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図面 (20)

課題

集積回路リングで囲われた大規模半導体装置の製造方法において露光回数の増加を抑制する。

解決手段

集積回路に対応する回路パターンと回路パターンの周囲に配置された周辺パターンとを含む複数のパターンを有する1枚のレチクルを用い、複数のパターンに対応する結像パターンを結像パターンの移動量を変化させつつフォトレジスト膜に複数回結像して、フォトレジスト膜のうち夫々が回路パターンに対応する複数の第1感光領域と周辺パターンに対応し複数の第1感光領域を囲む閉じた第2感光領域とを感光させる工程と、感光させる工程の後、フォトレジスト膜を現像して、現像されたフォトレジスト膜を有するマスクを形成する工程とを含む。

概要

背景

半導体装置は、回路パターンフォトレジスト膜転写したパターン(以下、レジスト・パターンと呼ぶ)を用いて製造される。1回の露光で転写可能な回路パターンのサイズは限られている。従って大規模な半導体装置は、複数回の露光により回路パターンをフォトレジスト膜に複数転写して形成される。

更に、大規模な半導体装置が同じ回路を繰り返し配置したものである場合には、一枚のレチクルに設けられた回路パターンを繰り返しフォトレジスト膜に投影することで、大規模な半導体装置(例えば、放射線画像撮影装置)を形成できる。

ところで半導体装置には、集積回路を囲むリング(例えば、ガードリング)が形成されることがある。この場合、同じ回路パターンを複数回投影しても、レジスト・パターンに複数の同じ回路パターンを囲むリング状のパターンを形成することはできない。そこで、リング・パターンの一部と回路パターンとを含む一枚のフォトマスクを用いて、ガードリング等を有する大規模な半導体装置を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

具体的には、上下にストライプ状のパターンが配置された回路パターンと、上下方向に延在し両端が左方向に屈折した第1パターンと、上下方向に延在し両端が右方向に屈折した第2パターンとが設けられたレチクルが用いられる。ストライプ状のパターンは、リング・パターンの上辺および下辺に対応する。第1〜第2パターンはそれぞれ、リング・パターンの右辺および左辺に対応する。

フォトレジスト膜の露光工程では、第1及び第2パターンを遮光した状態で、露光位置を横方向に移動しつつ、フォトレジスト膜に回路パターンを複数回投影する。更に回路パターンを遮光した状態で、回路パターンが転写された領域の右端に第1パターンを投影し更に、当該領域の左端に第2パターンを投影する。以上の露光工程により、集積回路がリングで囲われた大規模な半導体装置のレジスト・パターンが形成される。

従って提案されている方法によれば、集積回路がガードリング等で囲われた大規模な半導体装置のレジスト・パターンを一枚のフォトマスクにより形成することができる。

概要

集積回路がリングで囲われた大規模な半導体装置の製造方法において露光回数の増加を抑制する。集積回路に対応する回路パターンと回路パターンの周囲に配置された周辺パターンとを含む複数のパターンを有する1枚のレチクルを用い、複数のパターンに対応する結像パターンを結像パターンの移動量を変化させつつフォトレジスト膜に複数回結像して、フォトレジスト膜のうち夫々が回路パターンに対応する複数の第1感光領域と周辺パターンに対応し複数の第1感光領域を囲む閉じた第2感光領域とを感光させる工程と、感光させる工程の後、フォトレジスト膜を現像して、現像されたフォトレジスト膜を有するマスクを形成する工程とを含む。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

集積回路に対応する回路パターンと前記回路パターンの周囲に配置された周辺パターンとを含む複数のパターンを有する1枚のレチクルを用い、前記複数のパターンに対応する結像パターンを前記結像パターンの移動量を変化させつつフォトレジスト膜に複数回結像して、前記フォトレジスト膜のうち夫々が前記回路パターンに対応する複数の第1感光領域と前記周辺パターンに対応し前記複数の第1感光領域を囲む閉じた第2感光領域とを感光させる工程と、前記感光させる工程の後、前記フォトレジスト膜を現像して、現像された前記フォトレジスト膜を有するマスクを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。

請求項2

前記周辺パターンは、第1隙間が設けられた第1パターン領域と第2隙間が設けられ前記回路パターンを挟んで第1パターン領域に対向する第2パターン領域とを有し前記回路パターンを囲む開いた中央パターンと、前記第2隙間に対応し前記第1パターン領域に沿って配置された第1サイドパターンと、前記第1隙間に対応し前記第2パターン領域に沿って配置された第2サイドパターンとを有し、前記感光させる工程は、前記結像パターンのうち前記第1サイドパターンに対応する部分から前記結像パターンのうち前記第2サイドパターンに対応する部分に向かう方向における前記移動量を変化させて、前記第2感光領域のうち前記第1隙間に対応する領域を前記結像パターンのうち前記第2サイドパターンに対応する部分により感光させ、前記第2感光領域のうち前記第2隙間に対応する領域を前記結像パターンのうち前記第1サイドパターンに対応する部分により感光させる工程と、前記第2感光領域のうち前記第2パターン領域に対応し前記複数の第1感光領域に挟まれる第2感光部分と前記第2感光領域のうち前記第1パターン領域に対応し前記複数の第1感光領域に挟まれる第1感光部分とが重なるように、前記第2感光部分と前記第1感光部分を感光させる工程とを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。

請求項3

前記中央パターンは更に、第3隙間が設けられ前記第1パターン領域および前記第2パターン領域とは異なる第3パターン領域と、第4隙間が設けられ前記回路パターンを挟んで前記第3パターン領域に対向する第4パターン領域とを有し、前記周辺パターンは更に、前記第4隙間に対応し前記第3パターン領域に沿って配置された第3サイドパターンと、前記第3隙間に対応し前記第4パターン領域に沿って配置された第4サイドパターンとを有し、前記感光させる工程は更に、前記結像パターンのうち前記第3サイドパターンに対応する部分から前記結像パターンのうち前記第4サイドパターンに対応する部分に向かう方向における前記移動量を変化させて、前記第2感光領域のうち前記第3隙間に対応する領域を前記結像パターンのうち前記第4サイドパターンに対応する部分により感光させ、前記第2感光領域のうち前記第4隙間に対応する領域を前記結像パターンのうち前記第3サイドパターンに対応する部分により感光させる工程と、前記第2感光領域のうち前記第4パターン領域に対応し前記複数の第1感光領域に挟まれる第4感光部分と前記第2感光領域のうち前記第3パターン領域に対応し前記複数の第1感光領域に挟まれる第3感光部分とが重なるように、前記第4感光部分と前記第3感光部分を感光させる工程とを含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。

請求項4

前記フォトレジスト膜は、絶縁膜上に形成され、前記絶縁膜のうち前記第1感光部分および前記第2感光部分により覆われていた領域の隙間を通る溝に配線を形成する工程を有することを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体装置の製造方法。

請求項5

集積回路に対応する回路パターンと、第1隙間が設けられた第1パターン領域と、第2隙間が設けられ前記回路パターンを挟んで第1パターン領域に対向する第2パターン領域とを有し、前記回路パターンを囲む開いた中央パターンと、前記第1パターン領域に沿って前記中央パターンの外側に配置され、前記第2パターン領域に向かって第1距離移動することで前記第2隙間を塞ぐことができる第1サイドパターンと、前記第2パターン領域に沿って前記中央パターンの外側に配置され、前記第1パターン領域に向かって第2距離移動することで前記第1隙間を塞ぐことができる第2サイドパターンとを有するレチクル。

技術分野

0001

本発明は、半導体装置の製造方法およびレチクルに関する。

背景技術

0002

半導体装置は、回路パターンフォトレジスト膜転写したパターン(以下、レジスト・パターンと呼ぶ)を用いて製造される。1回の露光で転写可能な回路パターンのサイズは限られている。従って大規模な半導体装置は、複数回の露光により回路パターンをフォトレジスト膜に複数転写して形成される。

0003

更に、大規模な半導体装置が同じ回路を繰り返し配置したものである場合には、一枚のレチクルに設けられた回路パターンを繰り返しフォトレジスト膜に投影することで、大規模な半導体装置(例えば、放射線画像撮影装置)を形成できる。

0004

ところで半導体装置には、集積回路を囲むリング(例えば、ガードリング)が形成されることがある。この場合、同じ回路パターンを複数回投影しても、レジスト・パターンに複数の同じ回路パターンを囲むリング状のパターンを形成することはできない。そこで、リング・パターンの一部と回路パターンとを含む一枚のフォトマスクを用いて、ガードリング等を有する大規模な半導体装置を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

