JP2007103723A - Semiconductor device, and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラの撮影素子などの大型の半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a large-sized semiconductor device such as a photographing element of a digital camera and a manufacturing method thereof.
高級デジタルカメラの撮影素子などの半導体装置は、その特性向上のためにさらに大型で回路の集積性の高い半導体装置の開発が求められている。半導体装置の回路用パターンを形成するための露光装置の露光領域よりも大きい領域を有する大型の半導体装置を製造する場合には、ひとつの露光領域に形成された回路用パターンとそれに隣接する露光領域に形成された回路用パターンとを繋ぎ合わせる必要がある。 In order to improve the characteristics of a semiconductor device such as a photographing element of a high-end digital camera, development of a semiconductor device having a larger size and higher circuit integration is required. When manufacturing a large-sized semiconductor device having an area larger than the exposure area of the exposure apparatus for forming the circuit pattern of the semiconductor device, the circuit pattern formed in one exposure area and the exposure area adjacent thereto It is necessary to connect the circuit pattern formed in the above.
従来は、回路用パターンを形成する露光の際に、ひとつの露光領域とそれに隣接する露光領域との境界領域(境界線およびその近傍の領域をいう、以下同じ)において、マスクまたはレチクルが並ぶ方向にオーバーラップを設けたり、回路パターンの末端を大きく設定するなど、回路用パターンを繋ぎ合わせるための余裕を設けていた(たとえば、特許文献1〜4を参照)。 Conventionally, in the exposure for forming a circuit pattern, a mask or reticle is aligned in a boundary area between a single exposure area and an exposure area adjacent to the exposure area (referred to as a boundary line and its adjacent area, hereinafter the same). An allowance is provided for connecting circuit patterns, such as by providing an overlap in the circuit pattern or by setting the end of the circuit pattern to be large (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
しかし、マスクまたはレチクルが並ぶ方向にオーバーラップを設けた場合は、マスクまたはレチクルが並ぶ方向と垂直の方向にマスクまたはレチクルの位置がずれると、境界領域における回路用パターンの幅が小さくなり、断線などの問題がある。また、断線などを防止するため回路用パターンの末端を大きく設計した場合は、微細なパターンの形成が困難となり、回路の集積化が困難となる。
本発明は、分割して露光される複数の領域を含む大型の半導体装置であって微細な回路用パターンを形成することにより回路の集積化が容易な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a semiconductor device that is a large-scale semiconductor device including a plurality of regions that are divided and exposed, and that can be easily integrated by forming a fine circuit pattern, and a method for manufacturing the same. Objective.
本発明は、基板上に回路用パターンが形成されている半導体装置の製造方法であって、回路用パターンを形成する工程は、基板上の第1の領域に第1のマスクを介した露光により第1のパターンを形成する工程と、第1の領域に隣接する第2の領域に第2のマスクを介した露光により第2のパターンを形成する工程と、第1の領域と前記第2の領域との境界領域に第3のマスクを介した露光により第3のパターンを第1のパターンと第2のパターンとを繋ぎ合わせるように形成する工程とを含む半導体装置の製造方法である。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a circuit pattern is formed on a substrate, and the step of forming the circuit pattern is performed by exposing the first region on the substrate through a first mask. Forming a first pattern; forming a second pattern in a second region adjacent to the first region by exposure through a second mask; and the first region and the second region Forming a third pattern so as to connect the first pattern and the second pattern by exposure through a third mask in a boundary region with the region.
また、本発明は、基板上に回路用パターンが形成されている半導体装置の製造方法であって、回路用パターンを形成する工程は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の第1の領域に第1のマスクを介した露光により第1のパターンの潜像を形成する工程と、レジスト膜の第1の領域に隣接する第2の領域に第2のマスクを介した露光により第2のパターンの潜像を形成する工程と、第1の領域と第2の領域との境界領域に第3のマスクを介した露光により第3のパターンの潜像を第1のパターンと第2のパターンとを繋ぎ合わせるように形成する工程と、レジスト膜を現像して第1のパターン、第2のパターンおよび第3のパターンを含むレジストパターンを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法である。 The present invention also relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a circuit pattern is formed on a substrate, and the step of forming the circuit pattern includes a step of forming a resist film on the substrate and a step of forming a resist film A step of forming a latent image of a first pattern by exposure through a first mask in one region and a second region adjacent to the first region of the resist film by exposure through a second mask. Forming a latent image of the second pattern, and exposing the third pattern latent image to the first pattern and the first pattern by exposure through a third mask in a boundary region between the first region and the second region; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming the two patterns so as to be joined together; and a step of developing the resist film to form a resist pattern including the first pattern, the second pattern, and the third pattern. It is.
