(57)【要約】【課題】分割露光によって製造された半導体装置におけるパターンずれに起因する諸問題を解決する。【解決手段】ウエハ上のチップ領域１６１を２つの領域１６１ａ及び１６１ｂに分割して露光するに際して、領域１６１ａの露光に用いるレチクル１Ａに形成されたマスクパターン１ａの中心位置をレチクル１Ａの中心位置と異ならせ、領域１６１ｂの露光に用いるレチクル１Ｂに形成されたマスクパターン１ｂの中心位置をレチクル１Ｂの中心位置と異ならせる。【選択図】図１
2006073624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ上の所定領域をマスクパターンが形成された２以上のレチクルを用いて分割露光する半導体装置の製造方法であって、前記分割露光に用いられる２以上のレチクルのうちの少なくとも１つは、該レチクルの中心位置と該レチクルに形成されたマスクパターンの中心位置とが異なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
ウエハ上の所定領域をマスクパターンが形成された２以上のレチクルを用いて分割露光する半導体装置の製造方法であって、露光用の光の前記ウエハ上におけるフィールドサークルの最外周部と、前記レチクルに形成されたマスクパターンの少なくとも一つの端部とが一致していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
ウエハ上の所定領域を中央の領域とその両外側の領域の３つに分割して露光する半導体装置の製造方法であって、前記中央の領域の露光に用いられるレチクルに形成されたマスクパターンの前記領域分割方向における幅が他の領域の露光に用いられるレチクルに形成されたマスクパターンの同方向における幅と異なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
ウエハ上の所定領域をマスクパターンが形成された２以上のレチクルを用いて分割露光する半導体装置の製造方法であって、前記分割露光に用いられる２以上のレチクルのうちの少なくとも１つを用いて行なう露光工程は、前記マスクパターンの中心位置と露光用の光の光軸とが異なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
ウエハ上の所定領域をマスクパターンが形成された２以上のレチクルを用いて分割露光する半導体装置の製造方法であって、前記各レチクルに対応したマスクパターンの形成面積が異なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであり、更に詳しくは半導体製造プロセスにおいて使用される露光装置のフィールドサイズ以上の大きさの半導体装置を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやＸ線撮影用の撮像素子、大規模なシステムＬＳＩ、スキャナ等に用いられる長尺センサ、バブルジェット方式の印字ヘッドに用いられている長尺ヘッドのヒータボード等では、露光装置のフィールドサイズ以上の大きさの半導体装置（以下「チップ」と称することもある）が必要とされることが多々ある。露光装置のフィールドサイズ以上の大きさのチップは、チップを複数の領域に分割し、それぞれの領域に対応した複数のマスクを用いて露光を複数回に分けて行なう、所謂分割露光プロセスによって製造されるのが一般的である。
【０００３】
しかし、分割露光プロセスによって製造された半導体装置では、分割露光された各領域間の境界部においてパターンのつなぎ合わせに“ずれ”が発生する。ここでの“ずれ”とは、分割露光されたある領域に形成されたパターンと、この領域に隣接する領域に形成されたパターンとの間の位置、形状、及び寸法の違いを意味し、以後「パターンずれ」と称する。パターンずれに起因する半導体装置の特性のバラツキを抑制するためには、パターンずれの成分を見込んでマスクパターンを設計する必要があり、その際には、製造プロセスのバラツキも見込む必要がある。ところが、このようなマスクパターン設計を行なう場合には、チップ全体のデザインルールを緩やかにしなければならず、露光装置本来の性能を十分に活用した微細パターンのチップ設計が制限されるという問題があった。
【０００４】
