JP4976210B2 - 露光方法およびイメージセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、分割露光方式を用いた露光方法に関し、特に、分割露光方式を用いた大型イメージセンサの製造方法に関する。

デジタルカメラ等の高性能化が進むにつれてＣＣＤ等のイメージセンサが大型化し、ステッパ（縮小露光装置）で一括露光可能な範囲よりもイメージセンサのチップサイズが大きくなりつつある。（以下、ステッパを用いた１回の露光でマスクパターンを焼き付けることを「一括露光」と称し、このとき１回の露光で半導体基板３の上に焼き付けられる範囲を「一括露光範囲」と称す。）イメージセンサの製造工程において、写真製版の解像度を維持しながらこのような大型チップに対応する領域を露光する方法としては、チップ全体を複数の領域に分割し、各領域を別々に一括露光して一方向（一次元方向）につなぎ合わせる分割露光方式が用いられている。

例えば、特許文献１では、チップを複数の領域に分割し、ダイシングラインを含むチップ端領域と、これに挟まれるチップ中央領域とを別々に露光することによって、一方向に長い大型イメージセンサの露光を可能としている。
また、引用文献２では、各々が縦長の左右２つの領域に分けてチップを分割露光するとともに、チップの中央のイメージエリア（画素領域）をさらに別のマスクで露光することにより、一方向に長い大型イメージセンサの露光を可能としている。
これらの方法では、基板表面に予め形成したアライメントマークを基に、一括露光領域を一方向につなぎ合わせてイメージエリアを形成する。
特開平２−５５６８号公報 特開２００３−２４９６４０号公報

更なるデジタルカメラの高性能化に伴い、大面積のイメージセンサ、即ち、２次元方向（縦方向および横方向）に大きなイメージセンサが必要となってきた。このようなイメージセンサでは、イメージエリア（撮像素子形成領域）を露光するにあたり、例えば２行×２列のように、ステッパの一括露光領域を２次元方向（縦方向および横方向）につなぎ合わせる必要がある。
しかしながら、一括露光領域をつなぎ合わせるためのアライメントマークは、通常一括露光領域内の四隅に設けられる。このため、一次元方向にイメージエリアをつなぎ合わせた場合には問題とならなかった一部のアライメントマークが、二次元方向にイメージエリアをつなぎ合わせた場合にはイメージエリア中に含まれ、正常な露光ができないという問題があった。

そこで、本発明は、大面積のイメージエリアの露光ができる、分割露光方式を用いた露光方法およびイメージセンサの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、チップ領域を複数の一括露光領域に分割して露光する露光方法であって、基板を準備する工程と、基板上にフォトレジストを形成する工程と、アライメントマークを有するフォトマスクを用いて複数の一括露光領域を露光し、チップ領域内のフォトレジストにアライメントマークを転写する転写工程と、フォトレジストに転写されたアライメントマークのうち不要なアライメントマークに重ねてフォトレジストを部分的に露光する２重露光工程とを含むことを特徴とする露光方法である。

本発明にかかる露光方法を用いることにより、大面積のイメージエリアの露光が可能となり、大型のイメージセンサの製造が可能となる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるイメージセンサの製造工程の概略図である。かかる製造工程には、ステッパ（縮小露光装置）の一括露光領域をつなぎ合わせて所定領域を露光する分割露光方式が用いられる。製造工程は、以下の工程１〜６を含む。工程１〜４がアライメントマークの作製工程であり、工程５〜６がアライメントマークを用いたイメージエリアの作製工程である。
また、図２は、アライメントマーク作製工程（工程１〜４）の各段階での素子構造を、工程順に示した素子断面図である。

工程１：図１（ａ）に示すように、イメージセンサを形成するための半導体基板３を準備する。半導体基板３の上には、図２（ａ）に示すようにフォトレジスト２０が形成されている。フォトレジスト２０には、ポジ型レジストを用いることが好ましい。
次に、ステッパを用いてフォトレジスト２０を露光し、アライメントマークを形成する。ステッパには市販のものが使用され、例えば光源にはｉ線を用い、縮小倍率は５分の１程度である。