0005

具体的には、上下にストライプ状のパターンが配置された回路パターンと、上下方向に延在し両端が左方向に屈折した第1パターンと、上下方向に延在し両端が右方向に屈折した第2パターンとが設けられたレチクルが用いられる。ストライプ状のパターンは、リング・パターンの上辺および下辺に対応する。第1〜第2パターンはそれぞれ、リング・パターンの右辺および左辺に対応する。

0006

フォトレジスト膜の露光工程では、第1及び第2パターンを遮光した状態で、露光位置を横方向に移動しつつ、フォトレジスト膜に回路パターンを複数回投影する。更に回路パターンを遮光した状態で、回路パターンが転写された領域の右端に第1パターンを投影し更に、当該領域の左端に第2パターンを投影する。以上の露光工程により、集積回路がリングで囲われた大規模な半導体装置のレジスト・パターンが形成される。

0007

従って提案されている方法によれば、集積回路がガードリング等で囲われた大規模な半導体装置のレジスト・パターンを一枚のフォトマスクにより形成することができる。

先行技術

0008

特開2012−237933号公報
特開平10−256140号公報

発明が解決しようとする課題

0009

しかし、従来の方法(例えば、特許文献1参照)には、リング・パターンの両端を回路パターンの露光とは異なる露光により形成するので、露光回数ショット数)が増加するという問題がある。そこで本発明は、このような問題を解決することを課題とする。

課題を解決するための手段

0010

上記の問題を解決するために、本方法の一観点によれば、集積回路に対応する回路パターンと前記回路パターンの周囲に配置された周辺パターンとを含む複数のパターンを有する1枚のレチクルを用い、前記複数のパターンに対応する結像パターンを前記結像パターンの移動量を変化させつつフォトレジスト膜に複数回結像して、前記フォトレジスト膜のうち夫々が前記回路パターンに対応する複数の第1感光領域と前記周辺パターンに対応し前記複数の第1感光領域を囲む閉じた第2感光領域とを感光させる工程と、前記感光させる工程の後、前記フォトレジスト膜を現像して、現像された前記フォトレジスト膜を有するマスクを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法が提供される。

発明の効果

0011

開示の方法によれば、集積回路がリングで囲われた大規模な半導体装置を、露光回数の増加を抑制しつつ形成することができる。

図面の簡単な説明

0012

図1は、実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。
図2は、実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。
図3は、実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。
図4は、実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。
図5は、実施の形態1の感光工程に用いる露光装置の一例を示す図である。
図6は、実施の形態1の感光工程に用いるレチクルを説明する図である。
図7は、フォトレジスト膜の感光工程を説明する図である。
図8は、フォトレジスト膜の感光工程を説明する図である。
図9は、フォトレジスト膜の感光工程を説明する図である。
図10は、ビア層配線層が2層ずつ形成された製造途中の半導体装置を説明する図である。
図11は、複数のレチクルを用いる第1製造方法を説明する図である。
図12は、複数のレチクルを用いる第1製造方法を説明する図である。
図13は、複数のレチクルを用いる第2製造方法を説明する図である。
図14は、実施の形態2の半導体装置の一例を説明する図である。
図15は、実施の形態2の製造方法を説明する図である。
図16は、実施の形態2の製造方法を説明する図である。
図17は、実施の形態3の感光工程に用いるレチクルを説明する図である。
図18は、実施の形態3の感光工程を説明する図である。
図19は、実施の形態3の感光工程を説明する図である。
図20は、実施の形態3の感光工程を説明する図である。
図21は、実施の形態4のレチクルを説明する図である。
図22は、第4レチクルの左端を拡大した図である。
図23は、第4レチクルの右端を拡大した図である。
図24は、実施の形態4の感光工程を説明する図である。
図25は、実施の形態4の感光工程を説明する図である。
図26は、実施の形態4の感光工程を説明する図である。

実施例

0013

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

0014

(実施の形態1)
(1)製造方法
図1〜4は、実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。

0015

(1−1)半導体素子の形成(図1(a)参照)
まず図1(a)に示すように、半導体基板12(例えば、Si基板)の素子形成領域4に、集積回路に含まれる半導体素子(例えば、トランジスタ)を形成する。

0016

(1—2)ビアの形成
(1—2−1)絶縁膜の形成(図1(b)参照)
半導体素子が形成された半導体基板12(図1(b)参照)の上に、絶縁膜(層間絶縁膜)50aを形成する。絶縁膜50aは例えば、SiN膜で表面が覆われたSiO2膜である。

0017

(1—2−2)エッチング・マスクの形成(図1(c)〜図2(a)参照)
絶縁膜50a(図1(c)参照)の上に、例えばポジ型のフォトレジスト膜51a(フォトレジストの膜)を形成する。

0018

このフォトレジスト膜51aに、1枚のレチクルのパターンを複数回投影することで、フォトレジスト膜51aのうち集積回路の回路パターンに対応する複数の第1感光領域(後述する「(2−3)感光工程」参照)を感光する。更に上記複数回の投影により、フォトレジスト膜51aのうち複数の第1感光領域を囲む閉じた第2感光領域(後述する「(2−3)感光工程」参照)を感光する。上記レチクルは、集積回路のうちビアに対応する回路パターンと、この回路パターンの周囲に配置された周辺パターンとを有する。第2感光領域は、この周辺パターンにより感光される。

0019

第1〜第2感光領域を感光させる工程(以下、感光工程と呼ぶ)の詳細は、後述する「(2−3)感光工程」で説明する。

0020

その後、フォトレジスト膜51aを現像して絶縁膜50a上に、エッチング・マスク52a(図2(a)参照)を形成する。エッチング・マスク52aは、現像されたフォトレジスト膜51aを有するマスクである。

0021

(1—2−3)層間絶縁膜のエッチング(図2(b)参照)
エッチング・マスク52aを介して絶縁膜50aをエッチングし、第1感光領域に対応するビアホール53aと、第2感光領域に対応する溝54aを形成する。

0022

(1—2−4)タングステン膜等の堆積および研磨図2(c)参照)
ビアホール53aを形成した絶縁膜50aの上に、例えばTi/TiN膜(図示せず)をバリアメタルとして堆積する。このTi/TiN膜の上に例えば、ビアホール53aを埋め込むW膜(タングステン膜、図示せず)を堆積する。その後、W膜とTi/TiN膜をCMP(Chemical Mechanical Polishing)により研磨して、ビアホール53aに埋め込まれたビア55aを形成する。更にこのCMPにより、溝54aに埋め込まれたメタル56a(以下、第1メタル領域56aと呼ぶ)を形成する。

0023

(1—3)配線の形成
(1—3−1)絶縁膜の形成(図3(a)参照)
ビア55aが形成された絶縁膜50a(図3(a)参照)の上に、絶縁膜(層間絶縁膜)150aを形成する。絶縁膜150aは例えば、SiN膜で表面が覆われたSiO2膜である。

0024

(1—3−2)エッチング・マスクの形成(図3(b)〜図3(c)参照)
絶縁膜150a(図3(b)参照)の上に、例えばポジ型のフォトレジスト膜151aを形成する。

0025

その後、フォトレジスト膜151aに1枚のレチクルのパターンを複数回投影することで、フォトレジスト膜151aのうち回路パターンに対応する複数の第1感光領域を感光する。更に上記複数回の投影により、フォトレジスト膜151aのうち第1メタル領域56aの上に位置し、複数の第1感光領域を囲む第2感光領域を感光する。上記レチクルは、集積回路のうち配線(半導体基板12に沿って延在する配線)に対応する回路パターンと、この回路パターンの周囲に配置された周辺パターンとを有する。第2感光領域は、この周辺パターンにより感光される。

0026

第1〜第2感光領域を感光する手順は、「(1—2−2)エッチング・マスクの形成」で説明した手順(すなわち、「(2−3)感光工程」で説明する手順)と略同じである。

0027

その後、フォトレジスト膜151aを現像して絶縁膜150a上に、エッチング・マスク152a(図4(a)参照)を形成する。

0028

(1—3−3)層間絶縁膜のエッチング(図4(a)参照)
エッチング・マスク152aを介して絶縁膜150aをエッチングし、第1感光領域に対応する配線溝57aと、第2感光領域に対応する溝154aを形成する。

