DE19825043A1 - Maskenmuster für die Herstellung integrierter Schaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Maskenmuster für die Herstellung in­ tegrierter Schaltungen.

Die Entwicklung von Halbleiterchips, d. h. integrierten Schaltungen, schritt einhergehend mit einer Technik betref­ fend Mikroschaltungen fort. Aufgrund hoher Packungsdichte und hohem Funktionsvermögen von Halbleiterbauteilen kam es zu komplizierten Strukturen der Bauteile. Im Ergebnis be­ steht hoher Bedarf an einer Technik zum Herstellen von Mi­ kromustern in einem Halbleiterbauteil.

Die Entwicklung der Herstellungstechnik für winzige Muster hat es ermöglicht, viele Schaltkreise auf einer vorgegebenen Chipfläche zu integrieren, was zu hoher Packungsdichte und verringerten Verzögerungszeiten führt. Demgemäß ist das Ver­ arbeitungsvermögen verbessert.

In den 1950er Jahren, in denen erstmals Halbleiterchips ent­ wickelt wurden, erzeugte die Verarbeitungstechnik für Mikro­ schaltungen Chips von 15 µm. Derzeit werden üblicherweise Chips im Submikrometerbereich von weniger als 0,5 µm verwen­ det. Außerdem werden üblicherweise Chips mit einer Leitungs­ breite von weniger als 0,35 µm verwendet.

Durch die Entwicklung hinsichtlich der Verarbeitung von Mi­ kroschaltungen wurde alle zwei Jahre eine Verdopplung der Packungsdichte bei Chips erzielt. Dieser Trend beschleunigt sich.

Die Lithographietechnik bildet eine Grundlage des Herstell­ prozesses für Mikroschaltungen. Diese Technik wird in Photo­ lithographie, Elektronenstrahllithographie und Röntgen­ strahllithographie unterteilt.

Im allgemeinen wird bei einer Designvorgabe von mehr als 0,7 µm eine g-Linie eines Photosteppers mit einer Ausgangs­ wellenlänge von 436 nm verwendet. Im Fall einer Submikrome­ ter-Lithographietechnik wird ein Photostepper mit I-Linie mit einer Ausgangswellenlänge von 365 nm verwendet. Im Fall einer Lithographietechnik unter dem Submikrometerbereich wird ein Excimerstepper unter Verwendung einer PSM (Phasen­ schiebemaske) mit einer Verschiebung einer Lichtphase von 180° verwendet. Als sehr zuverlässige Technik wird eine Op­ tische-Nähe-Effekt-Korrekturmaske (OPC = optical proximity correction) angesehen. Bei dieser Technik wird die Verzer­ rung einer optischen Linse korrigiert, und es wird ein ur­ sprüngliches Maskenmuster in der Richtung entgegengesetzt zur Verzerrungsrichtung einer Linse verzerrt. D. h., daß zu jeder Ecke eines üblichen Maskenmusters ein komplementäres Hilfsmuster hinzugefügt wird, um die Verzerrung einer Linse zu korrigieren.

Diese Technik verfügt über einen Vorteil dahingehend, daß, da eine OPC-Maske eine Lichtabschirmungsschicht und eine Durchlaßschicht enthält, im Vergleich mit einer PSM niedri­ ge Herstellkosten, gute Herstellbarkeit und guter Wirkungs­ grad erzielt werden.

Ein derartiges herkömmliches Maskenmuster wird nun unter Be­ zugnahme auf die Fig. 1A, 1B und 1C beschrieben. Dabei ist Fig. 1A das Layout des herkömmlichen Maskenmusters, Fig. 1B veranschaulicht eine Bildflächenverteilung, die durch Compu­ tersimulation des Maskenmusters von Fig. 1A erhalten wurde, und Fig. 1C ist ein Kurvenbild betreffend die Intensität des durchgelassenen Lichts über dem Abstand für das Maskenmuster von Fig. 1.

Wie es in Fig. 1A dargestellt ist, ist auf einem durchlässi­ gen Substrat 1 ein erstes Lichtabschirmungs-Linienmuster 2 mit vorbestimmter Breite ausgebildet, und ein zweites und ein drittes Lichtabschirmungs-Linienmuster 3 und 4, die ein­ ander zugewandt sind, sind beabstandet vom ersten Lichtab­ schirmungs-Linienmuster 2 angeordnet. Der mittlere Abschnitt C des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 2 ist langge­ streckt, wobei dieses Muster aus dem mittleren Abschnitt C und zwei Randabschnitten E1 und E2 besteht. Die Randab­ schnitte E1 und E2 sind diagonal, symmetrisch zueinander, mit dem mittleren Abschnitt C verbunden. Das zweite und das dritte Lichtabschirmungs-Linienmuster 3 und 4 verfügen rechtwinklig zur langen Seite D1 des ersten Lichtabschir­ mungs-Linienmusters 2 über langgestreckte Form. Dabei wird der Zwischenraum zwischen dem zweiten und dritten Lichtab­ schirmungs-Linienmuster 3 und 4 als erster Zwischenraum 6 bezeichnet, der rechtwinklig zur langen Seite D1 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 2 verläuft. D. h., daß das zweite und dritte Lichtabschirmungs-Linienmuster 3 und 4 in der Richtung des Zwischenraums langgestreckt sind. An den äußeren langen Seiten des zweiten und dritten Linienmusters 3 und 4 sind vierte Lichtabschirmungs-Linienmuster 5a bzw. 5b ausgebildet, die vom zweiten und dritten Lichtabschir­ mungs-Linienmuster 3 bzw. 4 durch dritte Zwischenräume 8a bzw. 8b getrennt sind. Die kurzen Seiten D2 des zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmusters 3 und 4 sind der langen Seite D1 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 2 zugewandt. Der Zwischenraum zwischen den Seiten D1 und D2 wird als zweiter Zwischenraum 7 bezeichnet. Der horizontal ausgebildete zweite Zwischenraum 7 verläuft rechtwinklig zum ersten und dritten Zwischenraum 6 sowie 8a und 8b. In diesem Fall beträgt das Verhältnis der Breite W1 des ersten Licht­ abschirmungs-Linienmusters 2 zur Breite des ersten, zweiten und dritten Zwischenraums 6, 7 sowie 8a und 8b 2 : 1,5.

