(57)【要約】【課題】分割露光における特性差を抑制することのできる転写露光方法を提供する。【解決手段】少なくとも一部に所定のマスクパターンを有する２枚のマスクのそれぞれで露光（ショットＡ、Ｂ）を行い、該露光により得られる上記２枚のマスクからのパターンをウェーハ上でつなぎ合わせて所定の転写パターンを形成する転写露光方法において、上記所定の転写パターンの、上記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が上記２枚のマスクのそれぞれで同じになるように、上記ショットＡ、Ｂにおける露光パラメータＥＡ、ＥＢをそれぞれ調整する。【選択図】  図１
2004153120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に所定のマスクパターンを有する複数のマスクのそれぞれで露光を行い、該露光により得られる前記複数のマスクからのパターンをウェーハ上でつなぎ合わせて所定の転写パターンを形成する転写露光方法において、
前記所定の転写パターンの、前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が前記複数のマスクのそれぞれで同じになるように、前記複数のマスクのそれぞれの露光時における露光パラメータを調整するステップを含むことを特徴とする転写露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程において用いられる転写露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程のウェーハプロセスでは、ホトリソグラフィを用いて基板上への半導体素子の造り込みが行われる。このホトリソグラフィ工程では、マスクパターン（レチクルパターンともいう）をウェーハ上に転写露光することでチップパターンが形成される。転写露光には、射影露光と投影露光があり、特に、投影露光の１つである縮小投影露光（ステッパ露光ともいう）は、他の露光方法に比べて高解像度でのパターン形成が可能なため、高集積度の半導体装置に好適に用いられている。
【０００３】
一例として、特許文献１に開示された縮小投影露光装置の要部を図９に模式的に示す。この縮小投影露光装置は、ウェーハ１２７が固定されるＸＹステージ１２８と、レチクル１２２に形成されているレチクルパターンをウェーハ１２７上に縮小投影する縮小投影レンズ１２３と、レチクル１２２の位置合わせを行うためのアライメント光学系１２１と、ウェーハ１２７の位置合わせを行うためのアライメント光学系１２５と、ＸＹステージ１２８のＸＹ方向への移動量を検出するためのレーザ干渉計１２４とを有する。
【０００４】
上記の縮小投影露光装置では、レクチル１２２に形成されたレチクルパターンを用いて縮小投影レンズ１２３によりウェーハ１２７上にパターンを結像させ、１ショット毎にＸＹステージ１２８を段階的に移動させてパターンを焼き付けていくステップアンドリピートにより、ウェーハ１２７全体を露光する。このステッパ露光によれば、限界解像度を例えば１．０μｍ以下とすることができる。この場合の１回の投影露光で転写可能なフィールドサイズ（以下、露光フィールドサイズという）は、φ３０ｍｍ程度である。
【０００５】
しかしながら、上述した縮小投影露光装置の場合、チップサイズが露光フィールドサイズを超える半導体装置については、１回の投影露光でウェーハ上に目的のチップパターンを形成することができない。そこで、チップパターンを分割して露光する分割露光が行われている（特許文献１参照）。以下、その分割露光を具体的に説明する。
【０００６】
図１０に、分割露光に用いられるレチクルの一例を示し、図１１にそのレチクルを用いてウェーハ上に形成されるチップパターンの一例を示す。図１０に示すレチクル１００には、回路パターンＡに対応するレチクルパターン１００ａ、回路パターンＢに対応するレチクルパターン１００ｂ、回路パターンＣに対応するレチクルパターン１００ｃの３つの分割パターンが形成されている。回路パターンＡ〜Ｃは１つの回路パターンを分割したものである。レチクルパターン１００ａ〜１００ｃをウェーハ上で繋ぎ合わせて露光することで、図１１に示すような、回路パターンＡ〜Ｃが繋がったチップパターン２００を形成する。
【０００７】
固体撮像素子など半導体素子の製造において行われる転写露光では、少なくとも一部に同一のパターンを有する複数枚のレチクルを用いて１つのチップパターンを分割露光することが多い。このような場合は、基準となる１枚のレチクルを使って露光条件を決定し、この露光条件を全てのレチクルにおける露光に用いるのが一般的である。図１２に、複数枚のマスク（レチクル）Ａ１〜Ａｎを用いて分割露光を行う場合の露光条件の決定手順を示す。
【０００８】