また、分割露光された各領域の境界部の両側に位置ずれや寸法の違いがある固体撮像素子を用いて画像を撮影すると、境界部にスジ状の画像ムラが発生する場合がある。スジ状の画像ムラが発生するということは、光電変換素子の受光部に入射する光の量、あるいは光電変換された電荷の読み出し量が境界部の両側で異なることを意味している。光電変換素子の受光部に入射する光の量の差は、光電変換素子の受光部、遮光膜、カラーフィルタ、マイクロレンズなどの相対的な位置関係の装置によって発生していると考えられる。また、電荷の読み出し量の差は、容量分割によって読み出される電圧成分が境界部の両側で異なるためであると考えられ、この電圧成分の差は、容量を構成する電極間の位置関係の違いに起因していると考えられる。
【０００５】
従って、分割露光プロセスでは、分割露光される各領域の位置合わせやプロセスごとのバラツキを極力小さくする必要がある。特許文献１及び２には、分割露光される各領域の位置合わせやプロセスごとのバラツキを小さくするための技術が開示されている。しかし、位置合わせ誤差やプロセスごとのバラツキを完全に無くすことは不可能であるため、位置合わせ誤差やプロセスごとのバラツキに対するマージンを増やす設計を導入することが現実的である。特許文献３乃至５には、位置合わせ誤差やプロセスごとのバラツキに対するマージンを増やすための技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献６にはつなぎ露光の各ショットごとにフォーカスオフセット値を設定することに関して記載があり、特許文献７には、分割露光に用いるレチクルに形成するパターンに共通パターンと非共通パターンを使用することに関して記載があり、特許文献８には、つなぎ部における重複露光の際の視野絞り、スリット幅などの規定することに関して記載がある。しかしながら、これらはいずれも露光装置が本質的に持つ収差特性に対する改善の手段を提案するものではない。
【特許文献１】特開２００４−１５３１２０号公報
【特許文献２】特開２００４−１５３１３１号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１８６７号公報
【特許文献４】特開２００４−１１１８７１号公報
【特許文献５】特開２００４−１３４５２４号公報
【特許文献６】特開２００２−１１０５１１号公報
【特許文献７】特開２０００−１９９９７３号公報
【特許文献８】特開２００３−１５１８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
今後さらなる線幅の微細化等が進むに連れて、上記パターンずれをさらに小さくする必要に迫られることが予想されており、上記特許文献１乃至５に開示されている個々の技術やこれら技術を組み合わせた技術から、更に、パターンずれを小さくすることが望まれる。
【０００８】
本発明の目的は、分割露光によって製造された半導体装置におけるパターンずれを可及的に小さくするか、パターンずれの発生位置を調整することによって、パターンずれに起因する種々の問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法の一つは、ウエハ上の所定領域をマスクパターンが形成された２以上のレチクルを用いて分割露光する半導体装置の製造方法であって、隣接する少なくとも２つの領域を露光する際に、露光用の光の光軸とレチクルに形成されているマスクパターンの中心位置とを異ならせることを特徴とする。かかる特徴を有する本発明の半導体装置の製造方法によれば、隣接する領域の境目、すなわち、パターン間のつなぎ目が収差の小さな像高の低い領域の光によって露光されることになる。
【００１０】
露光用の光の光軸とレチクルの中心位置とが一致している場合には、レチクルの中心位置と該レチクルに形成されたマスクパターンの中心位置とを異ならせれば、マスクパターンの中心位置を光軸と異ならせることができる。ここで、レチクルの中心位置とマスクパターンの中心位置とが異なれば、両中心位置間のずれ量、すなわち、レチクルとマスクパターンとの相対的位置関係は特に制限されない。もっとも、レチクル上のマスクパターンが露光装置のフィールドサークルからはみ出してしまうと、パターン欠けが発生してしまうので、マスクパターンが上記フィールドサークル内に収まる範囲でレチクルの中心位置とマスクパターンの中心位置とを異ならせることが必要である。この意味では、レチクルに形成されたマスクパターンの少なくとも一つの端部がフィールドサークルの最外周部よりも外側にはみ出さないことを条件として、マスクパターンの中心位置を設定することができる。
【００１１】
