(57)【要約】【課題】マスクパターンの繋ぎ合わせにより当該マスクパターンのサイズよりも広域なパターン像を形成する場合に、パターン同士の繋ぎ精度を高めることを可能にする。【解決手段】繋ぎ合わせる二つのマスクパターンにより重複して露光される重複露光領域２を確保し、前記二つのマスクパターンの一方に測定マーク３を構成する主マーク３ａと他の測定マーク４を構成する副マーク４ｂとを配し、前記二つのマスクパターンの他方に前記測定マーク３を構成する副マーク３ｂと前記他の測定マーク４を構成する主マーク４ｂとを配し、前記重複露光領域２に前記測定マーク３および前記他の測定マーク４を形成し、各測定マーク３、４における主マーク３ａ．４ａと副マーク３ｂ，４ｂとの組み合わせ態様に基づいて前記二つのマスクパターンによるパターン繋ぎ合わせの位置ズレ測定を行う。【選択図】図１
2008277463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターンの繋ぎ合わせにより当該マスクパターンのサイズよりも広域なパターン像を形成するリソグラフィ工程を含む半導体装置の製造方法であって、
繋ぎ合わせる二つのマスクパターンの両方により重複して露光される重複露光領域を確保し、
前記二つのマスクパターンの一方に、主マークと副マークとの組み合わせからなる測定マークの主マークに対応するパターン部分と、当該測定マークと同構成で当該測定マークとは別位置にある他の測定マークの副マークに対応するパターン部分とを配し、
前記二つのマスクパターンの他方に、前記測定マークの副マークに対応するパターン部分と、前記他の測定マークの主マークに対応するパターン部分とを配し、
前記二つのマスクパターンのそれぞれのパターン部分について前記重複露光領域への露光転写を行い当該重複露光領域に前記測定マークおよび前記他の測定マークを形成し、
前記重複露光領域に形成された各測定マークにおける主マークと副マークとの組み合わせ態様に基づいて前記二つのマスクパターンによるパターン繋ぎ合わせの位置ズレ測定を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記測定マークにおける主マークと副マークとのズレ量と前記他の測定マークにおける主マークと副マークとのズレ量との平均値を求め、
前記平均値を所定値に合致させるように前記二つのマスクパターンの少なくとも一方を移動させる補正を行う
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
原パターンの繋ぎ合わせにより当該原パターンのサイズよりも広域なパターン像を形成する露光方法であって、
繋ぎ合わせる二つの原パターンの両方により重複して露光される重複露光領域を確保し、
前記二つの原パターンの一方に、主マークと副マークとの組み合わせからなる測定マークの主マークに対応するパターン部分と、当該測定マークと同構成で当該測定マークとは別位置にある他の測定マークの副マークに対応するパターン部分とを配し、
前記二つの原パターンの他方に、前記測定マークの副マークに対応するパターン部分と、前記他の測定マークの主マークに対応するパターン部分とを配し、
前記二つの原パターンのそれぞれのパターン部分について前記重複露光領域への露光転写を行い当該重複露光領域に前記測定マークおよび前記他の測定マークを形成し、
前記重複露光領域に形成された各測定マークにおける主マークと副マークとの組み合わせ態様に基づいて前記二つの原パターンによるパターン繋ぎ合わせの位置ズレ測定を行う
ことを特徴とする露光方法。
【請求項４】
原パターンの繋ぎ合わせにより当該原パターンのサイズよりも広域なパターン像を露光転写する際に用いるパターン補正方法であって、
繋ぎ合わせる二つの原パターンの両方により重複して露光される重複露光領域を確保し、
前記二つの原パターンの一方に、主マークと副マークとの組み合わせからなる測定マークの主マークに対応するパターン部分と、当該測定マークと同構成で当該測定マークとは別位置にある他の測定マークの副マークに対応するパターン部分とを配し、
前記二つの原パターンの他方に、前記測定マークの副マークに対応するパターン部分と、前記他の測定マークの主マークに対応するパターン部分とを配し、
前記二つの原パターンのそれぞれのパターン部分について前記重複露光領域への露光転写を行い当該重複露光領域に前記測定マークおよび前記他の測定マークを形成し、
前記重複露光領域に形成された各測定マークにおける主マークと副マークとの組み合わせ態様に基づいて前記二つの原パターンによるパターン繋ぎ合わせの位置ズレ測定を行い、
前記位置ズレ測定によって得られた前記測定マークにおける主マークと副マークとのズレ量と前記他の測定マークにおける主マークと副マークとのズレ量との平均値を求め、
前記平均値を所定値に合致させるように前記二つの原パターンの少なくとも一方を移動させる補正を行う
ことを特徴とするパターン補正方法。
【請求項５】
