパターンがそれぞれ実質的に同一の面積を有することにより、フォトマスク上に複数のマスクパターンを効率良くその上数多く配置できるため、フォトマスク上に転写露光に使用しない無駄な領域を少なくすることができ、フォトマスクの製造コストを削減することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置用フォトマスクにおいて、前記複数のマスクパターンとして、前記半導体装置の主に配線層の形成に用いられるライン系のパターン特性を持つものと、前記半導体装置の主に接続孔の形成に用いられるホール系のパターン特性を持つものとが混在されてなることをその要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、フォトマスク上に複数のマスクパターンとして、半導体装置の主に配線層の形成に用いられるライン系のパターン特性を持つものと、半導体装置の主に接続孔の形成に用いられるホール系のパターン特性を持つものとが混在して配置される。通常、ほとんどのフォトリソグラフィ工程では、ライン系の工程とホール系の工程との連続した工程が採用されることが多く、その場合であっても、１枚のフォトマスクでそれら連続した工程に対応することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置用フォトマスクにおいて、前記複数のマスクパターンには、それぞれ直後のフォトリソグラフィ工程において使用されるマスクパターンに対するターゲットマークを形成するためのパターンが設けられてなることをその要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、複数のマスクパターンには、それぞれ直後のフォトリソグラフィ工程において使用されるマスクパターンに対するターゲットマークが形成されている。そのため、フォトリソグラフィ工程において次に使用するマスクパターンを明確に認識することができるとともに、露光転写時の各マスクパターンの位置合わせ精度も自ずと向上するようになる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数のマスクパターンからなるフォトマスクを用いて半導体装置を製造する方法であって、前記フォトマスクとして、前記２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンがそれぞれ１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されたフォトマスクを用い、それらフォトマスクの所望するマスクパターン以外を順次遮光しつつ、前記半導体装置の各層に対応したマスクパターンの転写露光を行うことをその要旨とする。
【００１９】
上記製造方法によれば、２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンがそれぞれ１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されたフォトマスクが用いられる。そのため、フォトリソグラフィ工程による連続した層の加工を効率よく行うことができる。また一般に、フォトリソグラフィ工程で使用されるフォトマスクの枚数は、１枚当たりのフォトマスクに配置したマスクパターンの数分だけ逆数的に少なくなる。そのため、フォトリソグラフィ工程で使用するフォトマスクの枚数を減らすことができ、半導体装置の製造を簡素化することができるとともに、該製造にかかるコストも大幅に削減することができる。
【００２０】
しかも、フォトリソグラフィ工程の連続した層の加工に用いられるマスクパターンが、１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されている。これにより、それらフォトマスクの所望するマスクパターン以外を順次遮光しつつ、半導体装置の各層に対応したマスクパターンの転写露光を行う際、フォトマスクを順次回転させる等の必要も無くなる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法において、前記フォトマスクとして更に、前記複数のマスクパターンが矩形状に隣接して且つ、それらマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さが実質的に等しい同一面積のものを用い、露光装置に設けられたブラインドにて前記所望するマスクパターン以外を順次遮光しつつ、同所望するマスクパターンの領域のみ選択的に転写露光することをその要旨とする。
【００２２】
上記製造方法によれば、マスクパターンが矩形状に隣接して且つ、それらマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さが実質的に等しく同一面積に形成されたフォトマスクを用い半導体装置の製造を行うこととした。そのため、フォトリソグラフィ工程での露光転写時、使用しないマスクパターンをブラインドによって遮光し、使用するパターン領域のみを選択的に転写露光する際の遮光形状あるいは露光形状を、一定の形状とすることができる。よって、この意味でも、半導体装置の製造の簡略化、及び製造コストの削減を図ることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載のフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法において、前記フォトマスクとして更に、前記複数のマスクパターンにそれぞれ直後のフォトリソグラフィ工程において使用されるマスクパターンに対するターゲットマークを形成するためのパターンが設けられたものを用い、それら形成されるターゲットマークに基づき、各々次工程で使用されるマスクパターンの位置合わせが行われることをその要旨とする。
【００２４】
上記製造方法によれば、各々直前のフォトリソグラフィ工程で形成されるターゲットマークに基づき、各々次工程で使用されるマスクパターンの位置合わせが行われる。そのため、ターゲットマークを別途に形成する必要がなくなるとともに、各マスクパターンの位置合わせ精度も自ずと向上するようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる半導体装置用フォトマスク及び該フォトマスクを用いた半導体装置の製造方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１（ａ）及び（ｂ）に、本実施形態のフォトマスクについてその一例を示す。