本発明の半導体装置の製造方法の他の一つは、ウエハ上の所定領域を中央の領域とその両外側の領域の３つに分割して露光する半導体装置の製造方法であって、中央の領域の露光に用いられるレチクルに形成されたマスクパターンの上記領域分割方向における幅が他の領域の露光に用いられるレチクルに形成されたマスクパターンの同方向における幅と異なることを特徴とする。例えば、中央の領域の露光に用いられるレチクルに形成されたマスクパターンの幅が他の領域の露光に用いられるレチクルに形成されたマスクパターンの幅よりも狭くなれば、各領域に形成されるパターン間のつなぎ目は更に像高の低い領域の光によって露光されることになる。一方、中央の領域の露光に用いられるレチクルに形成されたマスクパターンの幅が他の領域の露光に用いられるレチクルに形成されたマスクパターンの幅よりも広くなれば、各領域に形成されるパターン間のつなぎ目は、最終的に形成されるチップ領域全体の中心から外側に遠ざかる。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法の他の一つは、ウエハ上の所定領域をマスクパターンが形成された２以上のレチクルを用いて分割露光する半導体装置の製造方法であって、各レチクルに対応したマスクパターンの形成面積が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分割露光によって露光装置のフィールドサイズ以上の大きさの半導体装置を製造した際に、分割された各領域間におけるパターンずれが極力小さくなる。或いは、パターンずれに起因する出力段差の見掛け上の影響が小さくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施形態１）
以下、本発明の半導体装置の製造方法の実施形態の一例について図面を参照しながら説明する。図１は、本例の半導体装置の製造方法における露光工程を説明した模式図である。図２は、対比対象である従来の露光工程を説明した模式図である。
【００１５】
図１及び図２に示す露光工程では、同図中央付近に斜線を用いて示した領域１６１がウエハ上の露光対象領域（チップ領域）に相当する。一方、図中に示した円１７１の内側が逐次露光装置（ステッパ）によって一回で露光可能な領域（φ３１．１mmのフィールドサークル）に相当する。よって、チップ領域１６１の全体を一回で露光することはできない。そこで、チップ領域１６１を該領域１６１の中心を縦断する直線によって２分し、図中左側の領域１６１ａに対応したマスクが形成されたレチクル１Ａ（図２では、レチクル２Ａ）を用いて一回目の露光を行い（パターンを１／５縮小転写し）、右側の領域１６１ｂに対応したマスクが形成されたレチクル１Ｂ（図２では、レチクル２Ｂ）を用いて二回目の露光を行なう（パターンを１／５縮小転写する）。
【００１６】
ここで、ステッパの転写レンズは、レチクル上に形成されたマスクパターンの形状をウエハ上に正確に縮小転写することができるように、収差補正を行って設計されている。しかし、収差をゼロにすることは不可能であり、通常は、光軸上で最も収差が小さく、像高が高くなるに従って収差が大きくなる。特に、転写された像の形状の歪であるディストーションの成分は、像高が高くなるに従って急激に増加する。このため、ステッパを使ってパターンを露光する際には、最も像質の良好な領域を有効に利用することが望ましい。従って、一般的なステッパでは、露光用の光の光軸がレチクルの中心と一致するように設定されている。
【００１７】
そこで、従来は図２に示すように、レチクル２Ａ、２Ｂに形成されたマスクパターン２ａ、２ｂの中心をレチクル２Ａ、２Ｂの中心に一致させることによって、光軸とマスクパターン２ａ、２ｂの中心とを一致させている。そして、一回目の露光は、レチクル２Ａに形成されたマスクパターン２ａの一辺（合わせ位置１０３）を左右の領域１６１ａと１６１ｂとの境目（合わせ位置１８１）に正確に位置合わせした上で行なう。また、二回目の露光は、レチクル２Ｂに形成されたマスクパターン２ｂの一辺（合わせ位置１０４）をやはり合わせ位置１８１に正確に位置合わせした上で行う。
【００１８】
