JP2000035659A - 半導体フォトマスク、およびそのフォトマスクによる半導体パターン作成方法 - Google Patents

半導体フォトマスク、およびそのフォトマスクによる半導体パターン作成方法

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JP2000035659A
JP2000035659A JP20320398A JP20320398A JP2000035659A JP 2000035659 A JP2000035659 A JP 2000035659A JP 20320398 A JP20320398 A JP 20320398A JP 20320398 A JP20320398 A JP 20320398A JP 2000035659 A JP2000035659 A JP 2000035659A
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reticle
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Toshio Hario
敏男 針生
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Hitachi Denshi KK
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】フォトマスクによる1フォトリソグラフィ工程
に対応し、その工程数だけ必要とするフォトマスクはそ
の製作コストが高い。また、フォトリソグラフィ工程が
多いプロセスではフォトマスクの保管および取り扱い、
管理に手間がかかる。 【解決手段】本発明では、複数層のパターンを1つのフ
ォトマスク上の任意の場所に使用する順番に別々にレイ
アウトし、隣り合う層同士の間隔を任意に空け、各層の
パターンを工程順に異なるようにレイアウトしたもので
ある。

Description

【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
方法におけるフォトリソグラフィ工程で使用する一種の
フォトマスクであるレチクルのパターン構成方法に関す
るものである。以下の説明ではこのフォトマスクをレチ
クルと称し、説明する。
【0002】
【従来の技術】図8は、レチクルのパターン構成方法の
従来技術例を示す。
【0003】従来は例えば、図8に示すように、第1層
のパターン1を1枚目のレチクル17に、第2層のパタ
ーン2を2枚目のレチクル18にそれぞれ単独にレイア
ウトし、各フォトリソグラフィ工程毎に順番にそれぞれ
のレチクルを交換して使用していた。すなわち、フォト
リソグラフィ工程数に対比した同じ数のレチクルの数量
が必要であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には、
レチクルのパターン形成領域1又は2以外の空領域を有
効活用できず、また、1フォトリソグラフィ工程に対応
した数だけレチクルが必要となるため、レチクル製作コ
ストが高いという欠点があった。さらに、フォトリソグ
ラフィ工程が多いプロセスではレチクルの保管および取
り扱い、管理に手間がかかった。
【0005】本発明の目的は、以上のような欠点を除去
し、レチクル数を削減することにある。更に、これによ
りパターン作成をより効率的に行うようにしたものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、複数層のパターンを1つのレチクル上の
任意の位置に使用する順番に別々にレイアウトするよう
にしたものである。
【0007】すなわち、本発明は、半導体装置の製造に
使用するレチクルにおいて、工程別の複数のマスクパタ
ーンを1枚のフォトマスク上に設けたことを特徴とす
る。そのレチクルは、工程別の複数のマスクパターンを
製造工程毎に配置し、且つその配置はフォトマスクの中
心点から等しい位置で、該中心点からの放射線に対し各
層のパターンの向きが同一の角度となるように、点対象
の位置に設ける。 更に、本発明では 半導体のパター
ン作成に際し、前記各複数のフォトマスクの前記マスク
パターンを少なくとも連続する工程で使用するマスクパ
ターンは異なるフォトマスク上に形成したものである。
【0008】ここで、例えばパターンのレイアウト方法
として、前記のように、各マスクパターンはレチクル上
の任意の部分を中心に、各層のパターンを任意の同一距
離に任意の同一中心角、すなわち、配置角度と、前記中
心からの放射線に対し各層のパターンの向きが同一の角