Das zweite und dritte Lichtabschirmungs-Linienmuster 3 und 4 sind so ausgebildet, daß sie eine Breite aufweisen, die ziemlich nahe an der Breite W1 des ersten Lichtabschirmungs- Linienmusters 2 liegt. Das obengenannte erste Lichtabschir­ mungs-Linienmuster 2 wird als Maskenmuster zum Strukturieren von Gateelektroden verwendet.

Ein herkömmliches Maskenmuster ist eine Binärmaske mit einem durchlässigen Substrat 1 mit einem Transmissionsvermögen von beinahe 100%, und das erste, zweite, dritte und vierte Lichtabschirmungs-Linienmuster 2, 3, 4 sowie 5a und 5b be­ stehen aus einem Lichtabschirmungsmaterial wie Chrom. Dies ist hinsichtlich der Herstellkosten, der Herstellbarkeit, des Wirkungsgrads usw. von Vorteil.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1B und 1C werden das Ergebnis der Computersimulation und das Kurvenbild für die Verteilung der Lichtintensität über dem Abstand für das in Fig. 1A dar­ gestellte herkömmliche Maskenmuster beschrieben.

Wenn das Verhältnis der Breite W1 des in Fig. 1A dargestell­ en ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 2 und der Breite des ersten, zweiten und dritten Zwischenraums 6, 7 sowie 8a und 8b 2 : 1,5 beträgt, zeigt die in Fig. 1B dargestellte durchgehende Linie eine Bildkontur mit derselben Breite wie der kritischen Abmessung (CD = critical dimension) des ers­ ten, zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmusters 2, 3 und 4. Eine Linie 12 mit abwechselnd langen und kurzen Strichen sowie eine Linie 13 mit abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen sowie eine gepunktete Linie 14 kennzeichnen eine Überbelichtung. Die Bildkonturen gemäß der Linie 12 mit abwechselnd langen und kurzen Strichen sowie der Linie 13 mit abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen sowie der gepunkteten Linie 14 weisen eine Licht­ verteilung von weniger als 0,7 auf, was hinsichtlich der Lichtverteilung entsprechend der in Fig. 1C dargestellten Lichtintensität in keiner Beziehung zur Auflösung eines Photoresistfilms (nicht dargestellt) steht. D. h., daß mit Licht mit einer Intensität, die dem Wert 0,7-1 auf der Y-Achse entspricht, belichtet werden sollte, damit der Photo­ resistfilm auf das belichtende Licht reagiert.

Bei der vorstehend angegebenen Bedingung liegt der Spitzen­ punkt des Belichtungslichts unter Verwendung des ersten, zweiten und dritten Maskenmusters 2, 3 und 4 nicht im mitt­ leren Abschnitt A zwischen dem ersten Lichtabschirmungs-Li­ nienmuster 2 und dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs- Linienmuster 3 und 4, sondern er ist zu den Seiten D2 des zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmusters 3 und 4 verschoben. So liegt der verstellte Spitzenpunkt A' auf den Seiten D2 des zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linien­ musters 3 und 4.

Anders gesagt, liegt unter den Spitzenpunkten des durch den ersten, zweiten und dritten Zwischenraum 6, 7 sowie 8a und 8b laufenden Lichts der Spitzenpunkt zwischen dem ersten Zwischenraum 6 und der Seite D1 des ersten Lichtabschir­ mungs-Linienmusters 2 nicht bei 2/D, "A", d. h. im Zentrum der Seite D1 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 2 und dem Randabschnitt D2 des zweiten und dritten Lichtab­ schirmungs-Linienmusters 3 und 4, der der Seite D1 zugewandt ist. Vielmehr liegt er bei "A'". Dies, weil für eine Kompen­ sation des durch den ersten und dritten Zwischenraum 6 sowie 8a und 8b laufenden Lichts, entsprechend der Seite D1 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 2 gesorgt ist.

Gemäß Fig. 1B wird als Ergebnis der Verschiebung des Spit­ zenpunkts am Ort, der dem ersten Zwischenraum 6 auf der Sei­ te D1 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 2 ent­ spricht, ein konvexer Abschnitt "B'" in der Bildbereichsver­ teilung erzeugt. Auch sorgt die Bildbereichsverteilung, die durch die Ecken des zweiten und dritten Lichtabschirmungs- Linienmusters 3 und 4 benachbart zum Spitzenpunkt A' unter dem Einfluß der Ecken des zweiten und dritten Lichtabschir­ mungs-Linienmusters 3 und 4 verläuft, für einen Näheeffekt, der die Abrundungsfehler erhöht, so daß es schwierig ist, gewünschte Formen zu strukturieren, wenn ein Photoresistfilm (nicht dargestellt) durch einen Belichtungs- und Entwick­ lungsprozeß unter Verwendung echter Maskenmuster struktu­ riert wird.