これに対し、図１に示す本例の半導体装置の製造方法における露光工程では、レチクル１Ａに形成されたマスクパターン１ａの中心が該レチクル１Ａの中心に対してオフセットされ、レチクル１Ｂに形成されたマスクパターン１ｂの中心が該レチクル１Ｂの中心に対してオフセットされている。尚、図１には、マスクパターン１ａ及び１ｂとマスクパターン２ａ及び２ｂの位置の違いを明確にすべく、マスクパターン２ａ及び２ｂの位置を一点鎖線で示してある。図１から明らかなように、マスクパターン１ａの一辺（合わせ位置１０１）は、マスクパターン２ａの対応する合わせ位置１０３（図２）に比べてレチクル１Ａの中心に近接し、マスクパターン１ｂの一辺（合わせ位置１０２）は、マスクパターン２ｂの対応する合わせ位置１０４（図２）に比べてレチクル１Ｂの中心に近接している。ここで、マスクパターン１ａ、１ｂとウエハ上に形成されるパターンとは物点と像点の関係にあるので、マスクパターン１ａ、１ｂの合わせ位置１０１、１０２がレチクル１Ａ、１Ｂの中心（＝光軸）に近接するということは、像高が低くなることを意味する。
【００１９】
従って、レチクル１Ａに形成されたマスクパターン１ａの合わせ位置１０１を合わせ位置１８１に正確に位置合わせした上で一回目の露光を行い、レチクル１Ｂに形成されたマスクパターン１ｂの合わせ位置１０２をやはり合わせ位置１８１に正確に位置合わせした上で二回目の露光を行うと、一回目に露光された領域１６１ａと、二回目に露光された領域１６１ｂとの境目が、相対的に収差が小さくなる像高の低い領域を用いて形成されることとなる。このことは、領域１６１ａに形成されたパターンと領域１６１ｂに形成されたパターンとの間におけるパターンずれが相対的に少なくなることを意味する。事実、図１に示すレチクル１Ａ、１Ｂを用いて、３５mmフルサイズのＣＭＯＳセンサを試作し、画像特性を評価したところ、良好な結果が得られた。具体的には、カラーフィルタの各色及び、カラーフィルタ上に形成されるμレンズを本実施形態の分割露光を用いて形成した。分割露光によって形成されたパターンのつなぎ目で発生する画像信号の出力段差の量が図２に示すレチクル２Ａ、２Ｂを用いて試作した同様のＣＯＭＳセンサに比べて減少し、通常の撮影においては、出力段差が認められなかった。また、パターンのつなぎ目におけるアライメントずれ量と出力段差の量について評価したところ、レチクル２Ａ、２Ｂを用いて試作した同様のＣＯＭＳセンサに比べて、アライメントずれに対するマージンの増加が確認された。更に、配線層等を本実施形態を用いて分割露光を行なってもよい。
【００２０】
（実施形態２）
以下、本発明の半導体装置の製造方法の実施形態の他例について図面を参照しながら説明する。図３は、本例の半導体装置の製造方法における露光工程を説明した模式図である。図４は、対比対象である従来の露光工程を説明した模式図である。
【００２１】
図３及び図４に示す露光工程では、同図中央付近に斜線を用いて示した領域２６１がウエハ上の露光対象領域（チップ領域）である。一方、図中に示した円２７１の内側が逐次露光装置（ステッパ）によって一回で露光可能な領域（φ３１．１mmのフィールドサークル）に相当する。よって、チップ領域２６１の全体を一回で露光することはできない。そこで、チップ領域２６１を該領域２６１の中心で直交する２本の直線によって上下左右に４分割し、４回に分けて露光を行なう（パターンを１／５縮小転写する）。具体的には、図３及び図４に示す左上の領域２６１ａに対応したマスクパターンが形成されたレチクル３Ａ（図４では、レチクル４Ａ）を用いて一回目の露光を行う。次いで、右上の領域２６１ｂに対応したパターンが形成されたレチクル３Ｂ（図４では、レチクル４Ｂ）を用いて二回目の露光を行なう。次いで、左下の領域２６１ｃに対応したパターンが形成されたレチクル３Ｃ（図４では、レチクル４Ｃ）を用いて三回目の露光を行なう。最後に、右下の領域２６１ｄに対応したパターンが形成されたレチクル３Ｄ（図４では、レチクル４Ｄ）を用いて四回目の露光を行なう。
【００２２】
図４に示す従来の露光工程に用いられるレチクル４Ａ〜４Ｄに形成されたマスクパターン４ａ〜４ｄの中心位置は、光軸と一致しているレチクル４Ａ〜４Ｄの中心位置に一致している。そして、一回目の露光は、レチクル４Ａに形成されたマスクパターン４ａの一辺（合わせ位置４０１）を領域２６１ａ及び２６１ｃと領域２６１ｂ及び２６１ｄとの境目（合わせ位置２８１）に正確に位置合わせし、マスクパターン４ａの他辺（合わせ位置４０２）を領域２６１ａ及び２６１ｂと領域２６１ｃ及び２６１ｄとの境目（合わせ位置２８２）に正確に位置合わせした上で行なう。また、二回目の露光は、レチクル４Ｂに形成されたマスクパターン４ｂの一辺（合わせ位置４０３）を合わせ位置２８１に正確に位置合わせし、マスクパターン４ｂの他辺（合わせ位置４０４）を合わせ位置２８２に正確に位置合わせした上で行う。また、三回目の露光は、レチクル４Ｃに形成されたマスクパターン４ｃの一辺（合わせ位置４０５）を合わせ位置２８２に正確に位置合わせし、マスクパターン４ｂの他辺（合わせ位置４０６）を合わせ位置２８１に正確に位置合わせした上で行う。さらに、四回目の露光は、レチクル４Ｄに形成されたマスクパターン４ｄの一辺（合わせ位置４０７）を合わせ位置２８２に正確に位置合わせし、マスクパターン４ｃの他辺（合わせ位置４０８）を合わせ位置２８１に正確に位置合わせした上で露光を行う。
