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JP2000003859A - 集積回路の製造のためのシステムおよび集積回路を製造する方法 - Google Patents

集積回路の製造のためのシステムおよび集積回路を製造する方法

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JP2000003859A
JP2000003859A JP13917999A JP13917999A JP2000003859A JP 2000003859 A JP2000003859 A JP 2000003859A JP 13917999 A JP13917999 A JP 13917999A JP 13917999 A JP13917999 A JP 13917999A JP 2000003859 A JP2000003859 A JP 2000003859A
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JP
Japan
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module
reticle
circuit
primitives
integrated circuit
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Pending
Application number
JP13917999A
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English (en)
Inventor
Thomas Evans Adams
エバンス アダムス トーマス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia of America Corp
Original Assignee
Lucent Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lucent Technologies Inc filed Critical Lucent Technologies Inc
Publication of JP2000003859A publication Critical patent/JP2000003859A/ja
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70466Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature
    • H10P76/00
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70433Layout for increasing efficiency or for compensating imaging errors, e.g. layout of exposure fields for reducing focus errors; Use of mask features for increasing efficiency or for compensating imaging errors
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70733Handling masks and workpieces, e.g. exchange of workpiece or mask, transport of workpiece or mask
    • G03F7/70741Handling masks outside exposure position, e.g. reticle libraries

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価でかつ半導体デバイスの検証および製造
段階での遅れを生じさせることなしに設計変更に対応す
ることが可能なICの製造方法およびシステムを提供す
る。 【解決手段】 本発明による集積回路(IC)を製造す
るシステムは、(1)レティクルプリミティブのライブ
ラリ、即ちICに含まれるべき回路モジュールに対応す
るパータンを含む少なくとも2つのレティクルプリミテ
ィブ、(2)回路モジュールを電気的に結合するための
相互接続導体に対応するパターンを含む相互接続レティ
クル、および(3)回路モジュールおよび相互接続導体
のリソグラフィを作るために、少なくとも2つのレティ
クルプリミティブおよび相互接続レティクルを使用する
リソグラフィ装置とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造に係
り、特にレティクルプリミティブのライブラリから選択
された1つおよびカスタムメイド相互接続レティクルを
使用することにより、半導体集積回路(IC)を製造す
るシステムおよび方法に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路は、一般にそれぞれが典型的に
は数マイクロメートルのサイズの数百万個の個々の電子
デバイスとそれらの間の相互接続とを含む。結果とし
て、半導体基板上にデバイスおよび相互接続を示す複雑
なパターンを適切に製造する「物理的な」ツールはな
い。その代わりに、従来から、放射、例えば光,X線ま
たは電子ビームによりマイクロエレクトロニクス的なパ
ターニングが行われている。半導体基板上にパターンを
生成するために光学的イメージおよび感光性の膜を使用
するプロセスが、「ホトリソグラフィ」として知られて
いる。
【0003】ホトリソグラフィにおいて、ホトレジスト
の膜(感光性の膜)が、最初に基板に着けられる。そし
て、不透明な材料に所望のパターンを作られた透明なプ
レート即ち「マスク」を通して放射が投影される。得ら
れるイメージは、ホトレジストを被覆した基板上に焦点