マスクパターンの繋ぎ合わせにより当該マスクパターンのサイズよりも広域なパターン像を形成するリソグラフィ工程を経て得られる半導体装置であって、
前記リソグラフィ工程にて、
繋ぎ合わせる二つのマスクパターンの両方により重複して露光される重複露光領域を確保し、
前記二つのマスクパターンの一方に、主マークと副マークとの組み合わせからなる測定マークの主マークに対応するパターン部分と、当該測定マークと同構成で当該測定マークとは別位置にある他の測定マークの副マークに対応するパターン部分とを配し、
前記二つのマスクパターンの他方に、前記測定マークの副マークに対応するパターン部分と、前記他の測定マークの主マークに対応するパターン部分とを配し、
前記二つのマスクパターンのそれぞれのパターン部分について前記重複露光領域への露光転写を行い当該重複露光領域に前記測定マークおよび前記他の測定マークを形成し、
前記重複露光領域に形成された各測定マークにおける主マークと副マークとの組み合わせ態様に基づいて前記二つのマスクパターンによるパターン繋ぎ合わせの位置ズレ測定を行い、
前記位置ズレ測定によって得られた前記測定マークにおける主マークと副マークとのズレ量と前記他の測定マークにおける主マークと副マークとのズレ量との平均値を求め、
前記平均値を所定値に合致させるように前記二つのマスクパターンの少なくとも一方を移動させる補正を行う
ことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ工程を含む半導体装置の製造方法、原パターンの露光転写によりパターン像を形成する露光方法、そのパターン像を露光転写する際に用いるパターン補正方法、および、リソグラフィ工程を経て得られる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置は、リソグラフィ工程を経て製造される。リソグラフィ工程では、マスクまたはレチクルと呼ばれるガラス原版（以下、単に「マスク」という）に形成された回路パターンを、露光装置を用いてレジストと呼ばれる感光性樹脂が塗布されたウエハ基板上に露光転写して、その転写パターンを現像する。これにより、当該回路パターンがウエハ基板上に形成されるのである。
【０００３】
リソグラフィ工程を経て製造される半導体装置の中には、例えば、複写機やスキャナ装置等に用いられるＣＣＤ（Charge Coupled Devices）ラインセンサのように、チップ長が長い故に、リソグラフィ工程において回路パターンが分割描画されるものがある。すなわち、リソグラフィ工程において、形成すべき半導体装置の全体のパターンを複数に分割し、これを露光装置の露光フィールド内に配置し、分割されたパターンをウエハ基板上で繋ぎ合わせることによって、サイズの大きい半導体装置のチップパターンを描画する。その結果、露光装置の露光エリアを越えるチップ長を有する半導体装置をウエハ基板上に描画することが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９３６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、リソグラフィ工程においてパターンの分割描画を行う場合には、ウエハ基板上に分割パターン同士の繋ぎ領域が発生する。そして、その繋ぎ領域には、マスク上製造誤差に起因するパターン形成時の描画位置誤差、露光装置の光学系に起因するディストーションや収差、ウエハ基板がセットされるステージに起因するレーザ干渉計の計測精度、配列精度の歪み等により、各分割パターンの間に位置ズレが生じる可能性がある。
【０００６】
このような繋ぎ領域におけるパターン位置ズレについては、一般に１０μｍ程度の大きさの画素で構成されるラインセンサやエリアセンサ等であれば、当該位置ズレの影響が及ばないように回路パターンを設計することで、当該位置ズレの影響が及ぶのを回避することが可能である。
【０００７】
しかしながら、近年、半導体装置に対しては画素の微細化等が強く要求されており、２〜７μｍ程度の大きさの画素で構成されるラインセンサやエリアセンサ等が望まれている。その場合に、位置ズレの影響が及ぶのを回避すべく回路パターンに余裕を持たせて設計すると、画素内に配置されたフォトセンサの領域が狭くなってしまい、その結果センサとしての感度低下を招くおそれがある。このような感度低下は、露出時間の長時間化やセンサのＳ／Ｎ比低下等を引き起こし、半導体装置の性能低下の要因となり得る。
【０００８】