【００２３】
これに対し、図３に示す本例の半導体装置の製造方法における露光工程に用いられるレチクル３Ａ〜３Ｄに形成されたマスクパターン３ａ〜３ｄの中心位置は、光軸と一致しているレチクル３Ａ〜３Ｄの中心位置に対してオフセットさせている。具体的には、マスクパターン３ａは、レチクル３Ａの中心に対して図中左上に、マスクパターン３ｂは、レチクル３Ｂの中心に対して図中右上に、マスクパターン３ｃは、レチクル３Ｃの中心に対して図中左下に、マスクパターン３ｄは、レチクル３Ｄの中心に対して図中右下に、それぞれオフセットされている。オフセットさせる方向は、半導体装置の中心領域に対して各マスクパターンにより形成される露光パターンの半導体装置内での位置する方向である。尚、図３には、マスクパターン３ａ〜３ｄとマスクパターン４ａ〜４ｄの位置の違いを明確にすべく、マスクパターン４ａ〜４ｄの位置を一点鎖線で示してある。図３から明らかなように、マスクパターン３ａの二辺（合わせ位置３０１、３０２）は、マスクパターン４ａの対応する合わせ位置４０１、４０２（図４）に比べてレチクル３Ａの中心に近接し、マスクパターン３ｂの二辺（合わせ位置３０３、３０４）は、マスクパターン４ｂの対応する合わせ位置４０３、４０４（図４）に比べてレチクル３Ｂの中心に近接している。また、マスクパターン３ｃの二辺（合わせ位置３０５、３０６）は、マスクパターン４ｃの対応する合わせ位置４０５、４０６（図４）に比べてレチクル３Ｃの中心に近接し、マスクパターン３ｄの二辺（合わせ位置３０７、３０８）は、マスクパターン４ｄの対応する合わせ位置４０７、４０８（図４）に比べてレチクル３Ｄの中心に近接している。すなわち、各マスクパターン３ａ〜３ｄの合わせ位置が露光用の光の光軸により近い位置に設定されている。
【００２４】
従って、レチクル３Ａに形成されたマスクパターン３ａの合わせ位置３０１、３０２をウエハ上の合わせ位置２８１、２８２に正確に位置合わせした上で一回目の露光を行い、レチクル３Ｂに形成されたマスクパターン３ｂの合わせ位置３０３、３０４を合わせ位置２８１、２８２に正確に位置合わせした上で二回目の露光を行い、レチクル３Ｃに形成されたマスクパターン３ｃの合わせ位置３０５、３０６を合わせ位置２８１、２８２に正確に位置合わせした上で三回目の露光を行い、レチクル３Ｄに形成されたマスクパターン３ｄの合わせ位置３０７、３０８を合わせ位置２８１、２８２に正確に位置合わせした上で四回目の露光を行うと、分割露光された各領域２６１ａ〜２６１ｄの境目は、相対的に収差が小さくなる像高の低い領域を用いて形成されることとなる。このことは、各領域２６１ａ〜２６１ｄに形成されたパターン間におけるパターンずれがなるべく少なくなることを意味する。事実、図３に示すレチクル３Ａ〜３Ｄを用いて、銀塩カメラの６４５フォーマット、すなわち、41ｍｍ×56ｍｍサイズのＣＭＯＳセンサを試作し、画像特性を評価したところ、良好な結果が得られた。具体的には、分割露光によって形成されたパターン間のつなぎ目で発生する画像信号の出力段差の量が図４に示すレチクル４Ａ〜４Ｄを用いて試作した同様のＣＭＯＳセンサに比べて減少し、通常の撮影においては、出力段差が認められなかった。また、パターン間のつなぎ目におけるアライメントずれ量と出力段差の量について評価したところ、レチクル４Ａ〜４Ｄを用いて試作した同様のＣＭＯＳセンサに比べて、アライメントずれに対するマージンの増加が確認された。
【００２５】
（実施形態３）
以下、本発明の半導体装置の製造方法の実施形態の他例について図面を参照しながら説明する。図５は、本例の半導体装置の製造方法における露光工程を説明した模式図である。図７は、対比対象である従来の露光工程を説明した模式図である。
【００２６】