Fig. 2 ist ein Layout eines anderen herkömmlichen Maskenmus­ ters, das dem in Fig. 1A dargestellten Maskenmuster ähnlich sieht. Die vierten Lichtabschirmungs-Linienmuster 5a und 5b, die neben dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linien­ muster 3 und 4 ausgebildet sind, die ihrerseits an einer langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 2 ausgebildet sind, sind mit dem zweiten bzw. dritten Lichtab­ schirmungs-Linienmuster 3 bzw. 4 verbunden. Demgemäß fehlen in Fig. 2 die in Fig. 1A dargestellten dritten Zwischenräume 8a und 8b.

Gemäß Fig. 2 ist auf einem durchlässigen Substrat 21 ein erstes Lichtabschirmungs-Linienmuster 22 mit vorbestimmter Breite ausgebildet. Ein zweites und ein drittes Lichtab­ schirmungs-Linienmuster 23 und 24 sind an einer langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 22 beabstandet von diesem ausgebildet.

Der mittlere Abschnitt des ersten Lichtabschirmungs-Linien­ musters 22 ist mit C bezeichnet, und seine Randabschnitte sind mit E21 und E22 bezeichnet. Der mittlere Abschnitt C verfügt über langgestreckte Form. Außerdem sind die Randab­ schnitte E21 und E22 diagonal mit dem mittleren Abschnitt C symmetrisch zueinander verbunden.

Das zweite und das dritte Lichtabschirmungs-Linienmuster 23 und 24 sind rechtwinklig auf einer Seite D21 des langge­ streckten mittleren Abschnitts C des ersten Lichtabschir­ mungs-Linienmusters 22 ausgebildet. Dabei verläuft ein ers­ ter Zwischenraum 26 zwischen dem zweiten und dritten Licht­ abschirmungs-Linienmuster 23 und 24 rechtwinklig zur langen Seite D21 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 22.

Eine Seite D22 sowohl des zweiten als auch des dritten Lichtabschirmungs-Linienmusters 23 und 24 ist der langen Seite D21 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 22 zu­ gewandt. Außerdem existiert ein zweiter Zwischenraum 27 zwi­ schen den Seiten D21 und D22. Das Verhältnis der Breite W21 des mittleren Abschnitts C des ersten Lichtabschirmungs-Li­ nienmusters 22 zur Breite W22 des zweiten und dritten Licht­ abschirmungs-Linienmusters 23 und 24 und zur Breite des ers­ ten und zweiten Zwischenraums 26 und 27 beträgt 2 : 5 : 1,5. Der erste und der zweite Zwischenraum 26 und 27 bilden eine T-Form.

Der Spitzenpunkt des Lichts beim Ausführen eines Belich­ tungsprozesses unter Verwendung dieses herkömmlichen Masken­ musters ist in der Richtung entgegengesetzt zu der beim her­ kömmlichen Maskenmuster von Fig. 1A verschoben. D. h., daß der Lichtspitzenpunkt nicht genau im mittleren Abschnitt zwischen den Seiten D21 und D22 liegt, sondern zum ersten Lichtabschirmungs-Linienmuster 22 hin verschoben ist. Im Er­ gebnis weist die Kontur der Seite D21 des ersten Lichtab­ schirmungs-Linienmusters 22, entsprechend dem ersten Zwi­ schenraum 26, beim Ausführen eines Belichtungsprozesses un­ ter Verwendung des obengenannten Maskenmusters einen konka­ ven Bereich (nicht dargestellt) auf.

Die Bildbereichsverteilung beim obengenannten herkömmlichen Maskenmuster wird experimentell unter Verwendung des Litho­ graphiesimulators FAIM erhalten. Das obenbeschriebene Pro­ blem entsteht bei einer Lichtquelle mit weniger als der g-Linie (436 nm) oder der I-Linie (365 nm).

Bei herkömmlichen Maskenmustern bestehen die folgenden Pro­ bleme. Da der Spitzenpunkt des Lichts verschoben wird, än­ dert sich die CD-Breite der Lichtabschirmungs-Linienmuster, und es entsteht ein Abrundungsfehler, bei dem die Ecken der Lichtabschirmungs-Linienmuster abgerundet sind, was die Zu­ verlässigkeit der Maskenmuster bei Halbleiterbauteilen hoher Packungsdichte beeinträchtigt. Darüber hinaus werden benach­ barte Muster verzerrt, da die Lichtverteilung ungleichmäßig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Maskenmuster zur Herstellung integrierter Schaltungen zu schaffen, durch die eine Musterverzerrung durch Lichttransmission verhindert werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die Maskenmuster gemäß den beigefüg­ ten unabhängigen Ansprüchen 1, 9 und 17 gelöst.

Bei den erfindungsgemäßen Maskenmustern liegt zusätzlich zu Lichtabschirmungs-Linienmustern ein Hilfsmuster vor, das un­ ter der Erwartung, daß der Spitzenpunkt des Lichts verscho­ ben ist, so ausgebildet ist, daß dieser Spitzenpunkt am ge­ wünschten Fleck liegen kann, wodurch eine Verzerrung des Lichts verhindert ist.

Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und andere Merkmale der Er­ findung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dar­ gelegt, und teilweise werden sie dem Fachmann bei der Unter­ suchung des Folgenden oder beim Ausüben der Erfindung er­ kennbar. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden spe­ ziell durch die Maßnahmen erzielt, wie sie in den beigefüg­ ten Ansprüchen dargelegt sind.

Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Be­ schreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur zur Ver­ anschaulichung dienen und demgemäß für die Erfindung nicht beschränkend sind, vollständiger zu verstehen sein.

Fig. 1A ist ein Layout eines herkömmlichen Maskenmusters;

Fig. 1B veranschaulicht eine Bildbereichsverteilung, wie sie durch Computersimulation mit dem Maskenmuster von Fig. 1A erhalten wurde;

Fig. 1C ist ein Kurvenbild betreffend die Intensität von durch das Maskenmuster von Fig. 1 hindurchgelaufenem Licht über dem Abstand;

Fig. 2 ist ein Layout eines anderen herkömmlichen Maskenmus­ ters;

Fig. 3A ist ein Layout eines Maskenmusters gemäß einem ers­ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3B veranschaulicht die Bildbereichsverteilung, wie sie durch Computersimulation mit dem Maskenmuster von Fig. 3A erhalten wurde;

Fig. 3C ist ein Kurvenbild betreffend die Intensität von durch das Maskenmuster von Fig. 3A hindurchgelaufenem Licht über dem Abstand;

Fig. 4A ist ein Layout eines Maskenmusters gemäß einem zwei­ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4B veranschaulicht eine Bildbereichsverteilung, wie sie durch Computersimulation mit dem Maskenmuster von Fig. 4A erhalten wurde;

Fig. 5A ist ein Layout eines Maskenmusters gemäß einem drit­ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 5B ist ein Kurvenbild betreffend die Intensität von durch das Maskenmuster von Fig. 5A hindurchgelaufenem Licht über dem Abstand.

Unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden diese nun unter Bezugnahme auf die bei­ gefügten Zeichnungen beschrieben.

Wie es in Fig. 3A dargestellt ist, ist ein erstes auf einem durchlässigen Substrat 31 hergestelltes Lichtabschirmungs- Linienmuster 32 durch einen mittleren Abschnitt C31 sowie einen ersten und einen zweiten Randabschnitt E31 und E32 gebildet, die symmetrisch zur Mitte des mittleren Abschnitts C31 liegen. Das erste Lichtabschirmungs-Linienmuster 32 ver­ fügt an einer langen Seite des mittleren Abschnitts C31 über einen konkaven Bereich 39. Von der langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 32 beabstandet, sind ein zweites und ein drittes Lichtabschirmungs-Linienmuster 33 und 34 mit Breiten ausgebildet, die kleiner als die des mittleren Abschnitts C31 sind. Zwischen dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmuster 33 und 34 ist ein Zwischenraum rechtwinklig zum ersten Lichtabschirmungs-Li­ nienmuster 32 ausgebildet.

Dabei besteht der mittlere Abschnitt C31 ausschließlich des konkaven Abschnitts 39 aus einem ersten und einem zweiten mittleren Randabschnitt CE31 und CE32. Der Zwischenraum zwi­ schen dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmuster 33 und 34 ist als erster Zwischenraum 36 bezeichnet, der dem konkaven Bereich 39 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmus­ ters 32 entspricht.

Der erste und der zweite Randabschnitt E31 und E32 sind dia­ gonal mit dem mittleren Abschnitt C31 verbunden, und sie sind symmetrisch zueinander.

Zwischen einer langen Seite D31 des ersten Lichtabschir­ mungs-Linienmuster 32, die dem zweiten und dritten Lichtab­ schirmungs-Linienmuster 33 und 34 zugewandt ist, und den kurzen Seiten D32 des zweiten und dritten Lichtabschirmungs- Linienmusters 33 und 34 existiert ein zweiter Zwischenraum 37.

An den äußeren langen Seiten des zweiten und dritten Licht­ abschirmungs-Linienmusters 33 und 34 sind vierte Lichtab­ schirmungs-Linienmuster 35a bzw. 35b ausgebildet. Zwischen diesem vierten Lichtabschirmungs-Linienmuster und dem zwei­ ten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmuster 33 und 34 sind dritte Zwischenräume 38a bzw. 38b ausgebildet. Die Breite des zweiten, dritten und vierten Lichtabschirmungs- Linienmuster 33, 34 sowie 35a und 35b ist der Breite W31 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 32 ähnlich oder gleich.

Diese Breite beträgt mehr als das 1,5fache des kürzesten Abstands zwischen der Seite D31 und der Seite D32. D. h., daß die Breite des zweiten Zwischenraums 37 im Bereich von 0,3 × (λ/NA) - 0,75 × (λ/NA) liegt. Hierbei ist λ die Wel­ lenlänge des Belichtungslichts und NA ist die numerische Apertur einer Linse.

Der konkave Bereich 39 kann abhängig von den Bedingungen beim Belichtungsprozeß, bei dem Maskenmuster mit einem sol­ chen konkaven Bereich 39 verwendet werden, verschiedene Größen aufweisen. Z. B. ist der konkave Bereich 39 so ausge­ bildet, daß er eine Größe von 0,2 × 0,05 µm betreffend die lange Seite x die kurze Seite des ersten Musters 32 auf­ weist, wenn als Wellenlänge des Belichtungslichts die g-Li­ nie von 436 nm verwendet wird, der NA-Wert 0,48 beträgt, die Teilkohärenz 0,7 beträgt und der CD(kritische Dimension)- Wert des ersten bis vierten Lichtabschirmungs-Linienmusters 32, 33, 34 sowie 35a und 35b den Wert 0,8 µm hat und die Breite des ersten bis dritten Zwischenraums 36, 37 sowie 38a und 38b den Wert 0,5 µm hat.