そこで、本発明は、パターンの繋ぎ合わせにより当該パターンのサイズよりも広域なパターン像を形成する場合であっても、パターン同士の繋ぎ精度を高めることを可能にし、これによりパターンの設計余裕度を大きくする必要がなく、半導体装置の微細化を実現する上で極めて有効となる半導体装置の製造方法、露光方法、パターン補正方法および半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために案出された半導体装置の製造方法である。すなわち、マスクパターンの繋ぎ合わせにより当該マスクパターンのサイズよりも広域なパターン像を形成するリソグラフィ工程を含む半導体装置の製造方法であって、繋ぎ合わせる二つのマスクパターンの両方により重複して露光される重複露光領域を確保し、前記二つのマスクパターンの一方に、主マークと副マークとの組み合わせからなる測定マークの主マークに対応するパターン部分と、当該測定マークと同構成で当該測定マークとは別位置にある他の測定マークの副マークに対応するパターン部分とを配し、前記二つのマスクパターンの他方に、前記測定マークの副マークに対応するパターン部分と、前記他の測定マークの主マークに対応するパターン部分とを配し、前記二つのマスクパターンのそれぞれのパターン部分について前記重複露光領域への露光転写を行い当該重複露光領域に前記測定マークおよび前記他の測定マークを形成し、前記重複露光領域に形成された各測定マークにおける主マークと副マークとの組み合わせ態様に基づいて前記二つのマスクパターンによるパターン繋ぎ合わせの位置ズレ測定を行うことを特徴とする。
【００１０】
上記手順の半導体装置の製造方法によれば、マスクパターンの繋ぎ合わせによりパターン像が形成されることになるが、これに併せて、繋ぎ合わせる二つのマスクパターンの両方により重複して露光される重複露光領域には、主マークと副マークとの組み合わせからなる測定マークおよび当該測定マークと同構成で当該測定マークとは別位置にある他の測定マークが形成される。したがって、これら測定マークおよび他の測定マークのそれぞれについて、例えば主マークと副マークの位置を計測して当該主マークを基準にした場合の当該副マークの本来位置からのずれ量を認識するといったように、主マークと副マークとの組み合わせ態様を定量的に認識することで、二つのマスクパターンによるパターン繋ぎ合わせの位置ズレ測定が行える。
しかも、これら測定マークおよび他の測定マークは、二つのマスクパターンの一方に主マークと副マークとがそれぞれ配され、これらと組み合わさる副マークと主マークとが二つのマスクパターンの他方に配されているため、位置ズレ測定がいずれか一方の主マークに依存して行われる度合いを抑制することができ、結果として各マスクパターンに製造誤差が生じていても当該誤差の影響を排除して、位置ズレ測定の正確さを向上させ得るようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、パターン繋ぎ合わせを行う場合であっても、その繋ぎ合わせの位置ズレ測定を正確に行い得るようになるので、その測定結果に基づいてパターン補正を行うことにより、パターン同士の繋ぎ精度を高めることが可能になる。したがって、パターンの設計余裕度を大きくする必要がなく、半導体装置の微細化を実現する上で極めて有効となる。半導体装置の微細化が可能になれば、例えばイメージセンサを構成する場合であれば、当該センサの小型化や高画素化等が実現可能となるので、その結果当該センサの高性能化を達成し得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明に係る半導体装置の製造方法、露光方法、パターン補正方法および半導体装置について説明する。
【００１３】
先ず、半導体装置の製造方法の概要を説明する。
一般的な半導体装置の製造方法では、リソグラフィ工程、エッチング工程、成膜工程、イオンインプランテーション工程、洗浄工程、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing；化学的機械研磨）工程等の各工程を経る。詳しくは、成膜工程でウエハ基板上への半導体膜の成膜を行った後、リソグラフィ工程でフォトレジストの回路パターンを形成する。すなわち、リソグラフィ工程にて、マスクに形成された回路パターン（以下、単に「マスクパターン」という）を、レジストが塗布されたウエハ基板上に露光装置を用いて露光転写する。このようにして、フォトレジストパターンを形成したら、エッチング工程で前工程までの形成膜に当該フォトレジストパターンの転写を行い、その後ウエハ基板上に残ったレジストを洗浄工程にて剥離する。そして、次の成膜を行い、先のリソグラフィ工程とエッチング工程で転写された回路パターンに重ね合わせて、次のリソグラフィ工程にてフォトレジストパターンを形成し、さらにエッチングを行う。これら複数の工程を繰り返して行うことで、半導体装置が製造されるのである。
【００１４】
このような各工程を経て製造される半導体装置の一例として、複写機やスキャナ装置等に用いられるＣＣＤラインセンサ等のライン状センサが挙げられる。ここでいう「ライン状センサ」とは、少なくとも長手方向の一辺が、リソグラフィ工程で用いる露光装置のフィールドエリア以上の長寸法に形成されてなるものである。
【００１５】
このようなライン状センサを製造する場合には、リソグラフィ工程において、マスクパターンの繋ぎ合わせにより、当該マスクパターンのサイズよりも広域なパターン像を形成する必要がある。これは、縦横の二次元方向が露光装置のフィールドエリア以上の大きさのエリアセンサの場合も同様である。
