(57)【要約】【課題】レベンソン型位相シフトマスクのように製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細パターンを精度良く形成する。【解決手段】レベンソン型位相シフトマスクでない通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等の一対のフォトマスク１，２を用いて２重露光を行い、フォトレジストにパターン転写する。ここで、より微細なパターンを形成するためのフォトマスク２で露光する際に、２重極照明を照明系として用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフォトマスクを用いて第１のマスクパターンを被転写体に露光する第１のステップと、
第２のフォトマスクを用いて第２のマスクパターンを、少なくとも一部が前記第１のマスクパターンと重畳されるように前記被転写体に露光する第２のステップと
を含み、
前記第１のステップ及び前記第２のステップの少なくとも一方において、２重極照明を用いて露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第２のステップにおいて、前記第２のフォトマスクとしてクロムマスクとハーフトーン型位相シフトマスクとが混在するトライトーンマスクを用いて前記第２のマスクパターンを前記被転写体に露光することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第２のフォトマスクでは、前記第２のマスクパターンの部分がハーフトーン領域とされ、前記第２のマスクパターンの端部と接続される部分がクロム領域とされていることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第１のステップにおいて、前記第１のマスクパターンは、第１の方向に延在する第１パターンと、前記第１の方向と垂直な第２の方向に延在する第２パターンとを有し、
前記第２のステップにおいて、前記第２のマスクパターンは、前記第１パターンと重畳するよう露光される前記第１の方向に延在する第３パターンを有し、
第３のフォトマスクを用いて、前記第２パターンと重畳されるように、前記第２の方向に延在する第４パターンを前記被転写体に露光する第３のステップを更に含み、
前記第２のステップにおける前記２重極照明の照明モードと、前記第３のステップにおける前記２重極照明の照明モードとが異なることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第１のフォトマスク及び前記第２のフォトマスクの少なくとも一方に、露光の際に他方のフォトマスクのマスクパターンと重畳されない補助パターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
第１のフォトマスクを用いて、前記第１のマスクパターンに含まれ、延在方向の異なる第１パターンと第２パターンを被転写体に露光する第１のステップと、
第２のフォトマスクを用いて、少なくとも一部が前記第１パターン及び前記第２パターンと重畳されるように、第２のマスクパターンに含まれる第３パターン及び第４パターンを前記被転写体に露光する第２のステップと
を含み、
前記第１のステップ及び前記第２のステップの少なくとも一方において、４重極照明を用いて露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
前記第１パターンと前記第２パターンは互いに垂直方向に延在し、前記第３パターンと前記第４パターンは互いに垂直方向に延在するものであることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記第２のステップにおいて、前記第２のフォトマスクとしてクロムマスクとハーフトーン型位相シフトマスクとが混在するトライトーンマスクを用いて前記第２のマスクパターンを前記被転写体に露光することを特徴とする請求項６又は７に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記第２のフォトマスクでは、前記第２のマスクパターンの部分がハーフトーン領域とされ、前記第２のマスクパターンの端部と接続される部分がクロム領域とされていることを特徴とする請求項８に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
第１のフォトマスクを用いて第１のマスクパターンを半導体基板上の被転写体に露光する第１の露光工程と、
第２のフォトマスクを用いて第２のマスクパターンを、少なくとも一部が前記第１のマスクパターンと重畳されるように前記半導体基板上の被転写体に露光する第２の露光工程と
を含み、
前記第１の露光工程及び前記第２の露光工程の少なくとも一方において、２重極照明又は４重極照明を用いて露光を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法、及び半導体装置や液晶表示装置等の半導体装置の製造方法に関し、特に極微細なサイズのゲート電極を形成する場合に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の高集積化に伴い、リソグラフィーで形成するパターンの微細化が進んでいる。微細パターンを精度良く形成する手法として、レベンソン型位相シフトマスクを用いた多重露光プロセスが提案されている。
【０００３】
この多重露光プロセスの手法について、図２６を用いて説明する。
例えば、半導体装置のロジック回路におけるゲート層を形成する場合、図２６（ａ）に示すように、シリコン基板上には素子分離領域１０１と、この素子分離領域１０１により画定された活性領域１０２とが存在する。通常、ゲート層は活性領域１０２を横断するように形成される。
【０００４】
このゲート層を形成する際に、先ず、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等である第１のフォトマスク１０３を用いて、シリコン基板のフォトレジスト（不図示）上に第１のマスクパターン１０４を露光する。その後、図２６（ｂ）に示すように、レベンソン型位相シフトマスクである第２のフォトマスク１０５を用いて、フォトレジスト上に第２のマスクパターン１０６を第１のマスクパターン１０４と重なるように露光（２重露光）する。
【０００５】
レベンソン型位相シフトマスクは、隣り合うマスクパターンの位相がπ（１８０°）ずれるように構成されている。このレベンソン型位相シフトマスクを用いて露光すると、その光強度が非常に急峻となり、また、比較的小さな照明系を用いることによって、非常に広い焦点深度を得ることができる。結果として、図２６（ｃ）に示すように、活性領域１０２上のみで幅狭とされたゲート層１１１が形成される。このように、２重（多重）露光でゲート層を形成する場合、単一露光に比べて極めて広い露光マージンを得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２６９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レベンソン型位相シフトマスクは、上記のように極めて広い露光マージンで所望の微細加工が可能となる反面、その製造プロセスが煩雑であり、製造コストが高いという大きな問題を抱えている。また、レベンソン型位相シフトマスクの３次元的な構造の問題も軽視できない。レベンソン型位相シフトマスクを製造する際に、０−π間の遮光膜の下部が庇形状になっている。これは、各開口部を透過する光強度のアンバランスを解消するため、３次元構造としたものである。しかしながら、加工寸法の微細化が進み、この遮光膜が小さくなると、フォトマスクの製造上の大きな問題となることが予想される。
【０００８】
この点、多重露光プロセスとして、特許文献１の技術が提案されている。この技術は、１つの層のパターンを形成する際に、マスクデータを２つに分割し、その分割されたパターンを、それぞれのパターンに最適な照明系及び光学条件を用い、少なくとも１つの照明系として２重極照明を用いて転写するという技術である。レベンソン型位相シフトマスクを用いない多重露光プロセスであり、製造コストが廉価であるという点で有利である。しかしながらこの手法では、多数のパターンを露光する際に、１つのパターンに１つのフォトマスクを用いるため、十分な製造プロセスマージンを得ることができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、レベンソン型位相シフトマスクの如き製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細なパターンを精度良く形成することが可能な信頼性の高いパターン形成方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のパターン形成方法は、第１のフォトマスクを用いて第１のマスクパターンを被転写体に露光する第１のステップと、第２のフォトマスクを用いて第２のマスクパターンを、少なくとも一部が前記第１のマスクパターンと重畳されるように前記被転写体に露光する第２のステップとを含み、前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパターンとの合成露光により、前記被転写体にパターンを転写するに際して、前記第１のステップ及び前記第２のステップの少なくとも一方において、２重極照明を用いて露光を行う。
【００１１】
本発明のパターン形成方法は、第１のフォトマスクを用いて、延在方向の異なる少なくとも２種の第１のマスクパターンを被転写体に露光する第１のステップと、第２のフォトマスクを用いて、少なくとも一部が前記各第１のマスクパターンと重畳されるように、各第２のマスクパターンを前記被転写体に露光する第２のステップとを含み、前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパターンとの合成露光により、前記被転写体にパターンを転写するに際して、前記第１のステップ及び前記第２のステップの少なくとも一方において、４重極照明を用いて露光を行う。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１のフォトマスクを用いて第１のマスクパターンを半導体基板上の被転写体に露光する第１の露光工程と、第２のフォトマスクを用いて第２のマスクパターンを、少なくとも一部が前記第１のマスクパターンと重畳されるように前記半導体基板上の被転写体に露光する第２の露光工程とを含み、前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパターンとの合成露光により、前記半導体基板上の被転写体にパターンを転写するに際して、前記第１の露光工程及び前記第２の露光工程の少なくとも一方において、２重極照明を用いて露光を行う。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レベンソン型位相シフトマスクの如き製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細なパターンを精度良く形成することができる。
このパターン形成方法を、半導体装置や液晶表示装置等のゲート層の形成に適用することにより、所望の微細幅のゲート層を備えた微細なトランジスタを精度良く作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
−本発明の基本骨子−