また、本発明は、基板上に回路用パターンが形成されている半導体装置の製造方法であって、回路用パターンを形成する工程は、基板上に導電膜を形成する工程と、導電膜上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の第1の領域に第1のマスクを介した露光により第1のパターンの潜像を形成する工程と、レジスト膜の第1の領域に隣接する第2の領域に第2のマスクを介した露光により第2のパターンの潜像を形成する工程と、第1の領域と第2の領域との境界領域に第3のマスクを介した露光により第3のパターンの潜像を第1のパターンと第2のパターンとを繋ぎ合わせるように形成する工程と、レジスト膜を現像して第1のパターン、第2のパターンおよび第3のパターンを含むレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをエッチングマスクとして導電膜をエッチングして配線パターンを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法である。 Further, the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a circuit pattern is formed on a substrate, and the step of forming the circuit pattern includes a step of forming a conductive film on the substrate, and a step of forming the conductive pattern on the conductive film. Forming a resist film; forming a first pattern latent image on the first region of the resist film by exposure through a first mask; and a second adjacent to the first region of the resist film. Forming a latent image of the second pattern by exposure through the second mask in the region, and third through exposure through the third mask at the boundary region between the first region and the second region. Forming a latent image of the pattern so as to connect the first pattern and the second pattern, and developing a resist film to form a resist pattern including the first pattern, the second pattern, and the third pattern And a resist pattern The chromatography down a manufacturing method of a semiconductor device and forming a wiring pattern and the conductive film is etched as an etching mask.
本発明にかかる半導体装置の製造方法における第3のパターンを形成する工程において用いられる第3のマスクは、開口部の端部における開口幅が開口部の中央部における開口幅より小さいことを特徴とすることができる。 The third mask used in the step of forming the third pattern in the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is characterized in that the opening width at the end of the opening is smaller than the opening width at the center of the opening. can do.
本発明にかかる半導体装置の製造方法の第3のパターンを形成する工程において、第3のマスクの位置と第1のマスクおよび第2のマスクの位置とのずれが最小となるように第3のパターンを形成することができる。 In the step of forming the third pattern of the manufacturing method of the semiconductor device according to the present invention, the third mask is formed so that the deviation between the position of the third mask and the positions of the first mask and the second mask is minimized. A pattern can be formed.
本発明にかかる半導体装置の製造方法において、第1のマスクは第1の重ね合わせ用マークを有し、第2のマスクは第2の重ね合わせ用マークを有し、第3のマスクは第1の重ね合わせ用マークに対応する第3の重ね合わせ用マークと、第2の重ね合わせ用マークに対応する第4の重ね合わせ用マークとを有し、第1のパターンを形成する工程において、第1のマスクを用いて第1の領域に第1のパターンとともに第1の重ね合わせ用マークパターンを形成し、第2のパターンを形成する工程において、第2のマスクを用いて第2の領域に第2のパターンとともに第2の重ね合わせ用マークパターンを形成し、第3のパターンを形成する工程において、第3のマスクを用いて境界領域に第3のパターンを形成するとともに、第1の重ね合わせ用マークパターンに重なるように第3の重ね合わせ用マークパターンと、第2の重ね合わせ用マークパターンに重なるように第4の重ね合わせ用マークパターンとを形成し、第1の重ね合わせ用マークパターンと第3の重ね合わせ用マークパターンとの位置のずれならびに第2の重ね合わせ用マークパターンと第4の重ね合わせ用マークパターンとの位置のずれを最小にするように、第3のマスクの位置と第1のマスクおよび第2のマスクの位置とのずれを最小にすることを特徴とすることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first mask has a first overlay mark, the second mask has a second overlay mark, and the third mask has a first overlay mark. In the step of forming the first pattern having a third overlay mark corresponding to the second overlay mark and a fourth overlay mark corresponding to the second overlay mark, In the step of forming a first overlay mark pattern together with the first pattern in the first region using the first mask and forming the second pattern, the second region is formed using the second mask. In the step of forming the second overlay mark pattern together with the second pattern and forming the third pattern, the third pattern is formed in the boundary region using the third mask, and the first overlay is formed. Together Forming a third overlay mark pattern so as to overlap the mark pattern and a fourth overlay mark pattern so as to overlap the second overlay mark pattern; The position of the third mask is minimized so as to minimize the positional deviation from the third overlay mark pattern and the positional deviation between the second overlay mark pattern and the fourth overlay mark pattern. It can be characterized in that a deviation from the positions of the first mask and the second mask is minimized.
また、本発明は、分割して露光される複数の領域を含む半導体装置であって、領域における少なくとも1つの境界領域における回路用パターンが上記の製造方法により形成されている半導体装置である。 In addition, the present invention is a semiconductor device including a plurality of regions that are divided and exposed, wherein a circuit pattern in at least one boundary region in the region is formed by the above manufacturing method.
本発明によれば、微細な回路用パターンを形成することにより、分割して露光される複数の領域を含む大型で回路の集積化が容易な半導体装置およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, by forming a fine circuit pattern, it is possible to provide a large-sized semiconductor device that includes a plurality of regions that are divided and exposed and that can be easily integrated, and a method for manufacturing the same.