図３は、アライメントマークの作製工程に用いるフォトマスク（レチクル）１である。フォトマスク１には、アライメントマークの相当するパターン２ａ〜２ｄが設けられている。フォトマスク１では、アライメントマークの部分は光が透過せず、他の部分は光が透過するようになっている。

露光工程は、フォトマスク１のパターンを半導体基板３上のフォトレジストに繰り返し転写して行う。ここでは、イメージセンサが、水平方向に２チップ、垂直方向に３チップ、半導体基板３上に並べられている。１つのチップは、２行×２列の分割露光で形成される。図１（ａ）においてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの記号は、１つのチップの分割領域を表し、かかる分割領域毎に一括露光される。

工程１では、２４回（４×６回）の移動により、四隅にアライメントマークを備えたフォトマスク１のパターンが２４個、半導体基板３上のフォトレジストに転写される。この工程は、イメージセンサの製造工程の最初の露光工程であるため、半導体基板３に対するマスクの位置合せは、半導体基板３のオリフラやノッチ等を基準に用いた機械的な位置合せ（以下、「ラフアライメント」という。）でよい。その精度は数十μｍ程度である。
この結果、図１（ａ）に示すような位置に、アライメントマークのパターンが転写される。このとき、図２（ｂ）に示すように、半導体基板３の表面のフォトレジストは、アライメントマーク以外の部分２１が感光される。

工程２：図１（ｂ）に示すように、図４に示すフォトマスク４ａを用いて、Ａの領域を露光する。フォトマスク４ａは、斜線部分のみが光を透過せず、その他の部分は光を透過するようになっている。マスク４ａをＡの領域に重ねるアライメントは、上述のラフアライメントにより行われる。この結果、領域５ａの部分のフォトレジストは２重露光される。領域５ａの面積は、一括露光領域の面積の４分の１程度である。
このとき、図２（ｃ）に示すように、工程１で転写したアライメントマークパターンの一部（図中、右側のアライメントマークパターン）が感光される。

なお、フォトマスク１を用いて露光したアライメントマーク２ａと、フォトマスク４ａを用いて露光した領域５ａとの相対的な位置関係は、ともにラフアライメントで位置合わせするためそれほど精度は高くない。このため、フォトマスク１とフォトマスク４ａとの相対的な位置が多少変動しても、領域５ａがアライメントマーク２ａと重なるように、マージンを持たせておくことが好ましい。

工程３：図１（ｃ）に示すように、図４に示すフォトマスク４ｂを用いて、Ｂの領域を露光し、領域５ｂの部分のフォトレジストを２重露光される。図１には示さないが、続いて、フォトマスク４ｃを用いてＣの領域を露光し、更にフォトマスク４ｄを用いてＤの領域を露光する。

工程４：通常の現像工程を用いてフォトレジストを現像する。現像後、フォトレジストの感光されなかった部分２０が半導体基板３の表面に残る。（以降、これを「レジストマスク２０」と称す。）
この結果、図２（ｄ）に示すように、フォトマスク４ａ〜４ｄを用いて２重露光した領域のフォトレジストは除去されるため、同時にこの領域のアライメントパターンは除去される。続いて、図２（ｅ）に示すように、現像工程により作製したレジストマスク２０を用いて半導体基板３をエッチングし、半導体基板３上にアライメントマークを形成する。この後、図２（ｆ）に示すように、レジストマスク２０を除去する。
以上の工程により形成されるアライメントマーク２は凸型で、アライメントマーク以外の領域は均一にエッチングされる。

この結果、図１（ｄ）に示すような位置にアライメントマークが形成される。即ち、Ａ〜Ｄの領域からなるチップ形成領域（イメージセンサ形成領域）の周囲に沿ってのみアライメントマークが形成され、ＣＣＤ等の撮像素子が形成されるイメージエリアにはアライメントメークは形成されない。
以上が、半導体基板３へのアライメントマーク形成工程となる。

