DE69319901T2

DE69319901T2 - Methode zur herstellung eines lithographischen musters in einem verfahren zur herstellung von halbleitervorrichtungen

Info

Publication number: DE69319901T2
Application number: DE69319901T
Authority: DE
Inventors: Jang Fung San Jose Ca 95131 Chen; James A. Milpitas Ca 95035 Matthews
Original assignee: Microunity Systems Engineering Inc
Current assignee: ASML MaskTools Netherlands BV
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH07505507A; JP3495734B2; AU4277893A; EP0634028A1; EP0634028B1; US5340700A; WO1993020482A1; CA2132005A1; ATE168791T1; DE69319901D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Lithographie, insbesondere Verfahren zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen mittels Übertragen von Maskenmustern auf die Oberfläche eines Siliciumsubstrats.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Lithographie, wie sie bei der Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet wird, beinhaltet den Vorgang des Druckens von zweidimensionalen Formen auf die Oberfläche eines Halbleitersubstrats. Diese Formen bilden die Teile der Schaltung, wie zum Beispiel die Gate-Elektroden, Kontakte, Durchgänge, metallischen Zwischenverbindungen usw.
Als Teil des IC-Lithographieverfahrens wird ein strahlungsempfindliches Material, wie z. B. ein Photoresist, auf den Siliciumwafer für gewöhnlich aufgetragen und getrocknet. Die Photoresistschicht wird dann unter Verwendung der zweckmäßigen geometrischen Muster durch eine Photomaske mittels einer Bilderzeugungsvorrichtung belichtet. Die Bilderzeugungsvorrichtung benutzt eine Lichtquelle oder Strahlungsquelle für die Belichtung der Maske. Nach der Belichtung wird der Wafer für gewöhnlich in einer Lösung imprägniert, welche die belichteten Bilder in dem Photoresist entwickelt. Beispielsweise schaffen diese Maskenmuster einen Weg zur Entwicklung von elektrischen Kontakten auf dem Siliciumsubstrat.
Ganz allgemein weisen die für das Fertigen von IC-Bauelementen verwendeten Geometrien eine rechteckige Form auf. Wenn geradlinige Geometrien gedruckt werden, tauchen gewisse Probleme auf, insbesondere in den Eckbereichen des Musters. Zum Beispiel integriert das Photoresist während der Belichtung mit Licht oder Strahlung die Energievertei lungen aus allen umgebenden Bereichen. Das bedeutet, daß die Belichtungsdosis in einer Umgebung auf dem Wafer durch die Belichtungsdosis in angrenzenden Umgebungen beeinflußt wird. Diese Erscheinung wird häufig als Näheneffekt bezeichnet.
Da ein Eckbereich in einem Photoresistmuster keine Nachbarbereiche aufweist, wird die Belichtungsdosis in einer Ecke immer geringer als die Belichtungsdosis sein, die an den Körper oder an eine Längsseite des Musters abgegeben wird. Folglich werden die Ecken eines entwickelten Photoresistmusters tatsächlich etwas abgerundet sein, eher als rechtwinkelig, aufgrund der Tatsache, daß weniger Energie an die Ecken als an die anderen Bereiche des Maskenmusters abgegeben wurde.
Bei Schaltungen mit geringer Dichte, bei denen die Bauelementgeometrien groß sind, hat die Eckenrundung einen unbedeutenden Einfluß auf das Bauelementverhalten. In Größtintegrationsschaltungen (VLSI) jedoch, bei welchen die Bauelementstrukturen sehr viel kleiner (z. B. im Submikronbereich) sind, können Abrundungseffekte eine beträchtliche Störung der Schaltungsfunktion ausüben. Zum Beispiel verringert die Rundung von elektrischen Kontakten die für die Leitung verfügbare Gesamtfläche, wodurch sich ein erhöhter Kontaktwiderstand ergibt.
Die unten gezeigte Tabelle I veranschaulicht, wie eine Eckenrundung einen Flächenverlust bei kleinen Kontakten für ein typisches Halbleiterverfahren erzeugt. Offensichtlich ist es für jede VLSI-Schaltung unerwünscht, unter den schädlichen Effekten eines erhöhten Kontaktwiderstandes zu leiden, die sich aus einem Verlust an Kontaktfläche ergeben. TABELLE 1
Eine andere herausfordernde Aufgabe des IC-Lithographieverfahrens besteht darin, eine zweidimensionale Struktur, wie zum Beispiel eine Kontaktmaske, mit Strukturgrößen zu drukken, die vergleichbar mit der oder kleiner als die Auflösungsgrenze für die Bilderzeugungsvorrichtung sind. Praktiker in dem Fachgebiet verstehen es, daß die Auflösung einer Bilderzeugungsvorrichtung gewöhnlich als die kleinste Struktur definiert ist, welche die Belichtungsvorrichtung/ wiederholt auf den Wafer drucken kann. Beispielsweise beträgt die Auflösung einer handelsüblichen Bilderzeugungsvorrichtung wie der ASM 5500/60 etwa 0,47 um (0,47 Mikron). Das bedeutet, daß mit der Abnahme der kritischen Abmessungen der Maskenstrukturen bei der Erreichung der Auflösungsgrenze der lithographischen Anlage die Übereinstimmung zwischen dem Maskenentwurf und dem tatsächlichen, in dem Photoresist entwickelten Entwurfsmuster, bedeutsam verringert wird. Tatsächlich werden unterhalb einer bestimmten Abmessungsgrenze einige Bilder einfach unauflösbar (siehe z. B. Tabelle 1).