本発明では、十分な製造プロセスマージンで微細パターンを精度良く形成するには、多重露光プロセスが必須であるとの認識を前提とする。
そして、多重露光プロセスに用いる各フォトマスクとしてレベンソン型位相シフトマスクの如き複雑な構成で高価なフォトマスクを用いず、通常のフォトマスク、例えばクロムマスク又はハーフトーン型位相シフトマスク等を用いる。この際、複数のフォトマスクのうち、少なくとも１つのフォトマスクを用いた露光に、当該フォトマスクにおいて最頻出のパターンに最適化された照明系として、いわゆる変形照明系を用いる。
【００１５】
詳細には、最頻出パターンが一方向に延在する帯状パターンである場合、変形照明系として、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モードを備えた２重極照明を照明系として用いて露光を行う。そして、この最適化された照明系で十分な製造プロセスマージンを得ることができるようにデバイス設計を行う。もしくは、十分な製造プロセスマージンを得ることができるような光学条件を決定する。更には、十分な製造プロセスマージンを得ることが確認できた上でデバイスの製造を行う。このような手法を用いることにより、低いレチクルコストで、十分なデバイス製造プロセスマージンを得ることが可能となる。
【００１６】
また、最頻出パターンとして、第１の方向に延在する帯状パターンと、第１の方向と垂直な第２の方向に延在する帯状パターンとがある場合には、以下の２種類の手法が有効である。
【００１７】
第１の手法としては、照明モードの異なる２種類の２重極照明を照明系として用いる。
先ず、第１の方向に延在する第１のマスクパターンと、第１の方向と垂直な第２の方向に延在する第１のマスクパターンとを備えた第１のフォトマスクを用いて露光する。次に、第１の方向に延在する第１のマスクパターンと重畳されるように、第１の方向に延在する第２のマスクパターンを備えた第２のフォトマスクを用いて露光する。そして、第２の方向に延在する第１のマスクパターンと重畳されるように、第２の方向に延在する第３のマスクパターンを備えた第３のフォトマスクを用いて、第２の方向に対応した照明モードの２重極照明により露光する。
【００１８】
第２の手法としては、４重極照明を照明系として用いる。
先ず第１の手法と同様に、第１の方向に延在する第１のマスクパターンと、第１の方向と垂直な第２の方向に延在する第１のマスクパターンとを備えた第１のフォトマスクを用いて露光する。次に、第１の方向に延在する第２のマスクパターンと、第２の方向に延在する第２のマスクパターンとを備えた第２のフォトマスクを用い、変形照明系として、４重極照明を照明系として用いて露光を行う。ここで、当該４重極照明では、一方の一対の照明モードがこれらと直交する例えば第２の方向に延在する第２のマスクパターンに対応し、他方の一対の照明モードがこれらと直交する例えば第１の方向に延在する第２のマスクパターンに対応している。
【００１９】
−本発明を適用した好適な諸実施形態−
以下、本発明の諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本実施形態では、フォトリソグラフィー技術により半導体基板上のフォトレジストにゲート層パターンを転写する場合を例示する。ここで、ゲート層とは、素子分離領域上から活性領域上へかけて帯状に延在する導電部材であり、説明の便宜上、活性領域上の部分をゲート電極、素子分離領域上の部分をゲート配線と称することにする。
図１は、第１の実施形態で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図であり、図２は、第１の実施形態によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【００２１】
本実施形態では、図１に示すように、第１のフォトマスク１と、第２のフォトマスク２とを用いて２重露光することにより、ゲート層を形成する。
【００２２】
第１のフォトマスク１は、図１（ａ）に示すように、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等であり、形成するゲート配線に対応した幅とされた帯状の第１のマスクパターン１ａが形成されてなるものである。
【００２３】
第２のフォトマスク２は、図１（ｂ）に示すように、第１のフォトマスク１と同様に、レベンソン型位相シフトマスクではない通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等であり、第１のマスクパターン１ａと重なるように、形成するゲート電極に対応した幅（ゲート配線よりも幅狭）とされ、第１のマスクパターン１ａよりも幅狭である帯状の第２のマスクパターン２ａが形成されてなるものである。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、被転写体であるシリコン基板には、素子分離領域１１と、この素子分離領域１１により画定された活性領域１２とが形成されている。この状態で、活性領域１２上にゲート絶縁膜、多結晶シリコン膜、及びシリコン酸化膜などのエッチング用ハードマスク（共に不図示）を順次形成し、フォトレジスト１４及び反射防止膜（不図示）を全面に塗布形成する。
【００２５】
先ず、図２（ｂ）に示すように、第１のフォトマスク１を用いて、シリコン基板上のフォトレジスト１４に第１のマスクパターン１ａを露光する。この露光により、フォトレジスト１４には、第１のマスクパターン１ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２を横断して延在するゲート配線パターン３の潜像が転写される。
【００２６】
続いて、第２のフォトマスク２を用いて、活性領域１２上で第１のマスクパターン１ａと重なるように、フォトレジスト１４に第２のマスクパターン２ａを露光する。本実施形態では、この露光の際に２重極照明を照明系として用いる。この場合、最頻出パターンに最適化された２重極照明として、最頻出パターンが一方向に延在する帯状パターンである場合、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モードを備えた２重極照明を照明系として用いて露光を行う。露光されるマスクパターンが、例えばレベンソン型位相シフトマスクを用いることで精度良く形成される程度の極めて微細なものであっても、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等において最頻出パターンに最適化された２重極照明で露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良くマスクパターンの転写が可能となる。
【００２７】
具体的に、第２のフォトマスク２では、第２のマスクパターン２ａが図１（ｂ）中で縦方向に延在する形状とされているため、図３（ａ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１５ａ，１５ｂを備えた２重極照明１５（即ち、照明モード１５ａ，１５ｂを結ぶ直線が図１（ｂ）中で横方向に延びる。）を照明系として用いる。このように、第２のマスクパターン２ａに最適化された、一対の照明モード１５ａ，１５ｂが横方向に位置する２重極照明１５を用いて露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクの如き特別なフォトマスクを用いずとも、縦方向に伸びる第２のマスクパターン２ａに対して非常に急峻な光強度を得ることが可能となる。従って、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良く第２のマスクパターン２ａをフォトレジスト１４へ転写することが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態では、最頻出パターンが縦方向に伸びる第２のマスクパターン２ａである場合を例示したが、例えば図３（ｂ）に示すように、第２のフォトマスク７の最頻出パターンが図中で横方向に延在する第２のマスクパターン８である場合には、図３（ｃ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１６ａ，１６ｂを備えた２重極照明１６（即ち、照明モード１６ａ，１６ｂを結ぶ直線が図３（ｃ）中で縦方向に延びる。）を照明系として用いる。
【００２９】
上記の２重露光により、図２（ｃ）に示すように、フォトレジスト１４において、素子分離領域１１上では、第１のマスクパターン１ａに第２のマスクパターン２ａが重畳されないためにゲート配線パターン３が残存する。一方、活性領域１２上では、第１のマスクパターン１ａに第２のマスクパターン２ａが重畳される。そのため、第２のマスクパターン２ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２上で延在するゲート電極パターン４がフォトレジスト１４に転写される。
【００３０】
なお、２重極照明の機能を有する偏光照明系を用いて上記の露光を行うようにしても良い。偏光照明系とは通常の無偏光状態の光を用いる照明系とは異なり、フォトマスク（レチクル）に照射される光が直線偏光状態となっているように構成された照明系であり、当該偏光照明系に２重極照明の機能を組み合わせて露光することにより、無偏光状態の時よりも更に光強度のコントラストが向上するという効果を奏する。
【００３１】
そして、フォトレジスト１４の現像等を行うことにより、図４に示すように、レジストパターン１７が形成される。
このレジストパターン１７は、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線パターン３に対応したパターン１７ａが位置し、活性領域１２上ではゲート電極パターン４に対応した、パターン１７ａよりも幅狭のパターン１７ｂが位置するように、パターン１７ａ，１７ｂが一体形成されてなるものである。ここで、ゲート電極パターン４は上記の２重極照明１５を用いた露光によって極めて精度良くフォトレジスト１４に転写されたものであるため、パターン１７ｂは所期の微細幅に精度良く形成される。
【００３２】
本実施形態では、上記のパターン形成方法を用いてゲート層を形成し、当該ゲート層を備えた例えばＭＯＳトランジスタを作製する。
図５（ａ）は、作製されたＭＯＳトランジスタを示す概略断面図であり、図５（ｂ）は、ゲート層が形成された様子を示す概略平面図である。
【００３３】
先ず、シリコン基板に、素子分離領域１１として、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法により素子分離構造を形成し、活性領域１２を画定する。
続いて、活性領域１２の表面を例えば熱酸化して、薄いゲート絶縁膜２１を形成する。このゲート絶縁膜２１上に導電膜、例えば多結晶シリコン膜（不図示）をＣＶＤ法等により堆積する。
【００３４】
続いて、上記したパターン形成方法を用いてレジストパターン１７を形成する。そして、このレジストパターン１７をマスクとして用いたドライエッチングにより多結晶シリコン膜を加工し、レジストパターン１７に倣った形状のゲート層２２を形成する。このゲート層２２は、図５（ｂ）に示すように、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線２２ａが位置し、活性領域１２上ではゲート絶縁膜２１を介して、ゲート配線２２ａよりも幅狭のゲート電極２２ｂが位置するように、ゲート配線２２ａとゲート電極２２ｂとが一体形成されてなるものである。
【００３５】