工程５：続いて、工程１〜４で形成したアライメントマークを用いてイメージセンサを形成する。まず、図１（ｅ）に示すように、半導体基板３の表面に、再度フォトレジスト層を形成した後、図５に示すフォトマスク６ａを用いて露光工程を行う。露光工程では、領域Ａの半導体基板３に形成された３つのアライメントマーク２ｂ、２ｃ、２ｄに、フォトマスク６ａのアライメントマーク２が重なるように位置合わせする。領域Ａにおいて、アライメントマーク２ａに対して、アライメントマーク２ｂとライメントマーク２ｄとは互いに直交する方向に設けられており、かかる３つのアライメントマーク３ｂ、３ｃ、３ｄを用いることにより高精度の位置合わせが可能となる。この結果、Ａの領域に図１（ｅ）示されるパターン７ａが転写される。なお、パターン７ａ中に斜線で示した領域にはイメージセンサのパターンが形成されている。

工程６：領域Ｂ〜Ｃについても、フォトマスク６ｂ、６ｃ、６ｄを用いてパターンの転写を行う。この結果、図１（ｆ）に示すようなパターンがフォトレジストに転写される。レジストマスクを現像してフォトマスクを形成し、フォトマスクを用いて半導体基板３のエッチング等が行われる。この結果、図１（ｆ）の、２行×２列の分割領域Ａ〜Ｄから１つのイメージセンサのチップが形成される。かかるイメージセンサでは、Ａ〜Ｄの領域の中央領域にイメージエリア（撮像素子形成領域）が設けられている。

半導体基板３のイメージエリアを形成するにあたっては、図１（ｅ）、（ｆ）に示す工程が繰り返される。即ち、フォトレジストを形成した後、露光、現像を行ってフォトマスクが形成される。更に、かかるフォトマスクを用いて半導体基板３のエッチング、蒸着、注入等のウエハプロセスを行い、イメージエリアが形成される。

なお、本実施の形態１にかかる分割露光では、フォトマスク４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを用いて露光する際のショット配列と、フォトマスク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを用いて露光する際のショット配列とは各々同じであり、アライメントマーク形成用に特別なショット配列を指定する必要はない。

また、下地に形成されたアライメントマーク２は一括露光範囲内に３個ずつ配置され、また一括露光範囲の周辺部に位置するため、下地とフォトマスク６とを重ね合わせる際のアライメント精度が高くなる。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかるイメージセンサの製造工程の概略図であり、かかる製造工程には、ステッパの一括露光領域をつなぎ合わせて所定領域を露光する分割露光方式が用いられる。図６中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。

本実施の形態２にかかる製造方法では、まず、図６（ａ）に示すように、上述の実施の形態１の工程１と同様の工程で、四隅にアライメントマークを備えたフォトマスク１のパターンが２４個、半導体基板３上のフォトレジストに転写される。

次に、図６（ｂ）に示すように、分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる１つのチップ形成領域の中央近傍を選択的に露光する。露光には、図７に示すフォトマスク８が用いられる。フォトマスク８は、斜線部分のみが光を透過せず、その他の部分は光を透過するようになっている。

フォトマスク８の位置合せは、ラフアライメントによって実施する。また、ステッパの水平送り／垂直送りの開始座標は、図６（ａ）でフォトマスク１の露光を行った場合に比べて、水平／垂直ともステッパピッチの１／２だけずれた位置となるように設定する。

図６（ｂ）において、斜線で示した領域９が、フォトマスク８を用いた露光で感光する領域であり、４つのアライメントマーク形成領域に重ねて露光される。

次に、フォトレジストの現像を行うことにより、４つのアライメントマークを含む斜線領域９のパターンは除去される。続いて、かかるフォトレジストをレジストマスクに用いて半導体基板３をエッチングすることにより、図６（ｃ）に示すようなアライメントマークが形成される。

次に、実施の形態１の工程５以降を行うことにより、２行×２列のＡ〜Ｄの領域から１つのイメージセンサのチップが形成される。かかるイメージセンサでは、Ａ〜Ｄの領域の中央領域にイメージエリア（撮像素子形成領域）が設けられている。

なお、ここでは、図７に示すフォトマスク８を用いて２重露光を行ったが、全面にパターンがないガラスマスク（フォトマスク）を用いて露光を行っても良い。また、フォトマスクなしに露光してもよい。これらの場合、ステッパの一括露光領域の全体が露光される。