Fig. 1A-1C veranschaulichen diese Erscheinung. Fig. 1A zeigt eine isolierte Strukturkante, die von einer Lichtquelle oder Strahlungsquelle beleuchtet wird. Nachdem die beleuchtete Strukturkante durch die Linse einer zugehörigen Bilderzeugungsvorrichtung gelangt ist, wird ein Kantengradient der Bildintensität auf der Substratoberfläche erzeugt. Dieser Freikantengradient stellt die Änderung der Bildintensität von vollständig belichteten Bereichen bis zu vollständig dunklen oder maskierten Bereichen auf dem Substrat dar.
Fig. 1B veranschaulicht eine Struktur mit zwei nahen Kanten, die von einer Bilderzeugungsvorrichtung gleichzeitig belichtet werden. In Übereinstimmung mit den oben erörterten Prinzipien erzeugt jede Strukturkante für sich einen eigenen Freikantengradienten, wobei keine Beugung an dem Kantenspalt gezeigt ist. Anders gesagt, die benachbarten Kantengradienten werden aufgrund der Tatsache nicht vermischt, daß die Struktur von der Bilderzeugungsvorrichtung vollständig aufgelöst werden kann. Es sollte bemerkt werden, daß jeder Kantengradient das Kennzeichen der Bilderzeugungsvorrichtung darstellt, das durch dessen numerische Apertur (NA) und der Belichtungswellenlänge (λ) der Quellenstrahlung beschrieben werden kann.
Wenn die zwei Strukturkanten während einer einzigen Belichtung sehr nah aneinander gebracht werden, fangen die beiden Kantengradienten zu wechselwirken oder beugen an. Bei einem bestimmten Mindestabstand (gezeigt in Fig. 1B) behalten die zwei benachbarten Kantengradienten noch ihre eigene Identität. Wenn die beiden Kanten jedoch näher als bis zum auflösbaren Mindestabstand der Bilderzeugungsvorrichtung (wie in Fig. 1C gezeigt) aneinander geschoben werden, verursacht Beugung eine Vermischung der Kantengradienten. Das Ergebnis ist, daß die Identität jeder einzelnen Kante verloren geht. Anders gesagt, die vereinigten Freikantengradienten sind einfach nicht auflösbar.
Der bei einem lithographischen Verfahren einzuhaltende Mindestabstand, um die Überlappung von Kantengradienten zu vermeiden, ist definiert durch die Rayleigh-Grenze (d. h. die Auflösung) der Bilderzeugungsvorrichtung. Mathematisch kann die Rayleigh-Grenze so ausgedrückt werden:
Rayleigh-Grenze = k(λ/NA)
wobei k ein einstellbarer Parameter ist, abhängig von einer Mehrzahl an Verfahrenskriterien wie z. B. der Resistart. Ein typischer Wert für k für ein Halbleiterherstellungsverfahren beträgt etwa 0,7. Für eine Bilderzeugungsvorrichtung des Standes der Technik, wie z. B. die ASM 5500/60, λ = 0,36 um, NA = 0,54, beträgt daher der Mindestabstand zweier auflösbarer Kanten etwa 0,47 um (0,47 Mikron). Das bedeutet, daß diese bestimmte Bilderzeugungsvorrichtung nicht für das Drucken von Strukturen mit kritischen Abmessungen oder gemusterten Kanten brauchbar ist, welche weniger als etwa 0,47 Mikron voneinander beabstandet sind.
Auf der Basis des Rayleigh-Kriteriums ist es offensichtlich, daß für die Verbesserung der Auflösung von photolithographischen Verfahren eine neue Generation von Bilderzeugungsvorrichtungen geschaffen werden müßte. Diese Vorrichtungen müßten höhere numerische Aperturen erreichen und/oder neue Belichtungsquellen mit weit kürzeren Wellenlängen verwenden. Das Problem besteht jedoch darin, daß solche verbesserten Bilderzeugungsvorrichtungen gegenwärtig nicht im Handel erhältlich sind. Außerdem werden die Entwicklung von solchen Vorrichtungen eine beträchtliche Kapitalinvestition und auch bedeutende Fortschritte bei den bestehenden Bilderzeugungstechnologien erfordern. Alternative Techniken, wie z. B. Belichtungsabstimmung, Kontrastverstärkungsschichten, Phasenverschiebungsmaskierungen und Elektronenstrahl- oder Röntgenstrahlentechnologien, sind zur Zeit entweder sehr kostspielig oder bieten nur geringste Verbesserungen der Auflösungsgrenze an.