合わせされ、マスクプレート上のイメージに対応する光
および影の領域が基板上に得られる。レジストおよび基
板の一部が除去される現像およびエッチングプロセスの
後に、マスク上のパターンに対応するパターンが基板膜
中にエッチングされる。
【0004】マイクロエレクトロニクスの初期において
は、マスタイメージ(パターン)は、肉眼で見えるオリ
ジナルから写真技術的に縮小された。所望のパターン
は、人手によりカラープラスチックシートに刻まれて、
イメージは部屋ほどの大きさの縮小カメラを使用して所
望のサイズに縮小された。この方法は、パターンジェネ
レータ、即ちデバイスのコンピュータにより生成された
技術を受け取り、それを個々のピクチャーフレームに解
析する装置により取って代わられた。そして、パターン
ジェネレータは、パターン中に各デバイスまたは相互接
続を露光させるために、例えば高強度電子ビームを使用
して、マスクプレートをスキャンし、即ちマスクプレー
ト上にパターンを書き込む。
【0005】半導体デバイスは、典型的には、シリコ
ン,ポリシリコン,二酸化珪素,金属およびシリサイド
の約50個の個々の層からなる。各層のパターンは、レ
ティクルと呼ばれるマスクに含まれる。レティクルは、
一般に、作り出すパターンの実際のサイズの1から10
倍の大きさである。集積回路(IC)の全ての層に対応
するレティクルのグループは、デバイスシリーズと呼ば
れる。
【0006】半導体ウェハ上での複雑なパターンの2点
間の形成を必要とするパターン生成プロセスは、一般に
遅いプロセスである。通常、半導体基板上に印刷される
べき複数のデバイスイメージのうちの1つのみが、パタ
ーン生成される。そして、単一のデバイスパターン、即
ちレティクルが、一般にステッパとして知られている反
復撮影用のカメラを繰り返し使用して複製されて、半導
体基板を覆うデバイスおよび相互接続のアレイが形成さ
れる。また、レティクルは、いくつかのパターンのアレ
イからなり、1回の露出において半導体ウェハ全体へ
(即ち、別のマスクへ)転写され得るパターンを含むマ
スクとは区別される。
【0007】レティクルの製造は遅いプロセスであるば
かりでなく、高価なプロセスでもある。単一のレティク
ルのコストにデバイスシリーズ中のレティクルの数を掛
けると、単一の新しいICを製造するコストになる。レ
ティクルのコストは、新しい、またはカスタムの半導体
デバイスの設計および開発の全体的コストの大きな構成
要素である。
【0008】半導体デバイスの設計および開発の間の、
設計仕様の変更または予期しない試験結果による設計変
更は、しばしばある。設計変更は、その変更された設計
を具現化するための新たなレティクルを必要とすること
になる。これは、半導体デバイスの開発コストを増加さ
せるばかりでなく、半導体デバイスの検証および製造段
階を遅延させることにもなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】したがって、この技術
分野において必要とされていることは、上述した問題点
を解決する改良されたICの製造方法を提供することで
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】従来技術の問題点を解決
するために、本発明は、ICを製造するシステムおよび
方法を提供し、かつこの方法により製造されるICを提
供する。一実施形態において、このシステムは、(1)
レティクルプリミティブのライブラリ、即ちICに含ま
れるべき回路モジュールに対応するパターンを含む少な
くとも2つのレティクルプリミティブ、(2)回路モジ
ュールを電気的に結合するための相互接続導体に対応す
るパターンを含む相互接続レティクル、および(3)回
路モジュールおよび相互接続導体のリソグラフを作るた
めに、少なくとも2つのレティクルプリミティブおよび
相互接続レティクルを使用するリソグラフィ装置を含
む。
【0011】したがって本発明は、頻繁に使用される回
路モジュールに対応する予め存在するレティクルのライ
ブラリを作り、1つのステップにおいていくつかの回路
モジュールをリソグラフィすることによりセミカスタム
ICを生成し、かつ別個のステップにおいて回路モジュ
ール間の相互接続をリソグラフィするという広範な概念
を導入する。本発明の目的のために、「レティクルプリ
ミティブ」は、回路モジュールの形成におけるプロセス
レベルに対して使用される1組のレティクルとして定義
される。
【0012】「回路モジュール」は、より大きな回路を
構成するための基本要素として使用され得る回路の部分
として定義される。例えば、通信のために適したセミカ
スタムICは、デジタル−アナログ(D/A)およびア
ナログ−デジタル(A/D)コンバータ回路,フィル
タ,プロセッサおよび関連づけられたメモリバンクのよ
うな回路モジュールを使用し得る。これらの回路モジュ
ールのそれぞれに対応するレティクルプリミティブは、
別個のステップ(およびいずれの順序でも実行されるス
テップ)において、リソグラフィされかつ相互接続され
得る。
【0013】本発明の一実施形態において、少なくとも
2つのレティクルプリミティブは、回路モジュールに対
するボンドパッドに対応するパターンを有しない。IC
上の回路モジュールは、IC自体の上の線により相互接
続され得るので、通常のボンドパッドは不必要になる。
その代わりに、はるかに小さい相互接続点がレティクル
プリミティブ上に提供され得る。
【0014】本発明の一実施形態において、少なくとも
2つのレティクルプリミティブは、回路モジュールに対
して保護された駆動トランジスタに対応するパターンを
持たない。同様に、単一のIC中で回路モジュールが互
いに近接しているために、従来の保護された駆動トラン
ジスタはもはや必要ではない。いくつかの場合におい
て、直接相互接続が、追加の駆動トランジスタなしにな
され得る。
【0015】本発明の一実施形態において、回路モジュ
ールは、(1)スタティックランダムアクセスメモリ
(SRAM)モジュール、(2)電気的に消去可能なプ
ログラマブルリードオンリーメモリ(EEPROM)モ
ジュール、(3)フィールドプログラマブルゲートアレ