これら図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本実施形態のフォトマスクでは、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数のマスクパターンがそれぞれ１枚のフォトマスク内に領域を分けて形成されている。しかも、それぞれ１枚のフォトマスク内に形成される複数のマスクパターン（加工パターン）は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程において連続して使用されるとともに、使用される時の向きも揃えて実質的に同一方向に配置されている。
【００２７】
具体的には、図１（ａ）に示すフォトマスクは、マスクパターン１、２、３、４を１枚のフォトマスク内に搭載しており、図１（ｂ）に示すフォトマスクは、マスクパターン５、６、７、８を１枚のフォトマスクに搭載している。ここで、図１（ａ）に示すフォトマスクの上記各マスクパターン１、２、３、４とは、半導体装置の製造工程の主に前半の４回のフォトリソグラフィ工程で連続して使用されるマスクパターンが、使用される順に左から右へ、そして上から下へと順に配置されたものである。また、図１（ｂ）に示すフォトマスクの上記各マスクパターン５、６、７、８とは、半導体装置の製造工程の主に後半の４回のフォトリソグラフィ工程で連続して使用されるマスクパターンが、これも使用される順に左から右へ、そして上から下へと順に配置されたものである。
【００２８】
一方、これらフォトマスク上の各マスクパターン１〜８は、それぞれ正方形に形成され隣接して配置されている。すなわち、各マスクパターン１〜８の縦方向の長さと横方向の長さは実質的に等しく、面積も実質的に同一に形成されている。このように、各マスクパターン１〜８を正方形に形成し、隣接させることで、フォトマスク上の各マスクパターンの有効面積を最も増加させることができ、無駄なスペースを極力減らすことができる。また、これら各マスクパターン１〜８は上述のように、半導体装置のフォトリソグラフィ工程で使用されるときの向きを揃えて配置されている。ちなみに本実施形態においては、上記各マスクパターン１〜８のそれぞれ図中下の方向が、転写露光時のウェハのオリエンテーションフラット部の方向になるように揃えて各フォトマスク上に配置されている。
【００２９】
また一方、上記各マスクパターン１〜８には、それぞれ直後のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターンに対する位置合わせのための情報としてのターゲットマークを形成するためのターゲットパターンＴ１〜Ｔ８が形成されている。
【００３０】
これらターゲットパターンＴ１〜Ｔ８は、その形状と位置により識別化されており、露光装置に装備されている画像認識手段により、それら情報を検出することが可能である。
【００３１】
次に、こうした本実施形態のフォトマスクを用いた半導体装置の製造手順（フォトリソグラフィ工程）の実際について、図２を併せ参照しながら説明する。
ここでは、半導体装置の製造プロセスにおいて、図１（ａ）、（ｂ）に例示した２枚のフォトマスクを用いての、以下に示す８回の露光、現像工程があると仮定する。
【００３２】
１．素子分離工程
２．ゲート形成工程
３．トランジスタ形成用注入工程
４．コンタクトホール（接続孔）形成工程
５．第１メタル形成（配線）工程
６．第２ビアホール（接続孔）形成工程
７．第２メタル形成（配線）工程
８．パッド工程
そしてここでは、上記１．の工程〜上記４．の工程を前期工程、上記５．の工程を〜上記８．の工程を後期工程に分類し、このような８つの工程に対し、図１（ａ）、（ｂ）に例示したフォトマスクの各マスクパターン１〜８を、図２に示す態様にて順次使用する。
【００３３】
なお、先の図１（ａ）、（ｂ）からも明らかなように、上記各フォトマスク上のマスクパターン１〜８のうち、マスクパターン１、２、５、７は、半導体装置の主に配線層の形成に用いられるライン系のパターン特性を持つ。また、マスクパターン３、４、６、８は、半導体装置の主に接続孔の形成に用いられるホール系のパターン特性を持つ。そして図１（ａ）、（ｂ）に示すフォトマスクでは、これらライン系のパターン特性を持つマスクパターンとホール系のパターン特性を持つマスクパターンとが、１枚のフォトマスク上に混在して配置されている。
【００３４】
さて、上記１．の工程である素子分離工程の露光に際しては、図１（ａ）に示したフォトマスクのマスクパターン１を使用する。具体的には、同フォトマスクを露光装置に装備されているマスクホルダにセットした後、同じく露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ａ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン２、３、４の部分を遮光し、マスクパターン１の部分のみを選択的に露光に使用して素子分離工程の加工を行う。なおこの際、マスクパターン１に形成されているターゲットパターンＴ１によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン２との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３５】
次に、上記２．の工程であるゲート形成工程の露光に際しては、図１（ａ）に示したフォトマスクのマスクパターン２を使用する。具体的には、上記ターゲットパターンＴ１に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン２とウェハとの位置合わせを行う。そして同様に、露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ｂ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン１、３、４の部分を遮光し、マスクパターン２の部分のみを選択的に露光に使用してゲート形成工程の加工を行う。なおこの際には、マスクパターン２に形成されているターゲットパターンＴ２によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン３との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３６】