Das IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 32, Nr. 3A, 1989, Seiten 420-421, "Method for generating structures smaller than normal resolution limit" beschreibt, wie durch doppelte Belichtung einer Photomaske, die zwischen den beiden Belichtungen verschoben wird, ein kleineres Bild als das von der Maske projizierte Bild gebildet wird.
Wie es gesehen wird, offenbart die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren der Bildzerlegung, das in Verbindung mit bestehenden Bilderzeugungsvorrichtungen verwendet werden kann, um die Auflösungsgrenze eines lithographischen Verfahrens von Grund auf zu verbessern. Das erfundene Verfahren ist besonders gut geeignet für den Gebrauch beim Drucken von sehr kleinen zweidimensionalen Strukturen auf einem Halbleiterwafer, wie es Kontakte, Durchgänge usw. sind. Außerdem entlastet das erfundene Verfahren die Rayleigh-Grenze bei der Bilderzeugung von breiteren Strukturmaßen und erzeugt die gewünschten zweidimensionalen Muster mit im Vergleich zu den Versuchen des Standes der Technik weit weniger komplizierten Belichtungsabläufen. Der Reingewinn besteht darin, daß die vorliegende Erfindung das gesamte Lithographieverfahren merklich verbessert, während sie die Auflösungsgrenze weit unter die bei der Verwendung von Standardvorrichtungen und Standardtechniken zur Bilderzeugung gewöhnlich erreichbare Auflösungsgrenze ausdehnt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Verfahren zur Verbesserung des lithographischen Bemusterungsverfahrens für die Halbleiterherstellung wird offenbart. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Strukturkanten mittels unkorrelierter Kantenbelichtungen zerlegt, wobei zwei Strukturkanten, die um weniger als die Rayleigh-Grenze der Bilderzeugungsvorrichtung voneinander ge trennt sind, mittels getrennter Belichtungsschritte unter Verwendung einer zerlegten Bildmaske gedruckt werden.
Daher ist es eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Probleme von lithographischen Verfahren nach dem Stand der Technik zu überwinden, insbesondere wenn kleine Strukturen (z. B. Bauelementkontakte) gedruckt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Drucken von zweidimensionalen Subauflösungsmustern (d. h. unter der Rayleigh-Grenze der zugehörigen Bilderzeugungsvorrichtung) zu erleichtern. Diese Fähigkeit wird ohne Veränderungen an den Hardwarebestandteilen der Bilderzeugungsvorrichtung erzielt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches lithographisches Verfahren zum Drucken von zueinander senkrecht stehenden Kanten zu schaffen, während die Abrundungseffekte auf ein Mindestmaß zurückgeführt werden. Das erzielte Ergebnis ist ein viel "rechtwinkeligeres" Kontaktmuster, definiert mit wesentlich geringeren zweidimensionalen Schwundproblemen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein lithographisches Verfahren zu schaffen, bei dem benachbarte Strukturkanten auf eine unkorrelierte Weise gedruckt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nur eine Strukturkante zu einem Zeitpunkt wirksam belichtet. Ein Ergebnis des erfundenen Verfahrens ist es, daß die nutzbare Schärfentiefe mit jenen größeren Strukturen vergleichbar ist, die vollständig unkorrelierte Kanten aufweisen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für lithographische Prozesse zu schaffen, welches aus zukünftigen Verbesserungen und Fortschritten auf dem Gebiet der Technologie von Bilderzeugungsvorrichtungen Nutzen ziehen kann. Wenn neuere, besser arbeitende lithographische Vorrichtungen geschaffen werden, kann die vorliegende Erfindung diese neue Technologie in vollem Umfang ausnutzen. Das bedeutet, daß durch den Gebrauch der vorliegenden Erfindung die Auflösungsgrenze einer Bilderzeugungsvorrichtung auf jeden Fall verbessert werden kann.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das zusammen mit moderner Resistprozeßtechnologie verwendet werden kann, um die Auflösungsgrenze eines lithographischen Systems weiter auszudehnen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es, einen Bildzerlegungsalgorithmus zu schaffen, der in gebräuchliche Werkzeuge für den computergestützten Entwurfs (CAD) eingegliedert werden kann, um zu einem automatischen Ablauf für die Verwendung in einem lithographischen Verfahren zu werden. In einem solchen Fall wird der Zerlegungsvorgang für den Entwerfer der integrierten Schaltung transparent. Außerdem erlaubt es die Verwendung des Bildzerlegungsalgorithmus der vorliegenden Erfindung, daß Belichtungsinformation über eine Bildverschiebung erzeugt werden und direkt der Schrittmotormaschine zugeführt werden kann. Dieser Vorgang kann wieder transparent für Online- Bedienungspersonen durchgeführt werden, so daß Handhabungsfehler möglichst gering gehalten werden und der Herstellungsvorgang von Halbleiterwafern weiter verbessert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A-1C veranschaulichen die Probleme, die bei der optischen Lithographie beim Schrumpfen der Bauelementstrukturen auftauchen.