イ(FPGA)モジュール、(4)プログラマブルロッ
ジクアレイ(PLA)モジュール、(5)D/Aコンバ
ータモジュール、(6)A/Dコンバータモジュール、
(7)デジタルシグナルプロセッサ(DSP)モジュー
ル、(8)マイクロプロセッサモジュール、(9)マイ
クロコントローラモジュール、(10)線形増幅器モジ
ュールおよび(11)フィルタモジュールからなるグル
ープから選択される。
【0016】しかし、当業者は、多くの回路が周知の回
路モジュールから構成され得ることを理解するであろ
う。本発明は、全ての従来のおよび後に開発される回路
モジュールにもおよぶ。
【0017】本発明の一実施形態において、リソグラフ
ィ装置は、少なくとも2つのレティクルプリミティブの
それぞれを複数回の物質に曝す。したがって、レティク
ルプリミティブはウェハ上に複数のICを製造するため
に、与えられたウェハの異なる場所に投射され得る。
【0018】本発明の一実施形態において、リソグラフ
ィ装置は、最初に、回路モジュールを含むリソグラフを
作るために、少なくとも2つのレティクルプリミティブ
を使用し、これに続いて、リソグラフに相互接続導体を
追加するために相互接続レティクルを使用する。当然の
ことながら、これらの動作は、逆の順序においても、ま
たは同時にも実行され得る。
【0019】本発明の一実施形態において、リソグラフ
ィ装置は、レティクル交換機を含み、これは、少なくと
も2つのレティクルプリミティブと相互接続レティクル
を逐次的に交換することを可能にする。これは、人手を
介することを必要とせずに、レティクルプリミティブの
自動的な取り替えを可能にする。当然のことながら、本
発明は、自動的な取り替えに限定されるものではない。
【0020】以上は、当業者が以下に説明する本発明の
詳細な説明をよりよく理解できるように、本発明の好ま
しい特徴および代替的な特徴をむしろ後半にそのアウト
ラインを示した。本発明の追加的な特徴は、以下に説明
され、本発明の特許請求の範囲にも記載されている。
【0021】
【発明の実施の形態】図1において、例示的な半導体パ
ターン準備プロセス100のブロック図が示されてい
る。プロセス100は、回路パターンのコンピュータに
より生成された記述110を含み、これは例えばデザイ
ンテープまたはグラフィックコンピュータエイディドゥ
デザイン(CAD)データであり、機械言語に変換され
ている。記述110は、レーザーパターンジェネレータ
または電子ビームパターンジェネレータのようなパター
ンジェネレータ120または露出「書き込み」システム
に提供される。
【0022】パターンジェネレータ120は、プレート
130をスキャンし、各エレメントをパターン中に露出
させるために光または電子ビームの方向づけられたビー
ムを使用してプレート上にパターンを書き込む。一般
に、パターンジェネレータ120中の穴は、全体的なパ
ターンを作るために使用されるさまざまなサイズの矩形
を生成するために変化させられる。
【0023】複雑なパターンの二点間の生成を必要とす
るパターン生成プロセスは、一般に遅いプロセスであ
る。一般に、半導体基板上に印刷されるべき複数のデバ
イスイメージの1つのみが、パターン生成される。そし
て、単一のデバイスパターン即ちレティクルが、半導体
基板をカバーするデバイスのアレイを形成するために繰
り返し複製される。レティクルはいくつかのパターンの
アレイからなり、1回の露出において半導体ウェハ全体
に転写され得る(即ち別のマスクに転写され得る)パタ
ーンを含むマスクとは区別されることに注意すべきであ
る。
【0024】図2において、例示的なレティクル200
アッセンブリの断面図が示されている。レティクルアッ
センブリ200は、典型的には、光学的に透明な水晶材
料および前述したプロセスを使用してその上に形成され
るクロムのような金属のパターン(符号220で示され
ている)からなる基板210を含む。基板210および
そのパターンはレティクルを形成するために結合され
る。プラスチックのような材料で形成される薄膜230
が、レティクルの表面をきれいに保つために、レティク
ルの表面から一般に短い距離離して取り付けられる。薄
膜230は、レティクルの上に付着する微小な塵が露出
中に焦点が外れて、半導体ウェハ上の欠陥を生じないこ
とを補償する。
【0025】本発明は、例えば設計仕様の変更または予
期しない試験結果のような半導体デバイスの設計変更が
しばしば新たなレティクルを必要とし、これはコストを
かなり増大させ、新しいデバイスの製造の遅れとなり得
ることを認識してなされた。本発明は、頻繁に使用され
る回路モジュールに対応する予め存在するレティクルの
ライブラリを作り、1つのステップにおいて回路モジュ
ールのいくつかをリソグラフィすることにより半導体I
Cを生成し、別個のステップにおいて回路モジュール間
の相互接続をリソグラフィする(マイクロボーディング
する)概念を導入する。基本的な「ビルディングブロッ
ク」を形成するために検証済みの回路モジュールの現存
するレティクルを使用することは、新しいレティクルの
コストを排除し、かつ開発サイクルを短縮することがで
きる。
【0026】本発明を詳細に説明する前に、本発明の方
法論の概略を説明する。マイクロボードプロセス300
の一実施形態の高レベルな概略が図3に示されている。
マイクロボードプロセス300は、レベル1(絶縁層)
で始まり、レベルn(経路形成)およびレベルn+1
(金属化)までの異なるプロセスシーケンスを示してい
る。
【0027】図4において、本発明の原理を使用するマ
イクロボーディング方法論400の一実施形態のブロッ
ク図が示されている。この例示的な実施形態において、
スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)のよ
うな標準的機能回路モジュールのレティクルプリミティ
ブを含むライブラリ410が、リソグラフィ装置430
と結合して示されている。
【0028】当業者は、ライブラリ410が、好都合な
実施形態において、標準的な電気的に消去可能なプログ
ラマブルリードオンリメモリ(EEPROM)モジュー