次に、上記３．の工程であるトランジスタ形成用注入工程の露光に際しては、図１（ａ）に示したフォトマスクのマスクパターン３を使用する。この場合も、具体的には、上記ターゲットパターンＴ２に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン３とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ｃ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン１、２、４の部分を遮光し、マスクパターン３の部分のみを選択的に露光に使用してトランジスタ形成用注入工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン３に形成されているターゲットパターンＴ３によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン４との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３７】
さらに、上記４．の工程であるコンタクトホール形成工程の露光に際しては、図１（ａ）に示したフォトマスクのマスクパターン４を使用する。そして、具体的には、上記ターゲットパターンＴ３に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン４とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって図２（Ｄ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン１、２、３の部分を遮光し、マスクパターン４の部分のみを選択的に露光に使用してコンタクト形成工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン４に形成されているターゲットパターンＴ４によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン５との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３８】
また、上記５．の工程である第１メタル形成工程の露光に際しては、図１（ｂ）に示したフォトマスクのマスクパターン５を使用する。すなわち具体的には、まずは同フォトマスクを露光装置に装備されているマスクホルダに付け替える。その後、上記ターゲットパターンＴ４に対応して形成されたターゲットマークを同じく露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン５とウェハとの位置合わせを行う。そしてここでも、露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ｅ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン６、７、８の部分を遮光し、マスクパターン５の部分のみを選択的に露光に使用して第１メタル形成工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン５に形成されているターゲットパターンＴ５によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン６との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００３９】
また、上記６．の工程である第２ビアホール形成工程の露光に際しては、図１（ｂ）に示したフォトマスクのマスクパターン６を使用する。これも具体的には、上記ターゲットパターンＴ５に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン６とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって図２（Ｆ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン５、７、８の部分を遮光し、マスクパターン６の部分のみを選択的に露光に使用して第２ビアホール形成工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン６に形成されているターゲットパターンＴ６によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン７との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００４０】
さらに、上記７．の工程である第２メタル形成工程に際しては、図１（ｂ）に示したフォトマスクのマスクパターン７を使用する。具体的には、上記ターゲットパターンＴ６に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン７とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって図２（Ｇ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン５、６、８の部分を遮光し、マスクパターン７の部分のみを選択的に露光に使用して第２メタル形成工程の加工を行う。そしてこの際には、マスクパターン７に形成されているターゲットパターンＴ７によって、次のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターン８との位置合わせのためのターゲットマークが併せて形成される。
【００４１】
そして、上記８．の工程であるパッド工程の露光に際しては、図１（ｂ）に示したフォトマスクのマスクパターン８を使用する。そしてこの場合も、具体的には、上記ターゲットパターンＴ７に対応して形成されたターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてウェハが設置されているウェハステージを移動させることで、この工程で使用するマスクパターン８とウェハとの位置合わせを行う。そして、露光装置に装備されているブラインド機構によって、図２（Ｈ）にハッチングを付した部分を遮光する。すなわち、この工程では使用しない当該フォトマスクのマスクパターン５、６、７の部分を遮光し、マスクパターン８の部分のみを選択的に露光に使用してパッド工程の加工を行う。
【００４２】