【００１６】
ところで、リソグラフィ工程において、マスクパターンのウエハ基板上への露光転写を行う場合には、その際にパターン全体の位置ズレが生じ得る。また、マスクパターンの繋ぎ合わせにより当該マスクパターンのサイズよりも広域なパターン像を形成する場合には、その繋ぎ合わせの部分にパターン位置ズレが生じ得る。
ただし、繋ぎ合わせの部分にパターン位置ズレには、パターン全体の位置ズレが含まれていると考えられる。したがって、繋ぎ合わせの部分にパターン位置ズレについては、パターン全体の位置ズレに影響されないようにして、その位置ズレを精度よく測定し得るようにすることが切望されている。
そこで、ここで例に挙げて説明するリソグラフィ工程では、以下に述べるような手順で、ウエハ基板上へのマスクパターンの露光転写を行うようになっている
【００１７】
図１は、本発明が適用された繋ぎ合わせ領域の一具体例を示す説明図である。
図例のように、マスクパターンの繋ぎ合わせを行うと、繋ぎ合わせる二つのマスクパターンの間には、各パターン同士の境界線１が存在することになる。そして、この境界線１が、各パターン（境界線１よりも図中左側に位置する回路パターンおよび図中右側に位置する回路パターン）を設計するときの基準となる。
ただし、マスクパターンの繋ぎ合わせを行う場合には、単に各パターン同士を突き合わせて並べるのではなく、繋ぎ合わせる二つのマスクパターンの両方により重複して露光される重複露光領域２を確保する。重複露光領域２としては、例えば０．２〜１μｍ程度の幅を確保することが考えられる。
【００１８】
また、重複露光領域２内には、パターン繋ぎ合わせの位置ズレ測定を行うための測定マーク３，４が形成されるようにする。さらに詳しくは、いずれも同様に構成されているが、それぞれ異なる位置に配される複数（例えば、二つ）の測定マーク３，４が形成されるようにする。
【００１９】
測定マーク３，４としては、主マークと副マークとの組み合わせからなり、主マークを基準にした場合の副マークの位置に基づいて、主マークと副マークとの間の位置ズレを測定可能にするものを用いる。具体的には、図例のように、棒状のマーク（バーマーク）が矩形状に配された主マークとしてのアウターバーマーク３ａ，４ａと、このアウターバーマーク３ａ，４ａに囲まれるようにバーマークが矩形状に配されてなる副マークとしてのインナーバーマーク３ｂ，４ｂと、の組み合わせからなるバーインバーマーク３，４を使用することが考えられる。ただし、必ずしもバーインバーマーク３，４に限定されることはなく、位置ズレ測定が可能であれば、他の公知のマークを測定マークとして用いても構わない。
【００２０】
以上のような繋ぎ合わせ領域に対するパターン転写は、以下に述べるようなマスクパターンの露光用マスクを用いて行われる。
図２は、本発明が適用されたマスクパターンの一具体例を示す説明図である。
【００２１】
図２（ａ）には、図１の繋ぎ合わせ領域の図中左側部分に対する露光転写を行うマスクパターンを示している。図例のマスクパターンは、繋ぎ合わせ領域の左側部分に対する露光転写を行うものなので、重複露光領域２よりも図中右側の領域が、隣接ショットの露光を防ぐ遮光膜５ａで覆われている。そして、重複露光領域２に対応する箇所には、右側領域における回路パターンとの位置ズレの計測基準となるアウターバーマーク３ａに対応するパターン部分が配置されている。さらに、重複露光領域２に対応する箇所には、当該アウターバーマーク３ａと並ぶようにして、右側領域における回路パターンを基準とした場合の位置ズレを計測するインナーバーマーク４ｂに対応するパターン部分が配置されている。
なお、重複露光領域２に対応する箇所内では、繋ぎ合わせるパターン６ａの線幅を、当該重複露光領域２外における線幅よりも太くすることが考えられる。具体的には、パターン６の本来の線幅よりも、例えば０．０１〜０．３μｍ程度太くする。繋ぎ合わせる際の接続確保が容易化するからである。
【００２２】
図２（ｂ）には、図１の繋ぎ合わせ領域の図中右側部分に対する露光転写を行うマスクパターンを示している。図例のマスクパターンは、繋ぎ合わせ領域の右側部分に対する露光転写を行うものなので、重複露光領域２よりも図中左側の領域が、隣接ショットの露光を防ぐ遮光膜５ｂで覆われている。そして、重複露光領域２に対応する箇所には、左側領域における回路パターンを基準とした場合の位置ズレを計測するインナーバーマーク３ｂに対応するパターン部分が配置されている。このインナーバーマーク３ｂは、左側領域に対する露光転写を行うマスクパターンにおけるアウターバーマーク３ａ（図２（ａ）参照）との組み合わさるものである。さらに、重複露光領域２に対応する箇所には、当該インナーバーマーク３ｂと並ぶようにして、右側領域における回路パターンとの位置ズレの計測基準となるアウターバーマーク４ａに対応するパターン部分が配置されている。このアウターバーマーク４ａは、左側領域に対する露光転写を行うマスクパターンにおけるインナーバーマーク４ｂ（図２（ａ）参照）との組み合わさるものである。