度となるようにレイアウトしてもよいし、4つまたは2
つの層のパターンを1つのレチクル上にレイアウトした
場合に、前記配置角度を90度または180度としても
よい。また、隣り合う層同士の間隔を任意に空ける。さ
らに、複数のレチクルを使用する場合に各層のパターン
を工程順に異なるレチクルにレイアウトする。本発明は
以上のようにして、レチクルによりパターン作成、半導
体製造を実現したものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
用いて説明する。
【0010】図2は露光機すなわち、ステッパのレチク
ル配置ステージ部の模式図である。本発明では、各フォ
トリソグラフィ工程においてレチクルを使用する場合、
ステッパおよび露光位置に対して常に図示のような配置
形態となる。そのため、異なるフォトリソグラフィ工程
を実施する際に、レチクルを交換してもステッパで微調
整を行うだけで、レチクルを正規の位置に配置すること
ができる。同図において、100はレチクル配置ステー
ジ、101はレチクル、102は露光位置を示す。レチ
クル101は中心点Oを中心に回転するように使用す
る。
【0011】しかし、レチクル上で複数層(4層)のパ
ターンの向きが同一である場合、例えばレチクル上の右
下部に配置されたパターンを使用する場合は、レチクル
2の位置になるX方向調整装置およびY方向調整装置を
操作する必要があり、調整の手間を要する。
【0012】図1は、1つのレチクルに4層のパターン
をレイアウトしたときのレチクル構成図であり、全部で
16層のパターンを有する場合である。図1に示すよう
に、第1層のパターン1を1枚目のレチクル17の左上
部にレイアウトし、第2層のパターン2を2枚目のレチ
クル18の左上部に、第3層のパターン3を3枚目のレ
チクル19左上部に、第4層のパターン4を4枚目のレ
チクル20の左上部にそれぞれレイアウトする。次に、
第5層のパターン5は1枚目のレチクル17の右上部
に、レチクルと平行にレチクルの中央部を中心に時計回
りに90度の配置角度21で回転させてレイアウトし、
同様な方法で第6層のパターン6を2枚目のレチクル1
8に、第7層のパターン7を3枚目のレチクル19に、
第8層のパターン8を4枚目のレチクル20にそれぞれ
レイアウトする。ここで、角度aは90度である。次
に、第9層のパターン9は1枚目のレチクル17の右下
部に、レチクルと平行に時計回りに180度回転させて
レイアウトし、同様に第10層のパターン10を2枚目
のレチクル18に、第11層のパターン11を3枚目の
レチクル19に、第12層のパターン12を4枚目のレ
チクル20にそれぞれレイアウトする。次に、第13層
のパターン13は1枚目のレチクル17の左下部に、レ
チクルと平行に時計回りに270度回転させてレイアウ
トし、同様に第14層のパターン14を2枚目のレチク
ル18に、第15層のパターン15を3枚目のレチクル
19に、第16層のパターン16を4枚目のレチクル2
0にそれぞれレイアウトする。ここで、レイアウトした
各層同士の間隔22は、フォトリソグラフィ工程で使用
しない層のパターンに露光遮蔽用の処置を実施する際
に、使用するパターンまで隠さないようにできる程度の
幅で任意に空ける。また、実際の使用方法を図2、図3
を用いて説明する。図3において斜線部分はフォトリソ
グラフィ工程で使用しないためマスクする部分である。
まず、1回目のフォトリソグラフィ工程に使用するレチ
クルの形態23で1枚目のレチクル17を使用し、2回
目のフォトリソグラフィ工程に使用するレチクルの形態
24で2枚目のレチクル18を使用する。その後、4回
目のフォトリソグラフィ工程に使用するレチクルの形態
25で4枚目のレチクル20を使用し、5回目のフォト
リソグラフィ工程に使用するレチクルの形態26でふた
たび1枚目のレチクル17を使用する。そして、最後の
16回目のフォトリソグラフィ工程に使用するレチクル
の形態27で4枚目のレチクル17を使用する。このよ
うに、1つのレチクル上で4層のパターンが90度ずつ
中心点Oを中心に回転した状態で使用される(図2参
照)ため、各フォトリソグラフィ工程で必要となるパタ
ーンが常にレチクルの左上部にレイアウトされた状態と
なり、レチクル自体の精度の影響を受けにくい。また、
各工程順にレチクルを替えているため、レチクルの洗浄
を行う場合、一度にまとめて行うことができ、経済的
で、かつ効率向上が図れる。
【0013】本発明のレチクルを使用した半導体装置の
製造方法の一実施例を図4、図5の製造工程フローチャ