Fig. 2A-2C veranschaulichen das grundlegende Konzept der Zerlegung von Strukturen unter Verwendung unkorrelierter Kanten.
Fig. 3 veranschaulicht weiter, wie die in Fig. 2 gezeigten Konzeptbausteine verknüpft werden können, um eine minimal große Kontaktöffnung zu erzeugen.
Fig. 4 ist ein Beispiel, das zeigt, wie das Verfahren der vorliegenden Erfindung genutzt werden kann, um eine zweidimensionale Struktur mit zwei Kanten zu drucken, die kleiner als die Auflösungsgrenze der Bilderzeugungsvorrichtung sind.
Fig. 5 zeigt, wie das in dem Schema der Fig. 4 dargelegte Konzept ausgebaut werden kann, wenn zusätzliche Belichtungsschritte für die Erzeugung noch kleinerer Strukturgrößen verwendet werden.
Fig. 6 veranschaulicht einen Vorgang, bei welchem eine entworfene Kontaktstruktur unter Nutzung des Bildzerlegungsverfahrens der vorliegenden Erfindung errichtet wird.
Fig. 7 veranschaulicht die Herleitung der Geradkantenabmessung einer entworfenen quadratischen Struktur.
Fig. 8A und 8B zeigen die erforderlichen Mindestabstände, wie sie für eine Reihe von Kontakten, sowohl in rechtwinkeligen als auch diagonalen Richtungen berechnet werden.
Fig. 9 veranschaulicht ein Verfahren zur Verbesserung der optischen Auflösung durch Ändern des Freibildgradienten einer Strukturkante.
Fig. 10 zeigt ein zerlegtes Bild mit intensitätsabgeglichenen Kanten.

GENAUE BESCHREIBUNG

Ein Verfahren zur Verbesserung des lithographischen Bemusterungsverfahrens bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen wird offenbart. Das erfundene Verfahren ist gekennzeichnet durch seine Anwendbarkeit auf alle Formen der optischen Lithographie, laser- und nicht laserbasierten Lithographie mit tiefem Ultraviolett (UV), Röntgenlithographie, ebenso wie auf Teilchenstrahlen basierenden Lithographie. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche bestimmte Einzelheiten bekanntgegeben, wie z. B. bestimmte Vorrichtungen, Abmessungen, Materialsorten usw., um für ein tiefgreifendes Verstehen der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Es wird jedoch dem Fachmann klar sein, daß diese bestimmten Einzelheiten in der Praxis der vorliegenden Erfindung nicht eingesetzt werden müssen. In anderen Fällen sind wohlbekannte Verfahrensschritte nicht im Detail beschrieben worden, um es zu vermeiden, daß die vorliegende Erfindung auf unnötige Weise undeutlich gemacht wird.
Die grundlegenden Konzeptbausteine der vorliegenden Erfindung umgehen die Beschränkungen der Rayleigh-Grenze beim Drucken von kleinen zweidimensionalen Strukturen mittels unkorrelierter Mehrfachbelichtungen. Bei herkömmlichen lithographischen Verfahren werden zwei oder mehrere Kanten einer Struktur definiert, indem sie während der Maskenbelichtung gleichzeitig nah beieinander vorgelegt werden. Diese Kanten, die auf derselben Abdeckschicht erscheinen, werden korrelierte Musterkanten genannt. Bei der Belichtung erzeugen die zwei korrelierten Kanten beugende Freikantengradienten und sind daher nicht auflösbar. Wenn die beiden Kanten jedoch weit genug voneinander beabstandet sind oder in getrennte Abdeckschichten oder Belichtungsschritte zerlegt werden, tritt keine Beugung bei der Belichtung auf. In diesem letzteren Fall werden die Kanten als unkorreliert bezeichnet.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird nur eine gemusterte Kannte zu einem Zeitpunkt bei der Erzeugung von kleinen zweidimensionalen Strukturen definiert. Bei einer ersten Belichtung wird eine der Kantenstrukturen belichtet. Bei einer zweiten Belichtung wird eine andere Kante belichtet und so weiter. In einem Ausführungsbeispiel werden alle Belichtungen unter der Verwendung desselben Maskenbildes durchgeführt, das für die erste Belichtung verwendet worden ist, jedoch wird für die zweite, dritte und vierte Belichtung die Maske um eine vorbestimmte Distanz von der Stelle verschoben, von welcher aus die erste Kante abgebildet worden ist. Während der Belichtungen wird der vorher belichtete Bereich im allgemeinen vor einer weiteren Belichtung geschützt.
Nachdem der Entwicklung des Photoresists ist ein Resistmuster erzeugt, das vier nah beieinander liegende Kanten ergibt. Da die vier Kanten nicht zusammen zur gleichen Zeit als Teil eines Belichtungsschrittes vorgelegt waren, können sie in einem beliebigen Abstand gedruckt werden, während die nachteiligen Effekte der Beugung vermieden werden. Das Drucken von Strukturkanten mittels getrennter Belichtungsschritte oder Abdeckschichten wird im Zusammenhang mit dieser Anmeldung als unkorrelierte Kantenbelichtung bezeichnet.