続いて、レジストパターン１７を灰化処理等により除去した後、ゲート電極２２をマスクとして活性領域１２の表層に不純物（ＰＭＯＳトランジスタであればホウ素（Ｂ+）等
、ＮＭＯＳトランジスタであればリン（Ｐ+）、砒素（Ａｓ+）等）を比較的低濃度にイオン注入し、ＬＤＤ領域２３を形成する。
【００３６】
続いて、ゲート電極２２を覆うように全面に絶縁膜、例えばシリコン酸化膜（不図示）をＣＶＤ法等により堆積し、このシリコン酸化膜の全面を異方性エッチング（エッチバック）する。このエッチバックにより、ゲート電極２２の両側面のみにシリコン酸化膜を残し、サイドウォールスペーサ２４を形成する。
【００３７】
続いて、ゲート電極２２及びサイドウォールスペーサ２４をマスクとして、活性領域１２の表層に不純物（ＰＭＯＳトランジスタであればホウ素（Ｂ+）等、ＮＭＯＳトランジ
スタであればリン（Ｐ+）、砒素（Ａｓ+）等）を、ＬＤＤ領域２３よりも高濃度にイオン注入し、ＬＤＤ領域２３と一部重畳されるソース／ドレイン領域２５を形成する。
【００３８】
しかる後、層間絶縁膜及びソース／ドレイン領域２５と電気的に接続される配線層等の形成工程を経て、ＭＯＳトランジスタを完成させる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、レベンソン型位相シフトマスクの如き製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細パターンを精度良く形成することができる。
このパターン形成方法を、ゲート層２２の形成に適用することにより、所望の微細幅のゲート層２２を備えた微細なＭＯＳトランジスタを精度良く作製することができる。
【００４０】
［変形例］
ここで、第１の実施形態の諸変形例について説明する。なお、第１の実施形態と同様の各種構成部材等については同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００４１】
（変形例１）
図６は、変形例１で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図であり、図７は、変形例１によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
本例では、図６に示すように、第１のフォトマスク３１と第２のフォトマスク３２とを用いた２重露光と、第１のフォトマスク３１と第３のフォトマスク３３とを用いた２重露光とにより、延在方向の異なる各ゲート層を形成する。
【００４２】
第１のフォトマスク３１は、図６（ａ）に示すように、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等であり、形成するゲート配線に対応した幅とされ、図中で縦方向に延在する帯状の第１のマスクパターン３１ａと、形成するゲート配線に対応した幅とされ、第１のマスクパターン３１ａと垂直な方向、ここでは図中で横方向に延在する帯状の第１のマスクパターン３１ｂとが形成されてなるものである。
【００４３】
第２のフォトマスク３２は、第１のフォトマスク３１と同様に、レベンソン型位相シフトマスクではない通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等である。このい第２のフォトマスク３２は、図６（ｂ）に示すように、第１のマスクパターン３１ａと重なるように、第２のマスクパターン３２ａが形成されてなるものである。第２のマスクパターン３２ａは、形成するゲート電極に対応した幅（ゲート配線よりも幅狭）とされ、第１のマスクパターン３１ａよりも幅狭で縦方向に延在する帯状のものである。
【００４４】
第３のフォトマスク３３は、第１のフォトマスク３１と同様に、レベンソン型位相シフトマスクではない通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等である。この第３のフォトマスク３３は、図６（ｃ）に示すように、第１のマスクパターン３１ｂと重なるように、第３のマスクパターン３３ａが形成されてなるものである。第３のマスクパターン３３ａは、形成するゲート電極に対応した幅（ゲート配線よりも幅狭）とされ、第１のマスクパターン３１ｂよりも幅狭で横方向に延在する帯状のものである。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、被転写体であるシリコン基板には、素子分離領域１１と、この素子分離領域１１により画定された活性領域３４ａ，３４ｂとが形成されている。活性領域３４ａは図中で横方向に長い矩形状、活性領域３４ｂは図中で縦方向に長い矩形状とされている。この状態で、活性領域３４ａ，３４ｂ上にゲート絶縁膜、多結晶シリコン膜、及びシリコン酸化膜などのエッチング用ハードマスク（共に不図示）を順次形成し、フォトレジスト１４及び反射防止膜（不図示）を全面に塗布形成する。
【００４６】
先ず、図７（ｂ）に示すように、第１のフォトマスク３１を用いて、シリコン基板上のフォトレジスト１４に第１のマスクパターン３１ａ，３１ｂを露光する。この露光により、フォトレジスト１４には、第１のマスクパターン３１ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域３４ａを横断して延在するゲート配線パターン３５ａの潜像と、第１のマスクパターン３１ｂ（の縮小投影像）に倣って活性領域３４ｂを縦断して延在するゲート配線パターン３５ｂの潜像とがそれぞれ転写される。
【００４７】
続いて、第２のフォトマスク３２を用いて、活性領域３４ａ上で第１のマスクパターン３１ａと重なるように、フォトレジスト１４に第２のマスクパターン３２ａを露光する。
更に、第３のフォトマスク３３を用いて、活性領域３４ｂ上で第１のマスクパターン３１ｂと重なるように、フォトレジスト１４に第３のマスクパターン３３ａを露光する。
【００４８】
本例では、第２のフォトマスク３２及び第３のフォトマスク３３をそれぞれ用いた露光の際に、２重極照明を照明系として用いる。この場合、最頻出パターンに最適化された２重極照明として、最頻出パターンが一方向に延在する帯状パターンである場合、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モードを備えた２重極照明を照明系として用いて露光を行う。露光されるマスクパターンが、例えばレベンソン型位相シフトマスクを用いることで精度良く形成される程度の極めて微細なものであっても、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等において最頻出パターンに最適化された２重極照明で露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良くマスクパターンの転写が可能となる。
【００４９】
具体的に、第２のフォトマスク３２では、第２のマスクパターン３２ａが図６（ｂ）中で縦方向に延在する形状とされているため、第１の実施形態の図３（ａ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１５ａ，１５ｂを備えた２重極照明１５（即ち、照明モード１５ａ，１５ｂを結ぶ直線が図１（ｂ）中で横方向に延びる。）を照明系として用いる。
【００５０】
一方、第３のフォトマスク３３では、第３のマスクパターン３３ａが図６（ｃ）中で横方向に延在する形状とされているため、第１の実施形態の図３（ｃ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１６ａ，１６ｂを備えた２重極照明１６（即ち、照明モード１６ａ，１６ｂを結ぶ直線が図３（ｃ）中で横方向に延びる。）を照明系として用いる。
【００５１】
このように、第２のマスクパターン３２ａに最適化された、一対の照明モード１５ａ，１５ｂが横方向に位置する２重極照明１５と、第３のマスクパターン３３ａに最適化された、一対の照明モード１６ａ，１６ｂが横方向に位置する２重極照明１６とをそれぞれ用いて露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクの如き特別なフォトマスクを用いずとも、縦方向に伸びる第２のマスクパターン３２ａ及び横方向に伸びる第３のマスクパターン３３ａの各々に対して非常に急峻な光強度を得ることが可能となる。従って、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良く第２のマスクパターン３２ａ及び第３のマスクパターン３３ａをフォトレジスト１４へ転写することが可能となる。
【００５２】
上記の２重露光により、図７（ｃ）に示すように、フォトレジスト１４において、素子分離領域１１上では、第１のマスクパターン３１ａに第２のマスクパターン３２ａが重畳されず、第１のマスクパターン３１ｂに第３のマスクパターン３３ａが重畳されないため、ゲート配線パターン３５ａ，３５ｂが残存する。一方、活性領域３４ａ上では、第１のマスクパターン３１ａに第２のマスクパターン３２ａが重畳され、活性領域３４ｂ上では、第１のマスクパターン３１ｂに第３のマスクパターン３３ａが重畳される。そのため、第２のマスクパターン３２ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域３４ａ上で延在するゲート電極パターン３６ａが、第３のマスクパターン３３ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域３４ｂ上で延在するゲート電極パターン３６ｂが、それぞれフォトレジスト１４に転写される。
【００５３】
なお、本例でも第１の実施形態と同様に、２重極照明の機能を有する偏光照明系を用いて上記の露光を行うようにしても良い。
【００５４】
そして、フォトレジスト１４の現像等を行うことにより、図８に示すように、レジストパターン３８ａ，３８ｂが形成される。
【００５５】
レジストパターン３８ａは、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線パターン３５ａに対応したパターン３７ａが位置し、活性領域３４ａ上ではゲート電極パターン３６ａに対応した、パターン３７ａよりも幅狭のパターン３７ｂが位置するように、パターン３７ａ，３７ｂが一体形成されてなるものである。
【００５６】
レジストパターン３８ｂは、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線パターン３５ｂに対応したパターン３７ｃが位置し、活性領域３４ｂ上ではゲート電極パターン３６ｂに対応した、パターン３７ｃよりも幅狭のパターン３７ｄが位置するように、パターン３７ｃ，３７ｄが一体形成されてなるものである。
【００５７】
ここで、ゲート電極パターン３６ａ，３６ｂは、上記の２重極照明１５，１６をそれぞれ用いた露光によって極めて精度良くフォトレジスト１４に転写されたものであるため、パターン３７ｂ，３７ｄはそれぞれ所期の微細幅に精度良く形成される。
【００５８】
以上説明したように、本例によれば、レベンソン型位相シフトマスクの如き製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細パターンを精度良く形成することができる。
第１の実施形態と同様に、このパターン形成方法をゲート層の形成に適用することにより、所望の微細幅のゲート層を備えた微細なＭＯＳトランジスタを精度良く作製することができる。
【００５９】
（変形例２）
図９は、変形例２で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図であり、図１０は、変形例２によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