図１２を参照すると、まず、基準となるマスクＡ１を使って露光条件出しを行う。具体的には、マスクＡ１のマスクパターンをウェーハ上に転写露光して得られるパターンの線幅と露光パラメータ（例えば露光量、フォーカスオフセット、照明条件など）との関係式を求める（ステップＳ１）。次いで、ステップＳ１で求めた関係式を用いて、マスクＡ１でのウェーハ上における転写パターンの線幅が目的の寸法となるような露光パラメータを決定し、これをマスクＡ１の露光条件とする（ステップＳ２）。他のマスクＡ２〜Ａｎについても、ステップＳ２で決定した露光条件と同じ露光条件を設定する（ステップＳ３）。このような露光条件の決定手法は、例えばデジタルカメラやビデオカメラなどに用いられている固体撮像素子の製造工程において、良く用いられている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−６８４９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、分割露光を適用して固体撮像素子などの半導体素子を作製する場合に、図１２に示したような露光条件の決定手法を用いると、以下のような問題が生じることがこれまでの解析により明らかになった。
【００１１】
マスクＡ１〜Ａｎは、それぞれのマスク間で、マスク寸法に僅かながら誤差がある。このため、マスクＡ１を基準として全マスクの露光条件を決定すると、マスクＡ１についてはウェーハ上で目的のパターン寸法を得られるが、他のマスクＡ２〜Ａｎについては、ウェーハ上でのパターン寸法にマスクＡ１とのマスク寸法誤差がそのまま反映されてしまい、目的のパターン寸法を得られない場合がある。図１３に、２枚のマスクで分割露光を行う場合に生じるパターン寸法差の概念図を示す。
【００１２】
図１３において、ショットＡは、マスク寸法ａのマスクＭＡを用いた露光、ショットＢは、マスク寸法ｂのマスクＭＢを用いた露光をそれぞれ表す。マスクＭＡ、ＭＢは、いずれもウェーハ上で同じパターン寸法Ｗを得るように設計されたものであるが、マスク作製工程で生じるマスク寸法誤差により、それぞれのマスク寸法ａ、ｂは僅かに異なる（ここでは、ａ＜ｂである）。
【００１３】
図１３の例では、まず、マスクＭＡを用いてウェーハ上のパターン寸法が目的のパターン寸法Ｗとなるような露光パラメータＥＡを決定する。そして、各ショットＡ、Ｂで、この露光パラメータＥＡを用いた露光転写が行われる。この場合、ショットＡで得られるパターン寸法ＷＡは目的のパターン寸法Ｗと同じになる（ＷＡ＝Ｗ）が、ショットＢで得られるパターン寸法ＷＢは目的のパターン寸法Ｗと異なる（ＷＢ＞Ｗ）。ここで、パターン寸法ＷＡとパターン寸法ＷＢの差は、マスク寸法ａとマスク寸法ｂの差に対応する。
【００１４】
半導体素子では、上記のようなパターン寸法差は、ショットＡで転写露光された領域とショットＢで転写露光された領域との間で特性差を生じさせる原因となる。以下、この特性差について、固体撮像素子を例に具体的に説明する。
【００１５】
図１４は、固体撮像素子の画素部を２分割して露光した場合の分割領域を示す模式図である。この図１４に示す画素部３００は、同一構造の画素がマトリクス状に複数配置されたものであって、中央付近につなぎ目３００ｃを有し、このつなぎ目３００ｃを境界にして２つの分割領域３００ａ、３００ｂを有する。分割領域３００ａ，３００ｂは、例えば図１３に示したショットＡ、Ｂでそれぞれ転写露光が行われた領域であって、上述したパターン寸法差を有する。
【００１６】
上記の画素部３００では、分割領域３００ａ、３００ｂ間で出力（電気信号）に差を生じる。例えば、画素部３００全体に一定光量の光が入射した場合は、図１５に示すように、つなぎ目３００ｃを境にして、分割領域３００ａ側の出力が低く、分割領域３００ｂ側の出力が高くなる。このため、画素部３００全体での撮像画像において、つなぎ目３００ｃに対応する位置に目視できるスジが生じる。
【００１７】
上記の出力差（特性差）の原因は、パターン寸法差を生じたことにより、分割領域３００ａ、３００ｂ間で、例えばマイクロレンズやカラーフィルタの寸法や形状に違いを生じたり、隣接するカラーフィルタ間の隙間の大きさに違いを生じたりすることにある。パターン寸法差が及ぼす、マイクロレンズおよびカラーフィルタ層への影響をそれぞれ図１６、図１７に示す。
【００１８】
図１６および図１７に示す例では、画素部３００は、表面側（主面側）の各画素に対応する位置に光電変換部３０２が形成された半導体基板３０１上に、配線層／層間絶縁膜３０３、平坦化層３０４、カラーフィルタ層３０５、平坦化層３０６が順次積層された構造になっており、さらに平坦化層３０６上の各画素に対応する位置にマイクロレンズ３０７がそれぞれ形成されている。配線層／層間絶縁膜３０３は、通常、複数の配線層とこれら配線層毎に設けられる複数の層間絶縁膜とからなるが、図１６および図１７中、それらの構成は略している。また、入射光量に応じて光電変換部３０２で生成される電荷を電気信号に変換して送出するための半導体素子（例えばＣＭＯＳ）なども省略している。
【００１９】
光電変換部３０２、配線層／層間絶縁膜３０３、カラーフィルタ層３０５、およびマイクロレンズ３０７は、いずれもホトリソグラフィ工程を利用して形成されており、分割領域３００ａ、３００ｂ間で上述したパターン寸法差を生じる。このため、これら光電変換部３０２、配線層／層間絶縁膜３０３、カラーフィルタ層３０５、およびマイクロレンズ３０７のいずれにおいても、分割領域３００ａ、３００ｂ間で上述したパターン寸法差による特性差を生じる。ここでは、一例として、パターン寸法差が及ぼすマイクロレンズ３０７およびカラーフィルタ層３０５への影響について説明する。