0029

(1—3−4)Cu膜の堆積および研磨(図4(b)参照)
配線溝57aを形成した絶縁膜150aの上に、例えばTa/TaN膜(図示せず)をバリアメタルとして堆積する。このTa/TaN膜上に例えば、Cu薄膜を堆積する。このCu薄膜をシード層として電解メッキにより例えば、配線溝57aを埋め込むCu膜(図示せず)を形成する。その後、Cu膜とCuシード薄膜とTa/TaN膜とをCMPにより研磨して、配線溝57aに埋め込む配線58aを形成する。このCMPにより更に、溝154aを埋め込むメタル156a(以下、第2メタル領域156aと呼ぶ)を形成する。第2メタル領域156aは、第1メタル領域56aの上に積層される。

0030

(1—4)2層目以降のビア層および配線層の形成
配線58aが形成された絶縁膜150aの上に、ビアを有する絶縁膜(以下、ビア層と呼ぶ)と、配線を有する絶縁膜(以下、配線層と呼ぶ)とを交互に形成する。実施の形態1のビア層は、ビアを含む複数の領域と、当該複数の領域を囲むメタル領域を有する絶縁膜(例えば、図4(b)の絶縁膜50a)である。実施の形態1の配線層は、配線を含む複数の領域と、当該複数の領域を囲むメタル領域を有する絶縁膜(例えば、図4(b)の絶縁膜150a)である。

0031

2層目以降のビア層は、「(1—2)ビアの形成」と略同じ手順により形成される。但し、Ti/TiN膜の代わりにTa/TaN膜を、バリア層として形成する。このTa/TaN膜上に、Cu薄膜を形成する。このCu薄膜をシード層として電解メッキにより、W膜の代わりにCu膜を形成する。その後、CMPによりこのCu膜を研磨する。

0032

2層目以降の配線層は、「(1—3)配線の形成」と略同じ手順により形成される。

0033

図10は、ビア層13a,13bと配線層15a,15bが2層ずつ形成された製造途中の半導体装置160を説明する図である。図10(a)は、半導体装置160の平面図である。図10(b)は、図10(a)のXB−XB線に沿った断面図である。

0034

図10(b)に示すように、ビア層13a,13bに形成されるメタル領域56a,56bと配線層15a,15bに形成されるメタル領域156a,156bとが交互に積層される。この積層により、ビア55a,55bおよび配線58a,58bを含む複数の領域59を囲むリング2(例えば、耐湿リング)が形成される。

0035

(1—5)保護膜の形成
次に、最上層の配線層の上に保護膜を形成する。その後、半導体基板12を切断して、個々の半導体装置に分割する。

0036

半導体装置の外部端子は例えば、最上層の絶縁膜に設けることができる。この場合には、保護膜に外部端子を露出させる開口を設ける。半導体装置の外部端子は、半導体基板12の裏面に設けてもよい。この場合には外部端子は、例えばTSV(Through -Silicon Via)を介して集積回路に接続される。

0037

以上の例では、ビアと配線は別々に形成する。しかし、ダブルダマシンにより、ビアと配線を同じ工程で形成してもよい。

0038

(2)感光工程
(2−1)露光装置
図5は、実施の形態1の感光工程に用いる露光装置100の一例を示す図である。図5には露光装置100と共に、レチクル108(すなわち、フォトマスク)が示されている。図5には更に、フォトレジスト膜51aが絶縁膜50a上に形成された半導体基板12が示されている。

0039

露光装置100は図5に示すように、光源102と、レチクル光学系106と、結像レンズ110と、ステージ114と、ステージ114を駆動するステージ駆動部116と、制御部118とを有している。

0040

光源102で生成された露光光104は、レチクル光学系106とレチクル108と結像レンズ110とを介して、フォトレジスト膜51aに照射される。この時、結像レンズ110はレチクル108を透過した露光光104を集光して、レチクル・パターン(レチクルのパターン)をフォトレジスト膜51aに結像(すなわち、投影)する。

0041

制御部116はステージ駆動部116を制御して、半導体基板12が載置されたステージ114を移動させる。この移動により、レチクル・パターンの結像位置が移動する。

0042

(2−2)レチクル(図6参照)
図6は、実施の形態1の感光工程に用いるレチクル108の一例を説明する図である。

0043

図6に示すように、レチクル108は、集積回路のビア又は配線に対応する回路パターン14と、回路パターン14の周囲に配置された周辺パターン24,26a,26bとを有する。すなわちレチクル108のレチクル・パターンは、回路パターン14と、周辺パターン24,26a,26bとを有する。回路パターンおよび周辺パターンは例えば、遮光膜に設けられた開口である。

0044

周辺パターンには、図6に示すように、回路パターン14を囲む開いた中央パターン24が含まれる。中央パターン24は、隙間21a(以下、第1隙間と呼ぶ)が設けられた第1パターン領域22aを有する。中央パターン24は更に、隙間21b(以下、第2隙間と呼ぶ)が設けられ、回路パターン14を挟んで第1パターン領域22aに対向する第2パターン領域22bを有する。

0045

周辺パターンには更に、第1サイドパターン26aと第2サイドパターン26bとが含まれる。第1サイドパターン26aは、中央パターン24の第1パターン領域22aに沿って中央パターン24の外側に配置される。第1サイドパターン26aは、第2パターン領域22bに向かって一定の距離D1(以下、第1距離と呼ぶ)移動することで、第2パターン領域22bの第2隙間21bを塞ぐことができるパターンである。すなわち第1サイドパターン26aは、第2隙間21bに対応するパターンである。

0046

第2サイドパターン26bは、中央パターン24の第2パターン領域22bに沿って中央パターン24の外側に配置される。第2サイドパターン26bは更に、第1パターン領域22aに向かって一定の距離D2(以下、第2距離と呼ぶ)移動することで、第1パターン領域22aの第1隙間21aを塞ぐことができるパターンである。すなわち第2サイドパターン26bは、第1隙間21aに対応するパターンである。第2距離D2は好ましくは、第1距離D1に等しい距離である。

0047

(2−3)感光工程
図7〜9は、フォトレジスト膜51aの感光工程を説明する図である。

0048

図7は、レチクル・パターンの結像位置が移動する経路23(以下、移動経路と呼ぶ)の一例を示す図である。図7には移動経路23と共に、レチクル・パターンをフォトレジスト膜51aに結像した像30(以下、結像パターンと呼ぶ、図5参照)が示されている。図7の結像パターン30は、簡略化されている。

0049

図7に示す例では、結像パターン30はまず、フォトレジスト膜51aの左下に結像される。その後、結像パターン30の結像位置は、図7の上側向かって一定の移動量L0ずつ移動する。結像位置がフォトレジスト膜51aの上端に達すると、結像位置は図7の横方向に第2移動量L2だけ移動する。

0050

次に、結像位置は図7の下側に向かって、移動量L0ずつ移動する。結像位置はフォトレジスト膜51aの下端に達すると、横方向に第2移動量L2とは異なる第1移動量L1だけ移動する。その後、結像位置は再び上側に向かって移動量L0ずつ移動する。

0051

結像パターン30の結像位置はこの様な上下運動を、フォトレジスト膜51aの右端に達するまで繰り返す。その結果、フォトレジスト膜51aの全面にレチクル・パターンが複数結像される。

0052

図8には、フォトレジスト膜51a上の結像パターン30a〜30dが示されている。図8に示されている結像パターン30a〜30dは、フォトレジスト膜51aに結像される結像パターン30のうち感光工程の説明に用いるものである。図9には、図8の結像パターン30a〜30dにより感光するフォトレジスト膜51aの第1〜第2感光領域28a,28bが示されている。

0053

実施の形態1の感光工程では、レチクル・パターンに対応する結像パターン30(図7参照)を、横方向の移動量L1,L2を変化させつつ、絶縁膜50a(図5参照)上のフォトレジスト膜51aに複数回結像させる。

0054

この結像により、図9に示すように、フォトレジスト膜51aのうち夫々が回路パターン14(図6参照)に対応する複数の第1感光領域28aが感光する。更に、周辺パターン24,26a,26b(図6参照)に対応し、複数の第1感光領域28a(図9参照)を囲む閉じた第2感光領域28bが感光する。

0055

—第1移動量による感光(第1隙間に対応する領域の感光)—
具体的には実施の形態1の感光工程では、結像パターン30のうち第1サイドパターン26a(図6参照)に対応する部分から結像パターン30のうち第2サイドパターン26bに対応する部分に向かう方向を、図7の横方向に一致させる。