Fig. 2A-2C veranschaulichen, wie getrennte Belichtungsschritte genutzt werden können, um Muster mit eng beabständeten Kanten zu definieren. Der große Vorteil dieser Annäherung besteht darin, daß der Abstand zwischen den Kanten viel geringer als die Rayleigh-Grenze ohne Beugung eines benachbarten Freikantengradienten betragen kann. In Fig. 2A wird eine Strahlung 10 von einer Bilderzeugungsvorrichtung 12 dazu verwendet, eine erste Strukturkante 11 zu belichten. Diese Belichtung erzeugt einen Kantengradienten 14, der eine über ein Halbleitersubstrat 20 gebildete Resistschicht belichtet. Im Fall der Fig. 2 ist ein negati ves Resist eingesetzt, das zu einem belichteten Resistbereich 15 und einem unbelichteten Bereich 16 führt. In einem negativwirkenden Resistsystem wird der belichtete Bereich 15 für den Resistentwickler unauflösbar, während der unbelichtete Bereich 16 unverändert (d. h. der Bereich 16 bleibt ein in der Entwicklerlösung auflösbarer) ist. Es ist zu bemerken, daß moderne negativwirkende Resistsysteme Linien und Zwischenräume unter einem halben Mikron auflösen können.
Beim zweiten Belichtungsschritt, gezeigt in Fig. 2B, wird eine zweite Strukturkante 13 zusammen mit der Bilderzeugungsvorrichtung 12 verwendet, um einen Kantengradienten 17 zu erzeugen. Die Strukturkante 13 ist absichtlich relativ zum Substrat 20 verschoben, um die gewünschte kritische Abmessung in der Photoresistschicht zu erzeugen. Nach der zweiten Belichtung in der Folge gibt es nur einen einzigen unbelichteten Bereich 16, der auf benachbarten Seiten von belichteten Bereichen 15 umgeben ist. Nach der Resistentwicklung ist der unbelichtete Bereich 16 wegentwickelt, um eine Öffnung 21 mit einer Abmessungsbreite "A" zu hinterlassen, die beträchtlich geringer als die Rayleigh-Grenze der Bilderzeugungsvorrichtung 12 ist (siehe Fig. 2C).
Fig. 3 zeigt das Verfahren der Fig. 2A-2C, überlagert zu einem einzigen Prozeßablauf. Dieser Ablauf veranschaulicht deutlicher, wie die Verwendung von unkorrelierten Kantenbelichtungen die entworfene Strukturgröße erzeugt, wogegen das gleichzeitige Belichten beider Kanten 11 und 13 zu einem unauflösbaren Bild führen würde. Es sollte verstanden werden, daß die zweidimensionale Struktur der Figur entweder 2A-2C oder 3 gedruckt werden kann, wenn entweder ein einziges Maskenbild verwendet wird, das für jede Belichtung verschoben wird, oder ersatzweise zwei getrennte Maskenbilder verwendet werden, die auf unterschiedliche Weise in bezug auf das Substrat 20 ausgerichtet sind.
Um große Reihen von zweidimensionalen Strukturen (wie z. B. Kontaktöffnungen) herzustellen, muß eine systematische Struktur geschaffen werden, wobei das Maskenbild eine genug große Abmessung aufweist, so daß seine Kanten unkorreliert bleiben, jedoch auflösbar. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird diese Anforderung durch ein "Bildzerlegung" genanntes Verfahren erfüllt. Dieses Verfahren wird unter Verwendung eines negativen Systems in den Beispielen der Fig. 4 und 5 veranschaulicht.
Fig. 4 veranschaulicht, wie eine rechteckige Struktur 25 in ein größeres quadratisches Maskenbild 26 zerlegt wird und wie das Maskenbild dann verwendet wird, um eine Struktur 25 auf einem Siliciumsubstrat zu reproduzieren. Die Struktur 25 stellt eine entworfene Struktur dar, die auf die Substratoberfläche gemustert werden soll. Sie umfaßt zwei relativ lange Kanten (bezeichnet mit "A" und "B"), die senkrecht auf zwei relativ kurze Kanten (bezeichnet mit "C" und "D") stehen. (In dem Beispiel der Fig. 4 wird angenommen, daß die Kanten A und B eine Distanz voneinander getrennt sind, die geringer als die Rayleigh-Grenze der verwendeten Bilderzeugungsvorrichtung ist. Ebenfalls angenommen wird, daß die Kanten C und D eine Distanz voneinander getrennt sind, die größer als die Rayleigh-Grenze ist.)