ートおよび図6、図7の半導体装置の製造プロセスフロ
ー概略断面図を用いて説明する。一例として、8つのフ
ォトリソグラフィ工程を有するプロセスを用いる。な
お、図4と図5は一連のフローを示し、作図の都合上分
けて作図したものであり、図4のA,B,Cは図5の
A,B,Cにつながるものである。また、図6、図7も
同じく図6のDは図7のDにつながる。
【0014】まず、基板ウェーハ61に表面酸化(1)
40を行い、N−BLフォトリソグラフィ工程41を行
う。つまり、基板ウェーハ61に表面酸化(1)により
酸化膜を形成し、N−BLフォトリソグラフィー工程に
より、レジスト膜にパターンを形成する。その後、前記
レジスト膜をマスクとして、前記表面酸化40の生成酸
化膜をエッチングし、むき出しとなった基板ウェーハの
表面にN−BL63拡散工程を実施するの状態が図6の
62である。この際使用するレチクル411は、レチク
ル411においてレチクルパターン1以外を露光遮断テ
ープ412で被ったものであり、図中のレチクル411
−1の向きで露光されるようにステッパ(図示せず)に
セットする。使用後は一時保管44する。
【0015】次にN−BL63の拡散42を行った後、
次に、同様な手法でP−BL64のフォトリソグラフィ
ー工程43および拡散44を行い、一度全酸化膜を除去
する。
【0016】次に、基板ウェーハの表面にエピタキシャ
ル成長層65を形成し、表面酸化(2)47により酸化
膜を形成する。この状態が図6の66である。この際使
用するレチクル421は、レチクル421−1として示
すように、レチクルパターン2以外を露光遮断テープ4
22で被ったものであり、図中のレチクル421−1の
向きで露光されるようにステッパにセットする。使用
後、前記一時保管していたレチクル411とともにテー
プ貼替え451を行なう。テープ貼替えは露光遮断テー
プを剥がし、パターンおよびレチクル自体を劣化させな
いような、かつ、露光遮断テープの貼り剥がしによる汚
染を除去できるような洗浄461を行う。次に、前記N
−BLフォトリソグラフィー工程41およびN−BL拡
散42と同様な方法で、ISOフォトリソグラフィー工
程48、ISO拡散49、CNフォトリソグラフィー工
程50、CN拡散51、BRフォトリソグラフィー工程
52、BR拡散工程を実施する。このときの半導体装置
の断面図が図7の67である。同図において、68はI
SO、69はBR、70はCNの各領域を示す。その
後、レチクル411を反時計回りに90度回転し、パタ
ーン3が正規の向きになった状態で前記のパターン3以
外を露光遮断テープ412を貼って覆い隠す。同様にレ
チクル421においてもレチクル411と同等作業によ
りレチクルパターン4以外を露光遮断テープ422を貼
って覆い隠す。この状態を411−2と421−2に示
す。そして、以下同様に、ISO拡散フォトリソグラフ
ィー工程49でレチクル411をCNフォトリソグラフ
ィー工程50でレチクル421を前記N−BLフォトリ
ソグラフィー工程およびP−BLフォトリソグラフィー
工程と同様の方法で使用し、再び、レチクルの保管、露
光遮断テープを張り替え、レチクルの前記洗浄を繰り返
し、ALフォトリソグラフィー工程まで作業を進めて行
く。ここで、レチクル1およびレチクル2は保管してお
く。このようにして、ISO拡散49からBR拡散53
へと進み、Eフォトリソグラフィー工程54、E拡散5
5のEフォトリソグラフィー工程およびE拡散工程を実
施し、CONTフォトリソグラフィー工程56を行った
後、形成したレジスト・パターンをマスクとして酸化膜
をエッチングする。
【0017】次に、ALを蒸着57しAL蒸着膜を形成
し、前記フォトリソグラフィー工程と同等な方法でAL
フォトリソグラフィー工程58を実施する。最後に、形
成したレジスト・パターンをマスクとしてAL蒸着膜の
エッチングを実施し、レジスト膜を除去する。
【0018】また、必要な保護膜形成工程等を実施し、
71に示す所望の半導体装置が完成する。71におい
て、72はAL電極、73はエミッタである。
【0019】本実施例では、工程順にレチクルを替える
ようにして各層パターンをレイアウトしたが、任意の順
番にもレイアウトできる。また、レチクル材料が特に寸
法精度の狂いが少ないものであれば、各層の向きを一方
向に統一化することも可能である。不要パターンのマス
クの方法の一例としては、露光遮蔽効果のあるテープを
貼る方法があり、この場合、前記テープの貼り剥がしの
作業を行い易くするために層同士の間隔を任意に空け
る。他のマスクの方法としては、露光遮蔽用の任意の形
状の板を使用することや使用する露光装置に部分的に露
