(57)【要約】【課題】半導体素子製造用マスク及びその製造方法を提供する。【解決手段】このマスクセットは、第１ハーフトーンパターンが形成されて前記第１パターン領域を画定する第１露光領域を含む第１マスクレイヤと、バイナリパターン及び第２ハーフトーンパターンが形成されて前記第２パターン領域を画定する第２露光領域を含む第２マスクレイヤを含む。バイナリパターンとハーフトーンパターンで構成された第２マスクレイヤを使用することで、第１マスクレイヤを使用して１次露光した後、ハーフトーン膜と遮光膜の誤整列及びレジストレーションによって誘発される１次露光の異常露光を２次露光で補正することができる。【選択図】図５
2006106757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１パターン領域と第２パターン領域とを画定するためのマスクセットにおいて、
第１遮光領域と、第１ハーフトーンパターンが形成されて第１パターン領域を画定する第１露光領域と、を含む第１マスクレイヤと、
バイナリパターン及び第２ハーフトーンパターンが形成されて前記第２パターン領域を画定する第２露光領域を含む第２マスクレイヤと、を含むことを特徴とするマスクセット。
【請求項２】
前記第１ハーフトーンパターンは第１ピッチを有し、
前記第２ハーフトーンパターンは前記第１ピッチより大きい第２ピッチを有することを特徴とする請求項１に記載のマスクセット。
【請求項３】
前記バイナリパターンは前記第１パターン領域に隣接した第２パターン領域を画定することを特徴とする請求項１に記載のマスクセット。
【請求項４】
前記バイナリパターンは前記第１ハーフトーンパターンと連結されるパターンを画定することを特徴とする請求項３に記載のマスクセット。
【請求項５】
前記第１露光領域と前記第２露光領域の一部分がオーバーラップされることを特徴とする請求項１に記載のマスクセット。
【請求項６】
前記バイナリパターンは、第１露光領域にオーバーラップされた第２露光領域部分と、前記第１露光領域にオーバーラップされた第２露光領域部分に隣接した第２露光領域の第２パターン領域とを画定することを特徴とする請求項５に記載のマスクセット。
【請求項７】
第１ピッチのパターンが形成された第１パターン領域と、第２ピッチのパターンが形成された第２パターン領域と、を画定するマスクセットにおいて、
前記第１パターン領域を画定する第１ハーフトーンパターンが形成された第１露光領域と、少なくとも第２パターン領域の一部分を覆う第１遮光膜が形成された第１スクリーン領域に区分された第１マスクレイヤと、
前記第２パターン領域を画定する第２ハーフトーンパターンが形成された第２露光領域と、少なくとも前記第１パターン領域の一部を覆う第２遮光膜が形成された第２スクリーン領域とを含み、前記第２遮光膜が前記第２スクリーン領域から伸張されて前記第２ハーフトーンパターンの一部分を覆う第２マスクレイヤと、を含むことを特徴とする半導体素子用マスクセット。
【請求項８】
前記第１露光領域と前記第２露光領域は所定幅だけオーバーラップされてオーバーラップ領域を画定することを特徴とする請求項７に記載の半導体素子用マスクセット。
【請求項９】
前記オーバーラップ領域は所定幅より小さいことを特徴とする請求項８に記載の半導体素子用マスクセット。
【請求項１０】
前記第２ハーフトーンパターンが前記第２遮光膜で覆われた部分は前記オーバーラップ領域の広さの少なくとも２倍であることを特徴とする請求項８に記載のマスクセット。
【請求項１１】
前記第２ピッチは前記第１ピッチより大きいことを特徴とする請求項８に記載のマスクセット。
【請求項１２】
前記第１ハーフトーンパターンは周期的に繰り返されるパターンを画定し、前記第２ハーフトーンパターンは不規則なパターンを画定することを特徴とする請求項８に記載のマスクセット。
【請求項１３】
半導体記憶装置の製造でセルアレイ領域と周辺回路領域とを画定するマスクセットにおいて、
セルアレイ領域を画定する第１ハーフトーンパターンと、周辺回路領域を覆う第１遮光膜と、を含む第１マスクレイヤと、
周辺回路領域を画定する第２ハーフトーンパターンと、セルアレイ領域及び前記第２ハーフトーンパターンの一部分を覆う遮光膜とを含む第２マスクレイヤと、を含むことを特徴とするマスクセット。