(実施形態1)
本発明にかかる半導体装置の製造方法の一実施形態は、図1を参照して、基板100上に回路用パターンが形成されている半導体装置の製造方法であって、回路用パターンを形成する工程は、基板100上の第1の領域101に第1のマスク10を介した露光により第1のパターン11を形成する工程(図1(a))と、第1の領域101に隣接する第2の領域102に第2のマスク20を介した露光により第2のパターン21を形成する工程(図1(b))と、第1の領域101と第2の領域102との境界領域112に第3のマスク30を介した露光により第3のパターン31を第1のパターン11と第2のパターン21とを繋ぎ合わせるように形成する工程(図1(d)、(e))を含む。
(Embodiment 1)
An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a circuit pattern is formed on a
本実施形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、マスクの大きな重ね合わせ余裕が不要となり、回路用パターンの末端を大きくすることなく、回路用パターンを形成する第1のパターン11、第2のパターン21および第3のパターン31のパターン幅を狭めることなく、微細なパターンの形成が可能となり、回路の集積化が容易な大型の半導体装置の製造が容易となる。なお、本実施形態において用いられるマスクとは、基板上に接して配置される狭義のマスクの他、基板上に基板から離して配置されるレチクルを含む広義のマスクをいう。かかる本発明の作用効果について、従来技術と対比させて、以下に詳しく説明する。
According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a large overlay margin of the mask is not required, and the
分割して露光される複数の領域を含む半導体装置において、第1の領域の回路用パターンと第2の領域の回路用パターンとを繋ぎ合わせる場合、従来は、図11に示すように、マスクまたはレチクルが並ぶ方向にオーバーラップを設けていた。すなわち、まず、図11(a)に示すように、第1のマスク10を、そのパターン形成部10bが第1の領域101から境界線Lを少し超えて第2の領域102に位置するように配置した後、第1の領域101を露光して、図11(b)に示すような第1のパターン11を形成する。次に、図11(b)に示すように、第2のマスク20を、そのパターン形成部20bが第2の領域102から境界線Lを少し超えて第1の領域101に位置するように配置した後、第2の領域102を露光して、図11(c)に示すような第2のパターン21を形成する。
In a semiconductor device including a plurality of regions exposed in a divided manner, when connecting a circuit pattern in the first region and a circuit pattern in the second region, conventionally, as shown in FIG. An overlap was provided in the direction in which the reticles were lined up. That is, first, as shown in FIG. 11A, the
上記のようにして第1のパターンと第2のパターンとを繋ぎ合わせる従来の方法では、第2のマスク20の位置がマスクの並ぶ方向と垂直な方向に第1のマスク10の位置に対してD3だけずれた場合は(図11(b))、第2のパターン21の位置は第1のパターン11の位置に対してD3だけずれる。このため、形成されるパターンの幅は、第1の領域101と第2の領域102との境界領域112においては、他の領域に比べてD3だけ狭くなる。したがって、D3が大きくなるとパターンの断線が生じる。また、これを防止するためにパターンの端部の幅D1を大きく設計すると、微細なパターンの形成が困難となる。なお、第1のマスク10のパターン開口部10aの開口幅および第2のマスク20のパターン開口部20aの開口幅をいずれもD1とする。なお、上記マスクの位置のずれの議論において、位置ずれの基準をマスクおよび/またはパターンにおけるパターン形成部の境界線ではなく中心線としている。具体的には、図11においてD3は、第1のパターンのパターン形成部(すなわち第1のマスク10のパターン形成部10b)の中心線と第2のパターンのパターン形成部(すなわち第2のマスク20のパターン形成部20b)の中心線との間の距離を意味している。以下、マスクおよび/またはパターンの位置ずれを議論する場合は位置ずれの基準を、マスクおよび/またはパターンにおけるパターン形成部の中心線とする。
In the conventional method for connecting the first pattern and the second pattern as described above, the position of the
これに対して、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、図2に示すように第1のパターン11と第2のパターン21とを第3のパターン31により繋ぎ合わせることを特徴とする。すなわち、まず、図2(a)に示すように、第1のマスク10をそのパターン形成部10bが第1の領域101内に位置するように配置した後、第1の領域101を露光して、図2(b)に示すような第1のパターン11を形成する。次に、図2(b)に示すように、第2のマスク20をそのパターン形成部20bが第2の領域102内に位置するように配置した後、第2の領域102を露光して、図2(c)に示すような第2のパターン11を形成する。なお、第1のマスク10の開口部10aの幅および第2のマスク20の開口部20aの幅を、いずれもD1とする。
On the other hand, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is characterized in that the
ここで、第2のマスク20の位置がマスクの並ぶ方向と垂直な方向に第1のマスク10の位置に対してD3だけずれた場合は(図2(b))、図2(c)に示すように第2のパターン21の位置は第1のパターン11の位置に対してD3だけずれる。