Beim ersten Belichtungsschritt wird die zerlegte Maske 26 auf eine Weise ausgerichtet, so daß eine Kante B' der Stelle der Kante B entspricht, wie sie auf dem Substrat gedruckt wird. Diese erste Kante wird wie oben beschrieben belichtet. Beim zweiten Belichtungsschritt wird das zerlegte Maskenbild 26 verschoben oder relativ zur ersten Belichtung nach unten verschoben, so daß eine Kante A' der Stelle der Kante A der Struktur 25 entspricht. Es sollte bemerkt werden, daß in diesem Beispiel die kurzen Kanten C und D kein Problem darstellen, weil sie voneinander durch eine Distanz über der Rayleigh-Grenze getrennt sind. Da die Kanten A und B durch den Einsatz von zwei getrennten Belichtungsschritten (in diesem Fall unter Verwendung desselben zerlegten Bildes) unabhängig voneinander definiert sind, können die Freikantengradienten nicht beugen. Daher wird die kleine zweidimensionale Entwurfsstruktur ohne die Schwierigkeiten mit Nähe und Auflösung reproduziert, die im Stand der Technik erfahren werden.
Wenn der Ablauf der Fig. 4 auf einen Ablauf ausgedehnt wird, der unter Verwendung desselben zerlegten Maskenbildes 26 zusätzliche Verschiebungen nach links und nach rechts umfaßt, kann eine Endstruktur 28 reproduziert werden, die eine Fläche aufweist, welche im Vergleich zur ursprünglichen belichteten Struktur beträchtlich kleiner ist. Diese Annäherung ist schematisch in Fig. 5 veranschaulicht. Es sollte bemerkt werden, daß das Verfahren, das die Struktur 28 erzeugt, insgesamt vier Belichtungsschritte erfordert, anders als die notwendigen zwei in dem Beispiel der Fig. 4. Da die vier Kanten der reproduzierten Struktur Abmessungen weit unter der Auflösung der Bilderzeugungsvorrichtung aufweisen, wird jede der vier Kanten der Struktur 28 unabhängig definiert. Wie es früher erklärt wurde, kann jeder der erforderlichen mehrfachen Belichtungsschritte für den Druck eines Bauelementkontaktes wie der Struktur 28 entweder durch die Verwendung von mehrfachen Masken ausgeführt werden, oder indem eine einzige Maske (mit einem geeigneten zerlegten Bild) verwendet wird, die für jede Belichtung annähernd verschoben wird. Also erlaubt das erfundene Verfahren das Drucken von Subauflösungsbauelementstrukturen in einem Halbleiterherstellungsverfahren.
Da die Kontaktstrukturen normalerweise in quadratischer Gestalt entworfen werden, ist es günstig, diese Strukturen in größere quadratische Formen zu zerlegen. Die Kantengröße oder kritische Abmessung (CD) des zerlegten Bildes muß jedoch lang genug sein, um den vorher beschriebenen Nähen effekt zu vermeiden. Anderenfalls würden schwere Eckenabrundungen eine rekonstruierte Kontaktstruktur mit einer kreisförmigen oder weniger als quadratischen Gestalt ergeben.
Es sei daran erinnert, daß ein quadratisches Kontaktformat bevorzugt ist, weil es im Vergleich zu Kontakten mit abgerundeten Ecken einen geringeren Kontaktwiderstand aufweist. Fig. 6 veranschaulicht, wie eine entworfene Kontaktstruktur 38 in ein größeres Maskenbild 35 zerlegt werden kann, um die Endstruktur des Kontaktes 38 auf einem Halbleitersubstrat 38 zu rekonstruieren. Es sei bemerkt, daß, während das maskierte oder ideale zerlegte Bild 35 rechtwinkelige Ecken aufweist, das tatsächliche zerlegte Bild 36, das während jedes Belichtungsschrittes gedruckt wird, wegen des Näheneffektes eine Eckenabrundung erleidet. Daher ist es der Schlüssel zum Druck eines quadratischen Kontaktes, die kritische Abmessung des zerlegten Bildes 35 zu optimieren, so daß Abrundungseffekte bei der rekonstruierten Endstruktur vermieden werden. Anders gesagt, die kleinste druckbare Kontaktstruktur unter Verwendung des erfundenen Verfahrens ist begrenzt durch die verfügbare Geradkantenabmessung des zerlegten Bildvierecks und den optischen Intensitätsgradienten dieser Kante.
Es wird beobachtet, daß die Eckenabrundung einer Resiststruktur direkt mit dem Rayleigh-Kriterium im Zusammenhang steht. Dieser Zusammenhang wird in Fig. 7 beschrieben. Die Fig. 7 veranschaulicht ein quadratisches zerlegtes Bild 40 mit einer Kantenlänge CD, wobei CD die kritische Entwurfsabmessung für das zerlegte quadratische Bild darstellt. Wenn dieses Bild unter Verwendung eines Standardresistprozesses tatsächlich gedruckt wird, zeigt das tatsächliche zerlegte Bilde 42 abgerundete Ecken. Der Radius jeder abgerundeten Ecke wird in der Fig. 7 durch die Abmessung R dargestellt. Die Geradkantenabmessung des Resistmusters, S, wird wie folgt berechnet:
S = CD - (λ/NA)
Diese Gleichung streicht auch hervor, daß dann, wenn die kritische Abmessung des Entwurfs kleiner als (λ/NA) der zugehörigen verwendeten Bilderzeugungsvorrichtung ist, eine gerade Kante nicht erzeugt wird. Das heißt, daß der Kontaktstrukturentwurf mit abgerundeten Ecken gedruckt wird. In äußersten Fällen kann der Strukturentwurf überhaupt nicht gedruckt werden.