【請求項１４】
前記第１ハーフトーンパターンは第１露光領域に位置し、前記第２ハーフトーンパターンは第２露光領域に位置し、第１露光領域と第２露光領域はオーバーラップされてオーバーラップ領域を画定することを特徴とする請求項１３に記載のマスクセット。
【請求項１５】
前記第２ハーフトーンパターンが前記第２遮光膜で覆われた部分は前記オーバーラップ領域の広さの少なくとも２倍であることを特徴とする請求項１４に記載のマスクセット。
【請求項１６】
前記第１ハーフトーンマスクの所定領域は、前記オーバーラップ領域であって前記第２ハーフトーンパターンとオーバーラップされない領域であることを特徴とする請求項１４に記載のマスクセット。
【請求項１７】
前記第１露光領域は前記セルアレイ領域に隣接した周辺回路領域の一部まで伸張されたことを特徴とする請求項１４に記載のマスクセット。
【請求項１８】
前記第１ハーフトーンパターンは周期的に繰り返されたパターンを画定し、前記第２ハーフトーンパターンは不規則なパターンを画定することを特徴とする請求項１３に記載のマスクセット。
【請求項１９】
第１パターン領域と第２パターン領域で構成されたパターンを画定するマスクセットの製造方法において、
第１マスク基板に第１ハーフトーン膜を形成する段階と、
前記第１ハーフトーン膜上に第１遮光膜を形成する段階と、
前記第１ハーフトーン膜及び前記第１遮光膜をパターニングして、第１パターン領域が画定された第１露光領域と第２パターン領域を覆う第１スクリーン領域を含む第１マスクレイヤを形成する段階と、
第２マスク基板に第２ハーフトーン膜を形成する段階と、
前記第２ハーフトーン膜上に第２遮光膜を形成する段階と、
前記第２ハーフトーン膜及び前記第２遮光膜をパターニングして第２パターン領域が画定された第２露光領域と第１パターン領域を覆う第２スクリーン領域を含む第２マスクレイヤを形成する段階と、
前記第１露光領域の前記第１遮光膜を除去する段階と、
前記第２遮光膜が前記第２スクリーン領域から前記第２露光領域まで伸張されるように、前記第２露光領域の一部の前記第２遮光膜を除去する段階と、を含むことを特徴とするマスクセット製造方法。
【請求項２０】
前記第１露光領域と前記第２露光領域を部分的にオーバーラップしてオーバーラップ領域を画定することを特徴とする請求項１９に記載のマスクセット製造方法。
【請求項２１】
前記第２遮光膜を含む前記第２露光領域は前記オーバーラップ領域の広さの少なくとも２倍であることを特徴とする請求項２０に記載のマスクセット製造方法。
【請求項２２】
前記第１パターン領域は第１ピッチを有し、前記第２パターン領域は前記第１ピッチより大きい第２ピッチを有することを特徴とする請求項１９に記載のマスクセット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子製造用マスク及びその製造方法に係り、さらに具体的には基板にパターンを転写する二重露光に使われるマスクセット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デザインルールが減少してレイアウト上に多様な形態のパターンが配置されることによって工程マージンを極大化することができる露光技術が要求される。一般的に半導体素子、特にメモリ素子は周期的に繰り返されるパターンが配置されるセルアレイ領域と多様な形態のパターンが配置される周辺回路領域で構成される。素子の高集積化のために最小デザインルールはセルアレイ領域によって決められる。したがって、セルアレイ領域で解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）、焦点深度（ＤＯＦ; ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｏｃｕｓ）、露光許容値（ＥＬ;ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｌａｔｉｔｕｄｅ）の工程マージンを確保することが重要である。