ル,フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPG
A)モジュール,プログラマブルロジックアレイ(PL
A)モジュール,デジタル−アナログ(D/A)コンバ
ータモジュール,アナログ−デジタル(A/D)コンバ
ータモジュール,デジタルシグナルプロセッサ(DS
P)モジュール,マイクロプロセッサモジュール,マイ
クロコントローラモジュール,線形増幅器モジュールお
よびフィルタモジュールのレティクルプリミティブを含
み得ることを容易に理解するはずである。相互接続レテ
ィクル420も、リソグラフィ装置430に結合して示
されている。
【0029】好都合な実施形態において、サイズを変化
させたかつ能力を変化させた、例えば2キロバイト,4
キロバイト,8ビットまたは16ビットの標準的な機能
モジュールのレティクルライブラリが、標準的なボンド
パッドおよび保護された駆動抵抗器に対応するパターン
を持たないレイアウトで設計され、したがって、ウェハ
面積を節約する。その代わりに、標準的な機能モジュー
ルが、モジュールを相互接続するためのより面積効率の
よい方法を提供する小規模なイントラチップデバイス能
力を有するより小さな例えば10μmのオーダーの経路
が提供される。
【0030】別の実施形態において、ボンドパッド/駆
動トランジスタフレーム、またはブランインドセレクタ
ブルで、スタッカブルなパッドおよびグリッドフィーチ
ャーの水平的/垂直的な「スティック」を伴うレティク
ルの標準的なセットが、カスタムIC440をリアルタ
イムで形成するために、リソグラフィ装置430におい
て通常の高速交換機と共に使用され得る。
【0031】標準的機能モジュール間の相互接続は、バ
ックエンドプロセスとして好ましく実行されるので、新
しいレティクル(本質的に相互接続レティクル)はほと
んど必要とされない。また、新しいレティクルはバック
エンドプロセスに対してのみ必要とされるので、電気的
に活性なデバイス層を形成するフロントエンドプロセス
は、即座に開始され、プロセスはレティクルのために必
要とされる特別なレンズを待つことなしにバックエンド
まで継続することができる。これは、相互接続段階まで
遅らされるべき最終設計に関する決定を可能にし、最少
の付随コストでの設計変更を可能にする。
【0032】標準的な機能モジュールを使用すること
は、特に「スティッチング」およびウェハスケールイン
テグレーションに関連する製造の困難さおよびコストを
伴う新しい回路モジュールの相互接続レベルに対するデ
ザインルールを排除する。また、しばしば高価かつ要求
の厳しい機能モジュールのレティクルに対するデザイン
ルールは、すでに知られており、かつライブラリに存在
しており、その履歴および歩留まりは知られている。わ
ずかに残っているものは、より低い製造および検査コス
トおよびより低い欠陥レートを有するレベルを相互接続
する比較的粗いアドレス構造である。
【0033】新しい回路モジュールに対応するレティク
ルプリミティブが、レティクルライブラリ全体を変える
ことなしに、機能モジュールライブラリに追加すること
ができる。これは、設計および製造においてさらなる柔
軟性、より早い開発サイクルおよび低いリスクを提供す
る。回路設計者は、全く新しいレティクルセットのコス
トを必要とすることなしに、または例えばプロトタイプ
設計/パターンレイアウト/IC製造のサイクルが完了
するのを待つことなしに、その回路の機能的能力の微調
整または設計変更をすることが可能である。標準的モジ
ュールまたは相互接続は、最少のコストで交換または変
更することができる。
【0034】図5A,5B,5Cおよび5Dには、本発
明の原理を使用して例示的なICを構成するさまざまな
段階が示されている。特に、図5Aは、ボンドパッドフ
レーム515を有する半導体ウェハ510の例示的な区
分の一実施形態を示す。ボンドパッドフレーム515内
には、複数のボンドパッド(符号520)がある。好都
合な実施形態において、ボンドパッドフレーム515
は、図示しない駆動トランジスタも含む。別の好都合な
実施形態において、ボンドパッドフレーム515は、ブ
ラインドセレクタブルなかつスタッカブルなパッドおよ
びグリッド特徴の水平的/垂直的スティックを含む。
【0035】図5Bにおいて、第1の回路モジュール5
25を有する半導体ウェハ510が示されている。この
例示的な実施形態おいて、ウェハ510は、ボンドパッ
ドフレーム515に取り囲まれた複数の経路パッド(符
号530)を有する第1の回路モジュール525を含
む。経路パッド530は、図示しないIC内の他の回路
モジュールへの電気的接続、または電源のような他の電
気的デバイスからICへの電気的接続を提供するボンド
パッド520への電気的接続を提供する。
【0036】図5Cには、第1および第2の回路モジュ
ール525,535を有する半導体ウェハ510が示さ
れている。ウェハ510は、それぞれが複数の経路パッ
ド530,540をそれぞれ有する第1および第2の回
路モジュール525,535を含む。第1および第2の
回路モジュール252,535は、異なるプロセスで製
造され得ることに留意すべきである。例えば、第1の回
路モジュール525は、電荷結合素子(CCD)であ
り、第2の回路モジュール535は、フラッシュの消去
可能プログラマブルリードオンリメモリ(EPROM)
で有り得る。当業者は、本発明が特定のプロセス技術に
限定されるものではないことを容易に理解するであろ
う。
【0037】図5Dにおいて、本発明の原理を使用して
構成されるICの一実施形態が示されている。このIC
は、複数の導体線(符号550)で互いに電気的に結合
された第1および第2の回路モジュール525,535
を含む。導体線550は、第1および第2の回路モジュ
ールの経路パッド530,540間を接続している。第
1および第2の回路モジュールの経路パッド530,5
40は、ICに他の電気デバイスへの電気的接続点を提
供するボンドパッド520へ導体線550を介して結合
されている。
【0038】本発明の原理を使用するICの構成を示す