【００２０】
（マイクロレンズ３０７への影響）
マイクロレンズ３０７の形成では、まず、平坦化層３０６上に感光性樹脂（フォトレジスト）よりなる樹脂層を形成し、この樹脂層を各画素に対応するように島状に加工する（ホトリソグラフィ工程）。そして、この島状に加工された樹脂パターンを加熱して軟化させ、表面張力によって樹脂の表面を球面化した後、硬化させてレンズ形状とする。
【００２１】
上記のホトリソグラフィ工程において、分割露光が行われると、上述したパターン寸法差により、分割領域３００ａ、３００ｂ間で、島状に加工された樹脂パターンの大きさに違いを生じる。例えば、分割領域３００ａにおけるパターン寸法が、分割領域３００ｂにおけるパターン寸法より小さい場合は、島状に加工された樹脂パターンは、分割領域３００ｂ側に比べて分割領域３００ａ側が小さくなる。このため、分割領域３００ａ、３００ｂ間で、マイクロレンズ３０７の寸法や形状に違いを生じる。図１６の例では、分割領域３００ａ側のマイクロレンズ３０７は、分割領域３００ｂ側に比べて、レンズ径が僅かに小さく、レンズの厚さも薄くなっている。
【００２２】
分割領域３００ａ、３００ｂ間で、マイクロレンズ３０７の寸法や形状の違いを生じた場合、その差が光電変換部３０２への入射光量の差となって現れ、画素部３００からの出力に図１５に示したような出力差を生じる。
【００２３】
（カラーフィルタ層３０５への影響）
カラーフィルタ層３０５の形成では、平坦化層３０４上に所定の顔料が分散されたフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層を露光して画素に対応した色フィルタを形成する（ホトリソグラフィ工程）。この工程を各色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）ごとに行うことで、各色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のフィルタが画素に対応して配置されたカラーフィルタ層３０５を得る。
【００２４】
上記のホトリソグラフィ工程において、分割露光が行われると、上述したパターン寸法差により、分割領域３００ａ、３００ｂ間で、色フィルタの寸法や形状に違いを生じる。例えば、分割領域３００ａにおけるパターン寸法が、分割領域３００ｂにおけるパターン寸法より小さい場合は、色フィルタの大きさは、分割領域３００ｂ側に比べて分割領域３００ａ側が小さくなる。この結果、分割領域３００ａ、３００ｂ間で、隣接する色フィルタの隙間の大きさに違いを生じる。図１７の例では、隣接する色フィルタの隙間の大きさは、分割領域３００ａ側が大きくなっている。
【００２５】
色フィルタの隙間からの入射光は、平坦化層３０４や配線層／層間絶縁膜３０３などで反射されて光電変換部３０２に入射する。隙間の大きさが変化すると、隙間からの入射光量が変化し、その結果、光電変換部３０２への入射光量も変化する。このため、分割領域３００ａ、３００ｂ間で、隣接する色フィルタの隙間の大きさに違いを生じた場合、その差が光電変換部３０２への入射光量の差となって現れ、画素部３００からの出力に図１５に示したような出力差を生じる。
【００２６】
本発明の目的は、上述した問題を解決し、分割露光における特性差を抑制することのできる転写露光方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の転写露光方法は、少なくとも一部に所定のマスクパターンを有する複数のマスクのそれぞれで露光を行い、該露光により得られる前記複数のマスクからのパターンをウェーハ上でつなぎ合わせて所定の転写パターンを形成する転写露光方法において、
前記所定の転写パターンの、前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が前記複数のマスクのそれぞれで同じになるように、前記複数のマスクのそれぞれの露光時における露光パラメータを調整するステップを含むことを特徴とする。
【００２８】
上記の発明によれば、所定のマスクパターンに対応する、ウェーハ上でのパターンの寸法は、各マスクで同じになるので、それぞれのマスクで露光される領域間で、特性差は生じない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
本発明の転写露光方法は、少なくとも一部に所定のマスクパターンを有する複数枚のマスクを用いて分割露光が行われる露光装置において用いられる方法であって、それぞれのマスクでの露光に際して、ウェーハ上に形成される、上記所定のマスクパターンに対応する転写パターンが同じ寸法になるように露光パラメータ（例えば、露光量、フォーカスオフセット、照明条件など）を設定するようになっている。
【００３１】