Here, when the position of the
次に、図2(d)に示すように、開口部30aを有する第3のマスク30を、そのパターン形成部30bが第1の領域101と第2の領域102との境界領域112に位置するように配置して、境界領域112を露光して、図2(e)に示すように、第1のパターン11と第2のパターン21とを繋ぎ合わせる第3のパターン31を形成する。なお、第3のマスク30の開口部30aの幅をD2とする。
Next, as shown in FIG. 2D, the
ここで、図2(e)に示すように、第1のパターン11と第3のパターン31との位置のずれをD4、第2のパターン21と第3のパターン31との位置のずれをD5とすると、第1のパターン11と第2のパターン21との位置ずれD3は、D3=D4+D5となる。すなわち、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、第3のパターン31により第1のパターン11と第2のパターン21とを繋ぎ合わせることにより、第1のパターン11と第2のパターン21との位置ずれD3を、第1のパターン11と第3のパターン31との位置ずれD4と第2のパターン21と第3のパターン31との位置ずれD5とに分割して、繋ぎ合わせの際の位置ずれを低減することができる。これにより、パターンの端部の幅を大きく設計することなくパターンの断線を防止することができ、微細なパターンを有する大型の半導体装置を製造することができる。
Here, as shown in FIG. 2E, the positional deviation between the
本実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、さらに具体的には、図2を参照して、基板100上に回路用パターンが形成されている半導体装置の製造方法であって、回路用パターンを形成する工程は、基板100上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の第1の領域101に第1のマスク10を介した露光により第1のパターン11の潜像を形成する工程(図2(a)、(b))と、レジスト膜の第1の領域に隣接する第2の領域102に第2のマスク20を介した露光により第2のパターン21の潜像を形成する工程(図2(b)、(c))と、第1の領域101と第2の領域102との境界領域112に第3のマスク30を介した露光により第3のパターン31の潜像を第1のパターン11と第2のパターン21とを繋ぎ合わせるように形成する工程(図2(d)、(e))と、レジスト膜を現像して第1のパターン11、第2のパターン21および第3のパターン31を含むレジストパターンを形成する工程とを含む。
More specifically, the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment is a manufacturing method of a semiconductor device in which a circuit pattern is formed on a
上記の半導体装置の製造方法によれば、第3のパターン31の潜像により第1のパターン11の潜像と第2のパターン21の潜像とを繋ぎ合わせることにより、第1のパターン11の潜像と第2のパターン21の潜像との位置ずれD3を、第1のパターン11の潜像と第3のパターン31の潜像との位置ずれD4と第2のパターン21の潜像と第3のパターン31の潜像との位置ずれD5とに分割して、繋ぎ合わせの際の位置ずれを低減することができる。これにより、パターンの端部の幅を大きく設計することなくパターンの断線を防止することができ、微細なレジストパターンを有する大型の半導体装置を製造することができる。
According to the above method for manufacturing a semiconductor device, the latent image of the
本実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、さらに具体的には、図2を参照して、基板100上に回路用パターンが形成されている半導体装置の製造方法であって、回路用パターンを形成する工程は、基板100上に導電膜を形成する工程と、導電膜上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の第1の領域101に第1のマスク10を介した露光により第1のパターン11の潜像を形成する工程(図2(a)、(b))と、レジスト膜の第1の領域に隣接する第2の領域102に第2のマスク20を介した露光により第2のパターン21の潜像を形成する工程(図2(b)、(c))と、第1の領域101と第2の領域102との境界領域112に第3のマスク30を介した露光により第3のパターン31の潜像を第1のパターン11と第2のパターン21とを繋ぎ合わせるように形成する工程(図2(d)、(e))と、レジスト膜を現像して第1のパターン11、第2のパターン21および第3のパターン31を含むレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをエッチングマスクとして導電膜をエッチングして配線パターンを形成する工程とを含む。かかる工程を含むことにより、微細な配線パターンを有する大型の半導体装置を製造することができる。
More specifically, the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment is a manufacturing method of a semiconductor device in which a circuit pattern is formed on a
上記の半導体装置の製造方法によれば、第3のパターン31の潜像により第1のパターン11の潜像と第2のパターン21の潜像とを繋ぎ合わせることにより、第1のパターン11の潜像と第2のパターン21の潜像との位置ずれD3を、第1のパターン11の潜像と第3のパターン31の潜像との位置ずれD4と第2のパターン21の潜像と第3のパターン31の潜像との位置ずれD5とに分割して、繋ぎ合わせの際の位置ずれを低減することができる。これにより、パターンの端部の幅を大きく設計することなくパターンの断線を防止することができ、微細な配線パターンを有する大型の半導体装置を製造することができる。