本実施の形態２にかかる分割露光では、アライメントマーク形成の２重露光のマスク枚数と２重露光の繰り返し回数が少なくてすむため、製造コストを小さく、スループットを大きくできる。

実施の形態３．
本実施の形態３にかかる製造工程には、ステッパ（縮小露光装置）の一括露光領域をつなぎ合わせて所定領域を露光する分割露光方式が用いられる。製造工程について、実施の形態１の説明に用いた図１を参照しながら説明する。製造工程は、以下の工程１〜６を含む。工程１〜４がアライメントマークの作製工程であり、工程５〜６がアライメントマークを用いたイメージエリアの作製工程である。
また、図８は、アライメントマーク作製工程（工程１〜４）の各段階での素子構造を、工程順に示した素子断面図である。

工程１：図１（ａ）に示すように、イメージセンサを形成するための半導体基板３を準備する。半導体基板３の上には、図８（ａ）に示すようにフォトレジスト２０が形成されている。フォトレジスト２０には、ポジ型レジストを用いることが好ましい。
次に、ステッパを用いてフォトレジスト２０を露光し、アライメントマークを形成する。

図３は、アライメントマークの作製工程に用いるフォトマスク（レチクル）１である。フォトマスク１には、アライメントマークの相当するパターン２ａ〜２ｄが設けられている。上述の実施の形態１の工程１と反対に、実施の形態３のフォトマスク１では、アライメントマークの部分は光が透過し、他の部分は光が透過しないようになっている。

露光工程は、フォトマスク１のパターンを半導体基板３上のフォトレジストに繰り返し転写して行う。ここでは、イメージセンサが、水平方向に２チップ、垂直方向に３チップ、半導体基板３上に並べられている。１つのチップは、２行×２列の分割露光で形成される。図１（ａ）においてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの記号は、１つのチップの分割領域を表し、かかる分割領域毎に一括露光される。

工程１では、２４回（４×６回）の移動により、四隅にアライメントマークを備えたフォトマスク１のパターンが２４個、半導体基板３上のフォトレジスト２０に転写される。この工程は、イメージセンサの製造工程の最初の露光工程であるため、半導体基板３に対するマスクの位置合せは、半導体基板３のオリフラやノッチ等を基準に用いた機械的なラフアライメントでよい。その精度は数十μｍ程度である。
この結果、図１（ａ）に示すような位置に、アライメントマークのパターンが転写される。このとき、図８（ｂ）に示すように、半導体基板３の表面のレジストはアライメントマークの部分だけが感光される。

引き続き、通常の現像工程を用いてフォトレジスト２０を現像する。現像後、図８（ｃ）に示すように、半導体基板３の表面のレジストマスクはアライメントマーク部分のみが開口される。

工程２：図８（ｄ）に示すように、半導体基板３の表面のレジストマスクを残したままで、フォトレジスト２５を重ね塗り（ダブルコート）する。次いで、図１（ｂ）に示すように、図４に示すフォトマスク４ａを用いて、Ａの領域を露光する。フォトマスク４ａは、斜線部分が光を透過し、その他の部分は光を透過しないようになっている。マスク４ａをＡの領域に重ねるアライメントは、上述のラフアライメントにより行われる。この結果、領域５ａの部分のフォトレジストは感光され、半導体基板３の表面のレジストは、図８（ｅ）の状態になる（領域５ａの部分は符号２６で表示）。領域５ａの面積は、一括露光領域の面積の４分の１程度である。

なお、フォトマスク１を用いて露光したアライメントマーク２ａと、フォトマスク４ａを用いて露光した領域５ａとの相対的な位置関係は、ともにラフアライメントで位置合わせするためそれほど精度は高くない。このため、フォトマスク１とフォトマスク４ａとの相対的な位置が多少変動しても、領域５ａがアライメントマーク２ａと重なるように、マージンを持たせておくことが好ましい。

工程３：図１（ｃ）に示すように、図４に示すフォトマスク４ｂを用いて、Ｂの領域を露光し、領域５ｂの部分のフォトレジストは感光される。図１には示さないが、続いて、フォトマスク４ｃを用いてＣの領域を露光し、更にフォトマスク４ｄを用いてＤの領域を露光する。