図１に、本発明の転写露光方法の概念図を示す。図１において、ショットＡは、マスク寸法ａのマスクＭＡを用いた露光、ショットＢは、マスク寸法ｂのマスクＭＢを用いた露光をそれぞれ表す。マスクＭＡ、ＭＢは、いずれもウェーハ上で目的のパターン寸法Ｗを得るように設計されたものであるが、マスク作製工程で生じるマスク寸法誤差により、それぞれのマスク寸法ａ、ｂは僅かに異なる（ここでは、ａ＜ｂである）。ここで、マスク寸法ａ、ｂは、ウェーハ上の寸法に換算した値である。例えば、原寸の５倍のマスクパターンが形成されたマスクであれば、マスク寸法のウェーハ上換算値は、マスクパターンを１／５倍した値となる。以下、マスク寸法ａ、ｂを用いた説明では、すべてこのウェーハ上換算値を用いることとする。
【００３２】
ショットＡでは、ウェーハ上でのパターン寸法ＷＡが目的のパターン寸法Ｗと同じ寸法になるように露光パラメータＥＡを設定する。ショットＢでは、ウェーハ上でのパターン寸法ＷＢが目的のパターン寸法Ｗと同じ寸法になるように露光パラメータＥＢを設定する。これにより、両ショットＡ、Ｂでのウェーハ上に形成される転写パターンの寸法（ＷＡ、ＷＢ）は、いずれも目的のパターン寸法Ｗと同じ寸法となり、従来の分割露光で問題となった、分割領域間での特性差は生じない。
【００３３】
各ショットにおける露光パラメータの設定には種々の方法がある。以下、露光パラメータの設定方法について具体的に説明する。
【００３４】
（設定方法１）
本設定方法では、分割露光に用いられる各マスクのそれぞれについて、実際にウェーハ上に形成される転写パターンの寸法と露光パラメータとの関係式を求め、その求めた関係式を用いて各マスクにおける目的のパターン寸法Ｗを得るための露光パラメータを決定する。
【００３５】
一例として、マスク寸法ａのマスクＭＡを用いたショットＡと、マスク寸法ｂのマスクＭＢを用いたショットＢとの２つのショットにより分割露光が行われる場合の、各ショットにおけるパターン寸法と露光パラメータの関係を図２に示す。ここで、ショットＡ、Ｂは、図１で説明したショットＡ、Ｂと同じである。
【００３６】
ショットＡについて、マスクＭＡを用いて実際にウェーハ上に形成される転写パターンの寸法と露光パラメータとの関係式（ｗ＝ｆＡ（ｅ））を予め求める。ここで、ｆＡはマスクＭＡで得られる関数である。次いで、その関係式（ｗ＝ｆＡ（ｅ））を用いて、マスクＭＡを用いてウェーハ上に形成される転写パターンの寸法（ＷＡ）が目的のパターン寸法Ｗとなるような露光パラメータＥＡを決定する。具体的には、ショットＡでの目的のパターン寸法Ｗは、
Ｗ＝ｆＡ（ＥＡ）
で与えられることから、ショットＡにおける露光パラメータＥＡは、
ＥＡ＝ｆＡ−１（Ｗ）
により求めることができる。
【００３７】
上記と同様にして、ショットＢについても、マスクＭＢを用いて実際にウェーハ上に形成される転写パターンの寸法と露光パラメータとの関係式（ｗ＝ｆＢ（ｅ））を予め求める。ここで、ｆＢはマスクＭＢで得られる関数である。そして、その関係式（ｗ＝ｆＢ（ｅ））を用いて、マスクＭＢを用いてウェーハ上に形成される転写パターンの寸法（ＷＢ）が目的のパターン寸法Ｗとなるような露光パラメータＥＢを決定する。具体的には、ショットＢでの目的のパターン寸法Ｗは、
Ｗ＝ｆＢ（ＥＢ）
で与えられることから、ショットＢにおける露光パラメータＥＢは、
ＥＢ＝ｆＢ−１（Ｗ）
により求めることができる。
【００３８】
以上のように、本設定方法を適用する転写露光によれば、全てのショットのパターン寸法を目的のパターン寸法にすることができるので、従来の分割露光で問題となった、分割領域間での特性差は生じない。
【００３９】
なお、上述した例は、２枚のマスクを使った場合の例であるが、本設定方法を適用する転写露光方法の特徴は、これに限定されるものではなく、３枚以上のマスクを使った場合にも有効である。
【００４０】
図３に、ｎ枚のマスクＡ１〜Ａｎを用いて分割露光を行う場合の露光条件決定手順を示す。まず、ステップＳ１−１で、マスクＡ１を用いてパターン寸法と露光パラメータの関係式（ｗ＝ｆ１（ｅ））を求めた後、その関係式を用いて、マスクＡ１で目的のパターン寸法が得られる露光パラメータＥ１を決定する。次いで、ステップＳ１−２で、マスクＡ２を用いてパターン寸法と露光パラメータの関係式（ｗ＝ｆ２（ｅ））を求めた後、その関係式を用いて、マスクＡ２で目的のパターン寸法が得られる露光パラメータ（Ｅ２）を決定する。ステップＳ１−３〜ステップＳ１−ｎにおいても、同様な手順で露光パラメータ（Ｅ１〜Ｅｎ）を決定する。
【００４１】
（設定方法２）
上述の設定方法１の場合は、全てのマスクについて、パターン寸法と露光パラメータの関係式を得る必要があるため、例えば、マスクの枚数が多い場合には、関係式を求めるのに手間がかかる。各マスクで求められる関係式には、主にマスク間のマスク寸法差に応じて、パターン寸法が狭くなる方向、または広くなる方向へシフトするような関係があり、本設定方法では、そのような関係を利用することで、上記の手間を省くことができるようになっている。以下、その具体的な設定方法について説明する。
【００４２】