なお、重複露光領域２に対応する箇所内におけるパターン６ｂの線幅は、左側領域に対する露光転写を行うマスクパターンの場合と同様に、当該重複露光領域２外における線幅よりも例えば０．０１〜０．３μｍ程度太くすることが考えられる。
【００２３】
これら図２（ａ），（ｂ）に示したマスクパターンの露光用マスクを用いて順次露光転写を行うと、ウエハ基板上には、図１に示すような転写像が形成されることになる。すなわち、重複露光領域２において、アウターバーマーク３ａとインナーバーマーク３ｂの組み合わせからなるバーインバーマーク３と、アウターバーマーク４ａとインナーバーマーク４ｂの組み合わせからなるバーインバーマーク４とが、図中上下に並ぶようにして形成される。
【００２４】
したがって、転写像におけるバーインバーマーク３，４のそれぞれについて、アウターバーマーク３ａ，４ａとインナーバーマーク３ｂ，４ｂの位置を計測して、アウターバーマーク３ａ，４ａを基準にした場合のインナーバーマーク３ｂ，４ｂの本来位置からのズレ量を認識すれば、重複露光領域２を挟んで隣り合う二つのパターンの繋ぎ合わせの位置ズレ測定が行えるようになる。つまり、アウターバーマーク３ａ，４ａとインナーバーマーク３ｂ，４ｂとの組み合わせ態様を定量的に認識することで、繋ぎ合わせ領域よりも右側の回路パターンと当該繋ぎ合わせ領域よりも左側の回路パターンとの位置ズレ量を算出することができる。
【００２５】
バーインバーマーク３，４に対する位置計測は、例えばＣＣＤイメージセンサ等の撮像手段およびその撮像結果に対して画像解析を行う処理手段を用いて行う、といった公知の手法を利用すればよい。
【００２６】
位置ズレ量は、バーインバーマーク３，４が二つあることから、それぞれについて得られる。つまり、位置ズレ量も二つ得られることになる。ここでは、バーインバーマーク３，４が二つの場合を例に挙げているが、三つ以上存在する場合には、位置ズレ量も三つ以上が得られる。
このようにして、複数の位置ズレ量を得た後は、続いて、各位置ズレ量の平均値を算出する。そして、その平均値の算出結果を、右側回路パターンと左側回路パターンとの位置ズレ測定結果と擬制する。
【００２７】
ところで、右側回路パターンと左側回路パターンとの繋ぎ領域に生じる位置ズレには、マスク上製造誤差に起因するパターン形成時の描画位置誤差によるものと、露光装置の光学系に起因するディストーションや収差、ウエハ基板がセットされるステージに起因するレーザ干渉計の計測精度、配列精度の歪み等により各分割パターンの間に生じるものとがある。つまり、バーインバーマーク３，４を用いて測定する位置ズレには、露光時のステージのズレや倍率ズレ等に起因する位置ズレの他に、描画位置誤差による位置ズレを含んだものとなる。
【００２８】
これに対して、上述した手順による位置ズレ測定を行えば、重複露光領域２を挟んで隣り合う二つのパターンの一方にアウターバーマーク３ａとインナーバーマーク４ｂとがそれぞれ配置され、これらと組み合わさるインナーバーマーク３ｂとアウターバーマーク４ａとが二つのパターンの他方に配置されており、これらの組み合わせによりバーインバーマーク３，４が形成されるため、各バーインバーマーク３，４から得られる位置ズレ量の平均値を位置ズレ測定結果と擬制することで、位置ズレ測定がいずれか一方のアウターバーマーク３ａ，４ａに依存して行われる度合いを抑制することができ、結果として各マスクパターンに製造誤差が生じていても当該誤差の影響を排除して、位置ズレ測定の正確さを向上させ得るようになる。つまり、二つのパターンのそれぞれに位置ズレ測定の基準となるアウターバーマーク３ａ，４ａを配置するとともに、各バーインバーマーク３，４から得られる位置ズレ量を平均することで、描画位置ズレに影響されない繋ぎ合わせ精度の測定を実現できるのである。
【００２９】
各バーインバーマーク３，４から得られた位置ズレ量を平均し、その平均値の算出結果を右側回路パターンと左側回路パターンとの位置ズレ測定結果と擬制した後は、その位置ズレ測定結果を所定値に合致させるように、右側回路パターンと左側回路パターンとの少なくとも一方を移動させる補正を行えばよい。具体的には、位置ズレ測定結果が半導体装置の回路パターン設計時に設定される許容値より大きなずれ量であるときや、露光装置において補正可能な値であるときには、ウエハ基板上のフォトレジストを剥離した後に、当該位置ズレ測定結果を所定値である「０」に合致させるように補正を加え、再露光することで高精度のパターン繋ぎ合わせを実現することが考えられる。なお、このときに行う補正については、例えば露光装置におけるステージ移動や露光時の倍率修正等といった公知の手法を用いればよいため、ここではその詳細な説明を省略する。
【実施例１】
【００３０】