In einem anderen Fall ist der konkave Bereich 39 mit einer Größe von 0,15 × 0,03 µm betreffend die lange Seite x die kurze Seite des ersten Musters 32 ausgebildet, wenn als Wel­ lenlänge des Belichtungslichts 365 nm der I-Linie verwendet werden, der NA-Wert 0,63 beträgt, die Teilkohärenz 0,55 be­ trägt, der CD-Wert des ersten bis vierten Lichtabschirmungs- Linienmusters 32, 33, 34 sowie 35a und 35b den Wert 0,4 µm hat und die Breite des ersten bis dritten Zwischenraums 36, 37 sowie 38a und 38b den Wert 0,25 µm hat.

Dieser konkave Bereich 39 mit einer Größe von 0,2 × 0,05 µm oder von 0,15 × 0,03 µm ist ein feines Hilfsmuster mit einer Größe unter der Auflösungsgrenze, so daß die echte Auflö­ sung nicht beeinflußt wird. Er wird auf einer langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 32 hergestellt, und zwar entweder an der dem ersten Zwischenraum 36 zuge­ wandten Längsseite D31, oder es können zwei konkave Bereiche 39 sowohl an der Seite D31 als auch der anderen langen Seite des Musters 32 hergestellt werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3B und 3C werden das Ergebnis einer Computersimulation des Maskenmusters und ein Kurven­ bild betreffend die Lichtintensität über dem Abstand für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die Bildbereichsverteilung der Maskenmuster gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird unter der Bedingung erhalten, daß die Breite W31 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 32 größer als das 1,5fache der Breite des zweiten Zwischen­ raums 37 ist. Die durchgehende Linie 41 entspricht einer Bildkontur bei identischer Breite mit dem in Fig. 3A darge­ stellten CD-Wert für das erste, zweite und dritte Lichtab­ schirmungs-Linienmuster 32, 33 und 34. Die Linie 42 mit ab­ wechselnd langen und kurzen Strichen sowie die Linie 43 mit abwechselnd langen und zwei kurzen Strichen sowie die ge­ punktete Linie 44 zeigen Verläufe bei Überbelichtung.

Wenn unter Verwendung der Maskenmuster gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung ein Belichtungsprozeß ausge­ führt wird, liegt der Spitzenpunkt genau im mittleren Ab­ schnitt zwischen dem ersten Lichtabschirmungs-Linienmuster 32 und dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmus­ ter 33 und 34. D. h., daß das durch den ersten, zweiten und dritten Zwischenraum 36, 37 sowie 38a und 38b, wie in Fig. 3A dargestellt, laufende Licht einen Spitzenpunkt genau ent­ lang dem mittleren Abschnitt zwischen D31 und D32 im zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmuster 33 und 34 ent­ sprechend dem ersten und zweiten mittleren Randabschnitt CE31 und CE32 erzeugt. Außerdem ist genau im mittleren Ab­ schnitt zwischen dem ersten Lichtabschirmungs-Linienmuster 32 und dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmus­ ter 33 und 34 ein Lichtspitzenwert erzeugt. Dies wegen dem konkaven Bereich 39, der in einem vorbestimmten Gebiet des mittleren Abschnitts des ersten Lichtabschirmungs-Linienmus­ ters 32 liegt.

D. h., daß eine Kompensation des durch den konkaven Bereich 39 laufenden Lichts im Überlappungsbereich zwischen dem ers­ ten Lichtabschirmungs-Linienmuster 32 und dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmuster 33 und 34 so erfolgt, daß der Spitzenpunkt zur Seite D31 des ersten Lichtabschir­ mungs-Linienmuster 32 verschoben wird. Daher wird der Spit­ zenpunkt an einer Position D/2 ausgebildet, die der mittlere Abschnitt zwischen dem ersten Muster 32 sowie dem zweiten und dritten Muster 33 und 34 ist.

Wenn die in Fig. 3B dargestellte Bildbereichsverteilung be­ trachtet wird, ergibt sich, daß das durch die Seite D31 des ersten Musters 32 laufende Licht keinen dem ersten Zwischen­ raum 36 entsprechenden konvexen Abschnitt ausbildet, was vom bekannten Fall gemäß Fig. 1B abweicht. Da der Spitzenpunkt A im mittleren Abschnitt ausgebildet ist, werden die Ecken des zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmusters 33 und 34 nicht beeinflußt, was die Erzeugung eines Näheeffekts beschränkt, der Abrundungsfehler an den Ecken erhöhen würde.

Das Layout eines Maskenmusters gemäß dem in Fig. 4A darge­ stellten zweiten Ausführungsbeispiel ist dem in Fig. 3A dar­ gestellten ähnlich.

Wie es in Fig. 4A dargestellt ist, werden Maskenmuster, die denen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich sind, in vorbestimmten Gebieten eines durchlässigen Substrats 31 her­ gestellt. Ein zweites und ein drittes Lichtabschirmungs-Li­ nienmuster 33 und 34 sind an einer langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 32 ausgebildet. Ein fünftes Lichtabschirmungs-Linienmuster 51 ist an der anderen langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmuster 32 ausgebil­ det. Dieses fünfte Muster 51 verfügt über dieselbe Form wie das erste Muster 32 und verläuft parallel zu diesem. Auch hat das fünfte Muster 51 konkave Bereiche 58 an Orten, die solchen beim ersten Muster 32 entsprechen.

