JP3955457B2 - フォトマスク及びウェハ基板の露光方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造プロセスにおいて、フォトリソグラフィを利用した露光工程で使用するフォトマスク及びそのフォトマスクを使用したウェハ基板の露光方法に関するものである。
【0002】
フォトリソグラフィは、ウェハ基板上に種々の素子や配線等のパターンを微細加工する技術であり、あらかじめウェハ基板上にフォトレジストを塗布した後、フォトマスクを使用して露光処理を行って、非加工領域のみフォトレジストを残し、このフォトレジストをフォトマスクとして加工領域をエッチングにより選択的に除去する技術である。このような製造プロセスにおいて、ウェハ基板上のスクライブ領域には種々のプロセスパターン及びモニターパターンが形成される。そして、このようなプロセスパターン及びモニターパターンの種類を増加させながら、製造コストの上昇を防止することが必要となっている。
【0003】
【従来の技術】
半導体装置の製造プロセスにおいて、ウェハ基板上に同一回路の多数の半導体チップを形成するには、フォトリソグラフィを利用して、ウェハ基板に対し回路パターンの転写、現像、エッチングが繰り返し行われる。
【0004】
回路パターンの転写は、ステッパ装置を使用してフォトマスクに形成されているパターンをウェハに対し繰り返し縮小投影することが行われる。
このようにして、複数の半導体チップが形成されたウェハ基板は、各チップ間に形成されるスクライブ領域に沿ってダイシングされる。
【0005】
このような半導体装置の製造プロセスにおいて、ウェハ基板のスクライブ領域にはプロセスパターン及びモニターパターンが形成される。
プロセスパターンは、ステッパ装置によりフォトマスクとウェハ基板との位置合わせを行うために形成される。フォトマスクに対しウェハ基板を1ショットずつ移動させるステッパ装置は、対応するプロセスパターンがそれぞれ異なる。このため、複数のステッパ装置に対応可能としたフォトマスクを形成するには、スクライブ領域に複数種類のプロセスパターンを形成する必要がある。
【0006】
モニターパターンは、各プロセスにおいてチップ状態をモニタリングするため、あるいはチップ内に形成される回路を電気的にモニタリングするために形成される。
【0007】
すなわち、各プロセスにおけるチップ状態は、各プロセス毎に形成されるモニターパターンに基づいて確認される。そして、そのモニターパターンは使用するプロセス手法毎に、例えばエッチング、CMP等、異なるパターンが形成される。
【0008】
また、チップ内の回路を電気的にモニタリングするためのモニターパターンは、ウェハプロセスの終了後にプローブをモニターパターンに当接させて、電気的な動作を確認するものである。
【0009】
チップ内に形成された回路の動作を確認するためには、チップ内の回路動作の試験を行うことが望ましいが、その試験パターンが複雑で試験コストが上昇する。
【0010】
そこで、モニターパターン内にチップ内の回路を簡略化した回路を形成し、その回路の動作試験を行うことにより、チップ内の回路の動作を類推している。そして、チップ内の回路動作を確実にモニタリングするためには、複数種類のモニターパターンをスクライブ領域に形成する必要がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、プロセスパターン及びモニターパターンをスクライブ領域に多数設けることが望ましいが、多数のプロセスパターン及びモニターパターンをスクライブ領域に形成しようとすると、スクライブ領域が拡大して、ウェハから取得可能なチップ数が減少し、製造コストが上昇する。
【0012】
一方、スクライブ領域の拡大を防止するために、スクライブ領域に形成するプロセスパターンの数を削減すると、そのようなプロセスパターンを形成したフォトマスクは、複数種類のステッパ装置に対応できなくなる。
【0013】
また、モニターパターンの数を削減すると、十分なモニタリングができなくなり、結果的にウェハプロセス終了後、あるいはダイシング後の動作試験に要する時間が長くなり、試験コストが上昇するという問題点がある。
【0014】
そこで、複数のモニターパターンを形成したフォトマスクを別途形成し、スクライブ領域にモニターパターンを露光する場合には、その別途形成したフォトマスクに形成されているモニターパターンの中から適宜に選択して露光する方法が提案されている。
【0015】
しかし、このような露光方法では、デバイスパターン領域を露光し、さらにスクライブ領域にモニターパターンを露光するために異なるフォトマスクが必要となるため、フォトマスクの製造コストが上昇するという問題点がある。
【0016】
また、特開平8−222509号公報には、スクライブ領域に複数のプロセスパターンが形成され、露光時にはそのプロセスパターンの中から不要なパターンをステッパ装置の遮蔽ブレードで遮蔽することにより、複数のプロセスパターンの中から所要のプロセスパターンを適宜に選択して露光する方法が開示されている。
【0017】
ところが、このような露光方法ではフォトマスク上において遮光ブレードの遮蔽精度に対するマージンが1mm程度必要となり、このマージンをスクライブ領域に確保する必要がある。