一例として、マスク寸法ａのマスクＭＡを用いたショットＡと、マスク寸法ｂのマスクＭＢを用いたショットＢとの２つのショットにより分割露光が行われる場合の、各ショットにおけるパターン寸法と露光パラメータの関係を図４に示す。ここで、ショットＡ、Ｂは、図１で説明したショットＡ、Ｂと同じである。
【００４３】
ショットＡについては、上述した実施形態１の場合と同様にして、マスクＭＡを用いて実際にウェーハ上に形成される転写パターンの寸法と露光パラメータとの関係式（ｗ＝ｆＡ（ｅ））を求める。そして、その関係式を用いて、マスクＭＡを用いてウェーハ上に形成される転写パターンの寸法（ＷＡ）が目的のパターン寸法Ｗとなるような露光パラメータＥＡを決定する。
【００４４】
ショットＢについては、まず、ショットＡで求めた露光パラメータＥＡで、マスクＭＢを用いて実際にウェーハ上に露光転写し、その転写パターンの寸法を求める。次いで、その求めた転写パターンの寸法と、上記の関係式（ｗ＝ｆＡ（ｅ））における露光パラメータＥＡでのパターン寸法との差（これは、主にマスク寸法差による目的のパターン寸法からのずれ量に相当する）を求める。そして、その求めたパターン寸法差と上記の関係式（ｗ＝ｆＡ（ｅ））から、マスクＭＢを用いてウェーハ上に形成される転写パターンの寸法が目的のパターン寸法Ｗとなるような露光パラメータＥＢを決定する。
【００４５】
具体的には、ショットＡでの目的のパターン寸法Ｗが、
Ｗ＝ｆＡ（ＥＡ）
で与えられ、ショットＡにおける露光パラメータＥＡが
ＥＡ＝ｆＡ−１（Ｗ）
で与えられる場合、ショットＢでの目的のパターン寸法Ｗは、
Ｗ＝ｆＡ（ＥＡ）＋ＷＢ−ＷＡ
で与えられることから、ショットＢにおける露光パラメータＥＢは、
ＥＢ＝ｆＡ−１（Ｗ−（ＷＢ−ＷＡ））
により求めることができる。ただし、Ｗ＝ＷＡである。
【００４６】
以上のように、本設定方法を適用する転写露光においても、全てのショットのパターン寸法を目的のパターン寸法にすることができるので、従来の分割露光で問題となった、分割領域間での特性差は生じない。
【００４７】
なお、上述した例は、２枚のマスクを使った場合の例であるが、本設定方法を適用する転写露光方法の特徴は、これに限定されるものではなく、３枚以上のマスクを使った場合にも有効である。
【００４８】
図５に、ｎ枚のマスクＡ１〜Ａｎを用いて分割露光を行う場合の露光条件決定手順を示す。まず、ステップＳ２−１で、マスクＡ１を用いてパターン寸法と露光パラメータの関係式（ｗ＝ｆ１（ｅ））を求めた後、その関係式を用いて、マスクＡ１で目的のパターン寸法が得られる露光パラメータＥ１を決定する。次いで、ステップＳ２−２で、露光パラメータＥ１でのマスクＡ２のパターン寸法とマスクＡ１のパターン寸法との差を求め、そのパターン寸法差とマスクＡ１の関係式（ｗ＝ｆ１（ｅ））から、マスクＡ２で目的のパターン寸法が得られる露光パラメータＥ２を決定する。ステップＳ２−３〜ステップＳ２−ｎにおいても、ステップＳ２−２と同様な手順で露光パラメータ（Ｅ１〜Ｅｎ）を決定する。
【００４９】
（設定方法３）
上述の設定方法２では、それぞれのマスクについて実際のウェーハ上におけるパターン寸法差を求めるようになっているため手間がかかる。本設定方法では、マスク寸法差とパターン寸法差の関係を予め求めておくことで、そのような手間を省くことができるようになっている。以下、マスク寸法ａのマスクＭＡを用いたショットＡと、マスク寸法ｂのマスクＭＢを用いたショットＢとの２つのショットにより分割露光が行われる場合を例に挙げて、具体的な設定方法について説明する。ここで、ショットＡ、Ｂは、図１で説明したショットＡ、Ｂと同じである。
【００５０】
本設定方法は、マスクＭＡ、ＭＢのパターン寸法差をマスク寸法差から予想する点が異なる以外は、上述した設定方法２における露光パラメータの設定と同様である。
【００５１】
まず、マスクＭＡ、ＭＢのパターン寸法差を求める手順について説明する。
【００５２】
マスクＭＡ、ＭＢのパターン寸法差は、例えばＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）を用いて予め取得した、マスク寸法とパターン寸法との関係に基づいて求める。図６に、そのマスク寸法とパターン寸法との関係を示す。図６において、ｇは露光パラメータＥＡで得られる関数であり、パターン寸法は関係式（ｗ＝ｇ（ｍ））で与えられる。この関係式によれば、マスク寸法が大きくなると、それに比例してパターン寸法も大きくなる。
【００５３】
上記の関係式（ｗ＝ｇ（ｍ））で与えられる、マスクＭＡ、ＭＢのパターン寸法はそれぞれＷＡ’、ＷＢ’であり、そのパターン寸法差は（ＷＢ’−ＷＡ’）である。この寸法差（ＷＢ’−ＷＡ’）が、ショットＡ、Ｂにおけるパターン寸法差（ＷＢ−ＷＡ）であると仮定すると、その寸法差は、ｇ（ｂ）−ｇ（ａ）で求まる。
【００５４】
次に、マスクＭＡ、ＭＢの露光パラメータを設定する手順を説明する。
【００５５】
ショットＡについては、上述した設定方法２の場合と同様にして、マスクＭＡを用いて実際にウェーハ上に形成される転写パターンの寸法と露光パラメータとの関係式（ｗ＝ｆＡ（ｅ））を求める。そして、その関係式を用いて、マスクＭＡを用いてウェーハ上に形成される転写パターンの寸法（ＷＡ）が目的のパターン寸法Ｗとなるような露光パラメータＥＡを決定する。