本例では、図９に示すように、第１のフォトマスク４１と、第２のフォトマスク４２とを用いて２重露光することにより、ゲート層を形成する。なお、各フォトマスク４１，４２として、それぞれゲートパターンが１本形成されたものを例示するが、飽くまで説明の便宜を考慮したものであり、第１の実施形態の図１のように複数のゲートパターンを備えたフォトマスクに、本例を適用することも当然可能である。
【００６０】
第１のフォトマスク４１は、図９（ａ）に示すように、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等であり、形成するゲート配線に対応した幅とされた帯状の第１のマスクパターン４１ａと、第１のマスクパターン４１ａと平行に縞状のピッチパターンとして並設された複数の補助マスクパターン４１ｂとが形成されてなるものである。補助マスクパターン４１ｂは、第１のマスクパターン４１ａを露光する際のプロセスマージンを更に向上させるべく形成されるものである。
【００６１】
第２のフォトマスク４２は、図９（ｂ）に示すように、第１のフォトマスク４１と同様に、レベンソン型位相シフトマスクではない通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等であり、第１のマスクパターン４１ａと重なるように、形成するゲート電極に対応した幅（ゲート配線よりも幅狭）とされ、第１のマスクパターン４１ａよりも幅狭である帯状の第２のマスクパターン４２ａが形成されてなるものである。ここで、第２のフォトマスク４２においては、補助マスクパターン４１ｂの露光部分は第２のフォトマスク４２の光透過部分に相当し、補助マスクパターン４１ｂは第２のマスクパターン４２ａと重なることはない。
【００６２】
通常、補助パターンは、マスクパターンの露光を補助するものであることから、自身は転写されない状態にある（例えば、露光限界以下の幅に形成されている）ことを要する。このように補助パターンは、極めて大きなプロセスマージンを得られる反面、そのサイズには大きな制約が課されるものである。これに対して本例では、補助マスクパターン４１ｂの露光部分は第２のフォトマスク４２の光透過部分に相当するため、補助マスクパターン４１ｂを殊更に転写されない状態に形成する必要はない。従って、仮に第１のフォトマスク４１のみを用いた単独露光を行った場合に、第１のマスクパターン４１ａと共に転写される程度のサイズに補助マスクパターン４１ｂを形成することができる。即ち本例では、補助マスクパターン４１ｂのサイズに制約が課されることなく、極めて大きなプロセスマージンを得られることになる。
【００６３】
図１０（ａ）に示すように、被転写体であるシリコン基板には、素子分離領域１１と、この素子分離領域１１により画定された活性領域１２とが形成されている。この状態で、活性領域１２上にゲート絶縁膜、多結晶シリコン膜、及びシリコン酸化膜などのエッチング用ハードマスク（共に不図示）を順次形成し、フォトレジスト１４及び反射防止膜（不図示）を全面に塗布形成する。
【００６４】
先ず、図１０（ｂ）に示すように、第１のフォトマスク４１を用いて、シリコン基板上のフォトレジスト１４に第１のマスクパターン４１ａ及び補助マスクパターン４１ｂを露光する。この露光により、フォトレジスト１４には、第１のマスクパターン４１ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２を横断して延在するゲート配線パターン４３の潜像が転写される。このとき、補助マスクパターン４１ｂはプロセスマージンを得るために露光限界以上の幅に形成されているため、フォトレジスト１４においてゲート配線パターン４３と隣接するように縞状の補助パターン４４の潜像が転写される。
【００６５】
続いて、第２のフォトマスク４２を用いて、活性領域１２上で第１のマスクパターン４１ａと重なるように、フォトレジスト１４に第２のマスクパターン４２ａを露光する。本例では、この露光の際に２重極照明を照明系として用いる。この場合、最頻出パターンに最適化された２重極照明として、最頻出パターンが一方向に延在する帯状パターンである場合、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モードを備えた２重極照明を照明系として用いて露光を行う。露光されるマスクパターンが、例えばレベンソン型位相シフトマスクを用いることで精度良く形成される程度の極めて微細なものであっても、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等において最頻出パターンに最適化された２重極照明で露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良くマスクパターンの転写が可能となる。
【００６６】
具体的に、第２のフォトマスク４２では、第２のマスクパターン４２ａが図９（ｂ）中で縦方向に延在する形状とされているため、第１の実施形態の図３（ａ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１５ａ，１５ｂを備えた２重極照明１５（即ち、照明モード１５ａ，１５ｂを結ぶ直線が図１（ｂ）中で横方向に延びる。）を照明系として用いる。このように、第２のマスクパターン４２ａに最適化された、一対の照明モード１５ａ，１５ｂが横方向に位置する２重極照明１５を用いて露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクの如き特別なフォトマスクを用いずとも、縦方向に伸びる第２のマスクパターン４２ａに対して非常に急峻な光強度を得ることが可能となる。従って、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良く第２のマスクパターン４２ａをフォトレジスト１４へ転写することが可能となる。
【００６７】
ここで、上記したように、補助マスクパターン４１ｂの露光部分は第２のフォトマスク４２の光透過部分に相当するため、当該２重露光により補助マスクパターン４１ｂの転写像である補助パターン４４は消失する。
【００６８】
なお、本例では、最頻出パターンが縦方向に伸びる第２のマスクパターン４２ａである場合を例示したが、例えば第１の実施形態と同様、図３（ｂ）に示すように、第２のフォトマスク７の最頻出パターンが図中で横方向に延在する第２のマスクパターン８である場合には、図３（ｃ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１６ａ，１６ｂを備えた２重極照明１６（即ち、照明モード１６ａ，１６ｂを結ぶ直線が図３（ｃ）中で縦方向に延びる。）を照明系として用いる。
【００６９】
上記の２重露光により、図１０（ｃ）に示すように、フォトレジスト１４において、素子分離領域１１上では、第１のマスクパターン４１ａに第２のマスクパターン４２ａが重畳されないためにゲート配線パターン４３が残存する。一方、活性領域１２上では、第１のマスクパターン４１ａに第２のマスクパターン４２ａが重畳される。そのため、第２のマスクパターン４２ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２上で延在するゲート電極パターン４５がフォトレジスト１４に転写される。
【００７０】
なお、本例でも第１の実施形態と同様に、２重極照明の機能を有する偏光照明系を用いて上記の露光を行うようにしても良い。
【００７１】
そして、フォトレジスト１４の現像等を行うことにより、図１１に示すように、レジストパターン４６が形成される。
このレジストパターン４６は、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線パターン４３に対応したパターン４６ａが位置し、活性領域１２上ではゲート電極パターン４５に対応した、パターン４６ａよりも幅狭のパターン４６ｂが位置するように、パターン４６ａ，４６ｂが一体形成されてなるものである。ここで、ゲート電極パターン４５は上記の２重極照明１５を用いた露光によって極めて精度良くフォトレジスト１４に転写されたものであるため、パターン４６ｂは所期の微細幅に精度良く形成される。
【００７２】
以上説明したように、本例によれば、レベンソン型位相シフトマスクの如き製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細パターンを精度良く形成することができる。
第１の実施形態と同様に、このパターン形成方法をゲート層の形成に適用することにより、所望の微細幅のゲート層を備えた微細なＭＯＳトランジスタを精度良く作製することができる。
【００７３】
（変形例３）
図１２は、変形例３で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図であり、図１３は、変形例３によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
本例では、図１２に示すように、第１のフォトマスク５１と、第２のフォトマスク５２とを用いて２重露光することにより、ゲート層を形成する。なお、各フォトマスク５１，５２として、それぞれゲートパターンが１本形成されたものを例示するが、飽くまで説明の便宜を考慮したものであり、第１の実施形態の図１のように複数のゲートパターンを備えたフォトマスクに、本例を適用することも当然可能である。
【００７４】
第１のフォトマスク５１は、図１２（ａ）に示すように、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等であり、形成するゲート配線に対応した幅とされた帯状の第１のマスクパターン５１ａが形成されてなるものである。
【００７５】
第２のフォトマスク５２は、第１のフォトマスク４１と同様に、レベンソン型位相シフトマスクではない通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等である。この第２のフォトマスク５２は、図１２（ｂ）に示すように、第１のマスクパターン５１ａと重なるように、形成するゲート電極に対応した幅（ゲート配線よりも幅狭）とされ、第１のマスクパターン５１ａよりも幅狭である帯状の第２のマスクパターン５２ａと、第２のマスクパターン５２ａと平行に縞状のピッチパターンとして並設された複数の補助マスクパターン５２ｂとが形成されてなるものである。補助マスクパターン５２ｂは、第２のマスクパターン５２ａを露光する際のプロセスマージンを更に向上させるべく形成されるものである。ここで、第２のフォトマスク５２においては、補助マスクパターン５２ｂの露光部分は第１のフォトマスク５１の光透過部分に相当し、補助マスクパターン５２ｂは第１のマスクパターン５１ａと重なることはない。
【００７６】
通常、補助パターンは、マスクパターンの露光を補助するものであることから、自身は転写されない状態にある（例えば、露光限界以下の幅に形成されている）ことを要する。このように補助パターンは、極めて大きなプロセスマージンを得られる反面、そのサイズには大きな制約が課されるものである。これに対して本例では、補助マスクパターン５２ｂの露光部分は第１のフォトマスク５１の光透過部分に相当するため、補助マスクパターン５２ｂを殊更に転写されない状態に形成する必要はない。従って、仮に第２のフォトマスク５２のみを用いた単独露光を行った場合に、第２のマスクパターン５２ａと共に転写される程度のサイズに補助マスクパターン５２ｂを形成することができる。即ち本例では、補助マスクパターン５２ｂのサイズに制約が課されることなく、極めて大きなプロセスマージンを得られることになる。