パターンの線幅が縮小されることによって最小分解能（ｍｉｎｉｍｕｍ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を確保するために異軸光学系（ＯＡＩ; ｏｆｆ−ａｘｉｓ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）が導入された。ＯＡＩ光学系は解像度及び焦点深度などが優れており、ピッチの小さいパターン形成が可能であるが、パターンの大きさ、形状及び方向については露光条件において欠点を有するので、多様なパターンを転写するのには円形アパーチュア（ａｎｎｕｌａｒ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を使用する一般の光学系（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）が適する。どのような光学系を使っても特定パターンは最適の露光条件で形成されるが、パターンの形態及びジオメトリー（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）に応じて相対的に脆弱なパターン形成領域が発生する。このような露光限界を克服するために特定パターン領域に対して優れた露光条件で１次露光した後、前記１次露光条件に対して相対的に脆弱なパターン領域に対して優れた露光条件で２次露光する二重露光工程が使用される。
【０００３】
図１はピッチが異なるパターン領域を有する典型的な半導体素子の一部分を示す平面図である。
【０００４】
図１に示したように、一般的に半導体素子はパターンのピッチが互いに異なるように配置されたパターン領域を含む。メモリ素子のセルアレイ領域と周辺回路領域がそれである。一般的にデータ貯蔵容量を高めるためにセルアレイ領域には最小線幅のメモリセルが周期的に繰り返され、周辺回路領域は相対的にピッチが大きいパターンが配置される。図１に示したように、半導体素子は第１ピッチＰ１で形成された第１パターン３４ａと前記第１ピッチＰ１より大きい第２ピッチＰ２で形成された第２パターン３４ｂを含むことができる。二重露光工程は半導体素子を領域に区分して各領域に対して最適の露光条件を適用して優れたパターンを形成することができる。１次露光で第１パターンが形成される領域１６がオープンされて、第１パターン３４ａを露光し、２次露光で第２パターンが形成される領域２６がオープンされて、第２パターン３４ｂを露光する。
【０００５】
図２Ａ及び２Ｂは従来の二重露光マスクセットを示す平面図である。
【０００６】
図２Ａ及び図２Ｂは各々第１パターン３４ａ及び第２パターン３４ｂを形成するための第１及び第２マスクレイヤ１０、２０である。図示したように、第１パターン３４ａを形成するための第１マスクレイヤ１０の第２パターン３４ｂが形成される第１スクリーン領域１３は遮光膜１２で覆われ、第１遮光パターン１４が露光領域１１にレイアウトされている。また、第２パターン３４ｂを形成するための第２マスクレイヤ２０は第１マスクレイヤ１０と反対に第１パターン３４ａが形成される第２スクリーン領域１７は遮光膜２２で覆われ、第２パターン２４が第２露光領域１５にレイアウトされている。したがって、第１マスクレイヤ１０及び第２マスクレイヤ２０を利用して二重露光を実施することで、基板上に第１パターン及び第２パターンを形成することができる。１次露光及び２次露光の誤整列を考慮して第１マスクレイヤ１０と第２マスクレイヤ２０はオーバーラップされた露光領域を有するように製作されることが一般的である。したがって、前記オーバーラップされた領域は二重露光を考慮してＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を実施して所望するパターンを形成する。しかし、高いコントラストを有するハーフトーンマスクは露光境界で誤整列またはレジストレーションによって前記オーバーラップされた領域でパターン不良を引き起こすことがある。
【０００７】
図３Ａ及び図３Ｂは第１マスクレイヤで発生することがあるパターン不良類型を示し、図３Ｂ及び３Ｃは第２マスクレイヤで発生することがあるパターン不良類型を示す図である。
【０００８】