図５及び図７に示す露光工程では、同図中に斜線を用いて示した領域３６１がウエハ上の露光対象領域（チップ領域）である。一方、図中に示した円３７１の内側が逐次露光装置（ステッパ）によって一回で露光可能な領域（φ３１．１mmのフィールドサークル）に相当する。よって、チップ領域３６１の全体を一回で露光することはできない。そこで、チップ領域３６１を該領域３６１を縦断するする２本の平行な直線によって３分割し、３回に分けて露光を行なう（パターンを１／５縮小転写する）。具体的には、図５及び図７に示す左端の領域３６１ａに対応したマスクパターンが形成されたレチクル５Ａ（図７では、レチクル７Ａ）を用いて一回目の露光を行う。次いで、中央の領域３６１ｂに対応したパターンが形成されたレチクル５Ｂ（図７では、レチクル７Ｂ）を用いて二回目の露光を行なう。最後に、右端の領域３６１ｃに対応したパターンが形成されたレチクル５Ｃ（図７では、レチクル７Ｃ）を用いて三回目の露光を行なう。
【００２７】
図７に示す従来の露光工程に用いられるレチクル７Ａ〜７Ｃに形成されたマスクパターン７ａ〜７ｃは、全て同一の大きさを有し、それぞれ中心位置は、光軸と一致しているレチクル７Ａ〜７Ｃの中心位置に一致している。そして、一回目の露光は、レチクル７Ａに形成されたマスクパターン７ａの一辺（合わせ位置７０１）を領域３６１ａと領域３６１ｂとの境目（合わせ位置３８１）に正確に位置合わせした上で行なう。また、二回目の露光は、レチクル７Ｂに形成されたマスクパターン７ｂの左側の一辺（合わせ位置７０２）を合わせ位置３８１に正確に位置合わせし、他辺（合わせ位置７０３）を領域３６１ｂと領域３６１ｃとの境目（合わせ位置３８２）に正確に位置合わせした上で行う。また、三回目の露光は、レチクル７Ｃに形成されたマスクパターン７ｃの一辺（合わせ位置７０４）を合わせ位置３８２に正確に位置合わせした上で行う。
【００２８】
これに対し、図５に示す本例の半導体装置の製造方法における露光工程に用いられるレチクル５Ａ及び５Ｃに形成されたマスクパターン５ａ及び５ｃの中心位置は、光軸と一致しているレチクル５Ａ及び５Ｃの中心位置に対してオフセットさせている。具体的には、図５に示すマスクパターン５ａは、レチクル５Ａの中心に対して図中左側に、マスクパターン５ｃは、レチクル５Ｃの中心に対して図中右側に、それぞれオフセットされている。すなわち、半導体装置の中心領域に対して各マスクパターンにより形成される露光パターンの半導体装置内での位置する方向にオフセットされている。また、マスクパターン５Ｂに形成されたマスクパターン５ｂは、図７に示すマスクパターン７ｂに比べて幅が狭くなっている。すなわち、各レチクルに形成されているマスクパターンの形成面積が異なっている。もっとも、マスクパターン５ｂの幅を狭くした分だけ、マスクパターン５ａ及び５ｃの幅をマスクパターン７ａ及び７ｃに比べて拡大してあり、マスクパターン５ａ〜５ｃの合計幅と、マスクパターン７ａ〜７ｃの合計幅は同一である。尚、図５には、マスクパターン５ａ〜５ｃとマスクパターン７ａ〜７ｃとの違いを明確にすべく、マスクパターン７ａ〜７ｃを一点鎖線で示してある。図５から明らかなように、マスクパターン５ａの一辺（合わせ位置５０１）は、マスクパターン７ａの対応する合わせ位置７０１（図７）に比べてレチクル５Ａの中心に近接し、マスクパターン５ｃの一辺（合わせ位置５０４）は、マスクパターン７ｃの対応する合わせ位置７０４（図７）に比べてレチクル５Ｃの中心に近接している。また、マスクパターン５ｂの二辺（合わせ位置０２、５０３）は、マスクパターン７ｂの対応する合わせ位置７０２、７０３（図７）に比べてレチクル５Ｂの中心に近接している。すなわち、各マスクパターン５ａ〜５ｃの合わせ位置が露光用の光の光軸により近い位置に設定されている。
【００２９】
従って、レチクル５Ａに形成されたマスクパターン５ａの合わせ位置５０１をウエハ上の合わせ位置３８１に正確に位置合わせした上で一回目の露光を行い、レチクル５Ｂに形成されたマスクパターン５ｂの合わせ位置５０２、５０３を合わせ位置３８１、３８２に正確に位置合わせした上で二回目の露光を行い、レチクル５Ｃに形成されたマスクパターン５ｃの合わせ位置５０４を合わせ位置３８２に正確に位置合わせした上で三回目の露光を行うと、分割露光された各領域３６１ａ〜３６１ｃの境目は、相対的に収差が小さくなる像高の低い領域を用いて形成される。このことは、各領域３６１ａ〜３６１ｃに形成されたパターン間におけるパターンずれが少なくなることを意味する。事実、図５に示すレチクル５Ａ〜５Ｃを用いて、３５mmフルサイズのＣＭＯＳセンサを試作し、画像特性を評価したところ、良好な結果が得られた。具体的には、分割露光によって形成されたパターン間のつなぎ目で発生する画像信号の出力段差の量が図７に示すレチクル７Ａ〜７Ｃを用いて試作した同様のＣＭＯＳセンサに比べて減少し、通常の撮影においては、出力段差が全く認められなかった。