図5A,5B,5Cおよび5Dは、図6との関係でさら
に詳細に説明される。
【0039】図6には、本発明により開示される原理を
使用するIC製造プロセス600の一実施形態のフロー
チャートが示されている。このIC製造プロセス600
は、ステップ610において始まる。
【0040】ステップ620において、ボンドパッドフ
レーム515のリソグラフが、通常のプロセスを使用し
て半導体ウェハ510上に形成される。ボンドパッドフ
レーム515のリソグラフが、ボンドパッド520およ
び/または図示しない駆動トランジスタに対応するパタ
ーンを含むレティクルで形成される。
【0041】好都合な実施形態において、ボンドパッド
フレーム515のレティクルは、ボンドパッドおよび/
または駆動トランジスタを有する標準的な、即ち固定さ
れたパッケージサイズのグリットアレイである。ICを
作る全ての標準的な回路モジュールレティクルが、レテ
ィクルプリミティブのライブラリから選択される。前述
したように、ライブラリに存在するレティクルは、よく
確立されかつ製造および歩留まりの履歴が検証済みの標
準的な回路モジュールのレティクルである。
【0042】選択されたレティクルを使用して、第1お
よび第2の回路モジュール525,535のリソグラフ
が、ステップ630において、ステッパのような通常の
リソグラフィ装置を使用して、1回に1リソグラフ、予
め堆積されたホトレジスト材料の上に形成される。この
ホトレジスト材料は、半導体ウェハ510上に通常のプ
ロセスを使用して堆積される。
【0043】他の好都合な実施形態において、複数のレ
ティクルが、一度に露出されることができ、または1つ
のレティクルが複数回の露出に曝されることができる。
本発明は、レティクルの露出を特定回数または特定のシ
ーケンスに限定するものではない。第1および第2の回
路モジュール525,535の回路パターンがウェハ5
10上に形成された後、通常のエッチングプロセスが、
第1および第2の回路モジュール525,535を形成
するために使用される。
【0044】本発明のこの側面をさらに詳細に説明する
ために、図7A,7B,7Cおよび7Dとの関連で以下
の例を説明する。図7Aは、半導体ウェハ700の例示
的な絶縁層の断面図を示す。半導体ウェハ700(半導
体ウェハ510と同様のもの)は、基板710と、基板
710上に熱的に成長された典型的には二酸化珪素(S
iO2) からなるパッド酸化物層720とを含む。窒化
硅素の窒化物層730は、酸化マスクを提供するため
に、化学気相成長法(CVD)のような通常のプロセス
を使用して、パッド酸化物層720の上に堆積される。
【0045】基板710上の活性領域が、ホトリソグラ
フィプロセスで形成される。窒化物層730およびパッ
ド酸化物層720は、通常のプロセス、典型的にはドラ
イエッチングを使用して除去される。パッド酸化物層7
20および窒化物層の除去の後に、ホウ素(P+)また
は砒素(n+)のイオン注入が、フィールド酸化物領域
の下にチャネルストップドーピング層を形成するため
に、基板のフィールド領域になされる。そして、フィー
ルド酸化物層が、マスキング窒化物層が存在しない領域
に、例えばウェット酸化により熱的に成長させられる。
フィールド酸化物領域の形成の後に、マスキング層(パ
ッド酸化物層720および窒化物層730)が除去され
る。
【0046】図7Bには、半導体700の例示的なゲー
ト層(別個には参照されない)の断面図が示されてい
る。活性デバイス層としても知られるゲート層は、第1
および第2のゲート740,745間の電気的絶縁を提
供する複数のフィールド酸化物領域(符号735)を含
む。この例示的な実施形態において、第1および第2の
ゲート740,745は、第1および第2の回路モジュ
ール525,535に類似する異なる回路モジュール、
即ちSRAMおよびDSP回路モジュールのようなデバ
イスのゲートに対応する。
【0047】第1および第2のゲート740,745は
第1および第2のゲート酸化膜750,755の上にそ
れぞれ通常のプロセスを使用して形成される。第1およ
び第2のゲート740,745のパターニングにおい
て、現存する検証された設計のレティクルが使用され
る。例えば、第1のゲート740は、SRAMデバイス
セットのゲート層レティクルを使用してパターン化さ
れ、第2のゲート745は、DSPレティクルセットの
ゲート層レティクルを使用してパターン化される。
【0048】図7Cには、複数のコンタクト開口755
を有する半導体700の例示的な断面図を有する。ゲー
ト層の形成の後に、堆積された酸化物で有り得る第1の
誘電体層760が、ゲート層の上に形成される。コンタ
クト開口755、即ちウィンドウのパターンが図示しな
いホトレジストの上に、前述したSRAMおよびDSP
レティクルセットの各コンタクト開口層レティクルを使
用して形成される。ホトレジストは、第1の誘電体層7
60の上に堆積されたものである。そして、ホトレジス
トは、通常のプロセスを使用して現像されかつ除去され
る。コンタクト開口755は、反応イオンエッチングの
ような通常の方法で、第1の誘電体層760を貫通して
形成される。
【0049】図7Dには、第1の相互接続層775を含
む半導体700の例示的な断面図が示されている。コン
タクト開口755の形成の後に、アルミニウムのような
相互接続金属765が、第1および第2のゲート74
0,745に半導体700の他の部分への電気的接続を
与えるために、コンタクト開口755に堆積される。第
2の誘電体層775は、第1の誘電体層760およびコ
ンタクト開口755の上に堆積される。
【0050】コンタクト開口755と同じようにして、
複数の経路770がSRAMおよびDSPレティクルセ
ットの各第1の相互接続層レティクルを使用して、第2
の誘電体層775にパターン化されかつ形成される。こ
のプロセスは、全てのSRAMおよびDSP回路モジュ
ールの層が形成されるまで繰り返される。
【0051】図6において、本発明が説明を容易にする
ために半導体デバイスのわずかな数の層の形成との関連
で説明されたことに留意すべきである。当業者は、SR