誤整列またはレジストレーションが発生する場合、図３Ａ及び３Ｃに示したように、露光領域の境界でハーフトーンパターン１４が遮光膜１２の外部に露出するか、図３Ｂ及び図３Ｃに示したように、遮光膜１２の一部が露光領域まで伸張されてハーフトーンパターン１４を覆うことがある。第１マスクレイヤ１０と第２マスクレイヤ２０はオーバーラップされた領域の二重露光を考慮してＯＰＣになり、前記露光境界領域のパターン不良Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４はオーバーラップされた領域の二重露光を邪魔するか、所望しない二重露光を誘発して基板上に形成されるパターンの不良を起こすことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、特定パターンに対して優れた露光条件を使用して１次露光した後、１次露光に対して相対的に脆弱なパターンに対して優れた露光条件で２次露光する二重露光工程で１次露光と２次露光の境界領域のパターン不良を抑制することができるマスクセット及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を達成するために本発明は、第１パターン領域と第２パターン領域に区分されたパターンを画定するマスクセット及びその製造方法を提供する。このマスクセットは第１ハーフトーンパターンが形成されて前記第１パターン領域を画定する第１露光領域を含む第１マスクレイヤと、バイナリパターン及び第２ハーフトーンパターンが形成されて前記第２パターン領域を画定する第２露光領域を含む第２マスクレイヤとを含む。
【００１１】
具体的に、前記第１ハーフトーンパターンは第１ピッチを有し、前記バイナリパターン及び前記第２ハーフトーンパターンは前記第１ピッチより大きい第２ピッチを有する。前記バイナリパターンは前記第１パターン領域に隣接した第２パターン領域を画定し、前記第１ハーフトーンパターンで形成されるパターンと連結されたパターンを画定することができる。前記第１露光領域と前記第２露光領域の一部分がオーバーラップされ、前記バイナリパターンはオーバーラップされた領域から伸張されて前記オーバーラップされた領域に隣接する第２パターン領域を画定することができる。
【００１２】
本発明の一実施形態で、第１マスクレイヤは第１パターン領域を画定する第１ハーフトーンパターンが形成された第１露光領域と、前記第２パターン領域を覆う遮光膜が形成された第１スクリーン領域に区分され、第２マスクレイヤは、第２パターン領域を画定する第２ハーフトーンパターンが形成された第２露光領域と、前記第１パターン領域を覆う遮光膜が形成された第２スクリーン領域に区分される。前記第２マスクレイヤの第２スクリーン領域から伸張された遮光膜が前記第２ハーフトーンパターンの一部分を覆う。
【００１３】
前記第１露光領域と前記第２露光領域は所定の幅だけオーバーラップされることができ、前記第２ハーフトーンパターンを覆う遮光膜は前記第１露光領域と前記第２露光領域がオーバーラップされた領域より広い領域まで伸張されることができる。前記第１ハーフトーンパターンは周期的に繰り返されるパターンを画定し、前記第２ハーフトーンパターンは不規則パターンを画定することができる。例えば、前記第１露光領域は半導体素子のセルアレイを画定し、前記第２露光領域は周辺回路を画定することができる。
【００１４】
本発明によるマスクセットの製造方法は、ハーフトーン膜及び遮光膜が積層された一対のマスク基板を準備する段階を含む。前記ハーフトーン膜及び前記遮光膜をパターニングして第１パターン領域が画定された第１露光領域と第２パターン領域を覆う第１スクリーン領域に区分された第１マスクレイヤを形成し、第２パターン領域が画定された第２露光領域と第１パターン領域を覆う第２スクリーン領域に区分された第２マスクレイヤを形成する。前記第１露光領域の遮光膜と前記第２露光領域の遮光膜の一部分とを除去して、前記第１露光領域に第１ハーフトーンパターンを形成し、前記第２露光領域に前記第２スクリーン領域から伸張された遮光膜で一部分が覆われた第２ハーフトーンパターンを形成する。
【００１５】