【００５６】
ショットＢについては、まず、マスクＭＡ、ＭＢのマスク寸法差を求める。次いで、ショットＡで求めた露光パラメータＥＡで、図６に示したようなマスク寸法とパターン寸法との関係式（ｗ＝ｇ（ｍ））を求める。次いで、マスクＭＡ、ＭＢのマスク寸法差と関係式（ｗ＝ｇ（ｍ））から、ウェーハ上に露光転写した際のマスクＭＡ、ＭＢ間のパターン寸法差を予想する。そして、その予想したパターン寸法差と上記の関係式（ｗ＝ｆＡ（ｅ））から、マスクＭＢを用いてウェーハ上に形成される転写パターンの寸法が目的のパターン寸法Ｗとなるような露光パラメータＥＢを決定する。
【００５７】
以上のように、本設定方法を適用する転写露光においても、全てのショットのパターン寸法を目的のパターン寸法にすることができるので、従来の分割露光で問題となった、分割領域間での特性差は生じない。
【００５８】
なお、上述した例は、２枚のマスクを使った場合の例であるが、本設定方法を適用する転写露光方法の特徴は、これに限定されるものではなく、３枚以上のマスクを使った場合にも有効である。
【００５９】
図７に、ｎ枚のマスクＡ１〜Ａｎを用いて分割露光を行う場合の露光条件決定手順を示す。まず、ステップＳ３−１で、マスクＡ１を用いてパターン寸法と露光パラメータの関係式Ａ（ｗ＝ｆ１（ｅ））を求めた後、その関係式を用いて、マスクＡ１で目的のパターン寸法が得られる露光パラメータＥ１を決定する。次いで、ステップＳ３−２で、マスクＡ１、Ａ２のマスク寸法差を求め、そのマスク寸法差と予め取得しておいた露光パラメータＥＡでのマスク寸法とパターン寸法との関係式Ｂ（ｗ＝ｇ（ｍ））から、マスクＡ１、Ａ２のパターン寸法差を予想し、そのパターン寸法差と関係式Ａ（ｗ＝ｆ１（ｅ））から、マスクＡ２で目的のパターン寸法が得られる露光パラメータＥ２を決定する。ステップＳ３−３〜ステップＳ３−ｎにおいても、ステップＳ３−２と同様な手順で露光パラメータ（Ｅ１〜Ｅｎ）を決定する。
【００６０】
（設定方法４）
特定の層、例えば図１７に示したカラーフィルタ層で使用されるような顔料分散型レジスト層における分割露光では、図６に示した関係式の傾きを１と仮定してパターン寸法差を予想することができる。この場合は、図８に示すように、マスク寸法ａのマスクＭＡを用いたショットＡにおけるパターン寸法ＷＡと、マスク寸法ｂのマスクＭＢを用いたショットＢにおけるパターン寸法ＷＢとの差（ＷＢ−ＷＡ）は、マスク寸法ａとマスク寸法ｂの差（ｂ−ａ）となる。
【００６１】
次に、マスクＭＡ、ＭＢの露光パラメータを設定する手順を説明する。
【００６２】
ショットＡについては、上述した設定方法２の場合と同様にして、マスクＭＡを用いて実際にウェーハ上に形成される転写パターンの寸法と露光パラメータとの関係式（ｗ＝ｆＡ（ｅ））を求める。そして、その関係式を用いて、マスクＭＡを用いてウェーハ上に形成される転写パターンの寸法（ＷＡ）が目的のパターン寸法Ｗとなるような露光パラメータＥＡを決定する。
【００６３】
ショットＢについては、まず、マスクＭＡ、ＭＢのマスク寸法差（ｂ−ａ）を求める。そして、そのマスク寸法差（ｂ−ａ）と上記の関係式（ｗ＝ｆＡ（ｅ））から、マスクＭＢを用いてウェーハ上に形成される転写パターンの寸法が目的のパターン寸法Ｗとなるような露光パラメータＥＢを決定する。
【００６４】
以上のように、本設定方法を適用する転写露光においても、全てのショットのパターン寸法を目的のパターン寸法にすることができるので、従来の分割露光で問題となった、分割領域間での特性差は生じない。
【００６５】
なお、上述した例は、２枚のマスクを使った場合の例であるが、本設定方法を適用する転写露光方法の特徴は、これに限定されるものではなく、３枚以上のマスクを使った場合にも有効である。
【００６６】
以上説明した本発明の転写露光方法において、分割露光に用いられるマスクは、一部に所定のマスクパターンを有する少なくとも２枚のマスクを含んでいればよく、また、所定のマスクパターンを持たない他のマスクを含んでいてもよい。
【００６７】
また、露光パラメータとしてはフォーカスオフセット、露光量、照明条件などがあり、基本的には、それらパラメータのうちのいずれかを用い、他のパラメータについては一定条件として調整が行われる。露光パラメータとして露光量を用いる場合は、他の露光パラメータによる調整と比較して、パターン寸法の面内均一性の変化をより小さく抑えることができるという利点がある。
【００６８】
以下、露光パラメータとして露光量を用いた場合の、露光量とパターン寸法の関係について簡単に説明する。ここで、露光量とは、レジスト層に入射する光束（照度）の時間積分値である。
【００６９】
マスクを介して露光を行う場合、マスクに入射する照明光はマスクパターンのエッジ部で回折するため、転写パターンのエッジ部については、その回折光によって露光されることで形成されることになる。回折光によって露光される範囲は、照明光による露光量の変化に応じて広くなったり、狭くなったりする。露光量を多くすると、パターン寸法は大きくなり、露光量を少なくすると、パターン寸法は小さくなる。よって、転写パターンの幅は、露光量を変化させることである程度の範囲において制御することができる。