工程４：通常の現像工程を用いてフォトレジストを現像する。この結果、図８（ｆ）に示すように、フォトマスク１を用いた露光工程と、フォトマスク４ａ〜４を用いた２度目の露光工程において、２度とも感光したアライメントマーク部分だけが開口されて、他の領域は残ってレジストマスクとなる。

続いて、図８（ｇ）に示すように、このレジストマスクを用いて半導体基板３をエッチングし、半導体基板３上にアライメントマークを形成する。この後、図８（ｈ）に示すように、レジストマスクを除去する。
以上の方法により形成されるアライメントマークは凹型で、アライメントマーク以外の領域は、もとの半導体基板３の表面が維持される。

この結果、図１（ｄ）に示すような位置にアライメントマークが形成される。即ち、Ａ〜Ｄの領域からなるチップ形成領域（イメージセンサ形成領域）の周囲に沿ってのみアライメントマークが形成され、ＣＣＤ等の撮像素子が形成されるイメージエリアにはアライメントメークは形成されない。
以上が、半導体基板３へのアライメントマーク形成工程となる。

工程５〜工程６：以降の工程については、実施の形態１の工程５および工程６と同様である。この結果、図１（ｆ）の、２行×２列の分割領域Ａ〜Ｄから１つのイメージセンサのチップが形成される。かかるイメージセンサでは、Ａ〜Ｄの領域の中央領域にイメージエリア（撮像素子形成領域）が設けられている。

以上の実施の形態３によるイメージセンサの製造工程によれば、アライメントマークが凹型で、マークの形成時にイメージエリアの半導体基板３の表面がエッチングされないため、プロセス中にイメージエリアにエッチングダメージが入ることを回避できる。

実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４にかかるイメージセンサの製造工程の概略図であり、かかる製造工程には、ステッパの一括露光領域をつなぎ合わせて所定領域を露光する分割露光方式が用いられる。図９中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。

本実施の形態４にかかる製造方法では、まず、図９（ａ）に示すように、上述の実施の形態３の工程１と同様の工程で、四隅にアライメントマークを備えたフォトマスク１のパターンが２４個、半導体基板３上のフォトレジストに転写される。次いで、通常の現像工程により、半導体基板３の表面のレジストマスクのアライメントマーク部分のみが開口される。

次に、半導体基板３の表面のレジストマスクを残したままで、フォトレジストを重ね塗り（ダブルコート）する。続いて、図９（ｂ）に示すように、分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる１つのチップ形成領域の外周部分を、隣接チップにまたがって、順次選択的に露光する。露光には、図７に示すフォトマスク８が用いられる。フォトマスク８は、斜線部分のみが光を透過せず、その他の部分は光を透過するようになっている。

フォトマスク８の位置合せは、ラフアライメントによって実施する。また、ステッパの水平送り／垂直送りの開始座標は、図９（ａ）でフォトマスク１の露光を行った場合に比べて、水平／垂直ともステッパピッチの１／２だけずれた位置となるように設定する。

図９（ｂ）において、斜線で示した領域９が、フォトマスク８を用いた露光で感光する領域であり、それぞれ、隣接チップとの境界近傍にある４つのアライメントマーク形成領域に重ねて露光される。

次に、フォトレジストの現像を行う。この結果、フォトマスク１を用いた露光工程と、フォトマスク８を用いた２度目の露光工程において、２度とも感光したアライメントマーク部分だけが開口されて、他の領域はレジストマスクとなる。続いて、かかるフォトレジストをレジストマスクに用いて半導体基板３をエッチングすることにより、図９（ｃ）に示すようなアライメントマークが形成される。
以上の方法により形成されるアライメントマークは凹型で、アライメントマーク以外の領域は、もとの半導体基板３の表面が維持される。

次に、実施の形態１の工程５以降を行うことにより、２行×２列のＡ〜Ｄの領域から１つのイメージセンサのチップが形成される。かかるイメージセンサでは、Ａ〜Ｄの領域の中央領域にイメージエリア（撮像素子形成領域）が設けられている。

なお、ここでは、図７に示すフォトマスク８を用いて２重露光を行ったが、全面にパターンがないガラスマスク（フォトマスク）を用いて露光を行っても良い。また、フォトマスクなしに露光してもよい。これらの場合、ステッパの一括露光領域の全体が露光される。