具体的に、前記第１マスクレイヤと前記第２マスクレイヤは第１露光領域と前記第２露光領域の一部分が互いにオーバーラップされることができ、前記第２ハーフトーンパターンを覆う遮光膜は前記第１露光領域と前記第２露光領域のオーバーラップされた領域より広い領域まで伸張される。前記第１パターン領域は第１ピッチのパターンが形成される領域であり、前記第２パターン領域は前記第１ピッチより大きい第２ピッチのパターンが形成される領域であることを特徴とする。例えば、前記第１パターン領域はメモリ素子のセルアレイ領域でありうる。前記第２パターン領域はメモリ素子の周辺回路領域でありうる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明はハーフトーンパターンを含む第１マスクレイヤを使用して１次露光した後、バイナリパターンとハーフトーンパターンとをともに含む第２マスクレイヤを使用することで、ハーフトーン膜と遮光膜の誤整列及びレジストレーションによって誘発される１次露光の異常露光を２次露光で補正することができる。
【００１７】
したがって、本発明はデザインルールの減少とレイアウトの多様性を克服して露光工程の工程マージンを極大化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された内容が徹底して完全になるように、そして当業者に本発明の思想を十分に伝達するために提供されるものである。図において、層及び領域の厚さは明確性のために誇張されたものである。また、層が他の層または基板“上”にあると言及される場合に、それは他の層または基板上に直接形成されることができるもの、またはそれらの間に第３の層が介在されることもできるものである。明細書の全体にわたって同一の参照番号に表示された部分は同一の構成要素を示す。
【００１９】
図４Ａ及び図４Ｂは本発明の望ましい実施形態による二重露光マスクセットを示す図である。
【００２０】
図４Ａは１次露光に使用される第１マスクレイヤ３０であり、図４Ｂは２次露光に使用される第２マスクレイヤ４０である。第１マスクレイヤ３０は第１パターン領域を画定する第１露光領域５６と第２パターン領域の露光を阻む第１スクリーン領域とを含み、第２マスクレイヤ４０は第２パターン領域を画定する第２露光領域６６と第１パターン領域５６を覆う第２スクリーン領域とを含む。前記第２マスクレイヤ４０で前記第１露光領域５６は遮光膜６２で覆われて第２スクリーン領域になり、前記第１マスクレイヤ３０で前記第２露光領域６６は遮光膜５２で覆われて前記第１スクリーン領域になる。第１マスクレイヤ３０と第２マスクレイヤ４０の誤整列マージンを確保するために前記第１露光領域５６と前記第２露光領域６６は幅Ｗｍだけオーバーラップされるようにデザインすることができる。したがって、前記第１スクリーン領域は前記第２露光領域６６から前記オーバーラップされた領域６９を引いた領域になり、前記第２スクリーン領域は前記第１露光領域５６から前記オーバーラップされた領域６９を引いた領域になるであろう。この際、前記オーバーラップされる領域６９は１次露光工程と２次露光工程の誤整列に影響を受ける位置に形成することができる。したがって、１次露光及び２次露光によって連結されるパターンを含む境界領域はオーバーラップされるようにデザインし、１次露光及び２次露光によってパターンが形成されないか、連結されるパターンを含まない境界領域はオーバーラップを考慮しなくても良い。前記オーバーラップされた領域は二重露光されるので、これを考慮してＯＰＣすることができる。
【００２１】
前記第１マスクレイヤ３０の第１露光領域５６には第１ハーフトーンパターン５４が形成され、前記第２マスクレイヤ４０の第２露光領域６６にはバイナリパターン６７及び第２ハーフトーンパターン６４が形成される。前記バイナリパターン６７は前記オーバーラップされた領域に隣接するバイナリ領域６８に形成される。前記バイナリパターン６７は前記第２ハーフトーンパターン６４上に前記第２スクリーン領域から遮光膜６２が伸張されて形成される。したがって、前記バイナリパターン６７は前記重畳された領域と前記バイナリ領域に形成されて第１パターン領域に隣接する第２パターン領域を画定する。図示したように、前記バイナリパターン６７は前記第２露光領域６６と前記第２スクリーン領域との境界領域、すなわち前記第１露光領域５６と前記第２露光領域６６のオーバーラップされた領域より広い領域まで伸張されて形成される。また、前記バイナリパターン６７は前記第１ハーフトーンパターン５４によって画定されるパターンと連結されるパターンを画定する。