Also kann der Zusammenhang der Fig. 7 dazu verwendet werden, die minimale notwendige CD für das zerlegte Bild vorherzusagen. Wenn zum Beispiel der Entwurf Kontaktöffnungen mit 0,3 um (0,3 Mikron) verlangt, dann wird unter Verwendung einer im Handel erhältlichen Schrittmaschine mit den Parametern X = 0,365 um (0,365 Mikron), NA = 0,54, die CD für das zerlegte quadratische Bild zu 0,973 um (0,973 Mikron) berechnet. Das bedeutet, daß ein zerlegtes Maskenbild mit ungefähr einem Mikron CD gebraucht wird, um einen 0,3 um (0,3 Mikron) großen quadratischen Kontakt genau zu definieren, wenn das erfundene Verfahren verwendet wird.
Da das zerlegte Bild oder die Maskensegmente immer größer als die entworfene Struktur ist oder sind und da mehrfache Belichtungen bei dem jetzt erfundenen Verfahren gebraucht werden, um jeden Kontakt darzustellen, tauchen bestimmte Abstandseinschränkungen auf. Zum Beispiel muß während jeder Kantenbelichtung das zerlegte Bild entsprechend verschoben werden (oder es müssen getrennte Masken verwendet werden). Jeder Verschiebungsschritt beeinflußt den Bereich um die gedruckte Kontaktstruktur. Da er belichtet ist, ist dieser Bereich für die Schaffung anderer Kontaktstrukturen unbrauchbar gemacht. Auf Basis dieser Überlegungen sind die erforderlichen minimalen Abstände für benachbarte Kontaktstrukturen durch die Gleichungen unten gegeben, ebenso wie sie in Fig. 8A und 8B graphisch gezeigt sind. Es sei bemerkt, daß in jedem Fall S als Kontaktsollendgröße definiert ist, N als der minimale horizontale oder vertikale Abstand definiert ist und M als der minimale diagonale Abstand definiert ist.
N = S + (λ/NA) (oder N = CD)
M = 2(λ/NA)
Da somit die einzelnen erforderlichen Schritte für das Drucken von Subauflösungsstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, wird jetzt ein allgemeiner Bildzerlegungsalgorithmus für die Erzeugung einer Maske für eine Kontaktreihe beschrieben. Dieser Algorithmus wird vorzugsweise in bestehende CAD-Werkzeuge eingegliedert, so daß er als ein automatischer Ablauf während des lithographischen Verfahrens ausgeführt wird. Der Algorithmus umfaßt die nachfolgenden umfassenden Schritte. (Es wird richtig eingeschätzt, daß nicht alle dieser Schritte erforderlich sein müssen, abhängig von der Verwendung des speziellen Verfahrens oder der Anwendung.)
A) Bestimmen der Kontaktmaskenendgröße S, wie sie für den Entwurf erforderlich ist;
B) Berechnen der minimalen CD, die für das zerlegte Bildquadrat erforderlich ist, unter Verwendung des Zusammenhangs CD = S + (λ/NA);
C) Bilden des oder der zerlegten Bilder auf Basis jedes Kontaktes;
D) Bestimmen der Schritte (d. h. der Bildverschiebung und der Belichtungsschritte), die für die Zerlegung der Endstruktur erforderlich sind;
E) Bestimmen des jeden Kontakt umgebenden Randbereichs, der durch den Zerlegungsvorgang beeinflußt wird;
F) Berechnen der minimalen Abstände N und M für die vertikale, horizontale und diagonale Richtung (wobei N = CD und M = 2(λ/NA)).
G) Nachprüfen, ob alle Kontakte voneinander mindestens um mehr als den minimalen Abstand getrennt sind.
H) Wenn keine der Abstandsregeln verletzt ist, dann Bilden der zerlegten Maske(n).
I) Wenn benachbarte Kontakte einen Abstand aufweisen, der kleiner als das erforderliche Mindestmaß ist, dann Entfernen eines der benachbarten Kontakte aus der aktuellen zerlegten Maske in eine zweite zerlegte Maske;
J) Erzeugen einer zweiten zerlegten Maske für die Unterbringung der aus dem vorigen Schritt entfernten Kontakte unter Erhaltung derselben jeweiligen Stellen;
K) Nochmaliges Prüfen der Abstandsregeln, um sicherzustellen, daß beide Masken keine Verletzungen aufweisen;
L) Bilden der zerlegten Bildmaske für jede Kontaktmaske;
M) Erzeugen der entsprechenden Belichtungsablaufsinformation (d. h. Verschiebungen, Maskenwechsel usw.).
Wie durch den obigen Algorithmus beschrieben, müssen, wenn eine Kontaktmaske einen dichteren Entwurfsabstand als von den Entwurfsregeln erlaubt ist, mindestens zwei zerlegte Untermasken erzeugt werden. Das ist in den Schritten I - M angezeigt. Die zwei Untermasken müssen dann beim abschließenden Verfahrensablauf zusammenwirken, um die ganze Kontaktreihe zu drucken.