0056

更に結像パターン30の横方向の第1移動量L1(図8参照)を、第2サイドパターン26b(図6参照)の移動により第1隙間21aが塞がる第2距離D2に露光装置100の倍率(例えば、1.0倍)を掛けた値に一致させる。露光装置100の倍率は、結像パターンのサイズをレチクル・パターンのサイズで割った値である。第2距離D2に露光装置100の倍率を掛けた値を以下、結像パターンにおける第2距離D2と呼ぶ。第1距離D1等に露光装置100の倍率を掛けた値も、同様に呼ぶ。

0057

実施の形態1では上述したように、第1移動量L1と結像パターンにおける第2距離D2とを一致させる(第1移動量L1=結像パターンにおける第2距離D2)。すると、以下に説明する通り、第2感光領域28b(図9参照)のうち第1隙間21a(図6参照)に対応する領域32aが、結像パターン30a(図8参照)の第2サイドパターン26b(図6参照)に対応する部分52b(図8参照)により感光する。

0058

領域32aは例えば、左から2番目の結像パターン30b(図8参照)における第1隙間21aに対応する領域である。いま仮に、結像パターン30bが、結像パターンにおける第2距離D2だけ左側に移動する場合を考える。この移動により、仮に移動させた結像パターン30bのうち第2サイドパターン26bに対応する部分が、領域32aに重なる。

0059

上述したように実施の形態1では、第1移動量L1と結像パターンにおける第2距離D2とを一致させる(第1移動量L1=結像パターンにおける第2距離D2)。従って、仮に移動させた結像パターン30bと、移動前の結像パターン30bの左側の結像パターン30aとは一致する。従って、第2感光領域28b(図9参照)のうち第1隙間21aに対応する領域32aが、結像パターン30a(図8参照)のうち第2サイドパターン26b(図6参照)に対応する部分52bにより感光する。

0060

—第1移動量による感光(第2隙間に対応する領域の感光)—
ここでは、第1サイドパターン26a(図6参照)の移動により第2隙間21bが塞がる第1距離D1が、第2サイドパターン26b(図6参照)の移動により第1隙間21aが塞がる第2距離D2に一致する場合(すなわち、D1=D2)を考える。

0061

この場合、結像パターンにおける第2距離D2と結像パターンにおける第1距離D1とは等しくなる(すなわち、結像パターンにおける第2距離D2=結像パターンにおける第1距離D1)。

0062

ところで実施の形態1では、上述したように、第1移動量L1と結像パターンにおける第2距離D2とを一致させる(すなわち、第1移動量L1=結像パターンにおける第2距離D2)。従って、第1移動量L1と結像パターンにおける第1距離D1が一致する(第1移動量L1=結像パターンにおける第1距離D1)。

0063

この一致のため以下に説明する通り、第2感光領域28b(図9参照)のうち第2隙間21b(図6参照)に対応する領域32bが、結像パターン30d(図8参照)のうち第1サイドパターン26a(図6参照)に対応する部分52aにより感光する。

0064

領域32bは例えば、右から2番目の結像パターン30c(図8参照)における第2隙間21bに対応する領域である。いま仮に、結像パターンにおける第1距離D1だけ結像パターン30cを右側に移動する場合を考える。この移動により、仮に移動させた結像パターン30cのうち第1サイドパターン26aに対応する部分が、領域32bに重なる。

0065

上述したように、第1距離D1と結像パターンにおける第1移動量L1とは一致している(第1移動量L1=結像パターンにおける第1距離D1)。従って、仮に移動させた結像パターン30cと、結像パターン30cの右側の結像パターン30dとは一致する。従って、第2感光領域28b(図9参照)のうち第2隙間21bに対応する領域32bは、結像パターン30d(図8参照)のうち第1サイドパターン26a(図6参照)に対応する部分52aにより感光する。

0066

以上のように実施の形態1では、結像パターン30のうち第1サイドパターン26aに対応する部分から結像パターン30のうち第2サイドパターン26bに対応する部分に向かう方向における移動量(横方向の移動量)を、第1移動量L1に変化させる。この変化により、第2感光領域28b(図9参照)のうち第1隙間21aに対応する領域32aを、結像パターン30a(図8参照)のうち第2サイドパターン26bに対応する部分52bにより感光させる。更に上記変化により、第2感光領域28bのうち第2隙間21bに対応する領域32bを、結像パターン30d(図8参照)のうち第1サイドパターン26aに対応する部分52aにより感光させる。

0067

—第2移動量による感光—
図9に示す第1感光部分34aは、第2感光領域28bのうち第1パターン領域22a(図6参照)に対応し、複数の第1感光領域28a(図9参照)に挟まれる部分である。第1感光部分34aは、結像パターン30c(図8参照)の第1パターン領域22aに対応する部分より感光する領域である。

0068

第2感光部分34b(図9参照)は、第2感光領域28bのうち第2パターン領域22b(図6参照)に対応し、複数の第1感光領域28a(図9参照)に挟まれる部分である。第2感光部分34bは、結像パターン30b(図8参照)の第2パターン領域22b(図6参照)に対応する部分より感光する領域である。

0069

実施の形態1では、横方向の移動量を変化させることで、第2感光部分34bと第1感光部分34aとを一致させる。すなわち、実施の形態1では、第2感光部分34bと第1感光部分34aとが重なるように、第2感光部分34bと第1感光部分34aとを感光させる。

0070

具体的には例えば、結像パターンの第2移動量L2(図8参照)を、結像パターンにおける第5距離D5に一致させる。第1パターン領域22a(図6参照)を第2パターン領域22bに向かって第5距離D5だけ移動させると、第1パターン領域22aは第2パターン領域22bに重なる。

0071

今、結像パターン30b(図8参照)を、結像パターンにおける第5距離D5だけ右側に仮に移動させた場合を考える。仮に移動させた結像パターン30bの第1パターン領域22aに対応する部分により感光する領域(以下、仮想の第1感光部分と呼ぶ)は、第2感光部分34b(図9参照)に重なる。第2感光部分34bは、上述したように、移動前の結像パターン30bの第2パターン領域22bに対応する部分により感光する領域である。

0072

上述したように実施の形態1では、第2移動量L2と結像パターンにおける第5距離D5とを一致させる。従って、仮に移動させた結像パターン30bは、結像パターン30bの右側の結像パターン30cに一致する。

0073

従って、仮想の第1感光部分(仮に移動させた結像パターン30bのうち第1パターン領域22aに対応する部分により感光する領域)は、結像パターン30cのうち第1パターン領域22aに対応する部分により感光する領域(第1感光部分34a)に一致する。更に仮想の第1感光部分は、上述したように、移動前の結像パターン30bの第2パターン領域22bに対応する部分により感光する領域(第2感光部分34b)に重なる。

0074

従って、仮想の第1感光部分に一致する第1感光部分34aは、第2感光部分34bと重なる。

0075

以上のように実施の形態1の感光工程では、結像パターンの移動量L1,L2を変化させることで、複数の第1感光領域28a(図9参照)と第2感光領域28bとを感光させる。その後、フォトレジスト膜51aを現像することで、回路パターンに対応する複数の領域と、この領域を囲む閉じた領域(開口)とを有するマスクが形成される。

0076

実施の形態1の感光工程では、回路パターン14(図6参照)に対応する複数の第1感光領域28a(図9参照)と、複数の第1感光領域28aを囲む閉じた第2感光領域28bとが同時に感光する。従って実施の形態1によれば、リング(例えば、耐湿リング)を有する大規模な半導体装置のエッチング・マスクを、少ない露光回数(ショット数)で形成することができる。

0077

以上の例では、第1距離D1(図6参照)と第2距離D2が等しい場合を説明した。しかし、第1距離D1と第2距離D2は、ある程度異なっていてもよい。これは、第1サイドパターン26aと第2隙間21bが幅を有するため、第1距離D1が第2距離D2と等しくなくても、第2隙間21bに対応する領域32b(図9参照)が第1サイドパターン26aに対応する部分52aにより塞がれるためである。

0078

従って、第1距離D1(図6参照)と第2距離D2は、ある程度異なっていてもよい。別の見方をすれば、第1距離D1と第2距離D2は夫々ある程度の幅を有するので、第1距離D1に含まれる距離と第2距離D2に含まれる距離とに、一致するものが存在すればよい。

0079

ところで以上の例では、第2感光領域28b(図9参照)に囲まれる第1感光領域28a(図9参照)は2つである。しかし、第2感光領域28b(図9参照)に囲まれる第1感光領域28a(図9参照)は3つ以上であってもよい。例えば図8において、結像パターン30cの結像位置を右側に移動し、結像パターン30bと結像パターン30cの間にレチクル108の新たな結像パターン結像してもよい。この結像により、第2感光領域28b(図9参照)で囲まれた3つの第1感光領域28aを形成することができる。