本実施形態ではこのように、フォトリソグラフィ工程で連続して使用されるマスクパターンが配置された２枚のフォトマスクを、ブラインド機構によって順次不必要な部分を遮光しつつ、上記８種の加工を行うことで、所望とする半導体装置を製造する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態にかかる半導体装置用フォトマスク及び該フォトマスクを用いた半導体装置の製造方法によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４４】
（１）フォトリソグラフィ工程の連続した層の加工で使用されるマスクパターン１〜４と、マスクパターン５〜８は、それぞれ１枚のフォトマスク内に領域を分けて形成されている。そのため、フォトリソグラフィ工程の連続した８層分の加工を２枚のフォトマスクを用いて、すなわちフォトマスクの１回の交換のみで効率よく加工することができる。
【００４５】
また、各フォトマスク上のマスクパターン１〜８は、実質的に同一方向に形成されているため、フォトリソグラフィ工程の転写露光時に、フォトマスクを回転させる等の必要も無く、作業を簡略化することができる。
【００４６】
（２）各フォトマスク上のマスクパターン１〜８は、縦方向の長さと横方向の長さが実質的に等しく、面積が実質的に同一の正方形状に隣接して配置される。そのため、フォトマスク上には複数のマスクパターンを効率良く数多く配置でき、転写露光時に使用しない無駄な領域の少ない効率のよいフォトマスクが作成できる。
【００４７】
また、このフォトマスクを用いて、フォトリソグラフィ工程にて遮光板により使用しないマスクパターンをブラインドにより遮光し、使用するパターン領域のみを選択的に転写露光する際に、遮光形状あるいは露光形状を一定の形状にできる。
【００４８】
（３）各フォトマスク上のマスクパターン１〜８には、半導体装置の主に配線層の形成に用いられるライン系のパターン特性を持つものと、半導体装置の主に接続孔の形成に用いられるホール系のパターン特性を持つものとが混在されて配置されている。通常、ほとんどのフォトリソグラフィ工程では、ライン系の工程と、ホール系の工程は連続した工程である場合が多い。この点でも、本実施形態では、ライン系の工程とホール系の工程が混在した８層分のフォトリソグラフィ工程を２枚のフォトマスクを用いて、すなわちフォトマスクの１回の交換のみで効率よく加工することができる。
【００４９】
（４）各フォトマスク上のマスクパターン１〜８には、直後のフォトリソグラフィ工程で使用されるマスクパターンに対するターゲットパターンＴ１〜Ｔ８が形成されている。そのため、フォトリソグラフィ工程において次に使用するマスクパターンを明確に認識することができ、また、露光転写時の各マスクパターンの位置合わせ精度を向上させることができる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても上記に準じた作用効果を得ることができる。
・上記実施形態では、１枚のフォトマスクに対して、各々４層分の加工に対応した４つのマスクパターンを配置した２枚のフォトマスクを使用して、半導体装置の製造を行う場合について例示した。しかし、フォトマスクに配置するパターンの数やフォトマスクの枚数については任意である。要は半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンが各１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されていればよい。
【００５１】
・フォトマスク上のフォトリソグラフィ工程で連続して使用される順に配置されるマスクパターンとしては、必ずしも配置される順番として、左から右、上から下の順に配置される必要はない。これも要は、半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンが各１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されていればよい。
【００５２】
・上記実施形態では、フォトリソグラフィ工程において、フォトマスクは露光装置に固定し、ウェハを動かすことによりマスクパターンとウェハとの位置合わせを行った。しかし、ウェハを露光装置に固定し、フォトマスクを動かすことによりウェハとマスクパターンとの位置合わせを行ってもよいし、またウェハとフォトマスクの両方を動かすことにより、ウェハとマスクパターンとの位置合わせを行ってもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、ターゲットマークを露光装置に装備されている画像認識手段により検出し、その情報に基づいてマスクパターンとウェハとの位置合わせを行うこととした。しかし、マスクパターンに形成されたターゲットパターンの形状とウェハに形成されたターゲットマークの形状との重ね合わせにより、マスクパターンとウェハとの位置合わせを行うこととしてもよい。
【００５４】
また、ターゲットパターンはマスクパターン上に四角形で形成したが、ターゲットパターンの形状は円形や線状や文字状等、他の形状であってもよい。
・上記実施形態では、フォトマスク上の各マスクパターンを正方形に形成したが、必ずしも正方形に形成されるとは限らない。要は、各マスクパターンの、縦方向の長さ、横方向の長さ、及び面積のうち少なくとも１つが実質的に同じで矩形状に形成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる半導体装置用フォトマスクの一実施形態についてその平面構造を示す平面図。
【図２】本実施形態のフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法の一例を示す略図。
【図３】従来の半導体装置用フォトマスクの一例についてその平面構造を示す平面図。
【符号の説明】１〜８…マスクパターン、Ｔ１〜Ｔ８…ターゲットパターン。
Claims (8)
- 半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンが１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されてなる半導体装置用フォトマスク。
- 前記複数のマスクパターンが、それぞれ矩形上に隣接して且つ、それらマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さの少なくとも一方が実質的に等しい寸法にて形成されてなる
請求項１に記載の半導体装置用フォトマスク。 - 前記複数のマスクパターンがそれぞれ実質的に同一の面積を有して形成されてなる