【0018】
従って、結果的にスクライブ領域の無用な拡大を招き、ウェハから取得可能なチップ数が減少し、製造コストが上昇する。
この発明の目的は、製造コストの上昇を防止しながら、スクライブ領域に形成するモニターパターンの種類を増大させ得るフォトマスクを提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
図1に示すように、フォトマスク1aには複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域2と、前記デバイスパターン領域2の周囲に形成されたスクライブ領域3と、前記スクライブ領域3に遮光帯で形成されたパターン挿入領域6a,6bと、前記パターン挿入領域6a,6bに露光可能とした面積で、前記デバイスパターン領域2及びスクライブ領域3以外の位置に形成された複数の挿入用パターン9a〜9dとが形成されている。そして、挿入用パターン9a〜9dのいずれかがパターン挿入領域6a,6bに露光される。
【0020】
また、前記挿入用パターン9a〜9dは、スクライブ領域3の周囲に形成される遮光帯4に形成される。
また、前記挿入用パターン9a〜9dは、デバイスパターン領域2をモニタリングするパターンで構成した。
【0021】
【発明の実施の形態】
(第一の実施の形態)
図1は、この発明を具体化したフォトマスクの第一の実施の形態を示す。フォトマスク1aはデバイスパターン領域2の周囲に4辺のスクライブ領域3が形成され、スクライブ領域3の周囲には遮光帯4が形成される。
【0022】
前記スクライブ領域3の隣り合う2辺には、プロセスパターン5a,5bがそれぞれ形成され、そのプロセスパターン5a,5bに隣接して、モニターパターン挿入領域6a,6bがそれぞれ形成されている。
【0023】
前記プロセスパターン5a,5bには、フォトマスクとウェハ基板との位置合わせを行うためのパターンが複数種類のステッパ装置に対応して複数形成される。
【0024】
また、モニターパターン挿入領域6a,6bは、後記モニターパターンを露光するための領域であり、遮光領域として形成される。
前記スクライブ領域3の残る2辺には、前記プロセスパターン5a,5bに対応するプロセスパターンマージン7a,7bと、前記モニターパターン挿入領域6a,6bに対応するモニターパターン挿入領域マージン8a,8bがそれぞれ遮光領域で形成される。
【0025】
すなわち、ステッパ装置によりフォトマスク1aに対しウェハ基板を1ショットずつ順時相対移動させてマスクパターンをウェハ基板上に縮小露光する際、スクライブ領域3は隣り合うデバイスパターン領域2の露光時に順時重複して露光される。従って、スクライブ領域3の2辺には、プロセスパターンマージン7a,7bと、モニターパターン挿入領域マージン8a,8bがそれぞれ遮光領域で形成される。
【0026】
前記スクライブ領域3の周囲において、前記遮光帯4には4種類のモニターパターン9a〜9dが形成されている。このモニターパターン9a〜9dは、各プロセスにおいてチップ状態をモニタリングするため、あるいはチップ内に形成される回路を電気的にモニタリングするために形成される。
【0027】
次に、上記のように構成されたフォトマスク1aを使用した露光方法を説明する。
フォトマスク1aによりデバイスパターン領域2及びスクライブ領域3をウェハ基板上に露光する場合には、図2に示すように、まずフォトマスク1aの遮光帯4及び遮光帯4内に形成されたモニターパターン9a〜9dをステッパ装置の遮蔽ブレード10a〜10dで覆う。
【0028】
この状態で露光を行うと、ウェハ基板上にはデバイスパターン領域2及びスクライブ領域3内のプロセスパターン5a,5bが露光される。
次いで、例えば図3に示すように、遮蔽ブレード10a,10bを移動させて、モニターパターン9aのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン9aと前記モニターパターン挿入領域6aとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域6aにはモニターパターン9aが露光される。
【0029】
次いで、例えば図4に示すように、遮蔽ブレード10a〜10dを移動させて、モニターパターン9dのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン9dと前記モニターパターン挿入領域6bとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域6bにはモニターパターン9dが露光される。
【0030】
また、前記モニターパターン挿入領域6aにモニターパターン9bを選択して露光する場合には、図5に示すように、遮蔽ブレード10a〜10dを移動させて、モニターパターン9bのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン9bと前記モニターパターン挿入領域6aとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域6aにはモニターパターン9bが露光される。