ここで、本発明の実施例について、露光装置のフィールドエリア以上１辺を必要とする長寸法のライン状センサを製造する場合を例に挙げて、具体的に説明する。ここで例に挙げるライン状センサは、例えばリソグラフィ工程Ａ，Ｂを経て製造される。
【００３１】
図３は、ライン状センサを製造するためのリソグラフィ工程で用いられるマスクパターンの一具体例を示す説明図であり、リソグラフィ工程Ａの繋ぎ領域の合わせズレを測定できるように作製したマスクパターンＡを示している。
【００３２】
図例のマスクパターンＡには、ライン状センサの中央部に相当するパターン１０Ａ、左端部に相当するパターン１０Ｂ、右端部に相当するパターン１０Ｃが、それぞれ配されている。そして、中央部に相当するパターン１０Ａに付随して、その左端側にはバーインバーマークを構成するマーク部分１１ａ〜１４ａが、その右端側にはバーインバーマークを構成するマーク部分１５ｂ〜１８ｂが、それぞれ配されている。また、左端部に相当するパターン１０Ｂの右端側には、マーク部分１１ａ〜１４ａに対応するマーク部分１１ｂ〜１４ｂが配されている。さらに、右端部に相当するパターン１０Ｃの左端側には、マーク部分１５ｂ〜１８ｂに対応するマーク部分１５ａ〜１８ａが配されている。
これらの各マーク部分１１ａ〜１８ｂのうち、マーク部分１１ａ〜１４ｂは、パターン１０Ａとパターン１０Ｂとの間の繋ぎ領域に各マーク部分３４〜４５が露光転写された際に、マーク部分（アウターバーマーク）１１ａとマーク部分（インナーバーマーク）１１ｂ、マーク部分（インナーバーマーク）１２ｂとマーク部分（アウターバーマーク）１２ａ、マーク部分（インナーバーマーク）１３ｂとマーク部分（アウターバーマーク）１３ａ、マーク部分（アウターバーマーク）１４ａとマーク部分（インナーバーマーク）１４ｂが、それぞれバーインバーマークを構成するように配置されている。すなわち、パターン１０Ａの左端側とパターン１０Ｂの右端側とが互いに重なり合うように露光転写されたときに、各マーク部分１１ａ〜１４ｂのそれぞれの中心位置が合致するように配置されているのである。これは、パターン１０Ａの右端側とパターン１０Ｃの左端側とが互いに重なり合うように露光転写されたときの各マーク部分１５ａ〜１８ｂについても同様である。
【００３３】
リソグラフィ工程Ａでは、上述したマスクパターンＡを用いて、先ず、パターン１０Ａがウエハ基板上に転写されるように、露光装置のブラインド設定を行うことで、当該ウエハ基板上にフォトレジストパターンを形成する。引き続き、露光装置のブラインド設定をパターン１０Ｂが転写できるように変更し、さらに所定の位置に繋がれるようウエハステージを移動させて転写を行う。これと同様にして、パターン１０Ｃについてもウエハ基板上にレジストパターンを形成する。
【００３４】
図４は、図３のマスクパターンにより得られる転写像の一具体例を示す説明図である。
リソグラフィ工程Ａにおいて各パターン１０Ａ〜１０Ｃについてのウエハ基板上への露光転写を行うと、その転写像には、マスク製造誤差や露光装置のステージ精度等に起因して繋ぎ合わせの位置ズレが生じることが考えられる。具体的には、例えばパターン１０Ａとパターン１０Ｂの間であれば、アウターバーマーク１１ａとインナーバーマーク１１ｂ、インナーバーマーク１２ｂとアウターバーマーク１２ａ、インナーバーマーク１３ｂとアウターバーマーク１３ａ、アウターバーマーク１４ａとインナーバーマーク１４ｂにおいて、それぞれの中心位置が合致しないことで、位置ズレの発生が定量的に現われる。
【００３５】
このときの位置ズレは、上述したように、露光装置のステージ精度に起因するズレおよびマスク描画装置のマスクパターン位置精度によるズレとを含んでいる。ただし、位置ズレ測定の際の基準となるアウターバーマーク１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａは、繋ぎ領域の両側に配置されている。したがって、マスクパターン位置精度によるズレについては、それぞれにおけるズレ量を平均化することで、無視できる程度に相殺されることになる。つまり、マスク起因の位置ズレ量を軽減でき、本来の正確な回路パターンの繋ぎ精度を算出することができるようになる。
【００３６】
これと同様に、パターン１０Ａとパターン１０Ｃの間、すなわちインナーバーマーク１５ｂとアウターバーマーク１５ａ、アウターバーマーク１６ａとインナーバーマーク１６ｂ、アウターバーマーク１７ａとインナーバーマーク１７ｂ、インナーバーマーク１８ｂとアウターバーマーク１８ａとの間についても、それぞれにおけるズレ量を平均化することで、マスク起因の位置ズレ量を軽減でき、本来の正確な回路パターンの繋ぎ精度を算出することができる。
【００３７】
図４では、パターン１０Ａに対して、パターン１０Ｂが図中左方向へ、またパターン１０Ｃが図中右方向へ、それぞれ位置ズレしている場合を示している。具体的には、例えば、パターン１０Ｂについての位置ズレ平均値がＸ＝−０．０５μｍで、パターン１０Ｃについての位置ズレ平均値がＸ＝＋０．０４μｍである場合を考える。