【００２２】
前記バイナリパターン６７と前記第２ハーフトーンパターン６４との境界は、第１露光領域５６と第２露光領域６６がオーバーラップされた領域を脱して位置する。したがって、第２ハーフトーンパターン６４と遮光膜６２の誤整列やレジストレーションが発生しても従来のように二重露光によるパターン不良を起こさない。前記第１マスクレイヤ３０のオーバーラップされた領域で遮光膜とハーフトーン膜の誤整列またはレジストレーションが発生しても、第２マスクレイヤ４０のオーバーラップされた領域には誤整列またはレジストレーションが発生しないので、１次露光で発生したパターン不良は２次露光で補正されることができる。
【００２３】
前記バイナリパターン６７と前記第２ハーフトーンパターン６４との境界で線幅が不連続的なパターンが基板上に形成されることもある。しかし、第２パターン領域は工程マージンが高くて不連続パターンによる素子の特性劣化はそれほど考慮しなくても良い。また、バイナリパターン６７とハーフトーンパターン６４との境界部分にＯＰＣを適用することで不連続パターン形成問題を解決することができる。
【００２４】
前記第１マスクレイヤ３０はメモリ素子のセルアレイを画定することができ、前記第２マスクレイヤ４０はメモリ素子の周辺回路領域を画定することができる。
【００２５】
図５は図４Ａ及び図４Ｂの二重露光マスクセットを使用して形成されたレジストパターンを示す図である。
【００２６】
図５を参照すると、図４Ａ及び図４Ｂに示したような二重露光マスクセットを利用して半導体基板にピッチによるレジストパターンを形成することができる。１次露光工程で第１露光領域５６を通じて第１パターン領域が露光され、２次露光工程で第２露光領域６６を通じて第２パターン領域が露光される。前記第１露光領域５６と前記第２露光領域６６のオーバーラップされた領域は二重露光されてパターンが形成される。二重露光の以後の現像工程を実施すれば、１次露光された第１レジストパターン７４ａと２次露光された第２レジストパターン７４ｂが形成され、前記オーバーラップされた領域で二重露光されて第１レジストパターン７４ａ及び第２レジストパターン７４ｂの連結部位が形成される。前記第１レジストパターン７４ａは第１ピッチＰ１で配置され、前記第２レジストパターン７４ｂは前記第１ピッチＰ１より大きい第２ピッチＰ２で配置される。
【００２７】
図６Ａ及び図７Ａは本発明の望ましい実施形態による二重露光マスクを構成する第１マスクレイヤの製造方法を説明するための平面図であり、図６Ｂ及び図７Ｂは各々図６Ａ及び図７ＡのＩ−Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【００２８】
図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、透明基板５０上に積層されたハーフトーン膜５４及び遮光膜５２をパターニングして、ハーフトーン膜５４と遮光膜５２が積層された遮光パターン５２ｐが形成された第１露光領域５６と、ハーフトーン膜５４と遮光膜５２で覆われた第１スクリーン領域を形成する。
【００２９】
図７Ａ及び７Ｂを参照すると、前記第１露光領域５６の遮光膜５２を除去して第１ハーフトーンパターン５４ｐを形成する。その結果、第１ハーフトーンパターン５４ｐが形成された第１露光領域５６と遮光膜５２で覆われた第１スクリーン領域で構成された第１マスクレイヤが完成する。
【００３０】
図８Ａ及び図９Ａは本発明の望ましい実施形態による二重露光マスクを構成する第２マスクレイヤの製造方法を説明するための平面図であり、図８Ｂ及び図９Ｂは各々図８Ａ及び図９ＡのＩＩ−ＩＩ'に沿って切断した断面図である。
【００３１】