0080

この場合、新たな結像パターンのうち第1パターン領域22aに対応する領域が、左側の結像パターン30bの第2パターン領域22bに対応する領域と重なるようにする。更に、新たな結像パターンの第2パターン領域22bに対応する領域は、右側の結像パターン30cの第1パターン領域22aに対応する領域と重なるようにする。

0081

このような方法によれば、回路パターンに対応する3つ以上の領域を有する大規模な半導体装置を、少ない露光回数で製造することができる。

0082

(3)複数のレチクルを用いる製造方法
(3−1)第1製造方法
レチクルの枚数は増えてしまうという問題はあるが、複数のレチクルを用いることでも、集積回路を囲うリングを有する大規模な半導体装置を製造することができる。

0083

図11〜12は、複数のレチクルを用いる第1製造方法を説明する図である。第1製造方法では、ビア層および配線層の形成にそれぞれ2枚のレチクルを用いる。

0084

図11(a)は、第1製造方法で配線層の形成に用いる2枚のレチクルの一方(以下、第1レチクルと呼ぶ)を示している。図11(b)は、第1製造方法で使用する2枚のレチクルの他方(以下、第2レチクルと呼ぶ)を示している。ビア層の製造方法は、配線層の製造方法と略同じである。従ってビア層の製造方法は、省略する。

0085

第1レチクル108aは、図11(a)に示すように回路パターン14と、回路パターン14の周囲に配置された逆コの字型の第1周囲パターン38aとを有する。第2レチクル108bは、図11(b)に示すように回路パターン14と、回路パターン14の周囲に配置されたコの字型の第2周囲パターン38bとを有する。第1レチクル108aの回路パターン14と第2レチクル108bの回路パターン14は、同じパターンである。

0086

第1製造方法では、第1レチクル108aの第1結像パターンと第2レチクル108bの第2結像パターンとを同じフォトレジスト膜に結像して、エッチング・マスクを形成する。この時、第1周囲パターン38aの右端部と第2周囲パターン38bの左端部とがフォレジスト膜上で重なるように、第1レチクル108aの第1結像パターンと第2レチクル108bの第2結像パターンとを結像する。

0087

図12(a)は、第1結像パターンの移動経路23aを示す図である。図12(a)には、移動経路23aと共に、第1レチクル108aの簡略化した結像パターン30aが示されている。

0088

図12(b)は、第2結像パターンの移動経路23bを示す図である。図12(b)には、移動経路23bと共に、第2レチクル108bの簡略化した結像パターン30bが示されている。

0089

第1製造方法ではまず、第1結像パターン30a(図12(a)参照)を上下に移動量L10で往復させると共に横方向に移動量L12ずつ移動させながら、フォトレジスト膜51aを感光させる。横方向の移動量L12は、第1結像パターン30aの幅と第2結像パターン30b(図12(b)参照)の幅の和に略等しい距離である。

0090

次に、第1レチクル108aを第2レチクル108bに交換する。その後、第1結像パターン30aと同じ移動量L10,L12で、第2結像パターン30bを走査する(図12(b)参照)。この時、第1周囲パターン38a(図11(a)参照)の右端部と第2レチクル108b(図11(b)参照)の左端部とが、フォレジスト膜51aの上で重なるように、第2結像パターン30bを走査する。

0091

その後、フォトレジスト膜51aを現像する。すると、回路パターン14に対応する複数の領域と、この領域を囲む閉じた領域(開口)とを有するエッチング・マスクが形成される。従って第1製造方法によれば、リング(例えば、耐湿リング)を有する大規模な半導体装置を形成することができる。

0092

第1製造方法では、複数のレチクルを使用する。一方、実施の形態1(図1〜10参照)で使用するレチクルは1枚である。従って実施の形態1によれば、レチクルの数を、第1製造方法より少なくすることができる(以下、第1メリットと呼ぶ)。

0093

更に実施の形態1によれば、レチクル数が少ないので、第1製造方法よりレチクルの交換回数が少なくなる。その結果、実施の形態1によればスループットが向上する(以下、第2メリットと呼ぶ)。

0094

更に図7図12から明らかなように、図7の結像パターン30の横方向の移動量L1,L2の総和は、図12の結像パターン30a,30bの横方向の移動量L12の総和の半分である。

0095

従って実施の形態1における結像パターン30の移動経路23は、第1製造方法における第1〜第2結像パターン30a,30bの移動経路23a,23bの総和より短い。従って実施の形態1によれば、結像パターンの走査時間が第1製造方法より短くなる。その結果、スループットが向上する(以下、第3メリットと呼ぶ)。

0096

以上のように、実施の形態1の製造方法は、第1製造方法に対して複数のメリットを有している。

0097

(3−2)第2製造方法
図13は、複数のレチクルを用いる第2製造方法を説明する図である。第2製造方法では、ビア層および配線層それぞれの形成に3枚のレチクルを用いる。

0098

第2製造方法では先ず、周辺パターンを含まずに回路パターンだけを有するレチクル(図示せず)を用いる。第2製造方法では更に、逆コの字型の第3周囲パターン38c(図13(a)参照)を有する第3レチクル108cと、コの字型の第4周囲パターン38d(図13(b)参照)を有する第4レチクル108dとを用いる。

0099

第2製造方法では先ず、回路パターンだけを有するレチクルを用いて、フォトレジスト膜全面に回路パターンを結像する。次に第3レチクル108cを用いて、第3周囲パターン38cをフォトレジスト膜に結像する。第3周囲パターン38cに対応する結像パターンの移動経路は、図12(a)に示す移動経路23aと同じである。

0100

更に第4レチクル108dを用いて、第4周囲パターン38dをフォトレジスト膜に結像する。第4周囲パターン38dに対応する結像パターンの移動経路は、図12(b)に示す移動経路23bと略同じである。

0101

第2製造方法では、フォトレジスト膜に回路パターンを結像した後、更に第3〜第4周囲パターン38c,38dをフォトレジスト膜に結像する。一方、実施の形態1(図1〜10参照)では、回路パターン14と一緒に周辺パターンをフォトレジスト膜に結像する。従って実施の形態1によれば、第2製造方法よりレチクルの露光回数(ショット数)が少なる。その結果、スループットが向上する。更に実施の形態1は、第1製造方法に対する第1〜第3メリットと同じメリットを、第2製造方法に対しても有する。

0102

図1〜10を参照して説明したように、実施の形態1では、回路パターンと周辺パターンの結像パターンを、結像パターンの移動量を変化させつつフォトレジスト膜に結像する。

0103

この結像により、回路パターン14に対応する複数の第1感光領域28aと、複数の第1感光領域28aを囲む閉じた第2感光領域28bとを同時に感光させて、エッチング・マスクを形成する。従って実施の形態1によれば、リング(例えば、耐湿リング)を有する大規模な半導体装置を、少ない露光回数(ショット数)で形成することができる。

0104

(実施の形態2)
図14は、実施の形態2の半導体装置200の一例を説明する図である。図14には、半導体装置200を第1層目の配線層15aで形成した状態を示している。図15〜16は、実施の形態2の製造方法を説明する図である。

0105

実施の形態2では、メタル領域156a(図14(a)参照)の隙間202を通る配線204を、配線層15a(図10(b)参照)に形成する。配線204は、回路パターンに対応する領域206同士を接続する配線である。

0106

実施の形態2は、配線204を形成する工程を有すること以外は、実施の形態1と略同じである。従って、実施の形態1と共通する部分については、説明を省略または簡単にする。例えば、実施の形態1と同じ名称で呼ばれているものは、符号が異なっても共通する部分を有するので、共通する部分の説明は省略または簡単にする。

0107

(1)レチクル(図15参照)
図15は、配線204の形成に用いるレチクル208a,208bの平面図である。配線204の形成には、2枚のレチクルが用いられる。1枚目のレチクル208a(以下、第1レチクルと呼ぶ)は、図15(a)に示すように第1配線パターン210aを有する。第1配線パターン210aは、配線204の左半分と配線204の右半分の左端部とに対応するパターンである。

0108

2枚目のレチクル208b(以下、第2レチクルと呼ぶ)は、図15(b)に示すように第2配線パターン210bを有する。第2配線パターン210bは、配線204の右半分と配線204の左半分の右端部とに対応するパターンである。