AMのような半導体デバイスが、例えば20個のレティ
クルのデバイスセットを必要とする可能性があることに
気がついている。第1および第2の回路モジュール52
5,535は、それらの各レティクルセットにおいて異
なる数のレティクルを有する可能性があることに留意す
べきである。
【0052】また、異なる層において、第1および第2
の回路モジュール525,535の製造プロセスまたは
デバイス構造に依存して、レティクルパターンの1回の
みのリソグラフが形成され得る。例えば、第1の回路モ
ジュール525は20個のレティクルのセットを必要と
し、第2の回路モジュールは、35個のレティクルのセ
ットを必要とする可能性がある。ステップ620および
630は、典型的には回路の全ての層が完成するまで繰
り返される。第1および第2の回路モジュール525,
535の形成の後に、プロセス600はステップ640
に進む。
【0053】ステップ640において、誘電体層が、テ
トラエチルオーソシリケート(TEOS)の低圧化学気
相成長法(CVD)のような通常のプロセスおよび材料
を使用して、第1および第2の回路モジュール525,
535のうえに形成される。そして、経路は、通常のパ
ターニングおよびエッチングプロセスを使用して誘電体
層に形成されて、第1および第2の回路モジュールの経
路パッド530,540のそれぞれへかつボンドパッド
フレームのボンドパッド520へ導電パスを提供する。
【0054】そして、相互接続レティクルが、通常のプ
ロセスを使用して、誘電体層の上に堆積されたホトレジ
スト材料の上に露出される。ホトレジストの現像の後
に、レジスト材料は、ウェハ510上に相互接続パター
ンを形成するために、通常のエッチングプロセスを使用
して除去される。そして、アルミニウムのような導電性
材料が、導電線550を形成するために、物理気相成長
法(PVD)のような通常のプロセスを使用してウェハ
上に堆積される。
【0055】当業者には、複数の相互接続層が通常半導
体デバイスに必要とされ、したがってステップ640は
全ての相互接続レベルが形成されるまで繰り返されるこ
とが明かである。好都合な実施形態において、相互接続
レティクルが必要とされないことがあることも留意され
るべきである。導体線550に対応する相互接続は第1
および第2の回路モジュール525,535のレティク
ルパターンの一部分であり得る。
【0056】別の実施形態において、リソグラフィ装置
は、第1および第2のモジュール525,535および
導体線550のレティクルが人手の介在なしに逐次的に
交換されることを可能にするレティクル交換機を含む。
導体線550の形成の後に、プロセス600はステップ
650において終了する。
【0057】本発明は、設計と製造との間の非常に高速
なサイクルタイムを提供する。基本的な所望の機能能力
を具現化するウェハプロセスが、レティクル設計,レイ
アウト,レンズ形成および検証を待つことなしに初め得
る。また、例えば17から29個のレティクルのレティ
クルセットの全てではなく、ほんの数個のバックエンド
プロセスレティクルが、ほとんどの新しい設計のために
作られることが必要とされるだけである。複雑で、高価
かつ設計の検知から最も傷つき易い機能回路モジュール
が、すでに検証され、適格とされかつ製造されている。
【0058】数少ないレティクルが機能検証のために作
られる必要があり、かつ必要な場合にカスタムレティク
ルのセット全体が、性能が検証されたときに後日作られ
得る。また、プロトタイプにおける設計変更が、相互接
続レティクルのみが修正されるだけで全体の新しいレテ
ィクルセットのコストを必要とすることなしに、評価の
後に行うことができる。検証された設計における特徴づ
けられた、的確とされたかつ標準的な機能のライブラリ
が、回路設計者に利用可能となる。
【0059】以上のことから、本発明が、ICの製造の
ためのシステムおよび方法、そしてその方法により製造
されたICを提供することが明かとなる。このシステム
は(1)レティクルプリミティブのライブラリ、即ちI
C中に含まれるべき回路モジュールに対応するパターン
を含む2つ以上のレティクルプリミティブ、(2)回路
モジュールを電気的に結合するための相互接続導体に対
応するパターンを含む相互接続レティクル、および
(3)回路モジュールおよび相互接続導体のリソグラフ
を作るために、少なくとも2つのレティクルプリミティ
ブおよび相互接続レティクルを使用するリソグラフィ装
置を含む。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大きなコストを生じることなしに、かつ半導体デバイス
の検証および製造段階での遅れを生じさせることなしに
設計変更に対応することが可能なICの製造方法および
システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体パターンを準備するプロセスを例示的に
示すブロック図
【図2】例示的なレティクルアッセンブリを示す断面図
【図3】マイクロボードプロセスの一実施形態を示す高
レベル概略図
【図4】本発明の原理を使用するマイクロボーディング
方法論の一実施形態を示すブロック図
【図5】A ボンドパッドフレームを有する半導体ウェ
ハの例示的な部分の一実施形態を示す図 B 第1の回路モジュールを有する半導体ウェハを示す
図 C 第1および第2の回路モジュールを有する半導体ウ
ェハを示す図 D 本発明の原理を使用して構成されるICの一実施形
態を示す図
【図6】本発明の原理を使用するIC製造プロセスの一
実施形態を示すフローチャート
【図7】A 半導体ウェハの例示的な絶縁層を示す断面
図 B 図7Aの半導体の例示的なゲート層を示す断面図 C 複数のコンタクト開口を有する図7Aの半導体の断
面図 D 第1の相互接続層を含む図7Aの半導体の断面図
【符号の説明】
410 レティクルプリミティブライブラリ 420 相互接続レティクル 430 リソグラフィ装置 440 集積回路(IC)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A.