Der am ersten Muster 32 erzeugte konkave Bereich wird als erster konkaver Bereich 39 bezeichnet, und der am fünften Muster 51 wird als zweiter konkaver Bereich 58 bezeichnet.

Auf einer langen Seite des fünften Musters 51 sind ein sechstes und siebtes Lichtabschirmungs-Linienmuster 52 und 53 mit Formen ausgebildet, die denen des zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmusters 33 und 34 ähnlich sind. Die Muster 52 und 53 verlaufen rechtwinklig zum fünften Muster 51. Zwischen dem sechsten und dem siebten Lichtabschirmungs- Linienmuster 52 und 53 verläuft ein vierter Zwischenraum 55. Zwischen dem fünften Lichtabschirmungs-Linienmuster 51 und dem sechsten und siebten Lichtabschirmungs-Linienmuster 52 und 53 verläuft ein fünfter Zwischenraum 56.

An den äußeren langen Seiten des sechsten und siebten Licht­ abschirmungs-Linienmusters 52 und 53 sind jeweils achte Lichtabschirmungs-Linienmuster 54a und 54b ausgebildet, zwi­ schen denen ein vierter Zwischenraum 55 liegt. Dabei sollte die Breite W51 des fünften Musters 51 größer als das 1,5fache der Breite des fünften Zwischenraums 56 sein. Genauer gesagt, sollte die Breite des fünften Zwischenraums 56 im Bereich von 0,3 × (λ/NA) - 0,75 × (λ/NA) liegen. Hierbei ist λ die Wellenlänge des Belichtungslichts, und NA ist die nu­ merische Apertur einer Linse.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4B wird nun das Ergebnis der Com­ putersimulation für die in Fig. 4A dargestellten Muster ge­ mäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrie­ ben.

Wie es in Fig. 4B dargestellt ist, ist die Bildbereichsver­ teilung für die Maskenmuster gemäß dem zweiten Ausführungs­ beispiel beinahe dieselbe wie die beim ersten Ausführungs­ beispiel. Dabei zeigt eine durchgehende Linie 61 den Bild­ verlauf mit identischen Breiten betreffend die CD-Werte des fünften, sechsten und siebten Lichtabschirmungs-Linienmus­ ters 51, 52 und 53. Eine Linie 62 mit abwechselnd langen und kurzen Strichen sowie eine Linie 63 mit abwechselnd langen und zwei kurzen Strichen sowie eine gestrichelte Linie 64 veranschaulichen Bedingungen mit Überbelichtung.

Wenn unter Verwendung von Maskenmustern gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Belichtungsprozeß ausgeführt wird, liegt ein Spitzenpunkt an einem ersten mittleren Punkt A ge­ nau im mittleren Abschnitt zwischen dem ersten Lichtabschir­ mungs-Linienmuster 32 und dem zweiten und dritten Lichtab­ schirmungs-Linienmuster 33 und 34, und ein anderer Spitzen­ punkt liegt an einem zweiten mittleren Punkt B genau im mittleren Abschnitt zwischen dem fünften Lichtabschirmungs- Linienmuster 51 und dem sechsten und siebten Lichtabschir­ mungs-Linienmuster 52 und 53. Dies, da der erste und der zweite konkave Bereich 39 und 58 an den beiden Seiten des ersten und fünften Lichtabschirmungs-Linienmusters 32 bzw. 51 ausgebildet sind.

Das Layout des in Fig. 5A dargestellten Maskenmusters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist dem des in Fig. 3A dar­ gestellten Maskenmusters gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel sehr ähnlich. Der Aufbau beim dritten Ausführungsbei­ spiel ist derjenige, daß die vierten Lichtabschirmungs-Li­ nienmuster 35a und 35b zu beiden Seiten des zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmusters 33 und 34, wie auf einer langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmus­ ters 32 beim zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet, in Verbindung mit dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs- Linienmuster 33 und 34 stehen.

Wie es in Fig. 5A dargestellt ist, besteht ein erstes Licht­ abschirmungs-Linienmuster 52 auf einem durchlässigen Sub­ strat 51 aus einem mittleren Abschnitt C71 und einem ersten und einem zweiten Randabschnitt E71 bzw. E72. Diese Randab­ schnitte E71 und E72 sind zueinander symmetrisch. Der mitt­ lere Abschnitt C71 verfügt in einem vorbestimmten Gebiet über einen konvexen Bereich 77. Die Breite des zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmusters 73 und 74 verlaufen rechtwinklig zum ersten Muster 72, um die Enden des ersten und zweiten Randabschnitts E71 bzw. E72 zu erreichen.

Dabei besteht der mittlere Abschnitt C71 mit Ausnahme des konvexen Bereichs 77 aus mittleren Randabschnitten CE71 und CE72 zu beiden Seiten des konvexen Bereichs 77.

Zwischen dem zweiten und dritten Muster 73 und 74 existiert ein erster Zwischenraum 75. Dieser ist in der Richtung aus­ gebildet, in der der konvexe Bereich 77 des ersten Musters 72 vorspringt. Der erste und der zweite Randabschnitt E71 und E72 und E72 liegen an anderen Positionen bezüglich des mittleren Abschnitts C71, und sie sind diagonal mit diesem verbunden. Eine lange Seite D71 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmus­ ters 72 ist dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Li­ nienmuster 73 und 74 zugewandt. Seiten D72 des zweiten und dritten Musters 73 und 74 entsprechen der Seite D71. Zwi­ schen den Seiten D71 und D72 existiert ein zweiter Zwischen­ raum 76.