【００７７】
図１３（ａ）に示すように、被転写体であるシリコン基板には、素子分離領域１１と、この素子分離領域１１により画定された活性領域１２とが形成されている。この状態で、活性領域１２上にゲート絶縁膜、多結晶シリコン膜、及びシリコン酸化膜などのエッチング用ハードマスク（共に不図示）を順次形成し、フォトレジスト１４及び反射防止膜（不図示）を全面に塗布形成する。
【００７８】
先ず、図１３（ｂ）に示すように、第１のフォトマスク５１を用いて、シリコン基板上のフォトレジスト１４に第１のマスクパターン５１ａを露光する。この露光により、フォトレジスト１４には、第１のマスクパターン５１ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２を横断して延在するゲート配線パターン５３の潜像が転写される。
【００７９】
続いて、第２のフォトマスク５２を用いて、活性領域１２上で第１のマスクパターン５１ａと重なるように、フォトレジスト１４に第２のマスクパターン５２ａ及び補助マスクパターン５１ｂを露光する。本例では、この露光の際に２重極照明を照明系として用いる。この場合、最頻出パターンに最適化された２重極照明として、最頻出パターンが一方向に延在する帯状パターンである場合、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モードを備えた２重極照明を照明系として用いて露光を行う。露光されるマスクパターンが、例えばレベンソン型位相シフトマスクを用いることで精度良く形成される程度の極めて微細なものであっても、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等において最頻出パターンに最適化された２重極照明で露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良くマスクパターンの転写が可能となる。
【００８０】
具体的に、第２のフォトマスク５２では、第２のマスクパターン５２ａが図１２（ｂ）中で縦方向に延在する形状とされているため、第１の実施形態の図３（ａ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１５ａ，１５ｂを備えた２重極照明１５（即ち、照明モード１５ａ，１５ｂを結ぶ直線が図１（ｂ）中で横方向に延びる。）を照明系として用いる。このように、第２のマスクパターン５２ａに最適化された、一対の照明モード１５ａ，１５ｂが横方向に位置する２重極照明１５を用いて露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクの如き特別なフォトマスクを用いずとも、縦方向に伸びる第２のマスクパターン５２ａに対して非常に急峻な光強度を得ることが可能となる。従って、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良く第２のマスクパターン５２ａをフォトレジスト１４へ転写することが可能となる。
【００８１】
ここで、補助マスクパターン５２ｂはプロセスマージンを得るために露光限界以上の幅に形成されているため、フォトレジスト１４においてゲート配線パターン５３と隣接するように縞状の補助パターンも露光される。しかしながら上記したように、補助マスクパターン５２ｂの露光部分は第１のフォトマスク５１の光透過部分に相当するため、当該２重露光により補助マスクパターン５２ｂは転写されず、第２のマスクパターン５２ａのみがフォトレジスト１４に転写される。
【００８２】
なお、本例では、最頻出パターンが縦方向に伸びる第２のマスクパターン４２ａである場合を例示したが、例えば図１４に示すように、第２のフォトマスク９の最頻出パターンが図中で横方向に延在する第２のマスクパターン９ａであり、第２のフォトマスク９に第２のマスクパターン９ａと共に補助マスクパターン９ｂが設けられている場合には、第１の実施形態の図３（ｃ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１６ａ，１６ｂを備えた２重極照明１６（即ち、照明モード１６ａ，１６ｂを結ぶ直線が図３（ｃ）中で縦方向に延びる。）を照明系として用いる。
【００８３】
上記の２重露光により、図１３（ｃ）に示すように、フォトレジスト１４において、素子分離領域１１上では、第１のマスクパターン５１ａに第２のマスクパターン５２ａが重畳されないためにゲート配線パターン４３が残存する。一方、活性領域１２上では、第１のマスクパターン５１ａに第２のマスクパターン５２ａが重畳される。そのため、第２のマスクパターン５２ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２上で延在するゲート電極パターン５４がフォトレジスト１４に転写される。
【００８４】
なお、本例でも第１の実施形態と同様に、２重極照明の機能を有する偏光照明系を用いて上記の露光を行うようにしても良い。
【００８５】
そして、フォトレジスト１４の現像等を行うことにより、図１５に示すように、レジストパターン５５が形成される。
このレジストパターン５５は、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線パターン５３に対応したパターン５５ａが位置し、活性領域１２上ではゲート電極パターン５４に対応した、パターン５５ａよりも幅狭のパターン５５ｂが位置するように、パターン５５ａ，５５ｂが一体形成されてなるものである。ここで、ゲート電極パターン５４は上記の２重極照明１５を用いた露光によって極めて精度良くフォトレジスト１４に転写されたものであるため、パターン５５ｂは所期の微細幅に精度良く形成される。
【００８６】
以上説明したように、本例によれば、レベンソン型位相シフトマスクの如き製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細パターンを精度良く形成することができる。
第１の実施形態と同様に、このパターン形成方法をゲート層の形成に適用することにより、所望の微細幅のゲート層を備えた微細なＭＯＳトランジスタを精度良く作製することができる。
【００８７】
（変形例４）
図１６は、変形例４で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図であり、図１７は、変形例４によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
本例では、図１６に示すように、第１のフォトマスク６１と、第２のフォトマスク６２とを用いて２重露光することにより、ゲート層を形成する。なお、各フォトマスク６１，６２として、それぞれゲートパターンが１本形成されたものを例示するが、飽くまで説明の便宜を考慮したものであり、第１の実施形態の図１のように複数のゲートパターンを備えたフォトマスクに、本例を適用することも当然可能である。
【００８８】
第１のフォトマスク６１は、図１６（ａ）に示すように、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等であり、形成するゲート配線に対応した幅とされた帯状の第１のマスクパターン６１ａと、第１のマスクパターン６１ａと平行に縞状のピッチパターンとして並設された複数の第１の補助マスクパターン６１ｂとが形成されてなるものである。第１の補助マスクパターン６１ｂは、第１のマスクパターン６１ａを露光する際のプロセスマージンを更に向上させるべく形成されるものである。
【００８９】
第２のフォトマスク６２は、第１のフォトマスク６１と同様に、レベンソン型位相シフトマスクではない通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等である。この第２のフォトマスク６２は、図１６（ｂ）に示すように、第１のマスクパターン６１ａと重なるように、形成するゲート電極に対応した幅（ゲート配線よりも幅狭）とされ、第１のマスクパターン６１ａよりも幅狭である帯状の第２のマスクパターン６２ａと、第２のマスクパターン６２ａと平行に縞状のピッチパターンとして並設された複数の第２の補助マスクパターン６２ｂとが形成されてなるものである。第２の補助マスクパターン６２ｂは、第２のマスクパターン６２ａを露光する際のプロセスマージンを更に向上させるべく形成されるものである。ここで、第２のフォトマスク６２においては、第２の補助マスクパターン６２ｂの露光部分は第１のフォトマスク６２の光透過部分、即ち第１のマスクパターン６１ａと第１の補助マスクパターン６１ｂとの間の領域又は隣接する第１の補助マスクパターン６１ｂ間の領域に相当する、従って、第２の補助マスクパターン６２ｂは第１のマスクパターン６１ａ及び第１の補助マスクパターン６１ｂと重なることはない。
【００９０】
通常、補助パターンは、マスクパターンの露光を補助するものであることから、自身は転写されない状態にある（例えば、露光限界以下の幅に形成されている）ことを要する。このように補助パターンは、極めて大きなプロセスマージンを得られる反面、そのサイズには大きな制約が課されるものである。これに対して本例では、第１の補助マスクパターン６１ｂの露光部分は第２のフォトマスク６２の光透過部分に、第２の補助マスクパターン６２ｂの露光部分は第１のフォトマスク６１の光透過部分にそれぞれ相当するため、補助マスクパターン６１ｂ，６２ｂを殊更に転写されない状態に形成する必要はない。従って、仮に第１のフォトマスク６１のみを用いた単独露光を行った場合に、第１のマスクパターン６１ａと共に転写される程度のサイズに第１の補助マスクパターン６１ｂを形成することができる。同様に、仮に第２のフォトマスク６２のみを用いた単独露光を行った場合に、第２のマスクパターン６１ａと共に転写される程度のサイズに第２の補助マスクパターン６２ｂを形成することができる。即ち本例では、補助マスクパターン４１ｂ，４２ｂのサイズに制約が課されることなく、しかも補助マスクパターンがフォトマスク６１，６２の双方にそれぞれ設けられるため、どちらか一方に補助マスクパターンが設けられる場合よりも大きなプロセスマージンを得られることになる。
【００９１】
図１７（ａ）に示すように、被転写体であるシリコン基板には、素子分離領域１１と、この素子分離領域１１により画定された活性領域１２とが形成されている。この状態で、活性領域１２上にゲート絶縁膜、多結晶シリコン膜、及びシリコン酸化膜などのエッチング用ハードマスク（共に不図示）を順次形成し、フォトレジスト１４及び反射防止膜（不図示）を全面に塗布形成する。
【００９２】
先ず、図１７（ｂ）に示すように、第１のフォトマスク６１を用いて、シリコン基板上のフォトレジスト１４に第１のマスクパターン６１ａ及び第１の補助マスクパターン６１ｂを露光する。この露光により、フォトレジスト１４には、第１のマスクパターン６１ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２を横断して延在するゲート配線パターン６３の潜像が転写される。このとき、補助マスクパターン６１ｂはプロセスマージンを得るために露光限界以上の幅に形成されているため、フォトレジスト１４においてゲート配線パターン６３と隣接するように縞状の補助パターン６４の潜像が転写される。
【００９３】