このような場合には、ウエハ基板上のレジストを剥離し、パターン１０Ｂについて再露光を行う際にＸ＝＋０．０５μｍ、パターン１０Ｃについて再露光を行う際にＸ＝−０．０４μｍのオフセットを加算する補正を行うことで、各パターン１０Ａ〜１０Ｃの間の繋ぎ合わせ精度を向上させることができる。
図５は、繋ぎ合わせ補正を行った後における転写像の一具体例を示す説明図である。
【００３８】
このようなリソグラフィ工程Ａが完了した後は、続いて、エッチング工程、洗浄工程、成膜工程等を経て、次のリソグラフィ工程Ｂを行う。リソグラフィ工程Ｂでは、前工程であるリソグラフィＡで形成されたアライメントマーク（ただし不図示）を検出し、そのリソグラフィ工程Ａで形成された回路パターンに重ね合わせるようにして、露光処理を行う。なお、パターンの重ね合わせ（アライメント）については、公知技術を用いて行えばよいため、ここではその説明を省略する。
【００３９】
図６は、ライン状センサを製造するためのリソグラフィ工程で用いられるマスクパターンの別の具体例を示す説明図であり、リソグラフィ工程Ｂの繋ぎ領域の合わせズレを測定できるように作製したマスクパターンＢを示している。
図例のマスクパターンＢには、リソグラフィ工程Ｂの前工程であるリソグラフィ工程Ａにおける繋ぎ精度測定用のバーインバーマーク１１ａ〜１８ｂの形成位置を避けるようにして、バーインバーマークを構成するための各マーク部分２１ａ〜２８ｂが配置されている。それ以外は、リソグラフィ工程Ａの場合と全く同様であり、パターン１０Ａとパターン１０Ｂとの間の繋ぎ領域において、アウターバーマーク２１ａとインナーバーマーク２１ｂ、インナーバーマーク２２ｂとアウターバーマーク２２ａ、インナーバーマーク２３ｂとアウターバーマーク２３ａ、アウターバーマーク２４ａとインナーバーマーク２４ｂとの間について、それぞれにおけるズレ量を平均化することで、マスク起因の位置ズレ量を軽減でき、本来の正確な回路パターンの繋ぎ精度を算出することができる。また、パターン１０Ａとパターン１０Ｃとの間の繋ぎ領域において、インナーバーマーク２５ｂとアウターバーマーク２５ａ、アウターバーマーク２６ａとインナーバーマーク２６ｂ、アウターバーマーク２７ａとインナーバーマーク２７ｂ、インナーバーマーク２８ｂとアウターバーマーク２８ａとの間についても、それぞれにおけるズレ量を平均化することで、マスク起因の位置ズレ量を軽減でき、本来の正確な回路パターンの繋ぎ精度を算出することができる。
【００４０】
図７は、リソグラフィ工程Ｂにおいて繋ぎ合わせ補正を行った後における転写像の一具体例を示す説明図である。図例の転写像は、リソグラフィ工程Ａ，Ｂの両方を経て得られるものである。
【実施例２】
【００４１】
次に、本発明の他の実施例を説明する。ここでは、各辺が露光装置のフィールドエリア以上の大きさに形成される画像撮影用のエリアセンサを製造する場合を例に挙げて、具体的に説明する。このようなエリアセンサは、露光装置を用いて２以上のマスクパターンを繋ぎ合わせて一つの回路パターンを得ることで製造される。
【００４２】
エリアセンサの場合、画素の領域が広範囲となるため、繋ぎ領域の左右方向のみならず、上下方向においても繋ぎ領域の位置ズレを計測する必要がある。そこで、各マスクパターンには、上下端近傍のそれぞれに二つのバーインバーマークを配し、合計で四つのバーインバーマークを存在させることが考えられる。
【００４３】
図８は、エリアセンサを製造するためのリソグラフィ工程で用いられるマスクパターンの一具体例を示す説明図である。
例えば、横４０ｍｍ、縦２０ｍｍの大きさで設計されているエリアセンサを製造する場合であれば、これを左右に２分割し、エリアセンサの左側回路パターンＬを横２０ｍｍ、縦２０ｍｍの大きさのマスクＲＬに配し、右側回路パターンＲを横２０ｍｍ、縦２０ｍｍの大きさのマスクＲＲに配する。そして、これら二つのマスクＲＬ，ＲＲを繋ぎ合わせて、一工程のリソグラフィ工程が完成するようにして、そのエリアセンサを製造することが考えられる。
【００４４】
その場合に、マスクＲＬには、マスクＲＲとの位置ズレ測定の基準となるアウターバーマーク３１ａ，３３ａと、位置ズレ計測のためのインナーバーマーク３２ｂ，３４ｂとを、上下端近傍のそれぞれに配置する。
また、マスクＲＲには、マスクＲＬとの位置ズレ測定の基準となるアウターバーマーク３２ａ，３４ａと、位置ズレ計測のためのインナーバーマーク３１ｂ，３３ｂとを、上下端近傍のそれぞれに配置する。
これらの各マーク３１ａ〜３４ｂのうち、マスクＲＬのアウターバーマーク３１ａとマスクＲＲのインナーバーマーク３１ｂとは、ウエハ基板上の繋ぎ領域に回路パターンの位置ズレが無ければそれぞれの中心位置が合致して重なるように、それぞれが配されている。マスクＲＬおよびマスクＲＲ上のアウターバーマーク３２ａとインナーバーマーク３２ｂ、アウターバーマーク３３ａとインナーバーマーク３３ｂ、アウターバーマーク３４ａとインナーバーマーク３４ｂについても、同様に配されている。