According to the above method for manufacturing a semiconductor device, the latent image of the
ここで、レジスト膜を形成するレジストとして、現像により露光部分が除去されるポジ型レジストを用いる場合は、第1のパターン11、第2のパターン21および第3のパターン31上にレジスト膜が存在するレジストパターンが形成され、第1のパターン11、第2のパターン21および第3のパターン31上に導電膜が存在する配線パターンが形成される。かかる場合には、第3のパターンのパターン幅を第1のパターンおよび第2パターンのパターン幅以上にして配線パターンの断線を防止する観点から、第1のマスク10の開口部10aの開口幅および第2のマスク20の開口部20aの開口幅をD1と第3のマスク30の開口部30aの開口幅D2とが、D1≧D2の関係を有するマスクを用いることが好ましい。
Here, when a positive resist from which an exposed portion is removed by development is used as the resist for forming the resist film, the resist film exists on the
また、レジスト膜を形成するレジストとして、現像により露光されていない部分が除去されるネガ型レジストを用いる場合は、第1のパターン11、第2のパターン21および第3のパターン31上に開口部が存在するレジストパターンが形成され、第1のパターン11、第2のパターン21および第3のパターン31上に開口部が存在する配線パターンが形成される。かかる場合には、第3のパターンのパターン幅を第1のパターンおよび第2パターンのパターン幅以上にして配線パターンの断線を防止する観点から、第1のマスク10の開口部10aの開口幅および第2のマスク20の開口部20aの開口幅をD1と第3のマスク30の開口部30aの開口幅D2とが、D1≦D2の関係を有するマスクを用いることが好ましい。
Further, when a negative resist from which a portion not exposed by development is removed is used as a resist for forming the resist film, openings are formed on the
また、図3(a)を参照して、第1のパターン11を形成するために用いられる第1のマスク10には、開口部10a、パターン形成部10bおよびマスク帯10cの他に、露光対象領域である第1の領域101に隣接する第2の領域を露光するのを防止するためにマスキングブレード10dが設けられていてもよい。同様に、図3(b)を参照して、第2のパターン21を形成するために用いられる第2のマスク20には、開口部20a、パターン形成部20bおよびマスク帯20cの他に、露光対象領域である第2の領域101に隣接する第2の領域を露光するのを防止するためにマスキングブレード20dが設けられていてもよい。
Referring to FIG. 3A, the
また、図4を参照して、第3のマスク30は、開口部30aの端部における開口幅が前記開口部の中央部における開口幅D2より小さく設計されていることが好ましい。第3のマスクにおいて、開口部の端部の幅が連続的に小さくなってもよいし(図4(a))、開口部の端部の幅が段階的に小さくなってもよい(図4(b))。かかる第3のマスク30を用いることにより、図4(c)に示すように、第3のパターンと第1のパターンおよび第2のパターンとの位置ずれにより生じるパターン幅の低減の急激さを緩和することができ、パターン幅の変化がより小さいパターンが得られる。なお、実際の露光によって生じるパターンにおいては、段差部の角が丸くなるためパターン幅の変化はより小さくなる。
Referring to FIG. 4, the
(実施形態2)
本実施形態は、図2、図5および図6を参照して、上記実施形態1の第3のパターン31を形成する工程において、第3のマスク30の位置と第1のマスク10および第2のマスク20の位置とのずれが最小となるように前記第3のパターンを形成することを特徴とする。
(Embodiment 2)
In this embodiment, referring to FIGS. 2, 5, and 6, in the step of forming the
本実施形態においては、図5に示すようなマスクが用いられる。すなわち、第1のマスク10には、図5(a)に示すように、開口部10a、パターン形成部10bおよびマスク帯10cの他に、第1のマスク10の位置を表示する第1の重ね合わせ用マーク10eが設けられている。また、第2のマスク20には、図5(b)に示すように、、開口部20a、パターン形成部20bおよびマスク帯20cの他に、第2のマスク20の位置を表示する第2の重ね合わせ用マーク20eが設けられている。また、第3のマスク30には、図5(c)に示すように、開口部30aおよびパターン形成部30bの他に、別の開口部として第3のマスク30の位置を表示する第3の重ね合わせ用マーク30eおよび第4の重ね合わせ用マーク30fが設けられている。ここで、第3の重ね合わせ用マーク30eは第1の重ね合わせ用マーク10eに対応するものであり、第4の重ね合わせ用マーク30fは第2の重ね合わせ用マーク20eに対応するものである。
In the present embodiment, a mask as shown in FIG. 5 is used. That is, as shown in FIG. 5A, the
本実施形態においては、上記の重ね合わせ用マーク付のマスクを用いて、以下のようにして、第3のマスク30の位置と第1のマスク10および第2のマスク20の位置とのずれが最小になるようにマスクの位置合わせをすることができる。
In the present embodiment, using the mask with the overlay mark, the displacement between the position of the
図2を参照して、図2(a)および図2(b)に示す第1のパターン形成工程において、第1の重ね合わせ用マーク10eを有する第1のマスク10を用いることにより、第1の領域内101内に第1のパターン11とともに、第1の重ね合わせ用マークパターン(図示せず)が形成される。次に、図2(b)および図2(c)に示す第2のパターン形成工程において、第2の重ね合わせ用マーク20eを有する第2のマスク20を用いることにより、第2の領域102内に第2のパターン21とともに、第2の重ね合わせ用マークパターン(図示せず)が形成される。