【0031】
また、前記モニターパターン挿入領域6bにモニターパターン9cを選択して露光する場合には、図6に示すように、遮蔽ブレード10a〜10dを移動させて、モニターパターン9cのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン9cと前記モニターパターン挿入領域6bとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域6bにはモニターパターン9cが露光される。
【0032】
このような露光操作を繰り返すことにより、図7に示すように、ウェハ基板11上に多数のデバイスパターン領域2と、スクライブ領域3が露光される。そして、各デバイスパターン領域2の周囲に位置するスクライブ領域3には、上記のようにモニターパターン9a〜9dを選択して露光することにより、4種類のモニターパターン9a〜9dを形成することができる。
【0033】
上記のようなフォトマスク1aを使用した露光方法では、次に示す作用効果を得ることができる。
(1)各デバイスパターン領域2の周囲に形成されるスクライブ領域3の各辺には、それぞれ異なるモニターパターン9a〜9dを形成することができる。従って、デバイスパターン領域2の十分なモニタリングが可能となり、後工程での試験コストを低減することができる。
(2)スクライブ領域を拡大することなく、各デバイスパターン領域2に対し4種類のモニターパターン9a〜9dを形成することができる。
(3)1枚のフォトマスク1aで、各デバイスパターン領域2に対し4種類のモニターパターン9a〜9dを形成することができる。
(4)モニターパターン9a〜9dを形成する領域を拡大することなく、スクライブ領域3に4種類のモニターパターン9a〜9dを形成することができる。従って、プロセスパターン5a,5bを形成する領域を縮小する必要はなく、各デバイスパターン領域2に対し複数種類のプロセスパターン5a,5bを形成することができる。
(5)各モニターパターン9a〜9dは、遮光帯4内に形成されているので、各モニターパターン9a〜9dをモニターパターン挿入領域6a,6bに露光する際、スクライブ領域3に遮蔽ブレード10a〜10dの遮蔽精度に対するマージンを確保する必要はない。従って、スクライブ領域3の拡大を防止することができる。
(第二の実施の形態)
図8は、第二の実施の形態を示す。この実施の形態のフォトマスク1bは、前記第一の実施の形態のフォトマスク1aのモニターパターン9a〜9dにそれぞれ隣接して、さらに4種類のモニターパターン9e〜9hを形成したものである。
【0034】
前記モニターパターン9a〜9dと、そのモニターパターン9a〜9dに隣接して形成されるモニターパターン9e〜9hとの間隔は、遮蔽ブレードの遮蔽精度を補うように1mm以上の間隔が確保されている。その他の構成は、第一の実施の形態のフォトマスク1aと同様である。
【0035】
上記のように構成されたフォトマスク1bを使用した露光方法では、デバイスパターン領域2及びスクライブ領域3のウェハ基板上への露光は、第一の実施の形態と同様である。
【0036】
次いで、例えば図9に示すように、遮蔽ブレード10a,10bを移動させて、モニターパターン9eのみを露光可能とする状態とし、そのモニターパターン9eと前記モニターパターン挿入領域6aとを位置合わせした状態で露光する。すると、モニターパターン挿入領域6aにはモニターパターン9eが露光される。
【0037】
このようにして、モニターパターン挿入領域6aにはモニターパターン9a,9b,9e,9fのいずれかを選択して露光可能であり、モニターパターン挿入領域6bにはモニターパターン9c,9d,9g,9hのいずれかを選択して露光可能である。
【0038】
このような露光操作を繰り返すことにより、図10に示すように、ウェハ基板11上に多数のデバイスパターン領域2と、スクライブ領域3が露光される。そして、各デバイスパターン領域2の周囲に位置するスクライブ領域3には、上記のようにモニターパターン9a〜9hを選択して露光することにより、8種類のモニターパターン9a〜9hの中から選択された4種類のモニターパターンを形成することができる。
【0039】
上記のようなフォトマスク1bを使用した露光方法では、次に示す作用効果を得ることができる。
(1)各デバイスパターン領域2の周囲に形成されるスクライブ領域3の各辺には、それぞれ異なるモニターパターン9a〜9hを形成することができる。従って、デバイスパターン領域2の十分なモニタリングが可能となり、後工程での試験コストを低減することができる。
(2)スクライブ領域を拡大することなく、各デバイスパターン領域2に対し8種類のモニターパターン9a〜9hの中から4種類を選択して形成することができる。
(3)1枚のフォトマスク1bで、デバイスパターン領域2及びスクライブ領域3を露光することができるとともに、各デバイスパターン領域2に対し4種類のモニターパターンをスクライブ領域3に露光することができるので、フォトマスクコストを低減することができる。