【００７０】
本発明の転写露光方法は、半導体素子、特に、固体撮像素子において有効である。本発明の転写露光方法を利用して固体撮像素子を作製すれば、例えば、図１６に示した構成において、分割領域３００ａ、３００ｂ間で、マイクロレンズ３０７の寸法や形状に違いが生じないようにすることができる。また、図１７に示した構成において、分割領域３００ａ、３００ｂ間で、カラーフィルタ層の寸法や形状および隙間に違いが生じないようにすることができる。さらには、分割領域３００ａ、３００ｂ間で、配線層／層間絶縁膜３０３の配線の寸法や形状に違いが生じないようにすることができる。また、光電変換部３０２からの、入射光量に応じた電荷を転送するための能動素子（例えばＣＭＯＳトランジスタ）が形成された層において、分割領域３００ａ、３００ｂ間での能動素子の特性差をなくすことができる。よって、本発明の転写露光方法によれば、図１５で示したような出力差をほぼなくすことができ、撮像画像におけるつなぎ目部分でのスジの問題を解消することができる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について図を参照して説明したが、本発明は、その説明範囲および参照した図の範囲に限定されるものではなく、本発明の趣旨から外れない範囲で適宜変更、追加することができる。以下に、本発明の実施態様の例を列挙する。
【００７２】
［実施態様１］  少なくとも一部に所定のマスクパターンを有する複数のマスクのそれぞれで露光を行い、該露光により得られる前記複数のマスクからのパターンをウェーハ上でつなぎ合わせて所定の転写パターンを形成する転写露光方法において、前記所定の転写パターンの、前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が前記複数のマスクのそれぞれで同じになるように、前記複数のマスクのそれぞれの露光時における露光パラメータを調整するステップを含むことを特徴とする転写露光方法。
【００７３】
［実施態様２］  前記露光パラメータを調整するステップは、前記複数のマスクのそれぞれについて、前記ウェーハ上に転写されるパターンの寸法と前記露光パラメータとの関係式を求め、該関係式から前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が目的の寸法となるような露光パラメータを決定するステップを含むことを特徴とする実施態様１に記載の転写露光方法。
【００７４】
［実施態様３］  前記露光パラメータを調整するステップは、
前記複数のマスクのうちの基準となるマスクについて、前記ウェーハ上に転写されるパターンの寸法と前記露光パラメータとの関係式を求め、該関係式から前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が目的の寸法となるような露光パラメータを決定するステップと、
他のマスクについて、前記基準となるマスクで決定した露光パラメータでの、当該他のマスクと前記基準となるマスクとの前記ウェーハ上に転写されるパターンの寸法差を求め、該求めたパターンの寸法差と前記関係式から、前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が目的の寸法となるような露光パラメータを決定するステップとを含むことを特徴とする実施態様１に記載の転写露光方法。
【００７５】
［実施態様４］  前記露光パラメータを調整するステップは、
前記複数のマスクのうちの基準となるマスクについて、前記ウェーハ上に転写されるパターンの寸法と前記露光パラメータとの第１の関係式を求め、該関係式から前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が目的の寸法となるような露光パラメータを決定するステップと、
前記基準となるマスクで決定した露光パラメータでのマスク寸法と前記ウェーハ上に転写されるパターンとの第２の関係式を求めるステップと、
他のマスクについて、当該他のマスクと前記基準となるマスクとのマスク寸法の差を求め、該求めたマスク寸法の差と前記第２の関係式から、当該他のマスクと前記基準となるマスクとの前記ウェーハ上に転写されるパターンの寸法差を予測し、該予測したパターンの寸法差と前記第１の関係式から、前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が目的の寸法となるような露光パラメータを決定するステップとを含むことを特徴とする実施態様１に記載の転写露光方法。
【００７６】
［実施態様５］  前記露光パラメータを調整するステップは、
前記複数のマスクのうちの基準となるマスクについて、前記ウェーハ上に転写されるパターンの寸法と前記露光パラメータとの関係式を求め、該関係式から前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が目的の寸法となるような露光パラメータを決定するステップと、