0109

(2)製造方法
(2−1)半導体素子およびビア層の形成(図1(a)〜図2(c)の形成)
図1(a)〜図2(c)を参照した説明した工程により、半導体基板12に半導体素子を形成した後、半導体基板上に一層目のビア層13aを形成する。

0110

(2−2)配線の形成(図3(a)〜図4(b)参照)
(2−2−1)絶縁膜の形成(図3(a)参照)
一層目のビア層13a(図3(a)参照)の上に、絶縁膜(層間絶縁膜)150aを形成する。絶縁膜150aは例えば、SiN膜で表面が覆われたSiO2膜である。

0111

(2−2−2)エッチング・マスクの形成(図3(b)〜図4(a)参照)
絶縁膜150a(図3(b)参照)の上に、例えばポジ型のフォトレジスト膜151a(フォトレジストの膜)を形成する。

0112

その後、図5〜9を参照して説明した方法により、フォトレジスト膜151a(図16参照)のうち複数の第1感光領域128aと、第2感光領域128bとを感光する。第1感光領域128aは、図9を参照して説明した第1感光領域28aに相当する領域である。第2感光領域128bは、図9を参照して説明した第2感光領域28bに相当する領域である。

0113

すなわち、第1感光領域128aは、フォトレジスト膜151aのうち回路パターン14に対応する領域である。第2感光領域128bは、フォトレジスト膜151aのうち周辺パターン24,26a,26bに対応し、複数の第1感光領域128aを囲む閉じた領域である。

0114

更に、第1レチクル208a(図15(a)参照)と第2レチクル208b(図15(b)参照)を用いて、フォトレジスト膜151aのうち第2感光領域128b(図16参照)の隙間221aを通る第3感光領域228cを感光する。この時、第1配線パターン210aの右端に対応する部分と第2配線パターン210bの左端に対応する部分が重なるように、第3感光領域228cを感光する。

0115

その後、図3(c)を参照して説明した工程と略同じ手順により、フォトレジスト膜151aを現像して、エッチング・マスクを形成する。

0116

更に図4(a)を参照して説明した工程と略同じ手順により、上記エッチング・マスクを介して絶縁膜150aをエッチングする。このエッチングにより、第1〜第3感光領域128a,128b,228cに対応する溝を絶縁膜150aに形成する。

0117

第3感光領域228cに対応する溝257(図14(b)参照)は、半導体基板12上の絶縁膜150aのうち第1感光部分134a(図16参照)および第2感光部分134bにより覆われていた領域の隙間221b(図14(a)参照)を通る溝である。

0118

なお、第1感光部分134aは、第2感光領域128bのうち第1パターン領域22a(図6参照)に対応し複数の第1感光領域128aに挟まれる部分である。第2感光部分134bは、第2感光領域128bのうち第2パターン領域22b(図6参照)に対応し複数の第1感光領域128aに挟まれる部分である。

0119

すなわち、第1感光部分134aは、図9を参照して説明した第1感光部分34aに相当する。第2感光部分134bは、図9を参照して説明した第2感光部分34bに相当する。

0120

(2−2−3)Cu膜の堆積および研磨
次に、図4(b)を参照して説明した工程と略同じ工程により、第1感光領域128aに対応する配線溝57a(図4(a)参照)を埋め込む配線58a(図4(b)参照)を形成する。更に、第2感光領域128bに対応する溝154a(図4(a)参照)を埋め込むメタル領域156a(図4(b)参照)を形成する。更に、第3感光領域228cに対応する配線溝257(図14(b)参照)を埋め込む配線204を形成する。

0121

(2−3)2層目以降のビア層および配線層の形成
その後、実施の形態1と略同じ手順により、2層目以降のビア層および2層目以降の配線層を形成する。

0122

(2−4)保護膜の形成
次に、最上層の配線層の上に保護膜を形成する。その後、半導体基板12を切断して、個々の半導体装置に分割する。

0123

以上の例では、メタル領域156aの隙間202を通る配線204を第1層目の配線層15aに形成している。しかし、配線204は第1層目以外の配線層(例えば、最上層の配線層)に形成してもよい。

0124

実施の形態2によれば、メタル領域156aの隙間202を通る配線204を形成するので、回路パターンに対応する領域206(図14(a)参照)同士を接続することができる。

0125

(実施の形態3)
実施の形態3の感光工程では、結像パターンの移動量を横方向だけでなく上下方向でも変化させる。結像パターンの移動量を上下方向で変化させることとレチクルを除けば、実施の形態3は実施の形態1と略同じである。従って、実施の形態1と共通する部分については、説明を省略または簡単にする。例えば、実施の形態1〜2と同じ名称で呼ばれているものは、符号が異なっても共通する部分を有するので、共通する部分の説明は省略または簡単にする。

0126

(1)レチクル(図17参照)
図17は、実施の形態3の感光工程に用いるレチクル308を説明する図である。

0127

レチクル308は、回路パターン14と周辺パターンとを有する。周辺パターンは、中央パターン324と第1〜第4サイドパターン26a〜26dとを有する。

0128

中央パターン324は、実施の形態1の中央パターン24において更に、第3隙間21cが設けられた第3パターン領域22cを有するパターンである。中央パターン324は更に、第4隙間21dが設けられ、回路パターン14を挟んで第3パターン領域22cに対向する第4パターン領域22dを有するパターンである。

0129

第1〜第2サイドパターン26a〜26bは、実施の形態1で説明したパターンである。第3サイドパターン26cは、第3パターン領域22cに沿って中央パターン324の外側に配置される。第3サイドパターン26cは、第4パターン領域22dに向かって一定の距離D3(以下、第3距離と呼ぶ)移動することで、第4隙間21dを塞ぐことができるパターンである。すなわち、第3サイドパターン26cは、第4隙間21dに対応するパターンである。

0130

第4サイドパターン26dは、第4パターン領域22dに沿って中央パターン324の外側に配置される。第4サイドパターン26dは、第3パターン領域22cに向かって一定の距離D4(以下、第4距離)移動することで第3隙間21cを塞ぐことができるパターンである。すなわち、第4サイドパターン26dは、第3隙間21cに対応するパターンである。第4距離D4は好ましくは、第3距離D3に等しい距離である。

0131

(2)感光工程(図18〜20参照)
図18〜20は、実施の形態3の感光工程を説明する図である。

0132

図18は、フォトレジスト膜51a,151a上におけるレチクル308の結像位置の移動経路323の一例を示す図である。図18には移動経路323と共に、レチクル308に対応する結像パターン330が示されている。図18の結像パターン330は、簡略化されている。

0133

結像パターン330は横方向には、実施の形態1の結像パターン30(図7参照)と同様、第1移動量L1と第1移動量L1とは異なる第2移動量L2とで交互に移動する(図18参照)。一方、結像パターン330は上下方向には、実施の形態1とは異なり、第3移動量L3と第3移動量L3とは異なる第4移動量L4とで交互に移動する(図18参照)。

0134

図19には、フォトレジスト膜51a,151a(図1(c)および図3(b)参照)上の結像パターン30e〜30hが示されている。図19に示す結像パターン30e〜30hは、フォトレジスト膜51a,151aに投影される結像パターンのうち感光工程の説明に用いるものである。図20には、図19の結像パターン30e〜30hにより感光する第1〜第2感光領域28a,328bが示されている。第1感光領域28aは、回路パターン14に対応する領域である。図19〜20に示すパターンおよび感光領域は左右対称である。従って図19〜20では、符号は図の右側部分または左側部分の一方だけに示されている。

0135

(2−1)横方向の移動量の変化による感光
実施の形態1と同様に、横方向の移動量L1,L2を変化させることで、第2感光領域328b(図20参照)のうち第1隙間21a(図17参照)に対応する領域を感光させる。更に実施の形態1と同様に、横方向の移動量L1,L2を変化させることで、第2感光領域328b(図20参照)のうち第2隙間21b(図17参照)に対応する領域を感光させる。

0136

第2感光領域328bは、図9を参照して説明した実施の形態1の第2感光領域28bに相当する領域である。すなわち第2感光領域328bは、複数の第1感光領域28a(図9参照)を囲む閉じた領域である。

0137

更に実施の形態1と同様に、横方向の移動量L1,L2を変化させることで、第2感光領域328b(図20参照)のうち第1感光部分と第2感光部分とが重なるように、第1感光部分と第2感光部分を感光させる。第1感光部分は、図9を参照して説明した実施の形態1の第1感光部分34aに相当する領域である。第2感光部分は、図9を参照して説明した実施の形態1の第2感光部分34bに相当する領域である。