図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、透明基板６０上に積層されたハーフトーン膜６４及び遮光膜６２をパターニングして、ハーフトーン膜６４と遮光膜６２が積層された遮光パターン６２ｐが形成された第２露光領域６６と、ハーフトーン膜６４と遮光膜６２で覆われた第２スクリーン領域を形成する。
【００３２】
図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、前記第２露光領域６６の遮光膜６２の一部分を除去して第２ハーフトーンパターン６４ｐを形成する。この際、前記第２スクリーン領域６６と境界部分６８の遮光パターンを構成する遮光膜を除いた第２露光領域６６の遮光膜を除去することで、第２スクリーン領域に隣接して前記遮光膜６２が伸張されたバイナリパターン６７を形成することができる。結果的に、第２ハーフトーンパターン６４ｐと、バイナリパターン６７が形成された第２露光領域６６と遮光膜６２で覆われた第２スクリーン領域で構成された第２マスクレイヤが完成する。
【００３３】
図示したように、第１露光領域５６と第２露光領域６６は幅Ｗｍだけ重畳されるように形成することができる。この場合、前記第１スクリーン領域は前記第２露光領域６６から前記第１露光領域５６と前記第２露光領域６６のオーバーラップされた領域を引いた領域になり、前記第２スクリーン領域は前記第１露光領域５６から前記第１露光領域５６と前記第２露光領域６６のオーバーラップされた領域を引いた領域になる。前記バイナリパターン６７は前記第１露光領域５６と第２露光領域６６のオーバーラップされた領域より幅Ｗｓだけもっと広い領域まで伸張されてバイナリ領域６７を形成する。
【００３４】
図１０Ａ乃至図１０Ｃは本発明の望ましい実施形態によるマスクを利用したフォトリソグラフィエッチング方法を説明するための工程図である。
【００３５】
図１０Ａを参照すると、半導体基板上にフォトレジスト膜７４を形成し、前記第１マスクレイヤ３０を使用して１次露光工程を実施する。図面で斜線で表示された部分が露光されない領域である。その結果、第１露光領域に対応される領域に第１ハーフトーンパターンに対応されるパターン７４ａが転写される。第１マスクレイヤ３０はハーフトーン膜と遮光膜の誤整列が発生することがあり、これによって、第１スクリーン領域の境界に該当するフォトレジスト膜に異常露光（ａｂｎｏｒｍａｌ ｅｘｐｏｓｕｒｅ;７６）が発生することもある。
【００３６】
図１０Ｂを参照すると、前記１次露光の後、前記第２マスクレイヤ４０を使用して２次露光を実施する。図面でＲ２領域は第２マスクレイヤ４０によって露光されない領域である。第２マスクレイヤ４０によって前記第１ハーフトーンパターンのフォトレジストに転写された部分の一部が露光され、同時に異常露光部分７６も露光される。前記第２マスクレイヤ４０は第２スクリーン領域の境界がバイナリマスクであるので、前記第１マスクレイヤ３０のような異常露光部分を形成しない。
【００３７】
図１０Ｃを参照すると、前記第２マスクレイヤ４０を使用して２次露光を実施して第２露光領域に対応される領域にバイナリパターンと第２ハーフトーンパターンが転写される。１次露光及び２次露光が完了した後に前記フォトレジスト７４を現像して第１フォトレジストパターン７４ａ及び第２フォトレジストパターン７４ｂを形成する。
【００３８】
本発明は二重露光マスクセットを使用して１次露光及び２次露光が完了した後に、フォトレジストを現像することで、第１ピッチのフォトレジストパターンと第２ピッチのフォトレジストパターンが形成される。１次露光では微細パターン形成に有利なハーフトーンマスクを使用することができ、２次露光では露光領域とスクリーン領域の境界で異常露光されることを防止するためにバイナリマスクがフェッチされたハーフトーンマスクを使用することができる。また、１次露光と２次露光で形成するためのパターンに対して優れた露光条件を適用することでパターン依存効果を抑制することができる。
【００３９】
本発明は二枚のマスクレイヤを使用することだけでなく、パターン形状に応じて多数のマスクレイヤを使用することもできる。この際にも、露光及び現像工程を数回繰り返さなく、多数回の露光工程を実施した後に現像工程が実施されるので、繰り返される現像工程によるフォトレジストの変質を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ピッチが異なるパターン領域を有する典型的な半導体素子の一部分を示す平面図である。