また、パターン間のつなぎ目におけるアライメントずれ量と出力段差の量について評価したところ、レチクル７Ａ〜７Ｃを用いて試作した同様のＣＭＯＳセンサに比べて、アライメントずれに対するマージンの増加が確認された。さらに、パターン間のつなぎ目の位置をチップ中心に近づけることによって、パターン間における位置ずれの量が同一の場合であっても、出力段差の量が減少することが確認された。この現象は、撮像素子の中心付近においては光線が略垂直に入射するのに対し、撮像素子の周辺に近づくに従って、斜めに入射する光線の割合が増加することに起因していると考えられる。特に、ＣＭＯＳセンサのように、センサ内の光路が長く、マイクロレンズ、カラーフィルタ、平坦化層、Ａｌ配線層、層間絶縁膜、Poly配線など多数の積層構造を有する場合には、僅かなつなぎ目のずれが発生した場合でも、光線が斜めに入射することで、つなぎ目のずれによる僅かな開口幅の差やパターン間の隙間から受光部へと抜ける光線の量が敏感に変化しているものと思われる。
【００３０】
従って、横方向又は縦方向に３分割露光を行なう場合に、中央のショット幅を狭くし、中央の領域とその両外側の領域との境目をなるべく像高の低い領域の光を用いて露光することによって、露光における収差の発生を抑制する効果のみでなく、固体撮像素子におけるパターン間のつなぎ目の位置を入射光線の角度がより垂直に近くなる領域に配置し、つなぎ目における出力差を低減させる効果が得られることも確認された。
【００３１】
（実施形態４）
以下、本発明の半導体装置の製造方法の実施形態の他例について図面を参照しながら説明する。図６は、本例の半導体装置の製造方法における露光工程を説明した模式図である。本例における露光工程と対比される従来の露光工程としては、実施形態３において図７を用いて説明した露光工程がある。
【００３２】
図６に示す露光工程では、図中に斜線を用いて示したチップ領域４６１を該領域４６１を縦断する２本の直線によって図中の左右方向に３分割し、領域４６１ａをレチクル６Ａ、領域４６１ｂをレチクル６Ｂ、領域４６１ｃをレチクル６Ｃを用いて露光するものであって、基本構成は実施形態３の露光工程と同一である。そこで、実施形態３の露光工程と共通する部分については同一の符号を用いて説明を省略し、本例における露光工程の特徴についてのみ以下に説明する。
【００３３】
露光を複数回繰り返し、パターンをつなぎ合せて形成する場合には、上述したように露光用の光の収差がなるべく小さくなる像高の低い領域を用いてパターンのつなぎ目が形成されるようにマスク設計することが望ましい。しかし、チップの特性上、つなぎ合わせを極力避けたい特定領域が存在する場合には、マスクのレイアウトにそのことを反映させなければならず、その場合には、つなぎ合わせが許容される領域が制限されてしまうことになる。このような場合には、チップ領域を均等に３分割した場合に比べて、中央の領域を幅広にすることによって、結果的に、従来よりも像高の高い領域を用いて中央の領域に形成されるパターンとその両外側の領域に形成されるパターンとをつなぎ合せることになる。すなわち、各レチクルに形成されているマスクパターンの形成面積が異なっている。しかしながら、この場合、つなぎ目の像高をレチクル間で合わせるように各レチクルにおけるマスクパターンの配置をずらすことによって、収差の発生状況が同等な領域同士でパターンをつなぎ合わせれば、つなぎ合わされる領域間における特性差を小さくすることができる。
【００３４】
そこで、本例における露光工程では、レチクル６Ａのマスクパターン６ａの中心位置をレチクル６Ａの中心位置よりも図６の図中右側にずらしてある。これによって、マスクパターン６ａの合わせ位置６０１は、レチクル６Ａの中心位置とマスクパターン６ａの中心位置とが一致している場合に比べて、像高が高くなる方向に移動している。ここで、像高が高くなったとしても同一の像高同士でつなぎ合わせることによって、像高が異なる同士をつなぎ合わせる場合と比較してつなぎ合わされるパターン間の位置ずれを小さくすることができる。
【００３５】
また、レチクル６Ｃのマスクパターン６ｃの中心位置をレチクル６Ｃの中心位置よりも図６の図中左側にずらしてある。これによって、マスクパターン６ｃの合わせ位置６０４も、レチクル６Ｃの中心位置とマスクパターン６ｃの中心位置とが一致している場合に比べて、像高が低くなる方向に移動している。さらに、レチクル６Ｂのマスクパターン６ｂをマスクパターン６ａ及び６ｃに比べて幅広にしてある。