続いて、第２のフォトマスク６２を用いて、活性領域１２上で第１のマスクパターン６１ａと重なるように、フォトレジスト１４に第２のマスクパターン６２ａ及び補助マスクパターン６１ｂを露光する。本例では、この露光の際に２重極照明を照明系として用いる。この場合、最頻出パターンに最適化された２重極照明として、最頻出パターンが一方向に延在する帯状パターンである場合、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モードを備えた２重極照明を照明系として用いて露光を行う。露光されるマスクパターンが、例えばレベンソン型位相シフトマスクを用いることで精度良く形成される程度の極めて微細なものであっても、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等において最頻出パターンに最適化された２重極照明で露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良くマスクパターンの転写が可能となる。
【００９４】
具体的に、第２のフォトマスク６２では、第２のマスクパターン６２ａが図１６（ｂ）中で縦方向に延在する形状とされているため、第１の実施形態の図３（ａ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１５ａ，１５ｂを備えた２重極照明１５（即ち、照明モード１５ａ，１５ｂを結ぶ直線が図１（ｂ）中で横方向に延びる。）を照明系として用いる。このように、第２のマスクパターン６２ａに最適化された、一対の照明モード１５ａ，１５ｂが横方向に位置する２重極照明１５を用いて露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクの如き特別なフォトマスクを用いずとも、縦方向に伸びる第２のマスクパターン６２ａに対して非常に急峻な光強度を得ることが可能となる。従って、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良く第２のマスクパターン６２ａをフォトレジスト１４へ転写することが可能となる。
【００９５】
ここで、上記したように、第１の補助マスクパターン６１ｂの露光部分は第２のフォトマスク６２の光透過部分に相当するため、当該２重露光により補助マスクパターン６１ｂの転写像である補助パターン６４は消失する。更に、第２の補助マスクパターン６２ｂはプロセスマージンを得るために露光限界以上の幅に形成されているため、フォトレジスト１４においてゲート配線パターン６３と隣接するように縞状の補助パターンも露光される。しかしながら上記したように、第２の補助マスクパターン６２ｂの露光部分は第１のフォトマスク６１の光透過部分に相当するため、当該２重露光により第２の補助マスクパターン６２ｂは転写されず、第２のマスクパターン６２ａのみがフォトレジスト１４に転写される。
【００９６】
なお、本例では、最頻出パターンが縦方向に伸びる第２のマスクパターン６２ａである場合を例示したが、例えば変形例３と同様、図１４に示すように、第２のフォトマスク９の最頻出パターンが図中で横方向に延在する第２のマスクパターン９ａであり、第２のフォトマスク９に第２のマスクパターン９ａと共に補助マスクパターン９ｂが設けられている場合には、第１の実施形態の図３（ｃ）に示すように、当該延在方向と直交する部位に一対の照明モード１６ａ，１６ｂを備えた２重極照明１６（即ち、照明モード１６ａ，１６ｂを結ぶ直線が図３（ｃ）中で縦方向に延びる。）を照明系として用いる。
【００９７】
上記の２重露光により、図１７（ｃ）に示すように、フォトレジスト１４において、素子分離領域１１上では、第１のマスクパターン６１ａに第２のマスクパターン６２ａが重畳されないためにゲート配線パターン６３が残存する。一方、活性領域１２上では、第１のマスクパターン６１ａに第２のマスクパターン６２ａが重畳される。そのため、第２のマスクパターン６２ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２上で延在するゲート電極パターン６５がフォトレジスト１４に転写される。
【００９８】
なお、本例でも第１の実施形態と同様に、２重極照明の機能を有する偏光照明系を用いて上記の露光を行うようにしても良い。
【００９９】
そして、フォトレジスト１４の現像等を行うことにより、図１８に示すように、レジストパターン６６が形成される。
このレジストパターン６６は、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線パターン６３に対応したパターン６６ａが位置し、活性領域１２上ではゲート電極パターン６５に対応した、パターン６６ａよりも幅狭のパターン６６ｂが位置するように、パターン６６ａ，６６ｂが一体形成されてなるものである。ここで、ゲート電極パターン６５は上記の２重極照明１５を用いた露光によって極めて精度良くフォトレジスト１４に転写されたものであるため、パターン６６ｂは所期の微細幅に精度良く形成される。
【０１００】
以上説明したように、本例によれば、レベンソン型位相シフトマスクの如き製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細パターンを精度良く形成することができる。
第１の実施形態と同様に、このパターン形成方法をゲート層の形成に適用することにより、所望の微細幅のゲート層を備えた微細なＭＯＳトランジスタを精度良く作製することができる。
【０１０１】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、フォトリソグラフィー技術により半導体基板上のフォトレジストにゲート層パターンを転写する場合を例示する。
図１９は、第２の実施形態で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図であり、図２０は、第２の実施形態によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【０１０２】
本実施形態では、図１９に示すように、第１のフォトマスク７１と第２のフォトマスク７２とを用いた２重露光により、延在方向の異なる各ゲート層を形成する。
【０１０３】
第１のフォトマスク７１は、図１９（ａ）に示すように、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等であり、形成するゲート配線に対応した幅とされ、図中で縦方向に延在する帯状の第１のマスクパターン７１ａと、形成するゲート配線に対応した幅とされ、第１のマスクパターン７１ａと垂直な方向、ここでは図中で横方向に延在する帯状の第１のマスクパターン７１ｂとが形成されてなるものである。
【０１０４】
第２のフォトマスク７２は、第１のフォトマスク７１と同様に、レベンソン型位相シフトマスクではない通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等である。この第２のフォトマスク７２は、図１９（ｂ）に示すように、第２のマスクパターン７２ａ，７２ｂが形成されてなるものである。第２のマスクパターン７２ａは、第１のマスクパターン７１ａと重なるように、形成するゲート電極に対応した幅（ゲート配線よりも幅狭）とされ、第１のマスクパターン７１ａよりも幅狭で縦方向に延在する帯状のものである。第２のマスクパターン７２ｂは、形成するゲート電極に対応した幅（ゲート配線よりも幅狭）とされ、第１のマスクパターン７１ｂよりも幅狭で横方向に延在する帯状のものである。
【０１０５】
図２０（ａ）に示すように、被転写体であるシリコン基板には、素子分離領域１１と、この素子分離領域１１により画定された活性領域３４ａ，３４ｂとが形成されている。活性領域３４ａは図中で横方向に長い矩形状、活性領域３４ｂは図中で縦方向に長い矩形状とされている。この状態で、活性領域３４ａ，３４ｂ上にゲート絶縁膜、多結晶シリコン膜、及びシリコン酸化膜などのエッチング用ハードマスク（共に不図示）を順次形成し、フォトレジスト１４及び反射防止膜（不図示）を全面に塗布形成する。
【０１０６】
先ず、図２０（ｂ）に示すように、第１のフォトマスク７１を用いて、シリコン基板上のフォトレジスト１４に第１のマスクパターン７１ａ，７１ｂを露光する。この露光により、フォトレジスト１４には、第１のマスクパターン７１ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域３４ａを横断して延在するゲート配線パターン７３ａの潜像と、第１のマスクパターン７１ｂ（の縮小投影像）に倣って活性領域３４ｂを縦断して延在するゲート配線パターン７３ｂの潜像とがそれぞれ転写される。
【０１０７】
続いて、第２のフォトマスク７２を用いて、活性領域３４ａ上で第１のマスクパターン７１ａと重なるように、フォトレジスト１４に第２のマスクパターン７２ａを露光するとともに、活性領域３４ｂ上で第１のマスクパターン７１ｂと重なるように、フォトレジスト１４に第２のマスクパターン７２ｂを露光する。
【０１０８】
本例では、第２のフォトマスク７２を用いた露光の際に、４重極照明を照明系として用いる。この場合、２種類の最頻出パターンにそれぞれ最適化された２重極照明として、一方の最頻出パターンが一方向に延在する帯状パターンである場合、当該一方向と直交する部位に一対の照明モードを備えた２重極照明と、他方の最頻出パターンが当該一方向と垂直な他方向に延在する帯状パターンである場合、当該他方向と直交する部位に一対の照明モードを備えた２重極照明とが組み合わされてなる４重極照明を照明系として用いて露光を行う。露光されるマスクパターンが、例えばレベンソン型位相シフトマスクを用いることで精度良く形成される程度の極めて微細なものであっても、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等において各最頻出パターンに最適化された４重極照明で露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良くマスクパターンの転写が可能となる。
【０１０９】
具体的に、第２のフォトマスク７２では、図１９（ｂ）中において、第２のマスクパターン７２ａが縦方向に、第２のマスクパターン７２ｂが横方向にそれぞれ延在する形状とされている。従って、この第２のフォトマスク７２に最適化した露光を行うべく、図２１に示すように、第２のマスクパターン７２ａの延在方向と直交する部位に一対の照明モード８１ａ，８１ｂが、第２のマスクパターン７２ｂの延在方向と直交する部位に一対の照明モード８２ａ，８２ｂがそれぞれ設けられてなる４重極照明８３を照明系として用いる。
【０１１０】
第２のマスクパターン７２ａ，７２ｂに最適化された、一対の照明モード８１ａ，８１ｂ及びこれらと直交する一対の照明モード８２ａ，８２ｂを備えた４重極照明８３を用いて露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクの如き特別なフォトマスクを用いずとも、縦方向に伸びる第２のマスクパターン７２ａ及び横方向に伸びる第２のマスクパターン７２ｂの各々に対して非常に急峻な光強度を得ることが可能となる。従って、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良く第２のマスクパターン７２ａ，７２ｂをフォトレジスト１４へ転写することが可能となる。
【０１１１】
上記の２重露光により、図２０（ｃ）に示すように、フォトレジスト１４において、素子分離領域１１上では、第１のマスクパターン７１ａに第２のマスクパターン７２ａが重畳されず、第１のマスクパターン７１ｂに第２のマスクパターン７２ｂが重畳されないため、ゲート配線パターン７３ａ，７３ｂが残存する。一方、活性領域３４ａ上では、第１のマスクパターン７１ａに第２のマスクパターン７２ａが重畳され、活性領域３４ｂ上では、第１のマスクパターン７１ｂに第２のマスクパターン７２ｂが重畳される。そのため、第２のマスクパターン７２ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域３４ａ上で延在するゲート電極パターン７４ａが、第２のマスクパターン７２ｂ（の縮小投影像）に倣って活性領域３４ｂ上で延在するゲート電極パターン７４ｂが、それぞれフォトレジスト１４に転写される。