Dabei ist die Breite W72 des zweiten und dritten Lichtab­ schirmungs-Linienmusters 73 und 74, entsprechend der Seite D71 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 72, so ausge­ bildet, daß sie größer als das Doppelte der Breite W71 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 72 ist. Diese Breite des zweiten Zwischenraums 76 ist größer als das 1,5fache der Breite W71 des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters 72.

Der Spitzenpunkt des Lichts von den gemäß dem dritten Aus­ führungsbeispiel ausgebildeten Maskenmustern liegt bei D/2, d. h. genau im mittleren Abschnitt zwischen der Seite D71 des ersten Musters 72 und der Seite D72 des zweiten und dritten Musters 73 und 74. Dies, weil das Licht aufgrund des Maskenmusterabschnitts des konvexen Bereichs 77 nicht hin­ durchläuft.

Während das durch die in Fig. 2 dargestellten Maskenmuster hindurchlaufende Licht einen Spitzenpunkt am Fleck A'' auf­ weist, wird das durch die Maskenmuster gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel laufende Licht im konvexen Bereich 77 verringert, so daß der Spitzenpunkt in der Richtung der Seite D72 des zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linien­ musters 73 und 74 verschoben ist, so daß er am Fleck A liegt.

Erfindungsgemäße Maskenmuster zeigen die folgenden Vorteile. Es kann dafür gesorgt werden, daß die Lichtintensitätsver­ teilung genau im mittleren Abschnitt der Maskenmuster liegt, entsprechend den Positionierungen der Maskenmuster, wodurch die Zuverlässigkeit von Halbleiterbauteilen hoher Packungs­ dichte erhöht ist. Ferner kann eine Verzerrung benachbarter Maskenmuster verhindert werden, da eine gleichmäßige Licht­ verteilung erzielt wird.

Claims (21)

1. Maskenmuster mit

• - einem durchlässigen Substrat (31);
• - einem ersten Lichtabschirmungs-Linienmuster (32), das so ausgebildet ist, daß es auf dem durchlässigen Substrat langgestreckte Form aufweist; und
• - einem zweiten und einem dritten Lichtabschirmungs-Linien­ muster (33, 34) mit langgestreckter Form, die von einer lan­ gen Seite (D31) des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters beabstandet sind und eine Breite aufweisen, die kleiner als die Breite von Randabschnitten des ersten Lichtabschirmungs- Linienmusters ist;
• - wobei zwischen dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs- Linienmuster ein Zwischenraum (36) rechtwinklig zur Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters ausgebildet ist; gekennzeichnet durch
• - einen konkaven Bereich (39), der auf der langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters ausgebildet ist und dem Zwischenraum zwischen dem zweiten und dritten Lichtab­ schirmungs-Linienmuster zugewandt ist.

2. Maskenmuster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konkave Bereich (39) so ausgebildet ist, daß er eine Größe unter der Auflösungsgrenze aufweist.

3. Maskenmuster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß konkave Bereiche (39) an beiden langen Seiten des ers­ ten Lichtabschirmungs-Linienmusters (32) ausgebildet sind.

4. Maskenmuster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konkave Bereich (39) eine Größe von 0,2 × 0,05 µm oder von 0,15 × 0,03 µm hinsichtlich (lange Seite × kurze Seite) des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters (32) auf­ weist.

5. Maskenmuster nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Lichtab­ schirmungs-Linienmusters (32) so ausgebildet ist, daß sie das 1,5fache des kürzesten Abstands zwischen seiner langen Seite (D31) und dem dieser benachbarten zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmuster (33, 34) ist.

6. Maskenmuster nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen der langen Seite (D31) des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters (32) und dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmuster (33, 34) im Bereich von 0,3 × (λ/NA) - 0,75 × (λ/NA) liegt, wobei λ die Wellenlänge des Belichtungslichts und NA ist die numeri­ sche Apertur einer Linse ist.

7. Maskenmuster nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite und das dritte Lichtabschirmungs-Linienmuster (33, 34) so ausgebildet sind, daß sie dieselbe Breite wie das erste Lichtabschirmungs- Linienmuster (32) aufweisen.

8. Maskenmuster nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lichtabschirmungs- Linienmuster (32) Lichtabschirmungs-Linienmuster (E31, E32) aufweist, die sich diagonal ausgehend von seinen Randab­ schnitten erstrecken und vierte Lichtabschirmungs-Linienmus­ ter (35a, 35b) an den langen Seiten des zweiten bzw. dritten Lichtabschirmungs-Linienmusters (33, 34) ausgebildet sind, wobei zwischen diesen und dem vierten Lichtabschirmungs-Li­ nienmuster dritte Zwischenräume (38a, 38b) ausgebildet sind.