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レティクルプリミティブのライブラリ、
    即ち集積回路(IC)に含まれるべき回路モジュールに
    対応するパターンを含む少なくとも2つのレティクルプ
    リミティブと、 前記回路モジュールを電気的に結合するための相互接続
    導体に対応するパターンを含む相互接続レティクルと、 前記回路モジュールおよび前記相互接続導体のリソグラ
    フを作るために、前記少なくとも2つのレティクルプリ
    ミティブおよび前記相互接続レティクルを使用するリソ
    グラフィ装置とを有することを特徴とする集積回路の製
    造のためのシステム。
  2. 【請求項2】 ボンドパッドフレームに対応するパター
    ンを含む少なくとも1つのレティクルをさらに含むこと
    を特徴とする請求項1記載のシステム。
  3. 【請求項3】 前記少なくとも2つのレティクルプリミ
    ティブが、前記回路モジュールのためのボンドパッドに
    対応するパターンを有しないことを特徴とする請求項1
    記載のシステム。
  4. 【請求項4】 前記少なくとも2つのレティクルプリミ
    ティブが、前記回路モジュールのための保護された駆動
    トランジスタに対応するパターンを有しないことを特徴
    とする請求項1記載のシステム。
  5. 【請求項5】 前記回路モジュールが、 スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)モジ
    ュール,電気的に消去可能なプログラマブルリードオン
    リメモリ(EEPROM)モジュール,フィールドプロ
    グラマブルゲートアレイ(FPGA)モジュール,プロ
    グラマブルロジックアレイ(PLA)モジュール,デジ
    タル−アナログ(D/A)コンバータモジュール,アナ
    ログ−デジタル(A/D)コンバータモジュール,デジ
    タルシグナルプロセッサ(DSP)モジュール,マイク
    ロプロセッサモジュール,マイクロコントローラモジュ
    ール,線形増幅器モジュール,およびフィルタモジュー
    ルからなるグループから選択されることを特徴とする請
    求項1記載のシステム。
  6. 【請求項6】 前記リソグラフィ装置が、前記少なくと
    も2つのレティクルプリミティブのそれぞれを複数回の
    露出に曝すことを特徴とする請求項1記載のシステム。
  7. 【請求項7】 前記リソグラフィ装置が、最初に前記回
    路モジュールを含むリソグラフィを作るために、前記少
    なくとも2つのレティクルプリミティブを使用し、次に
    前記相互接続導体を前記リソグラフィに追加するため
    に、前記相互接続レティクルを使用することを特徴とす
    る請求項1記載のシステム。
  8. 【請求項8】 前記リソグラフィ装置が、前記少なくと
    も2つのレティクルプリミティブと前記相互接続レティ
    クルを逐次的に交換することを可能にするレティクル交
    換機を含むことを特徴とする請求項1記載のシステム。
  9. 【請求項9】 レティクルプリミティブのライブラリか
    ら、集積回路(IC)に含まれるべき回路モジュールに
    対応するパターンを含む少なくとも2つのレティクルプ
    リミティブを選択するステップと、 前記回路モジュールのリソグラフを作るために、前記少
    なくとも2つのレティクルプリミティブを第1回目に使
    用するステップと、 前記ICを形成するように前記回路モジュールが共動す
    ることを可能にする相互接続導体のリソグラフを作るた
    めに、前記回路モジュールを電気的に結合するための相
    互接続導体に対応するパターンを含む相互接続レティク
    ルを第2回目に使用するステップとを有することを特徴
    とする集積回路を製造する方法。
  10. 【請求項10】 ボンドパッドフレームに対応するパタ
    ーンを含む少なくとも1つのレティクルを使用するステ
    ップをさらに有することを特徴とする請求項9記載の方
    法。
  11. 【請求項11】 前記少なくとも2つのレティクルプリ
    ミティブが、前記回路モジュールのためのボンドパッド
    に対応するパターンを有しないことを特徴とする請求項
    9記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記少なくとも2つのレティクルプリ
    ミティブが、前記回路モジュールのための保護された駆
    動トランジスタに対応するパターンを有しないことを特
    徴とする請求項9記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記回路モジュールが、 スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)モジ
    ュール,電気的に消去可能なプログラマブルリードオン
    リメモリ(EEPROM)モジュール,フィールドプロ
    グラマブルゲートアレイ(FPGA)モジュール,プロ
    グラマブルロジックアレイ(PLA)モジュール,デジ
    タル−アナログ(D/A)コンバータモジュール,アナ
    ログ−デジタル(A/D)コンバータモジュール,デジ
    タルシグナルプロセッサ(DSP)モジュール,マイク
    ロプロセッサモジュール,マイクロコントローラモジュ
    ール,線形増幅器モジュール,およびフィルタモジュー
    ルからなるグループから選択されることを特徴とする請
    求項9記載の方法。
  14. 【請求項14】 所定のウェハ上に前記ICを複数作る
    ために、前記の使用するステップを繰り返すステップを
    さらに含むことを特徴とする請求項9記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記第1のレティクルを使用するステ
    ップが、前記第2のレティクルを使用するステップの前
    に行われることを特徴とする請求項9記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記リソグラフィ装置が、レティクル
    交換機を含み、前記方法が、前記第1および第2のレテ
    ィクルを自動的に交換するステップをさらに含むことを
    特徴とする請求項9記載の方法。
  17. 【請求項17】 レティクルプリミティブのライブラリ