【００３６】
この結果、レチクル６Ａに形成されたマスクパターン６ａの合わせ位置６０１をウエハ上の領域４６１ａと領域４６１ｂとの境目（合わせ位置４８１）に正確に位置合わせした上で一回目の露光を行い、レチクル６Ｂに形成されたマスクパターン６ｂの合わせ位置６０２を合わせ位置４８１に正確に位置合わせし、他方の合わせ位置７０３を領域４６１ｂと領域４６１ｃとの境目（合わせ位置４８２）に正確に位置合わせした上で二回目の露光を行い、レチクル６Ｃに形成されたマスクパターン６ｃの合わせ位置６０４を合わせ位置４８２に正確に位置合わせした上で三回目の露光を行なうと、合わせ位置４８１及び４８２における像高が等しくなり、つなぎ目における位置ずれや形状差が少ないパターンが形成される。
【００３７】
図６に示すレチクル６Ａ〜６Ｃを用いて３５mmフルサイズのＣＭＯＳセンサを試作し、画像特性を評価したところ、良好な結果が得られた。具体的には、分割露光によって形成されたパターンのつなぎ目で発生する画像信号の出力段差の量は、パターン配置をずらしていない図７に示すレチクル７Ａ〜７Ｃを用いて試作した同様のＣＭＯＳセンサとほぼ同等である一方、レチクル７Ａ〜７Ｃを用いて試作したＣＭＯＳセンサに比べて、つなぎ目の発生位置がチップの端部寄りの位置に移動している。すなわち、パターン配置が均等であるレチクル７Ａ〜７Ｃを用いて試作されたＣＭＯＳセンサでは、パターンのつなぎ目が相対的にチップの中心近くに発生するので、パターンずれに起因する画像ムラが画像の中央近くで発生する。一方、図６に示すレチクル６Ａ〜６Ｃを用いて試作されたＣＭＯＳセンサでは、パターンのつなぎ目が相対的にチップの中心から離れた位置に発生するので、パターンずれ起因する画像ムラが生じたとしても、そのムラは、相対的に目立ち難い画像両端寄りで発生する。
【００３８】
第３、４の実施形態で述べた以外にも、分割露光を行なう場合に各レチクルに形成されたマスクパターンの形成された面積を異ならせることは有効である。例えば、ある特定の領域の収差を最小にするために、特定の領域が露光装置の光軸中心に位置するようにレチクル内のパターン位置をシフトさせると、パターンが露光領域からはみ出し、分割露光が必要となる。その場合には各レチクルに形成されるパターン面積を異ならせることによって容易に対応可能となるのである。この具体例としては同一チップ内に機能の異なる回路部を集積した場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法における露光工程の一例を説明する模式図である。
【図２】図１に示す露光工程と対比される従来の露光工程を説明する模式図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法における露光工程の他例を説明する模式図である。
【図４】図３に示す露光工程と対比される従来の露光工程を説明する模式図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法における露光工程の他例を説明する模式図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法における露光工程の他例を説明する模式図である。
【図７】図５、図６に示す露光工程と対比される従来の露光工程を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１Ａ、１Ｂ  レチクル
２Ａ、２Ｂ  レチクル
３Ａ〜３Ｄ  レチクル
４Ａ〜４Ｄ  レチクル
５Ａ〜５Ｃ  レチクル
６Ａ〜６Ｃ  レチクル
７Ａ〜７Ｃ  レチクル
１ａ、１ｂ  マスクパターン
２ａ、２ｂ  マスクパターン
３ａ〜３ｄ  マスクパターン
４ａ〜４ｄ  マスクパターン
５ａ〜５ｃ  マスクパターン
６ａ〜６ｃ  マスクパターン
７ａ〜７ｃ  マスクパターン
１０１、１０２、１０３、１０４、１８１、２８１、２８２、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４０７、４０８、３８１、３８２、５０１、５０２、５０３、５０４、４８１、４８２、６０１、６０２、６０３、６０４、７０１、７０２、７０３、７０４  合わせ位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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