9. Maskenmuster mit

• - einem durchlässigen Substrat (31);
• - einem ersten Lichtabschirmungs-Linienmuster (32), das so ausgebildet ist, daß es auf dem durchlässigen Substrat langgestreckte Form aufweist; und
• - einem zweiten und einem dritten Lichtabschirmungs-Linien­ muster (33, 34) mit langgestreckter Form, die von einer lan­ gen Seite (D31) des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters beabstandet sind und eine Breite aufweisen, die kleiner als die Breite von Randabschnitten des ersten Lichtabschirmungs- Linienmusters ist;
• - wobei zwischen dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs- Linienmuster ein erster Zwischenraum (36) rechtwinklig zur Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters ausgebildet ist; gekennzeichnet durch
• - einen ersten konkaven Bereich (39), der auf der langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters ausgebildet ist und dem Zwischenraum zwischen dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmuster zugewandt ist;
• - ein viertes Lichtabschirmungs-Linienmuster (51), das an der anderen langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Li­ nienmusters beabstandet von diesem ausgebildet ist;
• - ein fünftes und ein sechstes Lichtabschirmungs-Linienmus­ ter (52, 53), die auf dem durchlässigen Substrat auf einer langen Seite des vierten Lichtabschirmungs-Linienmusters ausgebildet sind;
• - wobei zwischen dem fünften und sechsten Lichtabschirmungs- Linienmuster ein zweiter Zwischenraum (55) rechtwinklig zur langen Seite des vierten Lichtabschirmungs-Linienmusters ausgebildet ist; und
• - einen zweiten konkaven Bereich (58), der auf der langen Seite des vierten Lichtabschirmungs-Linienmusters ausgebil­ det ist und dem zweiten Zwischenraum zwischen dem sechsten und fünften Lichtabschirmungs-Linienmuster zugewandt ist.

10. Maskenmuster nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Lichtabschirmungs-Linienmuster (51) parallel zum ersten Lichtabschirmungs-Linienmuster (32) ausgebildet ist.

11. Maskenmuster nach einem der Ansprüche 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite konkave Bereich (39, 58) so ausgebildet sind, daß sie eine Größe unter der Auflösungsgrenze aufweisen.

12. Maskenmuster nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite konkave Berei­ che (39, 58) zu beiden langen Seiten des ersten bzw. vierten Lichtabschirmungs-Linienmusters (32, 51) ausgebildet sind.

13. Maskenmuster nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite konkave Bereich (39, 58) eine Größe von 0,2 × 0,05 µm oder von 0,15 × 0,03 µm hinsichtlich (lange Seite × kurze Seite) des ersten Lichtabschirmungs- Linienmusters (32) aufweisen.

14. Maskenmuster nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (W51) des ersten Lichtab­ schirmungs-Linienmusters (32, 51) größer als das 1,5fache des kürzesten Abstands zwischen einer Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters (32) und den benachbarten zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmustern (33, 34) oder des kürzesten Abstands zwischen der einen Seite des vierten Lichtabschirmungs-Linienmusters (51) und den benach­ barten fünften und sechsten Lichtabschirmungs-Linienmustern (52, 53) ist.

15. Maskenmuster nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Seite des ers­ ten Lichtabschirmungs-Linienmusters (32) und dem benachbar­ ten zweiten und dritten Lichtabschirmungs-Linienmuster (33, 34) sowie der Abstand zwischen der einen Seite des vierten Lichtabschirmungs-Linienmusters (51) und dem benachbarten fünften und sechsten Lichtabschirmungs-Linienmuster (52, 53) im Bereich von 0,3 × (λ/NA) - 0,75 × (λ/NA) liegt, wobei λ die Wellenlänge des Belichtungslichts und NA ist die numeri­ sche Apertur einer Linse ist.

16. Maskenmuster nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite bis sechste Lichtab­ schirmungs-Linienmuster (33, 34, 52, 53) so ausgebildet sind, daß sie dieselbe Breite wie das erste und vierte Lichtabschirmungs-Linienmuster (32, 51) aufweisen.

17. Maskenmuster mit

• - einem durchlässigen Substrat (71);
• - einem ersten Lichtabschirmungs-Linienmuster (72), das so ausgebildet ist, daß es auf dem durchlässigen Substrat langgestreckte Form aufweist; und
• - einem zweiten und einem dritten Lichtabschirmungs-Linien­ muster (73, 74) mit langgestreckter Form, die auf einer lan­ gen Seite (D71) des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters so ausgebildet sind, daß sie eine Länge aufweisen, die län­ ger als das Doppelte der Breite (W71) des ersten Lichtab­ schirmungs-Linienmusters ist, wobei sie beabstandet vom ers­ ten Lichtabschirmungs-Linienmuster ausgebildet sind;
• - wobei zwischen dem zweiten und dritten Lichtabschirmungs- Linienmuster ein Zwischenraum (75) rechtwinklig zur langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters ausgebildet ist; gekennzeichnet durch
• - einen konvexen Bereich (39), der auf der langen Seite des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters ausgebildet ist und dem Zwischenraum zwischen dem zweiten und dritten Lichtab­ schirmungs-Linienmuster zugewandt ist.

18. Maskenmuster nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der konvexe Bereich (77) so ausgebildet ist, daß er eine Größe unter der Auflösungsgrenze aufweist.

19. Maskenmuster nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der konvexe Bereich (77) eine Größe von 0,2 × 0,05 µm oder von 0,15 × 0,03 µm hinsichtlich (lange Seite × kurze Seite) des ersten Lichtabschirmungs-Linienmusters (72) auf­ weist.

20. Maskenmuster nach einem der Ansprüche 17 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Lichtab­ schirmungs-Linienmusters (32) so ausgebildet ist, daß sie das 1,5fache des kürzesten Abstands zwischen seiner langen Seite (D71) und den benachbarten zweiten und dritten Licht­ abschirmungs-Linienmustern (73, 74) ist.

21. Maskenmuster nach einem der Ansprüche 17 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen der langen Seite (D731) des ersten Lichtabschirmungs-Linienmus­ ters (732) und den benachbarten zweiten und dritten Lichtab­ schirmungs-Linienmustern (73, 74) im Bereich von 0,3 × (λ/NA) - 0,75 × (λ/NA) liegt, wobei λ die Wellenlänge des Belichtungslichts und NA die numerische Apertur einer Linse ist.