【図２Ａ】従来の二重露光マスクセットを示す平面図である。
【図２Ｂ】従来の二重露光マスクセットを示す平面図である。
【図３Ａ】従来の二重露光マスクセットで起こるパターン不良の類型を示す図である。
【図３Ｂ】従来の二重露光マスクセットで起こるパターン不良の類型を示す図である。
【図３Ｃ】従来の二重露光マスクセットで起こるターン不良の類型を示す図である。
【図３Ｄ】従来の二重露光マスクセットで起こるパターン不良の類型を示す図である。
【図４Ａ】本発明の望ましい実施形態による二重露光マスクセットを示す図である。
【図４Ｂ】本発明の望ましい実施形態による二重露光マスクセットを示す図である。
【図５】図４Ａおよび図４Ｂの二重露光マスクセットを使用して形成されたレジストパターンを示す図である。
【図６Ａ】本発明の望ましい実施形態による二重露光マスクを構成する第１マスクの製造方法を説明するための平面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＩ−Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【図７Ａ】本発明の望ましい実施形態による二重露光マスクを構成する第１マスクの製造方法を説明するための平面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＩ−Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【図８Ａ】本発明の望ましい実施形態による二重露光マスクを構成する第２マスクの製造方法を説明するための平面図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＩＩ−ＩＩ'に沿って切断した断面図である。
【図９Ａ】本発明の望ましい実施形態による二重露光マスクを構成する第２マスクの製造方法を説明するための平面図である。
【図９Ｂ】図９ＡのＩＩ−ＩＩ'に沿って切断した断面図である。
【図１０Ａ】本発明の望ましい実施形態によるマスクを利用したフォトリソグラフィエッチング方法を説明するための工程図である。
【図１０Ｂ】本発明の望ましい実施形態によるマスクを利用したフォトリソグラフィエッチング方法を説明するための工程図である。
【図１０Ｃ】本発明の望ましい実施形態によるマスクを利用したフォトリソグラフィエッチング方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
【００４１】
３０  第１マスクレイヤ
４０  第２マスクレイヤ
５４  第１ハーフトーンパターン
５６  第１パターン領域
６４  第２ハーフトーンパターン
６６  第２パターン領域
６７  バイナリパターン
【図１】
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【図２Ａ】
2006106757.tif 000004
【図２Ｂ】
2006106757.tif 000005
【図３Ａ】
2006106757.tif 000006
【図３Ｂ】
2006106757.tif 000007
【図３Ｃ】
2006106757.tif 000008
【図３Ｄ】
2006106757.tif 000009
【図４Ａ】
2006106757.tif 000010
【図４Ｂ】
2006106757.tif 000011
【図５】
2006106757.tif 000012
【図６Ａ】
2006106757.tif 000013
【図６Ｂ】
2006106757.tif 000014
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2006106757.tif 000016
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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