請求項１または２に記載の半導体装置用フォトマスク。 - 前記複数のマスクパターンとして、前記半導体装置の主に配線層の形成に用いられるライン系のパターン特性を持つものと、前記半導体装置の主に接続孔の形成に用いられるホール系のパターン特性を持つものとが混在されてなる
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置用フォトマスク。 - 前記複数のマスクパターンには、それぞれ直後のフォトリソグラフィ工程において使用されるマスクパターンに対するターゲットマークを形成するためのパターンが設けられてなる
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置用フォトマスク。 - 半導体装置の２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数のマスクパターンからなるフォトマスクを用いて半導体装置を製造する方法であって、
前記フォトマスクとして、前記２層以上の異なる層のフォトリソグラフィ工程に対応した複数の且つ連続した層の加工に用いられるマスクパターンがそれぞれ１枚のフォトマスク内に領域を分けて実質的に同一方向に形成されたフォトマスクを用い、それらフォトマスクの所望するマスクパターン以外を順次遮光しつつ、前記半導体装置の各層に対応したマスクパターンの転写露光を行う
ことを特徴とするフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法。 - 前記フォトマスクとして更に、前記複数のマスクパターンが矩形状に隣接して且つ、それらマスクパターンの縦方向の長さ及び横方向の長さが実質的に等しい同一面積のものを用い、露光装置に設けられたブラインドにて前記所望するマスクパターン以外を順次遮光しつつ、同所望するマスクパターンの領域のみ選択的に転写露光する
請求項６に記載のフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法。 - 前記フォトマスクとして更に、前記複数のマスクパターンにそれぞれ直後のフォトリソグラフィ工程において使用されるマスクパターンに対するターゲットマークを形成するためのパターンが設けられたものを用い、それら形成されるターゲットマークに基づき、各々次工程で使用されるマスクパターンの位置合わせが行われる
請求項６または７に記載のフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002250233A JP2004086097A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 半導体装置用フォトマスク及びフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法 |
| US10/648,236 US20040072083A1 (en) | 2002-08-29 | 2003-08-27 | Photomask for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002250233A JP2004086097A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 半導体装置用フォトマスク及びフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004086097A true JP2004086097A (ja) | 2004-03-18 |
Family
ID=32057110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002250233A Pending JP2004086097A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 半導体装置用フォトマスク及びフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040072083A1 (ja) |
| JP (1) | JP2004086097A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006119275A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sony Corp | 露光マスクの製造方法および当該露光マスク、ならびに、半導体デバイスの製造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7909396B2 (en) * | 2004-01-08 | 2011-03-22 | Audiovox Corporation | Automobile entertainment system |
| US7396617B2 (en) | 2004-06-14 | 2008-07-08 | Photronics, Inc. | Photomask reticle having multiple versions of the same mask pattern with different biases |
| US7435533B2 (en) * | 2004-06-14 | 2008-10-14 | Photronics, Inc. | Method of forming a semiconductor layer using a photomask reticle having multiple versions of the same mask pattern with different biases |
| US9005848B2 (en) * | 2008-06-17 | 2015-04-14 | Photronics, Inc. | Photomask having a reduced field size and method of using the same |
| US9005849B2 (en) * | 2009-06-17 | 2015-04-14 | Photronics, Inc. | Photomask having a reduced field size and method of using the same |