実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５にかかるイメージセンサの製造工程の概略図であり、かかる製造工程ではステッパの一括露光領域をつなぎ合わせて所定領域を露光する分割露光方式が用いられる。図１０中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。実施の形態５では、２行×３列に配置された、Ａ〜Ｆで表わされる６つの分割露光領域から１つのイメージセンサが形成される。

製造工程では、上述の実施の形態１と同じ工程で、四隅にアライメントマークを備えたフォトマスク１のパターンが２４個、半導体基板３上のフォトレジストに転写される。

次に、図１０（ｂ）に示すように、図４に示すフォトマスク４ａを用いて、分割領域Ａ、Ｆを露光する。マスク４ａを分割領域Ａ、Ｆに重ねるアライメントは、ラフアライメントにより行われる。この結果、分割領域Ａ、Ｆに含まれる領域５ａの部分のフォトレジストは２重露光される。

次に、フォトマスク４ｂを用いて分割領域Ｂ、Ｃを露光し（図１０（ｃ））、フォトマスク４ｃを用いて分割領域Ｃ、Ｄを露光し（図１０（ｄ））、更に、フォトマスク４ｄを用いて分割領域Ｅ、Ｆを露光する（図１０（ｅ））。

次に、フォトレジストの現像を行うことにより、フォトマスク４ａ〜４ｄを用いて露光した領域のフォトレジストは除去され、同時にこの領域のアライメントパターンは除去される。続いて、かかるフォトレジストをレジストマスクに用いて半導体基板３をエッチングすることにより、図１０（ｆ）に示すようなアライメントマークが形成される。

次に、実施の形態１の工程５以降と同様に、２行×３列の分割領域Ａ〜Ｆから、図１０（ｇ）に示すような１つのイメージセンサのチップが形成される。かかるイメージセンサでは、領域Ａ〜Ｆの中央領域にイメージエリア（撮像素子形成領域）が設けられている。本実施の形態５では、１つのチップを６つの領域Ａ〜Ｆに分割しているため、これに対応して４種類のフォトマスクが使いわけられる。
なお、半導体基板３に形成されたアライメントマーク２は、それぞれの一括露光範囲に２個以上配置されている。これらは一括露光範囲の端近くに位置されるため、下地とフォトマスク６とを重ね合わせする際のアライメント精度が高くなる。

以上の工程で、図１０（ｇ）に示すように、２行×３列のＡ〜Ｆの分割領域から１つのイメージセンサのチップが形成される。かかるイメージセンサでは、Ａ〜Ｆの分割領域の中央領域にイメージエリア（撮像素子形成領域）が設けられている。

実施の形態６．
図１１は、本発明の実施の形態６にかかるイメージセンサの製造工程の概略図であり、ステッパの一括露光領域をつなぎ合わせて所定領域を露光する分割露光方式が用いられる。図１１中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。実施の形態６では、２行×３列に配置された、Ａ〜Ｆで表わされる６つの分割露光領域から１つのイメージセンサが形成される。

製造工程では、上述の実施の形態１と同じ工程で、四隅にアライメントマークを備えたフォトマスク１のパターンが２４個、半導体基板３上のフォトレジストに転写される。

次に、図１１（ｂ）に示すように、分割領域Ａ〜Ｆからなる１つのチップ形成領域の中央領域を選択的に露光する。具体的には、分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｆの中央近傍、分割領域Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの中央近傍をそれぞれ露光する。露光には、図７に示すフォトマスク８を用いる。フォトマスク８は、斜線部分のみ光を透過せず、他の部分は光を透過するようになっている。フォトマスク８の位置合せは、ラフアライメントによって行われる。

図１１（ｂ）において、斜線で示した領域９が、フォトマスク８を用いた露光で感光する領域であり、それぞれ、４つのアライメントマーク形成領域に重ねて露光される。

次に、フォトレジストの現像を行うことにより、４つのアライメントマークを含む斜線領域９のパターンは除去される。続いて、かかるフォトレジストをレジストマスクに用いて半導体基板３をエッチングすることにより、図１１（ｃ）に示すようなアライメントマークが形成される。