【００４５】
これら二つのマスクＲＬ，ＲＲを用いるリソグラフィ工程では、先ず、露光装置によるマスクＲＬについての露光を繰り返し行う。
図９は、マスクＲＬの露光転写結果である転写像の一具体例を示す説明図である。図例では、マスクＲＬにおけるパターンを、例えばＸ方向４０．１ｍｍ、Ｙ方向２０．１ｍｍの間隔で、繰り返しウエハ基板上に転写して得られた転写像を示している。
【００４６】
マスクＲＬについての露光後は、引き続いて、露光装置によるマスクＲＲについての露光を繰り返し行う。
マスクＲＬによる
図１０は、マスクＲＬおよびマスクＲＲの両方による露光転写結果である転写像の一具体例を示す説明図である。図例では、マスクＲＬの繰り返しパターンに対応して、当該パターンとは重ならないようにしつつ、マスクＲＲにおけるパターンを、例えばＸ方向４０．１ｍｍ、Ｙ方向２０．１ｍｍの間隔で、繰り返しウエハ基板上に転写して得られた転写像を示している。
【００４７】
このとき、ウエハ基板上における転写像には、上述した実施例１の場合と同様に、露光装置の光学系起因、ステージ起因により繋ぎ領域で位置ズレが生じる。
ただし、その位置ズレについては、アウターバーマーク３１ａとインナーバーマーク３１ｂの組み合わせからなるバーインバーマーク３１、アウターバーマーク３２ａとインナーバーマーク３２ｂの組み合わせからなるバーインバーマーク３２、アウターバーマーク３３ａとインナーバーマーク３３ｂの組み合わせからなるバーインバーマーク３３、アウターバーマーク３４ａとインナーバーマーク３４ｂの組み合わせからなるバーインバーマーク３４を用いつつ、上述した実施例１の場合と同様の算出処理を行うことで、マスク起因の位置ズレ量を軽減した状態で、本来の正確な回路パターンの繋ぎ精度を算出することができる。
したがって、ウエハ基板上のレジストを剥離後または次の同じリソグラフィ工程で、再露光時に位置ズレ量を補正して当該再露光を実行すれば、マスクＲＬによるパターンとマスクＲＲによるパターンとの間の繋ぎ合わせ精度を向上させることができる。
【００４８】
以上に説明した各実施例１，２によれば、高精度のパターン繋ぎ合わせを実現することができる。したがって、半導体装置において繋ぎ領域のパターン余裕度を小さくすることが可能となり、大面積または高画素のライン状センサまたはエリアセンサの実現が可能となる。また、同画素サイズの場合であれば、繋ぎ領域のパターン余裕度の小さくすることで、センサ面積を大きくすることができるようになり、高感度なライン状センサまたはエリアセンサの実現が可能となる。
【００４９】
なお、以上の説明では本発明の好適な実施具体例を挙げたが、本発明は上述した説明の内容に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
例えば、上述した説明では、主に半導体装置の製造工程の一工程であるリソグラフィ工程について説明したが、本発明は半導体製造に限定された技術では無く、露光装置と原版（半導体製造の場合は、マスクまたはレチクル）を用いて露光装置の１フィールド以上のエリアで転写像を得るものであれば、本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明が適用された繋ぎ合わせ領域の一具体例を示す説明図である。
【図２】本発明が適用されたマスクパターンの一具体例を示す説明図である。
【図３】ライン状センサを製造するためのリソグラフィ工程で用いられるマスクパターンの一具体例を示す説明図である。
【図４】図３のマスクパターンにより得られる転写像の一具体例を示す説明図である。
【図５】繋ぎ合わせ補正を行った後における転写像の一具体例を示す説明図である。
【図６】ライン状センサを製造するためのリソグラフィ工程で用いられるマスクパターンの別の具体例を示す説明図である。
【図７】図６のマスクパターンにより得られる転写像で、繋ぎ合わせ補正を行った後における転写像の一具体例を示す説明図である。
【図８】エリアセンサを製造するためのリソグラフィ工程で用いられるマスクパターンの一具体例を示す説明図である。
【図９】マスクＲＬの露光転写結果である転写像の一具体例を示す説明図である。
【図１０】マスクＲＬおよびマスクＲＲの両方による露光転写結果である転写像の一具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
２…重複露光領域、３，４，１１〜１８，２１〜２８，３１〜３４…測定マーク（バーインバーマーク）、３ａ，４ａ，１１ａ〜１８ａ，２１ａ〜２８ａ，３１ａ〜３４ａ…アウターバーマーク、３ｂ，４ｂ，１１ｂ〜１８ｂ，２１ｂ〜２８ｂ，３１ｂ〜３４ｂ…インナーバーマーク、６，１０Ａ，１０ｂ，１０ｃ…パターン、ＲＲ，ＲＬ…マスク
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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