0138

すなわち第1感光部分は、第2感光領域328bのうち第1パターン領域22a(図17参照)に対応し、複数の第1感光領域28a(図20参照)に挟まれる部分である。第2感光部分は、第2感光領域328bのうち結像パターンの第2パターン領域22b(図17参照)に対応し、複数の第1感光領域28a(図20参照)に挟まれる部分である。

0139

(2−2)上下方向の移動量の変化による感光
—第3移動量による感光—
実施の形態3では、結像パターン30e〜30h(図19参照)の上下方向における移動量L3,L4(図18参照)を変化させる。この変化により、第2感光領域328b(図20参照)のうち第3隙間21c(図17参照)に対応する領域32c(図20参照)を感光させる。この感光では、領域32c(図20参照)を、結像パターン30e(図19参照)のうち第4サイドパターン26d(図17参照)に対応する部分52d(図19参照)により感光させる。

0140

更に移動量L3,L4の上記変化により、第2感光領域328b(図20参照)のうち第4隙間21d(図17参照)に対応する領域32d(図20参照)を感光させる。この感光では領域32dを、結像パターン30h(図20参照)のうち第3サイドパターン26c(図17参照)に対応する部分52c(図19参照)により感光する。

0141

なお結像パターン30e〜30hの上下方向とは、結像パターンのうち第3サイドパターン26c(図17参照)に対応する部分から結像パターンのうち第4サイドパターン26dに対応する部分に向かう方向のことである。

0142

具体的には例えば、結像パターンの上下方向の第3移動量L3(図19参照)を、結像パターンにおけるレチクル308(図17参照)の第4距離D4に一致させる。

0143

すると、実施の形態1の「第1移動量による感光」で説明した理由と同様の理由により、第3〜第4隙間21c,21dに対応する領域32c,32d(図20参照)が感光する。

0144

—第4移動量による感光—
更に上下方向の移動量L3,L4を変化させることで、第2感光領域328b(図20参照)のうちの第4感光部分34dと第2感光領域328bのうち第3感光部分34cとが重なるように、第4感光部分34dと第3感光部分34cを感光させる。

0145

第4感光部分34dは、第4パターン領域22d(図17参照)に対応し、複数の第1感光領域28aに挟まれる部分である。第3感光部分34cは、第3パターン領域22c(図17参照)に対応し、複数の第1感光領域28aに挟まれる領域である。

0146

具体的には例えば、結像パターン330の上下方向の第4移動量L4(図19参照)を、結像パターン330におけるレチクル308(図17参照)の第6距離D6に一致させる。

0147

すると、実施の形態2の「第2移動量による感光」で説明した理由と同様の理由により、第4感光部分34d(図20参照)と第3感光部分34cとが重なる。

0148

実施の形態3の感光工程によれば、図20に示すように、横方向および上下方向に沿って配置された複数の第1感光領域28aを囲む閉じた第2感光領域328bを感光させることができる。上述したように第1感光領域28aは、回路パターンに対応する領域である。第2感光領域328bは、集積回路のリング(例えば、耐湿リング)に対応する領域である。従って実施の形態3によれば、実施の形態1より大規模な半導体装置(リングを有する半導体装置)を形成することができる。

0149

(実施の形態4)
図21は、実施の形態4のレチクル408を説明する図である。実施の形態4のレチクル408は、実施の形態1のレチクル108において周辺パターンを2重化ものである。

0150

レチクルおよび感光工程を除けば、実施の形態4は実施の形態1と略同じである。従って、実施の形態1と同じ部分については、説明を省略または簡単にする。例えば、実施の形態1〜3と同じ名称で呼ばれているものは、符号が異なっても共通する部分を有するので、共通する部分の説明は省略または簡単にする。

0151

(1)レチクル(図21〜23参照)
図22は、レチクル408(図21参照)の左端を拡大した図である。図23は、レチクル408の右端を拡大した図である。

0152

実施の形態4のレチクル408は、図21に示すように、実施の形態1のレチクル108に類似している。但し中央パターン424が、実施の形態1の中央パターン108とは異なり、回路パターン14を囲む内側部分402と、内側部分402を囲む外側部分404とを有している。

0153

更にレチクル408の第1サイドパターン426aは、第1内側部分406aと、第1内側部分406aを挟んで中央パターン424に対向する第1外側部分408aとを有している。

0154

更にレチクル408の第2サイドパターン426bは、第2内側部分406bと、第2内側部分406bを挟んで中央パターン424に対向する第2外側部分408bとを有している。

0155

更に中央パターン424の第1隙間521a(図22参照)は、第1内側ギャップ502aと第1外側ギャップ506aとを有している。第1内側ギャップ502aは、中央パターン424の内側部分402のうち第1パターン領域522aに含まれる第1内側パターン領域500aに設けられた隙間である。第1外側ギャップ506aは、中央パターン424の外側部分404のうち第1パターン領域522aに含まれる第1外側パターン領域504aに設けられた隙間である。第1パターン領域522aは、図6を参照して説明した第1パターン領域22aに相当する。

0156

更に中央パターン424の第2隙間521b(図23参照)は、第2内側ギャップ502bと第2外側ギャップ506bとを有している。

0157

第2内側ギャップ502bは、中央パターン424の内側部分402のうち第2パターン領域522bに含まれる第2内側パターン領域500bに設けられた隙間である。第2外側ギャップ506bは、中央パターン424の外側部分404のうち第2パターン領域522bに含まれる第2外側パターン領域504bに設けられた隙間である。第2パターン領域522bは、図6を参照して説明した第2パターン領域22bに相当する。

0158

(2)感光工程(図24〜25参照)
図24〜25は、実施の形態4の感光工程を説明する図である。図24には、フォトレジスト膜51a,151aに結像された結像パターン530a〜530dが示されている。図25には、図24の結像パターン530a〜530dにより感光させるフォトレジスト膜51a,151aの感光領域28a,528bが示されている。

0159

—第1移動量による感光—
横方向の移動量L1,L2(図7参照)のうち第1移動量L1を、実施の形態1で説明した方法と略同じ方法により変化させる(実施の形態1の「(2−3)感光工程」参照)。

0160

この変化により第2感光領域528b(図25参照)のうち第1内側ギャップ502a(図22参照)に対応する領域540aを、結像パターン530a(図24参照)のうち第2外側部分408b(図21参照)に対応する部分542bにより感光させる。第2感光領域528bは、図9を参照して説明した第2感光領域28bに相当する。

0161

更に、第2感光領域528b(図25参照)のうち第1外側ギャップ506a(図22参照)に対応する領域544aを、結像パターン530a(図24参照)のうち第2内側部分406b(図21参照)に対応する部分546bにより感光させる。

0162

更に、第2感光領域528b(図25参照)のうち第2内側ギャップ502b(図23参照)に対応する領域540bを、結像パターン530d(図24参照)のうち第1外側部分408a(図21参照)に対応する部分542aにより感光させる。

0163

更に、第2感光領域528b(図25参照)のうち第2外側ギャップ506b(図23参照)に対応する領域544bを結像パターン530d(図24参照)のうち第1内側部分406a(図21参照)に対応する部分546aにより感光させる。

0164

以上により、第1隙間521aに対応する領域540a,544aと第2隙間521bに対応する領域540b,544bとが感光させる。

0165

—第2移動量による感光—
横方向の移動量L1,L2(図7参照)のうち第2移動量L2を、実施の形態1で説明した方法と略同じ方法により変化させる(実施の形態1の「(2−3)感光工程」参照)。

0166

この変化により、第2パターン領域522b(図23参照)に対応する第2感光部分534b(図25参照)と、第1パターン領域522a(図22参照)に対応する第1感光部分534a(図25参照)とが、互いに重なるように感光する。第2感光部分534bは、図9を参照して説明した第2感光部分34bに相当する。第1感光部分534aは、図9を参照して説明した第1感光部分34aに相当する。

0167

この時、図25に示すように、第2感光部分534bのうち第2内側パターン領域500b(図23参照)に対応する範囲548bと、第1感光部分534aのうち第1外側パターン領域504a(図22参照)に対応する範囲550aとが重なる。

0168

更に図25に示すように、第2感光部分534bのうち第2外側パターン領域504b(図23参照)に対応する範囲550bと、第1感光部分534aのうち第1内側パターン領域500a(図22参照)に対応する範囲548aとが重なる。