Referring to FIG. 2, the
次に、図2(d)および図2(e)に示す第3のパターン形成工程において、上記第1の重ね合わせ用マーク10eに対応する第3の重ね合わせ用マーク30eと、上記第2の重ね合わせ用マーク20eに対応する第4の重ね合わせ用マーク30fとを有する第3のマスク30を用いることにより、境界領域112に第3のマスクパターン31を形成するとともに、図6に示すように、上記第1の重ね合わせ用マークパターン11eに重なるように第3の重ね合わせ用パターン31eと、上記第2の重ね合わせ用パターン21eに重なるように第3の重ね合わせ用マークパターン31fとが形成される。
Next, in the third pattern forming step shown in FIGS. 2D and 2E, a
すなわち、図6を参照して、図6(a)に示すような第1の重ね合わせ用マークパターン11eおよび第3の重ね合わせ用マークパターン31eにより構成される第1の重ね合わせマークパターン61と、図6(b)に示すような第2の重ね合わせ用マークパターン21eおよび第4の重ね合わせ用マークパターン31fにより構成される第2の重ね合わせマークパターン62とが得られる。
That is, referring to FIG. 6, the first
ここで、第1の重ね合わせマークパターン61において、第1の重ね合わせ用マークパターン11eの左辺、右辺、上辺および下辺と、それぞれ対応する第3の重ね合わせ用マークパターン31eの左辺、右辺、上辺および下辺との距離を、それぞれX11、X12、Y11およびY12とする。このとき、第1の重ね合わせマークパターン61における第1のマスクに対する第3のマスクの位置ずれのX成分は|X11−X12|/2と、Y成分は|Y11−Y12|/2と評価することができる。同様に、第2の重ね合わせマークパターン62において、第2の重ね合わせ用マークパターン21eの左辺、右辺、上辺および下辺と、それぞれ対応する第4の重ね合わせ用マークパターン31fの左辺、右辺、上辺および下辺との距離を、それぞれX21、X22、Y21およびY22とする。このとき、第2の重ね合わせマークパターン62における第2のマスクに対する第3のマスクの位置ずれのX成分は|X21−X22|/2と、Y成分は|Y21−Y22|/2と評価することができる。
Here, in the first
したがって、重ね合わせ用マーク付のマスクを用いて予備的な露光を行い、第1の重ね合わせマークパターン61の|X11−X12|/2および|Y11−Y12|/2ならびに第2の重ね合わせマークパターン62の|X21−X22|/2および|Y21−Y22|/2が最小になるように、第1のマスクおよび第2のマスクの位置に対して第3のマスクの位置を調節することにより、第1のマスクおよび第2のマスクに対する第3のマスクの位置ずれを最小にすることができる。こうして位置づけられた第1のマスク、第2のマスクおよび第3のマスクを用いて、それぞれ第1のパターン、第2のパターンおよび第3のパターンを形成することにより、パターン幅の変化が最小となるパターンを形成することができる。たとえば、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、パターン幅400nmのパターンの繋ぎ合わせ部におけるパターン幅の変化を40nm以下にすることができる。従来の製造方法によれば、パターン幅400nmのパターンの繋ぎ合わせ部において最大で250nm程度のパターン幅の変化が生じていた。
Therefore, preliminary exposure is performed using a mask with overlay marks, and | X11-X12 | / 2 and | Y11-Y12 | / 2 of the first
(実施形態3)
本発明にかかる半導体装置の一実施形態は、図7を参照して、分割して露光される複数の領域(図7において、第1の領域101、第2の領域102、第3の領域103、第4の領域104、・・・第kの領域、・・・第nの領域)を含む半導体装置であって、これらの領域における少なくとも1つの境界領域における回路用パターンが上記の実施形態1または実施形態2の製造方法により形成されている半導体装置である。上記のように、少なくとも1つの境界領域における回路パターンを上記の実施形態1または実施形態2の製造方法により形成することにより、大型で回路の集積化が容易な半導体装置が得られる。
(Embodiment 3)
One embodiment of a semiconductor device according to the present invention is described with reference to FIG. 7 in which a plurality of regions to be divided and exposed (in FIG. 7, a
本発明にかかる半導体装置の具体的な一実施形態としてCMOS(Complementaly Metal-Oxide Semiconductor)装置について説明する。本実施形態の半導体装置であるCMOS装置は、図8〜図10を参照して、以下のようにして製造される。
まず、シリコン基板700に、従来のリソグラフィ、エッチングおよびイオン注入の手法を用いて、シリコン基板700の表面層に不純物層702,703を形成し、不純物層702の表面層にフォトダイオード704を形成する。続いて、シリコン酸化膜をCVD(化学気相堆積)法により堆積し、リソグラフィ、エッチングおよび酸化の手法を用いて分離領域705を形成して、S10層を形成する。
As a specific embodiment of the semiconductor device according to the present invention, a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) device will be described. A CMOS device, which is a semiconductor device of the present embodiment, is manufactured as follows with reference to FIGS.