    から、集積回路(IC)に含まれるべき回路モジュール
    に対応するパターンを含む少なくとも2つのレティクル
    プリミティブを選択するステップと、 前記回路モジュールのリソグラフを作るために、前記少
    なくとも2つのレティクルプリミティブを第1回目に使
    用するステップと、 前記ICを形成するように前記回路モジュールが共動す
    ることを可能にする相互接続導体のリソグラフを作るた
    めに、前記回路モジュールを電気的に結合するための相
    互接続導体に対応するパターンを含む相互接続レティク
    ルを第2回目に使用するステップとを有することを特徴
    とするプロセスにより製造される集積回路。
  18. 【請求項18】 ボンドパッドフレームに対応するパタ
    ーンを含む少なくとも1つのレティクルを使用するステ
    ップをさらに有することを特徴とする請求項17記載の
    集積回路。
  19. 【請求項19】 前記少なくとも2つのレティクルプリ
    ミティブが、前記回路モジュールのためのボンドパッド
    に対応するパターンを有しないことを特徴とする請求項
    17記載の集積回路。
  20. 【請求項20】 前記少なくとも2つのレティクルプリ
    ミティブが、前記回路モジュールのための保護された駆
    動トランジスタに対応するパターンを有しないことを特
    徴とする請求項17記載の集積回路。
  21. 【請求項21】 前記回路モジュールが、 スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)モジ
    ュール,電気的に消去可能なプログラマブルリードオン
    リメモリ(EEPROM)モジュール,フィールドプロ
    グラマブルゲートアレイ(FPGA)モジュール,プロ
    グラマブルロジックアレイ(PLA)モジュール,デジ
    タル−アナログ(D/A)コンバータモジュール,アナ
    ログ−デジタル(A/D)コンバータモジュール,デジ
    タルシグナルプロセッサ(DSP)モジュール,マイク
    ロプロセッサモジュール,マイクロコントローラモジュ
    ール,線形増幅器モジュール,およびフィルタモジュー
    ルからなるグループから選択されることを特徴とする請
    求項17記載の集積回路。
  22. 【請求項22】 所定のウェハ上に前記ICを複数作る
    ために、前記の使用するステップを繰り返すステップを
    さらに含むことを特徴とする請求項17記載の集積回
    路。
  23. 【請求項23】 前記第1のレティクルを使用するステ
    ップが、前記第2のレティクルを使用するステップの前
    に行われることを特徴とする請求項17記載の集積回
    路。
  24. 【請求項24】 前記リソグラフィ装置が、レティクル
    交換機を含み、前記方法が、前記第1および第2のレテ
    ィクルを自動的に交換するステップをさらに含むことを
    特徴とする請求項17記載の集積回路。
  25. 【請求項25】 (a) ウェハ上にボンドパッドフレ
    ームのリソグラフを作るために、ボンドパッドフレーム
    に対応するパターンを含む少なくとも1つのレティクル
    を使用するステップと、 (b) レティクルプリミティブのライブラリから集積
    回路(IC)に含まれるべき回路モジュールに対応する
    パターンを含む少なくとも2つのレティクルプリミティ
    ブを選択するステップと、 (c) 前記少なくとも2つのレティクルプリミティブ
    を、前記ウェハ上に前記回路モジュールのリソグラフを
    作るために、第1回目に使用するステップと、 (d) 前記ICを形成するために前記回路モジュール
    が共動することを可能にするように、前記ウェハ上に相
    互接続導体のリソグラフを作るために、前記回路モジュ
    ールを電気的に結合するための相互接続導体に対応する
    パターンを含む相互接続レティクルを第2回目に使用す
    るステップと、 (e) 前記ウェハ上に前記ICを複数個作るために、
    前記ステップ(c)および(d)を繰り返すステップと
    を有し、 前記少なくとも2つのレティクルプリミティブは、前記
    回路モジュールのためのボンドパッドおよび保護された
    駆動トランジスタに対応するパターンを有しないことを
    特徴とするプロセスにより製造された集積回路。
  26. 【請求項26】 前記ステップ(c)中のレティクルプ
    リミティブが、前記回路モジュールのゲート層パターン
    を含むことを特徴とする請求項25記載の集積回路。
  27. 【請求項27】 前記ステップ(c)中のレティクルプ
    リミティブが、前記回路モジュールのコンタクト開口層
    パターンを含むことを特徴とする請求項25記載の集積
    回路。
  28. 【請求項28】 前記ステップ(c)中のレティクルプ
    リミティブが、前記回路モジュールの第1の相互接続層
    パターンを含むことを特徴とする請求項25記載の集積
    回路。
  29. 【請求項29】 前記回路モジュールが、 スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)モジ
    ュール,電気的に消去可能なプログラマブルリードオン
    リメモリ(EEPROM)モジュール,フィールドプロ
    グラマブルゲートアレイ(FPGA)モジュール,プロ
    グラマブルロジックアレイ(PLA)モジュール,デジ
    タル−アナログ(D/A)コンバータモジュール,アナ
    ログ−デジタル(A/D)コンバータモジュール,デジ
    タルシグナルプロセッサ(DSP)モジュール,マイク
    ロプロセッサモジュール,マイクロコントローラモジュ
    ール,線形増幅器モジュール,およびフィルタモジュー
    ルからなるグループから選択されることを特徴とする請
    求項25記載の集積回路。
  30. 【請求項30】 前記第1のレティクルを使用するステ
    ップが、前記第2のレティクルを使用するステップの前
    に行われることを特徴とする請求項25記載の集積回
    路。
  31. 【請求項31】 前記リソグラフィ装置が、レティクル
    交換機を含み、前記方法が、前記第1および第2のレテ
    ィクルを自動的に交換するステップをさらに含むことを
    特徴とする請求項25記載の集積回路。
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