【０１１２】
なお、本例でも第１の実施形態と同様に、２重極照明の機能を有する偏光照明系を用いて上記の露光を行うようにしても良い。
【０１１３】
そして、フォトレジスト１４の現像等を行うことにより、図２２に示すように、レジストパターン７６ａ，７６ｂが形成される。
【０１１４】
レジストパターン７６ａは、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線パターン７３ａに対応したパターン７５ａが位置し、活性領域３４ａ上ではゲート電極パターン７４ａに対応した、パターン７５ａよりも幅狭のパターン７５ｂが位置するように、パターン７５ａ，７５ｂが一体形成されてなるものである。
【０１１５】
レジストパターン７６ｂは、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線パターン７３ｂに対応したパターン７５ｃが位置し、活性領域３４ｂ上ではゲート電極パターン７４ｂに対応した、パターン７５ｃよりも幅狭のパターン７５ｄが位置するように、パターン７５ｃ，７５ｄが一体形成されてなるものである。
【０１１６】
ここで、ゲート電極パターン７３ａ，７３ｂは、上記の４重極照明８３を用いた露光によって極めて精度良くフォトレジスト１４に転写されたものであるため、パターン７５ｂ，７５ｄはそれぞれ所期の微細幅に精度良く形成される。
【０１１７】
以上説明したように、本例によれば、延在方向の異なる（互いに垂直方向に延在する）２種類のゲート層パターンを形成する際に、２重露光により、レベンソン型位相シフトマスクの如き製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細パターンを精度良く形成することができる。
第１の実施形態と同様に、このパターン形成方法をゲート層の形成に適用することにより、所望の微細幅のゲート層を備えた微細なＭＯＳトランジスタを精度良く作製することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態においても、第１の実施形態の変形例２〜４と同様に、第１のフォトマスク７１及び第２のフォトマスク７２の一方又は双方に、両フォトマスク間でマスクパターン等と重ならないように補助マスクパターンを設けるようにしても良い。これらの構成により、更にプロセスマージンを向上させることができる。
【０１１９】
（第３の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、フォトリソグラフィー技術により半導体基板上のフォトレジストにゲート層パターンを、転写する場合を例示する。
図２３は、第３の実施形態で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図であり、図２４は、第３の実施形態によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【０１２０】
本実施形態では、図２３に示すように、第１のフォトマスク１と、第２のフォトマスク９１とを用いて２重露光することにより、ゲート層を形成する。
【０１２１】
第１のフォトマスク１は、図２３（ａ）に示すように、通常のクロムマスク又はハーフトーン位相シフトマスク等であり、形成するゲート配線に対応した幅とされた帯状の第１のマスクパターン１ａが形成されてなるものである。
【０１２２】
第２のフォトマスク９１は、図２３（ｂ）に示すように、レベンソン型位相シフトマスクではないマスクであり、クロムマスクとハーフトーン位相シフトマスクとが混在した、いわゆるトライトーンマスクである。トライトーンマスクは、クロムマスクやハーフトーン位相シフトマスクと同様に構成が比較的簡素であり、製造コストも同様に安価である。この第２のフォトマスク９１では、形成するゲート電極に対応した幅（ゲート配線よりも幅狭）とされ、第１のマスクパターン１ａよりも幅狭である帯状の第２のマスクパターン９１ａがハーフトーン（ＨＴ）領域とされ、第２のマスクパターン９１ａの端部と接続される部分（複数の第２のマスクパターン９１ａを囲む部分）がクロム（Ｃｒ）領域９１ｂとされており、第２のマスクパターン９１ａ間の光透過部分が、通常の（第１及び第２の実施形態でも用いる）ハーフトーン位相シフトマスクと同様にクウォーツ（Ｑｚ）領域９１ｃとされている。
【０１２３】
本実施形態では、先ず第１の実施形態で示した図２（ｂ）と同様に、図２４（ａ）に示すように、第１のフォトマスク１を用いて、シリコン基板上のフォトレジスト１４に第１のマスクパターン１ａを露光する。この露光により、フォトレジスト１４には、第１のマスクパターン１ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２を横断して延在するゲート配線パターン３の潜像が転写される。
【０１２４】
続いて、第２のフォトマスク９１を用いて、活性領域１２上で第１のマスクパターン１ａと重なるように、フォトレジスト１４に第２のマスクパターン９１ａを露光する。本実施形態では、この露光の際に図３（ａ）の２重極照明１５と同様の照明系を用いる。露光されるマスクパターンが、例えばレベンソン型位相シフトマスクを用いることで精度良く形成される程度の極めて微細なものであっても、トライトーンマスクにおいて最頻出パターンに最適化された２重極照明で露光することにより、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良くマスクパターンの転写が可能となる。
【０１２５】
本実施形態では、レベンソン型位相シフトマスクの如き特別なフォトマスクを用いずとも、縦方向に伸びる第２のマスクパターン９１ａに対して非常に急峻な光強度を得ることが可能となる。従って、レベンソン型位相シフトマスクを用いた場合と同等の極めて広い露光マージンで精度良く第２のマスクパターン９１ａをフォトレジスト１４へ転写することが可能となる。
【０１２６】
上記の２重露光により、第１の実施形態で示した図２（ｃ）と同様に、図２４（ｂ）に示すように、フォトレジスト１４において、素子分離領域１１上では、第１のマスクパターン１ａに第２のマスクパターン９１ａが重畳されないためにゲート配線パターン３が残存する。一方、活性領域１２上では、第１のマスクパターン１ａに第２のマスクパターン９１ａが重畳される。そのため、第２のマスクパターン９１ａ（の縮小投影像）に倣って活性領域１２上で延在するゲート電極パターン９２がフォトレジスト１４に転写される。
【０１２７】
更に本実施形態では、上記した構成のトライトーンマスクである第２のフォトマスク９１を用いることにより、第１の実施形態の効果に加えて、以下のような優れた効果を奏する。
例えば、第２のフォトマスクを通常のハーフトーン位相シフトマスクとして構成した場合、当該ハーフトーン位相シフトマスクの透過率が例えば６％であれば、第２のマスクパターン９１ａを囲む部分のうち、２重露光で第１のマスクパターン１ａと重畳される部分において、６％分の光が漏れることになる。この場合、ゲート電極パターン９２以外のパターンに対して光強度のコントラストを低下させ、結果としてその分だけはプロセスマージンが減少する虞れがある。勿論、このプロセスマージンの減少は、本発明にとって決して致命的なものではないが、可及的に抑えることが望ましい。
【０１２８】
本実施形態では、複数の第２のマスクパターン９１ａを囲む部分をＣｒ領域９１ｂとすることにより、２重露光で第１のマスクパターン１ａと重畳される部分はＣｒ領域９１ｂで遮光され、光漏れが抑止される。第２のマスクパターン９１ａはＨＴ領域とされているため、隣接するＱｚ領域９１ｃとの間で位相がπ（１８０°）ずれており、光強度が非常に急峻となり、非常に広い焦点深度が得られる。この構成により、ゲート電極パターン９２以外のパターン、ここではゲート配線パターン３のゲート電極パターン９２と接続される部分に、光漏れに起因するパターン不良が生じることなく、所望の状態に２重露光が実行される。
【０１２９】
そして、フォトレジスト１４の現像等を行うことにより、図２５に示すように、レジストパターン９３が形成される。
このレジストパターン９３は、素子分離領域１１上では幅広のゲート配線パターン３に対応したパターン１７ａが位置し、活性領域１２上ではゲート電極パターン９２に対応した、パターン１７ａよりも幅狭のパターン９３ａが位置するように、パターン１７ａ，９３ａが一体形成されてなるものである。ここで、ゲート電極パターン９２は、上記したように光漏れが抑止された状態で、上記の２重極照明を用いた露光によって極めて精度良くフォトレジスト１４に転写されたものであるため、パターン１７ｂは所期の微細幅に極めて精度良く形成される。
【０１３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、レベンソン型位相シフトマスクの如き製造プロセスが煩雑で製造コストの高いフォトマスクを用いることなく、しかも十分な製造プロセスマージンで微細パターンを極めて精度良く形成することができる。
第１の実施形態と同様に、このパターン形成方法を、ゲート層の形成に適用することにより、所望の微細幅のゲート層を備えた微細なＭＯＳトランジスタを精度良く作製することができる。
【０１３１】
なお、本実施形態においても、第１の実施形態の変形例２〜４と同様に、第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク９１の一方又は双方に、両フォトマスク間でマスクパターン等と重ならないように補助マスクパターンを設けるようにしても良い。ここで、補助マスクパターンはＨＴ領域、Ｃｒ領域のいずれでも良い。これらの構成により、更にプロセスマージンを向上させることができる。
【０１３２】
また、第２の実施形態に、本実施形態の技術的思想を適用しても良い。即ち、第２のフォトマスクを本実施形態と同様のトライトーンマスクとして構成し、第２のマスクパターンをＨＴ領域として形成して、２重露光に４重極照明を用いるようにしても好適である。
【０１３３】
上記した各実施形態及び変形例では、変形照明系として２重極照明又は４重極照明を用いる場合について説明したが、転写形成するパターンに応じて、照明モードの相異なる更なる多重極照明（６重極照明、８重極照明等）を用いても良い。
【０１３４】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【０１３５】
（付記１）第１のフォトマスクを用いて第１のマスクパターンを被転写体に露光する第１のステップと、
第２のフォトマスクを用いて第２のマスクパターンを、少なくとも一部が前記第１のマスクパターンと重畳されるように前記被転写体に露光する第２のステップと
を含み、
前記第１のステップ及び前記第２のステップの少なくとも一方において、２重極照明を用いて露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【０１３６】
（付記２）前記２重極照明の機能を有する偏光照明系を用いて露光を行うことを特徴とする付記１に記載のパターン形成方法。
【０１３７】
（付記３）前記第２のステップにおいて、前記第２のフォトマスクとしてクロムマスク又はハーフトーン型位相シフトマスクを用いて前記第２のマスクパターンを前記被転写体に露光することを特徴とする付記１又は２に記載のパターン形成方法。
【０１３８】