(4)モニターパターン9a〜9hを形成する領域を拡大することなく、スクライブ領域3に4種類のモニターパターン9a〜9dを形成することができる。従って、プロセスパターン5a,5bを形成する領域を縮小する必要はなく、各デバイスパターン領域2に対し複数種類のプロセスパターン5a,5bを形成することができる。
(5)各モニターパターン9a〜9hは、遮光帯4内に形成されているので、各モニターパターン9a〜9hをモニターパターン挿入領域6a,6bに露光する際、スクライブ領域3に遮蔽ブレード10a〜10dの遮蔽精度に対するマージンを確保する必要はない。従って、スクライブ領域3の拡大を防止することができる。
(6)各デバイスパターン領域2の周囲のスクライブ領域3に対し、8種類のモニターパターン9a〜9hの中から4種類を選択して露光することができるので、前記第一の実施の形態に比してモニターパターンの種類をさらに増大させることができる。
(第三の実施の形態)
図11は、前記第二の実施の形態のフォトマスク1bを使用した露光方法の別の実施の形態を示す。
【0040】
すなわち、この実施の形態では、モニタリングが必要なデバイスパターン領域の周囲のスクライブ領域3にのみ、前記モニターパターン9a〜9hの中から4種類のモニターパターンを選択して露光する。
【0041】
このような露光方法により、第二の実施の形態で得られた作用効果に加えて、モニタリングが必要なデバイスパターン領域の周囲のスクライブ領域3に所要のモニターパターンを形成しながら、モニターパターンの露光に要する時間を短縮して、製造コストを低減することができる。
【0042】
上記実施の形態は、次に示すように変更することもできる。
・遮光帯に形成するモニターパターンは、4種類及び8種類以外の任意の数としてもよい。
(付記1)複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域と、前記パターン挿入領域に露光可能とした面積で、前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の位置に形成された複数の挿入用パターンとを備えたことを特徴とするフォトマスク。
(付記2)前記挿入用パターンは、前記スクライブ領域の周囲に形成された遮光帯に形成したことを特徴とする付記1記載のフォトマスク。
(付記3)前記パターン挿入領域は、前記スクライブ領域の隣り合う2辺にそれぞれ設け、前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ複数設けたことを特徴とする付記1乃至2のいずれかに記載のフォトマスク。
(付記4)前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ2つずつ設けたことを特徴とする付記1乃至2のいずれかに記載のフォトマスク。
(付記5)前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ4つずつ設けたことを特徴とする付記1乃至2のいずれかに記載のフォトマスク。
(付記6)前記挿入用パターンは、ステッパ装置の遮蔽ブレードの遮蔽精度を満たす間隔で形成したことを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載のフォトマスク。
(付記7)前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする付記1乃至6のいずれかに記載のフォトマスク。
(付記8)前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域のプロセス状況をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする付記7記載のフォトマスク。
(付記9)前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域の電気的特性をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする付記7記載のフォトマスク。
(付記10)複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域とを同一フォトマスクで同時に露光し、前記パターン挿入領域に対応する領域で、前記フォトマスクの前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の位置に形成された複数の挿入用パターンの中からいずれかの挿入用パターンを前記パターン挿入領域に露光することを特徴とするウェハ基板の露光方法。
(付記11)複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域とを同一フォトマスクで同時に露光し、前記パターン挿入領域に対応する領域で、前記フォトマスクの前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の遮光帯に形成された複数のモニターパターンの中からいずれかのモニターパターンを、ステッパ装置の遮蔽ブレードで選択して前記パターン挿入領域に露光することを特徴とするウェハ基板の露光方法。