次に、実施の形態１の工程５以降を行うことにより、２行×３列の分割領域Ａ〜Ｆから１つのイメージセンサのチップが形成される。かかるイメージセンサでは、分割領域Ａ〜Ｄの中央領域にイメージエリア（撮像素子形成領域）が設けられている。

実施の形態７．
図１２は、本発明の実施の形態７にかかるイメージセンサの製造工程の概略図であり、ステッパの一括露光領域をつなぎ合わせて所定領域を露光する分割露光方式が用いられる。図１２中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。実施の形態７では、２行×３列に配置された、Ａ〜Ｆで表わされる６つの分割露光領域から１つのイメージセンサが形成される。

製造工程では、上述の実施の形態３と同じ工程で、四隅にアライメントマークを備えたフォトマスク１のパターンが２４個、半導体基板３上のフォトレジストに転写される。次いで、通常の現像工程により、半導体基板３の表面のレジストマスクのアライメントマーク部分のみが開口される。

次に、半導体基板３の表面のレジストマスクを残したままで、フォトレジストを重ね塗り（ダブルコート）する。続いて、図１２（ｂ）に示すように、分割領域Ａ〜Ｆからなる１つのチップ形成領域の外周部分を、隣接チップにまたがって、順次選択的に露光する。露光には、図７に示すフォトマスク８を用いる。フォトマスク８は、斜線部分のみ光を透過せず、他の部分は光を透過するようになっている。フォトマスク８の位置合せは、ラフアライメントによって行われる。

図１２（ｂ）において、斜線で示した領域９が、フォトマスク８を用いた露光で感光する領域であり、それぞれ、隣接チップとの境界近傍にある４つのアライメントマーク形成領域に重ねて露光される。

次に、フォトレジストの現像を行う。この結果、フォトマスク１を用いた露光工程と、フォトマスク８を用いた２度目の露光工程において、２度とも感光したアライメントマーク部分だけが開口されて、他の領域はレジストマスクとなる。続いて、かかるフォトレジストをレジストマスクに用いて半導体基板３をエッチングすることにより、図１２（ｃ）に示すようなアライメントマークが形成される。
以上の方法により形成されるアライメントマークは凹型で、アライメントマーク以外の領域は、もとの半導体基板３の表面が維持される。

次に、実施の形態１の工程５以降と同様の製造工程を行うことにより、２行×３列の分割領域Ａ〜Ｆから１つのイメージセンサのチップが形成される。かかるイメージセンサでは、分割領域Ａ〜Ｄの中央領域にイメージエリア（撮像素子形成領域）が設けられている。

なお、上述の実施の形態１〜７では、四隅にアライメントマークのあるフォトマスク２を用いたが、必ずしも四隅にアライメントマークがある必要はない。露光工程でフォトレジストに転写したアライメントマークの内、不要なアライメントマークを２重露光することにより除去することが本発明の目的であり、かかる目的を達成するものでれば、最初に形成されるアライメントマークの位置や個数は、実施の形態１〜７で示された態様に限定されない。

また、露光工程で使用するステッパにはステップ・アンド・リピート方式のステッパやレンズスキャニング方式のステッパなどがあるが、かかる目的を達成するものでれば、ステッパの方式に限定されない。

本発明の実施の形態１にかかるイメージセンサの製造工程の概略図である。 本発明の実施の形態１にかかるイメージセンサの、アライメントマーク作製工程の各段階での素子断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるアライメントマーク形成用フォトマスクである。 本発明の実施の形態１にかかるアライメントマーク消去用フォトマスクである。 本発明の実施の形態１にかかる分割露光用フォトマスクである。 本発明の実施の形態２にかかるイメージセンサの製造工程の概略図である。 本発明の実施の形態２にかかるアライメントマーク消去用フォトマスクである。 本発明の実施の形態３にかかるイメージセンサの、アライメントマーク作製工程の各段階での素子断面図である。 本発明の実施の形態４にかかるイメージセンサの製造工程の概略図である。 本発明の実施の形態５にかかるイメージセンサの製造工程の概略図である。 本発明の実施の形態６にかかるイメージセンサの製造工程の概略図である。 本発明の実施の形態７にかかるイメージセンサの製造工程の概略図である。