First, impurity layers 702 and 703 are formed on the surface layer of the
次に、上記のS10層の上に、ポリシリコンをCVD法により堆積し、シリコン酸化物をCVD法により堆積し、さらにリソグラフィおよびエッチングの手法を用いて、ゲート711を形成する。さらに絶縁層712としてシリコン酸化物をCVD法により堆積した後、不純物層703と後で形成する第1の配線721とを導通するコンタクト713およびゲート711と後で形成する第1の配線721とを導通するコンタクト714を形成し、さらにW(タングステン)を堆積し、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法によりコンタクト713,714にWを埋め込み、S11層を形成する。
Next, polysilicon is deposited on the S10 layer by CVD, silicon oxide is deposited by CVD, and a
次に、上記S11層の上に、Alを堆積し、リソグラフィおよびエッチングの手法を用いて第1の配線721を形成する。続いて、絶縁層722としてシリコン酸化物をCVD法により堆積した後、第1の配線721と後で形成する第2の配線731とを導通するビア725を形成し、Wを堆積し、CMP法によりビア725にWを埋め込み、S12層を形成する。
Next, Al is deposited on the S11 layer, and the
次に、上記S12層の上に、Alを堆積し、リソグラフィおよびエッチングの手法を用いて第2の配線731を形成する。本実施形態においては、この第2の配線731において、配線パターンの繋ぎ合わせを行なう(繋ぎ合わせ部731B)。すなわち、絶縁層722上に、第2の配線731を形成するためのAl膜をCVD法により形成し、Al膜上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜の第1の領域に第1のマスクを介した露光により第1のパターンの潜像を形成する。続いて、レジスト膜の上記第1の領域に隣接する第2の領域に第2のマスクを介した露光により第2のパターンの潜像を形成する。続いて、第1の領域と第2の領域の境界領域を第3のマスクを介した露光により第3のパターンの潜像を上記第1のパターンと上記第2のパターンとを繋ぎ合わせるように形成する。続いてレジスト膜を現像して上記第1のパターン、第2のパターンおよび第3のパターンを含むレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンをエッチングマスクとして、Al膜をエッチングすることにより、第2の配線の配線パターンを形成する。次いで、絶縁層732としてシリコン酸化物をCVD法により堆積した後、第2の配線731と後で形成する第3の配線741とを導通するビア735を形成し、Wを堆積し、CMP法によりビア735にWを埋め込み、S23層を形成する。
Next, Al is deposited on the S12 layer, and the
次に、上記S23層の上に、Alを堆積し、リソグラフィおよびエッチングの手法を用いて第3の配線741を形成する。続いて、絶縁層742としてシリコン酸化物をCVD法により堆積して、S30層を形成する。
Next, Al is deposited on the S23 layer, and a
最後に、S30層の上に、レンズ751を形成してCMOS装置を形成する。
上記の製造方法により、微細な回路パターンが集積された大型の半導体装置であるCMOS装置が得られる。なお、本実施形態においては、第2の配線においてパターンの繋ぎ合わせを行なうが、パターンのつなぎ合わせは、第1の配線、第3の配線、またはこれらの組み合わせにより行うことができる。工程数の増加を抑制する観点からは、パターンのつなぎ合わせは、いずれかひとつの配線に集約することが好ましい。
Finally, a lens 751 is formed on the S30 layer to form a CMOS device.
By the above manufacturing method, a CMOS device which is a large semiconductor device in which fine circuit patterns are integrated can be obtained. In the present embodiment, the patterns are connected in the second wiring, but the patterns can be connected by the first wiring, the third wiring, or a combination thereof. From the viewpoint of suppressing an increase in the number of processes, it is preferable to combine patterns together into any one wiring.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 第1のマスク、10a,20a,30a 開口部、10b,20b,30b パターン形成部、10c,20c マスク帯、10d,20d マスキングブレード、10e 第1の重ね合わせ用マーク、11 第1のパターン、11e 第1の重ね合わせ用マークパターン、20 第2のマスク、20e 第2の重ね合わせ用マーク、21 第2のパターン、21e 第2の重ね合わせ用マークパターン、30 第3のマスク、30e 第3の重ね合わせ用マーク、30f 第4の重ね合わせ用マーク、31 第3のパターン、31e 第3の重ね合わせ用マークパターン、31f 第4の重ね合わせ用マークパターン、61 第1の重ね合わせマークパターン、62 第2の重ね合わせマークパターン、100 基板、101 第1の領域、102 第2の領域、103 第3の領域、104 第4の領域、112 境界領域、700 シリコン基板、702,703 不純物領域、704 フォトダイオード、705 分離領域、711 ゲート、712,722,732,742 絶縁層、713,714 コンタクト、721 第1の配線、725,735 ビア、731 第2の配線、731B 繋ぎ合わせ部、741 第3の配線、756 レンズ。 10 first mask, 10a, 20a, 30a opening, 10b, 20b, 30b pattern forming part, 10c, 20c mask band, 10d, 20d masking blade, 10e first overlay mark, 11 first pattern, 11e First overlay mark pattern, 20 second mask, 20e second overlay mark, 21 second pattern, 21e second overlay mark pattern, 30 third mask, 30e third 30f 4th overlay mark, 31 3rd pattern, 31e 3rd overlay mark pattern, 31f 4th overlay mark pattern, 61 1st overlay mark pattern, 62 second overlay mark pattern, 100 substrate, 101 first region, 102 2nd region, 103 3rd region, 104 4th region, 112 boundary region, 700 silicon substrate, 702, 703 impurity region, 704 photodiode, 705 isolation region, 711 gate, 712, 722, 732, 742 insulation Layer, 713, 714 contact, 721 first wiring, 725, 735 via, 731 second wiring, 731B connecting portion, 741 third wiring, 756 lens.
Claims (7)
前記回路用パターンを形成する工程は、前記基板上の第1の領域に第1のマスクを介した露光により第1のパターンを形成する工程と、前記第1の領域に隣接する第2の領域に第2のマスクを介した露光により第2のパターンを形成する工程と、前記第1の領域と前記第2の領域との境界領域に第3のマスクを介した露光により第3のパターンを前記第1のパターンと前記第2のパターンとを繋ぎ合わせるように形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a circuit pattern is formed on a substrate,
The step of forming the circuit pattern includes a step of forming a first pattern on the first region on the substrate by exposure through a first mask, and a second region adjacent to the first region. Forming a second pattern by exposure through a second mask, and forming a third pattern by exposure through a third mask at a boundary region between the first region and the second region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming the first pattern and the second pattern so as to be joined together.