【0043】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明は製造コストの上昇を防止しながら、スクライブ領域に形成するモニターパターンの種類を増大させ得るフォトマスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第一の実施の形態のフォトマスクを示す正面図である。
【図2】 第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図3】 第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図4】 第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図5】 第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図6】 第一の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図7】 第一の実施の形態の露光方法で露光されたウェハ基板を示す説明図である。
【図8】 第二の実施の形態のフォトマスクを示す正面図である。
【図9】 第二の実施の形態の露光方法を示す説明図である。
【図10】 第二の実施の形態の露光方法で露光されたウェハ基板を示す説明図である。
【図11】 第三の実施の形態の露光方法で露光されたウェハ基板を示す説明図である。
【符号の説明】
1a,1b フォトマスク
2 デバイスパターン領域
3 スクライブ領域
6a,6b パターン挿入領域
9a〜9h 挿入用パターン(モニターパターン)
Claims (10)
- 複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、
前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、
前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域と、
前記パターン挿入領域に露光可能とした面積で、前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の位置に形成された複数の挿入用パターンと
を備えたことを特徴とするフォトマスク。 - 前記挿入用パターンは、前記スクライブ領域の周囲に形成された遮光帯に形成したことを特徴とする請求項1記載のフォトマスク。
- 前記パターン挿入領域は、前記スクライブ領域の隣り合う2辺にそれぞれ設け、前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ複数設けたことを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載のフォトマスク。
- 前記挿入用パターンは、前記各パターン挿入用領域に対しそれぞれ2つずつ設けたことを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載のフォトマスク。
- 前記挿入用パターンは、ステッパ装置の遮蔽ブレードの遮蔽精度を満たす間隔で形成したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のフォトマスク。
- 前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のフォトマスク。
- 前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域のプロセス状況をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする請求項6記載のフォトマスク。
- 前記挿入用パターンは、デバイスパターン領域の電気的特性をモニタリングするパターンで構成したことを特徴とする請求項6記載のフォトマスク。
- 複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域とを同一フォトマスクで同時に露光し、前記パターン挿入領域に対応する領域で、前記フォトマスクの前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の位置に形成された複数の挿入用パターンの中からいずれかの挿入用パターンを前記パターン挿入領域に露光することを特徴とするウェハ基板の露光方法。
- 複数の回路素子を露光するためのデバイスパターン領域と、前記デバイスパターン領域の周囲に形成されたスクライブ領域と、前記スクライブ領域に遮光帯で形成されたパターン挿入領域とを同一フォトマスクで同時に露光し、前記パターン挿入領域に対応する領域で、前記フォトマスクの前記デバイスパターン領域及びスクライブ領域以外の遮光帯に形成された複数のモニターパターンの中からいずれかのモニターパターンを、ステッパ装置の遮蔽ブレードで選択して前記パターン挿入領域に露光することを特徴とするウェハ基板の露光方法。
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