| TWI817418B (zh) * | 2022-01-04 | 2023-10-01 | 南亞科技股份有限公司 | 疊置誤差的測量標記 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343877A (en) * | 1981-01-02 | 1982-08-10 | Amdahl Corporation | System for design and production of integrated circuit photomasks and integrated circuit devices |
-
2002
- 2002-08-29 JP JP2002250233A patent/JP2004086097A/ja active Pending
-
2003
- 2003-08-27 US US10/648,236 patent/US20040072083A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006119275A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sony Corp | 露光マスクの製造方法および当該露光マスク、ならびに、半導体デバイスの製造方法 |
| JP4524604B2 (ja) * | 2004-10-20 | 2010-08-18 | ソニー株式会社 | 露光マスクの製造方法および当該露光マスク、ならびに、半導体デバイスの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040072083A1 (en) | 2004-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100687883B1 (ko) | 이중 노광용 포토마스크 및 이를 이용한 이중 노광 방법 | |
| US7569309B2 (en) | Gate critical dimension variation by use of ghost features | |
| EP1597631B1 (en) | Multiple exposure method for circuit performance improvement and maskset | |
| US8440372B2 (en) | Single field zero mask for increased alignment accuracy in field stitching | |
| US8183599B2 (en) | Semiconductor device with interface circuit and method of configuring semiconductor devices | |
| US8071278B1 (en) | Multiple patterning technique using a single reticle | |
| US6828071B2 (en) | Method of aligning a wafer and masks | |
| US20070161245A1 (en) | Use of dual mask processing of different composition such as inorganic/organic to enable a single poly etch using a two-print-two-etch approach | |
| JP2004086097A (ja) | 半導体装置用フォトマスク及びフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法 | |
| KR100464740B1 (ko) | 마스터 마스크를 이용하여 레티클에 ｉｃ 칩의 패턴을형성하기 위한 노광 방법 | |
| JP2006072100A (ja) | 投影露光装置 | |
| JPH1069059A (ja) | レチクルマスクの作成方法 | |
| JPH04212957A (ja) | レチクル及び露光方法 | |
| US6893806B2 (en) | Multiple purpose reticle layout for selective printing of test circuits | |
| US6841313B2 (en) | Photomask with dies relating to different functionalities | |
| US7858269B2 (en) | Structure and method for sub-resolution dummy clear shapes for improved gate dimensional control | |
| JP2004047687A (ja) | 露光方法 | |
| US6730608B2 (en) | Full image exposure of field with alignment marks | |
| JP4226316B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH022606A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5871889A (en) | Method for elimination of alignment field gap | |
| KR100233028B1 (ko) | 반도체 장치의 레티클 레이아웃 | |
| JPH04348343A (ja) | 縮小投影露光装置用レチクル | |
| JP2002158159A (ja) | 半導体装置の製造方法及びレチクル及び半導体ウェハ | |
| JP2015184526A (ja) | フォトマスク及び半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050208 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20051227 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070809 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070821 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080108 |