前記回路用パターンを形成する工程は、前記基板上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜の第1の領域に第1のマスクを介した露光により第1のパターンの潜像を形成する工程と、前記レジスト膜の前記第1の領域に隣接する第2の領域に第2のマスクを介した露光により第2のパターンの潜像を形成する工程と、前記第1の領域と前記第2の領域との境界領域に第3のマスクを介した露光により第3のパターンの潜像を前記第1のパターンと前記第2のパターンとを繋ぎ合わせるように形成する工程と、前記レジスト膜を現像して前記第1のパターン、前記第2のパターンおよび前記第3のパターンを含むレジストパターンを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a circuit pattern is formed on a substrate,
The step of forming the circuit pattern includes forming a resist film on the substrate, and forming a latent image of the first pattern on the first region of the resist film by exposure through a first mask. A step of forming a latent image of a second pattern by exposure through a second mask in a second region adjacent to the first region of the resist film; the first region and the first region; Forming a latent image of a third pattern in a boundary region with the second region by exposure through a third mask so as to connect the first pattern and the second pattern, and the resist film And developing a resist pattern including the first pattern, the second pattern, and the third pattern by developing the semiconductor device.
前記回路用パターンを形成する工程は、前記基板上に導電膜を形成する工程と、前記導電膜上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜の第1の領域に第1のマスクを介した露光により第1のパターンの潜像を形成する工程と、前記レジスト膜の前記第1の領域に隣接する第2の領域に第2のマスクを介した露光により第2のパターンの潜像を形成する工程と、前記第1の領域と前記第2の領域との境界領域に第3のマスクを介した露光により第3のパターンの潜像を前記第1のパターンと前記第2のパターンとを繋ぎ合わせるように形成する工程と、前記レジスト膜を現像して前記第1のパターン、前記第2のパターンおよび前記第3のパターンを含むレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをエッチングマスクとして前記導電膜をエッチングして配線パターンを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a circuit pattern is formed on a substrate,
The step of forming the circuit pattern includes a step of forming a conductive film on the substrate, a step of forming a resist film on the conductive film, and a first mask in the first region of the resist film. Forming a latent image of the first pattern by performing the exposure, and forming a latent image of the second pattern by exposing through a second mask to the second region adjacent to the first region of the resist film. Forming a latent image of a third pattern in a boundary region between the first region and the second region by exposing through a third mask to the first pattern and the second pattern; Forming the resist pattern, developing the resist film to form a resist pattern including the first pattern, the second pattern, and the third pattern, and etching the resist pattern into an etching mask Method of manufacturing a semiconductor device and forming a wiring pattern by etching the conductive film is.
前記第1のパターンを形成する工程において、前記第1のマスクを用いて前記第1の領域に前記第1のパターンとともに第1の重ね合わせ用マークパターンを形成し、
前記第2のパターンを形成する工程において、前記第2のマスクを用いて前記第2の領域に前記第2のパターンとともに第2の重ね合わせ用マークパターンを形成し、
前記第3のパターンを形成する工程において、前記第3のマスクを用いて前記境界領域に前記第3のパターンを形成するとともに、前記第1の重ね合わせ用マークパターンに重なるように第3の重ね合わせ用マークパターンと、前記第2の重ね合わせ用マークパターンに重なるように第4の重ね合わせ用マークパターンとを形成し、
前記第1の重ね合わせ用マークパターンと前記第3の重ね合わせ用マークパターンとの位置のずれならびに前記第2の重ね合わせ用マークパターンと前記第4の重ね合わせ用マークパターンとの位置のずれを最小にするように、前記第3のマスクの位置と前記第1のマスクおよび第2のマスクの位置とのずれを最小にすることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 The first mask has a first overlay mark, the second mask has a second overlay mark, and the third mask corresponds to the first overlay mark. A third overlay mark, and a fourth overlay mark corresponding to the second overlay mark,
In the step of forming the first pattern, a first overlapping mark pattern is formed together with the first pattern in the first region using the first mask,
In the step of forming the second pattern, a second overlay mark pattern is formed in the second region together with the second pattern using the second mask,
In the step of forming the third pattern, the third pattern is formed in the boundary region using the third mask, and a third overlap is formed so as to overlap the first overlay mark pattern. Forming an alignment mark pattern and a fourth overlay mark pattern so as to overlap the second overlay mark pattern;
The positional deviation between the first overlay mark pattern and the third overlay mark pattern, and the positional deviation between the second overlay mark pattern and the fourth overlay mark pattern. 6. The shift between the position of the third mask and the positions of the first mask and the second mask is minimized so as to minimize the position. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
前記領域における少なくとも1つの境界領域における回路用パターンが請求項1から請求項6までのいずれかに記載の製造方法により形成されている半導体装置。 A semiconductor device including a plurality of regions to be divided and exposed,
The semiconductor device in which the circuit pattern in at least one boundary region in the region is formed by the manufacturing method according to claim 1.
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US10332783B2 (en) | 2017-04-19 | 2019-06-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
WO2022035122A1 (en) * | 2020-08-10 | 2022-02-17 | 동우 화인켐 주식회사 | Touch sensor having wiring overlapping part |
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2005
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