0169

実施の形態4によれば、2重化したリング(例えば、耐湿リング)を形成できるので、リングの機能(例えば、耐湿性)を強化した大規模な半導体装置を形成することができる。

0170

(3)変形例
図26は、実施例4の変形例の結像パターン630を説明する図である。図26の結像パターン630は、実施の形態3のレチクル308(図17参照)の周辺パターンを2重化したレチクルにより結像される。

0171

変形例によれば、図26に示すように、回路パターン14に対応し横方向および上下方向に複数配置された領域600が、2重化された閉じた領域602により囲われる。従って変形例によれば、図21〜25を参照して説明した半導体装置より、大規模な半導体装置を形成することができる。図26に示す例では、6つの領域600が2重化された閉じた領域602により囲われる。

0172

以上、本発明の実施形態について説明したが、実施の形態1〜4は、例示であって制限的なものではない。例えば、実施の形態1〜4のリングは、層間絶縁膜の端面から配線層(または、ビア層)内部に侵入する水分を抑制する耐湿リングである。

0173

しかし実施の形態1〜4のリングは、耐湿リング以外のリングであってもよい。例えば、実施の形態1〜4のリングは、半導体基板の空乏層の拡大を抑制するガードリングであってもよい。この場合、回路パターン14は集積回路の半導体デバイスに対応するパターンであり、レチクル108等を用いて形成するレジスト・パターンは、例えばイオン注入用のマスクである。

0174

以上の実施の形態1〜4に関し、更に以下の付記を開示する。

0175

(付記1)
集積回路に対応する回路パターンと前記回路パターンの周囲に配置された周辺パターンとを含む複数のパターンを有する1枚のレチクルを用い、前記複数のパターンに対応する結像パターンを前記結像パターンの移動量を変化させつつフォトレジスト膜に複数回結像して、前記フォトレジスト膜のうち夫々が前記回路パターンに対応する複数の第1感光領域と前記周辺パターンに対応し前記複数の第1感光領域を囲む閉じた第2感光領域とを感光させる工程と、
前記感光させる工程の後、前記フォトレジスト膜を現像して、現像された前記フォトレジスト膜を有するマスクを形成する工程とを含む
半導体装置の製造方法。

0176

(付記2)
前記周辺パターンは、第1隙間が設けられた第1パターン領域と第2隙間が設けられ前記回路パターンを挟んで第1パターン領域に対向する第2パターン領域とを有し前記回路パターンを囲む開いた中央パターンと、前記第2隙間に対応し前記第1パターン領域に沿って配置された第1サイドパターンと、前記第1隙間に対応し前記第2パターン領域に沿って配置された第2サイドパターンとを有し、
前記感光させる工程は、前記結像パターンのうち前記第1サイドパターンに対応する部分から前記結像パターンのうち前記第2サイドパターンに対応する部分に向かう方向における前記移動量を変化させて、前記第2感光領域のうち前記第1隙間に対応する領域を前記結像パターンのうち前記第2サイドパターンに対応する部分により感光させ、前記第2感光領域のうち前記第2隙間に対応する領域を前記結像パターンのうち前記第1サイドパターンに対応する部分により感光させる工程と、前記第2感光領域のうち前記第2パターン領域に対応し前記複数の第1感光領域に挟まれる第2感光部分と前記第2感光領域のうち前記第1パターン領域に対応し前記複数の第1感光領域に挟まれる第1感光部分とが重なるように、前記第2感光部分と前記第1感光部分を感光させる工程とを含むことを
特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。

0177

(付記3)
前記中央パターンは更に、第3隙間が設けられ前記第1パターン領域および前記第2パターン領域とは異なる第3パターン領域と、第4隙間が設けられ前記回路パターンを挟んで前記第3パターン領域に対向する第4パターン領域とを有し、
前記周辺パターンは更に、前記第4隙間に対応し前記第3パターン領域に沿って配置された第3サイドパターンと、前記第3隙間に対応し前記第4パターン領域に沿って配置された第4サイドパターンとを有し、
前記感光させる工程は更に、前記結像パターンのうち前記第3サイドパターンに対応する部分から前記結像パターンのうち前記第4サイドパターンに対応する部分に向かう方向における前記移動量を変化させて、前記第2感光領域のうち前記第3隙間に対応する領域を前記結像パターンのうち前記第4サイドパターンに対応する部分により感光させ、前記第2感光領域のうち前記第4隙間に対応する領域を前記結像パターンのうち前記第3サイドパターンに対応する部分により感光させる工程と、前記第2感光領域のうち前記第4パターン領域に対応し前記複数の第1感光領域に挟まれる第4感光部分と前記第2感光領域のうち前記第3パターン領域に対応し前記複数の第1感光領域に挟まれる第3感光部分とが重なるように、前記第4感光部分と前記第3感光部分を感光させる工程とを含むことを
特徴とする付記2に記載の半導体装置の製造方法。

0178

(付記4)
前記中央パターンは、前記回路パターンを囲む内側部分と、前記内側部分を囲む外側部分とを有し、
前記第1サイドパターンは、第1内側部分と、前記第1内側部分を挟んで前記中央パターンに対向する第1外側部分とを有し、
前記第2サイドパターンは、第2内側部分と、前記第2内側部分を挟んで前記中央パターンに対向する第2外側部分とを有することを
特徴とする付記2又は3に記載の半導体装置の製造方法。

0179

(付記5)
前記フォトレジスト膜は、絶縁膜上に形成され、
前記絶縁膜のうち前記第1感光部分および前記第2感光部分により覆われていた領域の隙間を通る溝に配線を形成する工程を有することを
特徴とする付記2乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。

0180

(付記6)
前記感光させる工程は更に、前記レチクルとは異なるレチクルを用いて、前記フォトレジスト膜のうち前記溝に対応する第3感光領域を感光させる工程を有することを
特徴とする付記5に記載の半導体装置の製造方法。

0181

(付記7)
集積回路に対応する回路パターンと、
第1隙間が設けられた第1パターン領域と、第2隙間が設けられ前記回路パターンを挟んで第1パターン領域に対向する第2パターン領域とを有し、前記回路パターンを囲む開いた中央パターンと、
前記第1パターン領域に沿って前記中央パターンの外側に配置され、前記第2パターン領域に向かって第1距離移動することで前記第2隙間を塞ぐことができる第1サイドパターンと、
前記第2パターン領域に沿って前記中央パターンの外側に配置され、前記第1パターン領域に向かって第2距離移動することで前記第1隙間を塞ぐことができる第2サイドパターンとを有する
レチクル。

0182

(付記8)
前記中央パターンは更に、第3隙間が設けられ前記第1パターン領域および前記第2パターン領域とは異なる第3パターン領域と、第4隙間が設けられ前記回路パターンを挟んで前記第3パターン領域に対向する第4パターン領域とを有し、
前記第3パターン領域に沿って前記中央パターンの外側に配置され、前記第4パターン領域に向かって第3距離移動することで前記第4隙間を塞ぐことができる第3サイドパターンと、
前記第4パターン領域に沿って前記中央パターンの外側に配置され、前記第3パターン領域に向かって第4距離移動することで前記第3隙間を塞ぐことができる第4サイドパターンとを有することを
特徴とする付記7に記載のレチクル。

0183

(付記9)
前記中央パターンは、前記回路パターンを囲む内側部分と、前記内側部分を囲む外側部分とを有し、
前記第1サイドパターンは、第1内側部分と、前記第1内側部分を挟んで前記中央パターンに対向する第1外側部分とを有し、
前記第2サイドパターンは、第2内側部分と、前記第2内側部分を挟んで前記中央パターンに対向する第2外側部分とを有することを
特徴とする付記7又は8に記載のレチクル。

0184

14…回路パターン
21a…第1隙間 21b…第2隙間
21c…第3隙間 21d…第4隙間
22a…第1パターン領域 22b…第2パターン領域
22c…第3パターン領域 22d…第4パターン領域
24,324…中央パターン
26a,426a…第1サイドパターン
26b,426b…第2サイドパターン
26c…第3サイドパターン 26d…第4サイドパターン
28a,128a…第1感光領域
28b,128b,328b…第2感光領域
34a,134a…第1感光部分34b,134b…第2感光部分
34c…第3感光部分 34d…第4感光部分
51a,151a…フォトレジスト膜
50a,150a…絶縁膜
108,208a,208b,308,408…レチクル
202…隙間 204…配線
228c…第3感光領域 257…溝
402…内側部分 404…外側部分
406a…第1内側部分 406b…第2内側部分
408a…第1外側部分 408b…第2外側部分

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