他のマスクについて、当該他のマスクと前記基準となるマスクとのマスク寸法の差を求め、該求めたマスク寸法から、当該他のマスクと前記基準となるマスクとの前記ウェーハ上に転写されるパターンの寸法差を予測し、該予測したパターンの寸法差と前記関係式から、前記所定のマスクパターンに対応するパターンの寸法が目的の寸法となるような露光パラメータを決定するステップとを含むことを特徴とする実施態様１に記載の転写露光方法。
【００７７】
［実施態様６］  前記露光パラメータは、露光量であることを特徴とする実施態様１〜５のいずれか１つに記載の転写露光方法。
【００７８】
［実施態様７］  前記所定の転写パターンは、固体撮像素子を構成するカラーフィルタ層のパターンであることを特徴とする実施態様１〜６のいずれか１つに記載の転写露光方法。
【００７９】
［実施態様８］  前記カラーフィルタ層は、顔料分散型レジスト層であることを特徴とする実施態様７に記載の転写露光方法。
【００８０】
［実施態様９］  前記所定の転写パターンは、固体撮像素子を構成するマイクロレンズ層のパターンであることを特徴とする実施態様１〜６のいずれか１つに記載の転写露光方法。
【００８１】
［実施態様１０］  前記所定の転写パターンは、固体撮像素子を構成する配線層のパターンであることを特徴とする実施態様１〜６のいずれか１つに記載の転写露光方法。
【００８２】
［実施態様１１］  前記所定の転写パターンは、固体撮像素子を構成する能動素子層のパターンであることを特徴とする実施態様１〜６のいずれか１つに記載の転写露光方法。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、分割露光による特性差をほぼなくすことができるので、動作特性の安定した半導体素子を提供することができる。特に、固体撮像素子に適用した場合には、撮像画像の、分割露光のつなぎ目で生じるスジの問題を解消することができるので、高品質の画像を提供することができる。
【００８４】
さらに、本発明によれば、各マスクにおける露光パラメータの調整により、マスク寸法差を補正することができるので、マスク設計時に要求される寸法精度（マスク寸法誤差の許容値）を緩めることができ、これにより、マスク作製にかかるコストを大幅に削減することが可能となる。マスク寸法誤差の許容値が厳しくなると、マスク作製時の管理も厳しくなり、その分、マスク作製にかかるコストが増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の転写露光方法の概念図である。
【図２】
本発明の転写露光方法において行われる、第１の露光パラメータの設定方法を
説明するための図である。
【図３】
図２に示す第１の露光パラメータの設定方法を複数のマスクに適用した場合の
手順を示すフローチャートである。
【図４】
本発明の転写露光方法において行われる、第２の露光パラメータの設定方法を説明するための図である。
【図５】図４に示す第２の露光パラメータの設定方法を複数のマスクに適用した場合の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の転写露光方法において行われる、第３の露光パラメータの設定方法を説明するための図である。
【図７】図６に示す第３の露光パラメータの設定方法を複数のマスクに適用した場合の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の転写露光方法において行われる、第４の露光パラメータの設定方法を説明するための図である。
【図９】縮小投影露光装置の一例を示す要部斜視図である。
【図１０】レチクルの一例を示す模式図である。
【図１１】チップパターンの一例を示す模式図である。
【図１２】複数枚のマスクを用いた従来の分割露光における露光条件の決定手順を示すフローチャート図である。
【図１３】２枚のマスクで分割露光を行う従来の露光方法で生じるパターン寸法差を説明するための概念図である。
【図１４】固体撮像素子の画素部を２分割して露光した場合の分割領域を示す模式図である。
【図１５】従来の露光方法で形成された固体撮像素子の出力を示す図である。
【図１６】従来の露光方法で形成された固体撮像素子の断面図である。
【図１７】従来の露光方法で形成された固体撮像素子の断面図である。
【符号の説明】
１００  レチクル
１００ａ〜１００ｃ  レチクルパターン
１２１  アライメント光学系
１２２  レチクル
１２３  縮小投影レンズ
１２４  レーザ干渉計
１２５  アライメント光学系
１２７  ウェーハ
１２８  ＸＹステージ
２００  チップパターン
３００  画素部
３００ａ、３００ｂ  分割領域
３００ｃ  つなぎ目
３０１  半導体基板
３０２  光電変換部
３０３  配線層／層間絶縁膜
３０４、３０６  平坦化層
３０５  カラーフィルタ層
３０７  マイクロレンズ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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