符号の説明

１ アライメントマーク形成用フォトマスク、２ アライメントマーク、３ 半導体基板、４ アライメントマーク消去用フォトマスク、５ 感光領域、６ 分割露光用フォトマスク、７ チップパターン、８ アライメントマーク消去用フォトマスク、９ 感光領域、１０ チップ端形成用フォトマスク、１３ イメージエリア。

Claims (14)

1. チップ領域を複数の一括露光領域に分割して露光する露光方法であって、
   基板を準備する工程と、
   該基板上にフォトレジストを形成する工程と、
   アライメントマークを有するフォトマスクを用いて複数の一括露光領域を露光し、該チップ領域内の該フォトレジストに該アライメントマークを転写する転写工程と、
   該フォトレジストに転写された該アライメントマークのうち不要なアライメントマークに重ねて該フォトレジストを部分的に露光する２重露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
2. 上記転写工程が、上記アライメントマークを四隅に備えた上記フォトマスクを用いて、２行２列に並置された一括露光領域からなる上記チップ領域を露光し、上記フォトレジストに該アライメントマークを転写する工程であり、
   上記２重露光工程が、該チップ領域の中心近傍に配置された４つの該アライメントマークに重ねて露光する工程であることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 上記２重露光工程が、２重露光用フォトマスクを用いて、上記それぞれの一括露光領域を再度露光する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
4. 上記２重露光工程が、上記フォトレジストに転写された複数の上記アライメントマークを含む領域を１つの一括露光領域として２重露光する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
5. 上記２重露光工程が、フォトマスクを用いずに露光する工程であることを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
6. 上記フォトレジストが、ポジ型レジストからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の露光方法に続き、
   上記フォトレジストを現像し、レジストマスクを形成する工程と、
   該レジストマスクを用いて上記基板をエッチングし、該基板にアライメントマークを形成する工程と、
   該基板のアライメントマークを基準として、上記チップ領域内にイメージエリアを形成する工程とを含むことを特徴とするイメージセンサの製造方法。
8. チップ領域を複数の一括露光領域に分割して露光する露光方法であって、
   基板を準備する工程と、
   該基板上に第１のフォトレジストを形成する工程と、
   アライメントマークを有するフォトマスクを用いて複数の一括露光領域を露光し、引き続き現像することにより、該チップ領域内の該第１のフォトレジストに該アライメントマークを転写する第１露光工程と、
   該基板上に第２のフォトレジストを重ねて形成する工程と、
   該第１のフォトレジストに転写された該アライメントマークのうち必要なアライメントマークに重ねて該第２のフォトレジストを部分的に露光する第２露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
9. 上記第１露光工程が、上記アライメントマークを四隅に備えた上記フォトマスクを用いて、２行２列に並置された一括露光領域からなる上記チップ領域を露光し、上記フォトレジストに該アライメントマークを転写する工程であり、
   上記第２露光工程が、該チップ領域の中心近傍に配置された４つの該アライメントマークを除く他のアライメントマークに重ねて露光する工程であることを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
10. 上記第２露光工程が、２重露光用フォトマスクを用いて、上記それぞれの一括露光領域を再度露光する工程であることを特徴とする請求項８又は９に記載の露光方法。
11. 上記第２露光工程が、上記フォトレジストに転写された複数の上記アライメントマークを含む領域を１つの一括露光領域として２重露光する工程であることを特徴とする請求項８又は９に記載の露光方法。
12. 上記第２露光工程が、フォトマスクを用いずに露光する工程であることを特徴とする請求項１１に記載の露光方法。
13. 上記第１および第２のフォトレジストが、ポジ型レジストからなることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の露光方法。
14. 請求項８〜１３のいずれかに記載の露光方法に続き、
    上記第２のフォトレジストを現像し、レジストマスクを形成する工程と、
    該レジストマスクを用いて上記基板をエッチングし、該基板にアライメントマークを形成する工程と、
    該基板のアライメントマークを基準として、上記チップ領域内にイメージエリアを形成する工程とを含むことを特徴とするイメージセンサの製造方法。

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