光遮蔽できる機能を設けることも考えられる。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、フォトマ
スク、すなわち、レチクル用乾板の大きさは従来通りの
ままで複数層のパターンを1つのレチクルにレイアウト
することで、各層毎にレチクルを使用するよりも原価の
低減が可能となる。また、製造工程において、全フォト
リソグラフィ工程に費やすレチクル数を削減でき、レチ
クルの保管、および取り扱い、管理の簡易化を実現出
来、大きな経済的効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すレチクルの構成図
【図2】本発明のレチクルのステージ部構成図
【図3】本発明の一実施例の使用形態を説明するレチク
ルの構成図
【図4】本発明の一実施例のフロー説明図
【図5】本発明の一実施例のフロー説明図
【図6】本発明の一実施例のフロー説明図
【図7】本発明の一実施例のフロー説明図
【図8】従来例のレチクル説明図
【符号の説明】
1:第1層のレチクルパターン、2:第2層のレチクル
パターン、3:第3層のレチクルパターン、4:第4層
のレチクルパターン、5:第5層のレチクルパターン、
6:第6層のレチクルパターン、7:第7層のレチクル
パターン、8:第8層のレチクルパターン、9:第9層
のレチクルパターン、10:第10層のレチクルパター
ン、11:第11層のレチクルパターン、12:第12
層のレチクルパターン、13:第13層のレチクルパタ
ーン、14:第14層のレチクルパターン、15:第1
5層のレチクルパターン、16:第16層のレチクルパ
ターン、100:レチクル配置ステージ、101:レチ
クル、102:露光位置。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の製造に使用するフォトマス
    クにおいて、 工程別の複数のマスクパターンを1枚のフォトマスク上
    に設けたことを特徴とするフォトマスク。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造に使用
    するフォトマスクにおいて、 前記工程別の複数のマスクパターンは半導体製造の各工
    程を配置し、且つその配置はフォトマスクの中心点から
    等しい位置で、該中心点からの放射線に対し各層のパタ
    ーンの向きが同一の角度となるように、点対象の位置に
    設けたことを特徴とするフォトマスク。
  3. 【請求項3】 半導体装置の製造に使用するフォトマス
    クにおいて、 半導体装置の製造に使用する複数のフォトマスクの各々
    に、半導体製造の各工程のマスクパターンを配置し、且
    つその配置はフォトマスクの中心点から等しい位置で、
    該中心点からの放射線に対し各層のパターンの向きが同
    一の角度となるように、点対象の位置に設け、更に、 半導体のパターン作成に際し、前記各複数のフォトマス
    クの前記マスクパターンを連続する工程で使用するマス
    クパターンは異なるフォトマスク上に形成したことを特
    徴とするフォトマスク。
  4. 【請求項4】 半導体装置の製造に使用するフォトマス
    クによる半導体パターン作成方法において、 半導体装置の製造に使用する複数のフォトマスクの各々
    に複数のマスクパターンを設け、 半導体のパターン作成に際し、前記各複数のフォトマス
    クの前記マスクパターンを順次変更し、パターンを作成
    していくことを特徴とするフォトマスクによる半導体パ
    ターン作成方法
  5. 【請求項5】 半導体装置の製造に使用するフォトマス
    クによる半導体パターン作成方法において、 半導体装置の製造に使用する複数のフォトマスクの各々
    に複数のマスクパターンを設け、該フォトマスクの各々
    には、半導体製造の各工程のマスクパターンを配置し、
    且つその配置はフォトマスクの中心点から等しい位置
    で、該中心点からの放射線に対し各層のパターンの向き
    が同一の角度となるように、点対象の位置に設け、更
    に、 半導体のパターン作成に際し、前記各複数のフォトマス
    クの前記マスクパターンを順次変更し、且つ前記各複数
    のフォトマスクの前記マスクパターンを連続する工程で
    使用するマスクパターンは異なるフォトマスク上に形成
    したことを特徴とする半導体パターン作成方法
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