（付記４）前記第２のステップにおいて、前記第２のフォトマスクとしてクロムマスクとハーフトーン型位相シフトマスクとが混在するトライトーンマスクを用いて前記第２のマスクパターンを前記被転写体に露光することを特徴とする付記１又は２に記載のパターン形成方法。
【０１３９】
（付記５）前記第２のフォトマスクでは、前記第２のマスクパターンの部分がハーフトーン領域とされ、前記第２のマスクパターンの端部と接続される部分がクロム領域とされていることを特徴とする付記４に記載のパターン形成方法。
【０１４０】
（付記６）前記第１のステップにおいて、前記第１のマスクパターンは、第１の方向に延在する第１パターンと、前記第１の方向と垂直な第２の方向に延在する第２パターンとを有し、
前記第２のステップにおいて、前記第２のマスクパターンは、前記第１パターンと重畳するよう露光される前記第１の方向に延在する第３パターンを有し、
第３のフォトマスクを用いて、前記第２パターンと重畳されるように、前記第２の方向に延在する第４パターンを前記被転写体に露光する第３のステップを更に含み、
前記第２のステップにおける前記２重極照明の照明モードと、前記第３のステップにおける前記２重極照明の照明モードとが異なることを特徴とする付記１又は２に記載のパターン形成方法。
【０１４１】
（付記７）前記第２の及び第３ステップにおいて、前記第２及び第３のフォトマスクとして、それぞれクロムマスクとハーフトーン型位相シフトマスクとが混在するトライトーンマスクを用いて前記第２及び第３のマスクパターンを前記被転写体に露光することを特徴とする付記６に記載のパターン形成方法。
【０１４２】
（付記８）前記第２及び第３のフォトマスクでは、それぞれ、前記第２のマスクパターンの部分がハーフトーン領域とされ、前記第２のマスクパターンの端部と接続される部分がクロム領域とされていることを特徴とする付記７に記載のパターン形成方法。
【０１４３】
（付記９）前記第１のフォトマスク及び前記第２のフォトマスクの少なくとも一方に、露光の際に他方のフォトマスクのマスクパターンと重畳されない補助パターンが形成されていることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【０１４４】
（付記１０）前記第１のフォトマスクと、前記第２のフォトマスク及び前記第３のフォトマスクとの少なくとも一方に、露光の際に他方のフォトマスクのマスクパターンと重畳されない補助パターンが形成されていることを特徴とする付記６〜８のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【０１４５】
（付記１１）前記補助パターンは、当該補助パターンの形成されたフォトマスクを単独で用いて露光した場合に、前記被転写体に転写されるものであることを特徴とする付記９又は１０に記載のパターン形成方法。
【０１４６】
（付記１２）第１のフォトマスクを用いて、前記第１のマスクパターンに含まれ、延在方向の異なる第１パターンと第２パターンを被転写体に露光する第１のステップと、
第２のフォトマスクを用いて、少なくとも一部が前記第１パターン及び前記第２パターンと重畳されるように、第２のマスクパターンに含まれる第３パターン及び第４パターンを前記被転写体に露光する第２のステップと
を含み、
前記第１のステップ及び前記第２のステップの少なくとも一方において、４重極照明を用いて露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【０１４７】
（付記１３）前記第１パターンと前記第２パターンは互いに垂直方向に延在し、前記第３パターンと前記第４パターンは互いに垂直方向に延在するものであることを特徴とする付記１２に記載のパターン形成方法。
【０１４８】
（付記１４）前記４重極照明の機能を有する偏光照明系を用いて露光を行うことを特徴とする付記１２又は１３に記載のパターン形成方法。
【０１４９】
（付記１５）前記第２のステップにおいて、前記第２のフォトマスクとしてクロムマスク又はハーフトーン型位相シフトマスクを用いて前記各第２のマスクパターンを前記被転写体に露光することを特徴とする付記１２〜１４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【０１５０】
（付記１６）前記第２のステップにおいて、前記第２のフォトマスクとしてクロムマスクとハーフトーン型位相シフトマスクとが混在するトライトーンマスクを用いて前記第２のマスクパターンを前記被転写体に露光することを特徴とする付記１２〜１４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【０１５１】
（付記１７）前記第２のフォトマスクでは、前記第２のマスクパターンの部分がハーフトーン領域とされ、前記第２のマスクパターンの端部と接続される部分がクロム領域とされていることを特徴とする付記１６に記載のパターン形成方法。
【０１５２】
（付記１８）前記第１のフォトマスク及び前記第２のフォトマスクの少なくとも一方に、露光の際に他方のフォトマスクのマスクパターンと重畳されない補助パターンが形成されていることを特徴とする付記１２〜１７のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【０１５３】
（付記１９）前記補助パターンは、当該補助パターンの形成されたフォトマスクを単独で用いて露光した場合に、前記被転写体に転写されるものであることを特徴とする付記１８に記載のパターン形成方法。
【０１５４】
（付記２０）第１のフォトマスクを用いて第１のマスクパターンを半導体基板上の被転写体に露光する第１の露光工程と、
第２のフォトマスクを用いて第２のマスクパターンを、少なくとも一部が前記第１のマスクパターンと重畳されるように前記半導体基板上の被転写体に露光する第２の露光工程と
を含み、
前記第１の露光工程及び前記第２の露光工程の少なくとも一方において、２重極照明又は４重極照明を用いて露光を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】第１の実施形態で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図２】第１の実施形態によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【図３】２重極照明の一例を示す概略平面図である。
【図４】第１の実施形態により形成されたレジストパターンを示す概略平面図である。
【図５】第１の実施形態により作製されたＭＯＳトランジスタを示す模式図である。
【図６】第１の実施形態の変形例１で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図７】第１の実施形態の変形例１によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【図８】第１の実施形態の変形例１により形成されたレジストパターンを示す概略平面図である。
【図９】第１の実施形態の変形例２で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図１０】第１の実施形態の変形例２によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【図１１】第１の実施形態の変形例２により形成されたレジストパターンを示す概略平面図である。
【図１２】第１の実施形態の変形例３で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図１３】第１の実施形態の変形例３によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【図１４】２重極照明の一例を示す概略平面図である。
【図１５】第１の実施形態の変形例３により形成されたレジストパターンを示す概略平面図である。
【図１６】第１の実施形態の変形例４で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図１７】第１の実施形態の変形例４によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【図１８】第１の実施形態の変形例４により形成されたレジストパターンを示す概略平面図である。
【図１９】第２の実施形態で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図２０】第２の実施形態によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【図２１】４重極照明の一例を示す概略平面図である。
【図２２】第２の実施形態により形成されたレジストパターンを示す概略平面図である。
【図２３】第２の実施形態で用いる一組のフォトマスクを示す概略平面図である。
【図２４】第３の実施形態によるパターン形成方法を説明するための概略平面図である。
【図２５】第３の実施形態により形成されたレジストパターンを示す概略平面図である。
【図２６】従来の２重露光プロセスの一例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【０１５６】
１，３１，４１，５１，６１，７１  第１のフォトマスク
２，７，９，３２，４２，５２，６２，７２，９１  第２のフォトマスク
１ａ，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ，７１ｂ  第１のマスクパターン
２ａ，８，９ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ，７２ｂ，９１ａ  第２のマスクパターン
３，３５ａ，３５ｂ，４３，５３，６３，７３ａ，７３ｂ  ゲート配線パターン
４，３６ａ，３６ｂ，４５，６５，７４ａ，７４ｂ，９２  ゲート電極パターン
９ｂ，４１ｂ，５２ｂ  補助マスクパターン
１１  素子分離領域
１２，３４ａ，３４ｂ  活性領域
１４  フォトレジスト
１５，１６  ２重極照明
１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ  照明モード
１７，３８ａ，３８ｂ，４６，５５，６６，７６ａ，７６ｂ，９３  レジストパターン
１７ａ，１７ｂ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，４６ａ，４６ｂ，５５ａ，５５ｂ，６６ａ，６６ｂ，７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄ，９３ａ  パターン
２２  ゲート層
２２ａ  ゲート配線
２２ｂ  ゲート電極
３３  第３のフォトマスク
３３ａ  第３のマスクパターン
４４，６４  補助パターン
６１ｂ  第１の補助マスクパターン
６２ｂ  第２の補助マスクパターン
８３  ４重極照明
９１ｂ  Ｃｒ領域
９１ｃ  Ｑｚ領域
【図１】
2008004917.tif 000003
【図２】
2008004917.tif 000004
【図３】
2008004917.tif 000005
【図４】
2008004917.tif 000006
【図５】
2008004917.tif 000007
【図６】
2008004917.tif 000008
【図７】
2008004917.tif 000009
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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