Es sollte verstanden werden, daß der oben beschriebene Zerlegungsalgorithmus sowohl für Klarfeld- als auch für Dunkelfeldmasken anwendbar ist. Es wurde beobachtet, daß eine Klarfeldmaske gewisse Vorteile aufweist, die weniger Abstandsbeschränkungen und das Fehlen der Sorge über unbeabsichtigtes Belichten von Bereichen umfassen. Demgemäß wird in der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ein negativwirkender Resistprozeß verwendet. Für Dunkelfeldmasken wird oft eine zusätzliche Maske für die Auslöschung von unbeabsichtigt belichteten Bereichen gebraucht.
Da die vorliegende Erfindung auf mehrfachen Belichtungsschritten beruht, sollte es auch verstanden werden, daß eine falsche Positionierung auch nur einer Kante die gesamte CD-Steuerung der Endstruktur beeinflussen kann. Handelsübliche Bilderzeugungsvorrichtungen sind gegenwärtig jedoch mit Stufenverschiebungen mit Genauigkeiten von etwa 0,005 um (0,005 Mikron) erhältlich. Dieser hohe Genauigkeitsgrad zusammen mit der Tatsache, daß bei der vorliegenden Erfindung Bildverschiebungen im allgemeinen sehr nah bei der ursprünglichen Belichtung liegen, bedeutet, daß der Gesamteinfluß der Genauigkeit der lithographischen Vorrichtung unwesentlich ist. Außerdem läßt die Ausnutzung des Belichtungsverfahrens der vorliegenden Erfindung mit unkorrelierten Kanten eine viel größerer Tiefenschärfe als herkömmliche Druckverfahren zu. Es wird geglaubt, daß jeder von der Stufengenauigkeit der Hardware herrührende CD-Fehler durch den Vorteil, eine viel günstigere Tiefenschärfe zur Verfügung zu haben, mehr als ausgeglichen wird.
Tatsächlich lassen es die unten in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse erkennen, daß die vorliegende Erfindung bemerkenswert "quadratähnliche" Kontaktstrukturen mit 0,25 um (0,25 Mikron) Abmessungen erreichen kann. TABELLE 2
Diese Ergebnisse sind dann um so erstaunlicher, wenn berücksichtigt wird, daß die verwendete Bilderzeugungsvorrichtung und der verwendete Resistprozeß (eine ASM 5500/60 mit einem Shipley Resist SNR 248 Prozeß) gerade noch 0,45 um (0,45 Mikron) mit mehr als 60% an Kontaktflächenverlusten unter Verwendung eines Standarddruckverfahrens (siehe Tabelle 1) auflösen kann. Mit dem erfundenen Verfahren ergibt dieselbe Vorrichtung nun Kontakte so klein wie 0,25 um (0,25 Mikron) mit weniger als 25% Flächenverlust, also eine nutzbare Verdopplung der Auflösungsleistung der Belichtungsvorrichtung.
Die kleinste druckbare Abmessung unter Verwendung des beschriebenen Verlegungsverfahrens, soweit es beschrieben wurde, ist letztlich durch den Kantenintensitätsgradienten begrenzt, der von der Bilderzeugungsvorrichtung und dem Resistprozeß erzeugt wird. Es kann jedoch eine weitere Verbesserung an dem jetzt erfundenen Verfahren durch die Hinzufügung von besonders entwickelten Linienanordnungen gemacht werden, die sehr nah bei der Strukturkante liegen. Eine Maske, die solche Linienanordnungen enthält, auch als "Intensitätsabgleichsstriche" bekannt, ist in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung offenbart, die mit "Improved Mask for Photolithography" betitelt ist, EP-A-620.931, wo bei die Anmeldung dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde.
Intensitätsabgleichsstriche erfüllen die Funktion der Erhöhung der Steilheit des Kantenintensitätsgradienten, so daß die Auflösung des bilderzeugenden Systems verbessert wird. Die Abgleichsstriche selbst bestehen aus sehr dünnen Linien oder Strukturen, die zu isolierten Kanten der Struktur parallel liegen. Jede Abgleichslinie weist eine Abmessung auf, die sich als für die Bilderzeugungsvorrichtung im wesentlichen unauflösbar erweist. Es ist jedoch nicht seine Aufgabe, auf das Substrat gedruckt zu werden, sondern vielmehr den Kontrast der benachbarten Strukturkante zu beeinflussen, so daß der Freikantengradient der intensitätsabgeglichenen Strukturkante im Vergleich zum normalen Kantengradienten eine höhere Steilheit aufweist.
Fig. 9 veranschaulicht die Verwendung eines Intensitätsabgleichsstrichs 46 in Verbindung mit dem Druck einer Strukturkante 45. Die Breite des Abgleichsstrichs 46 ist vorzugsweise in der Größenordnung 0,1 um (0,1 Mikron) breit. Das wesentliche Kennzeichen des Intensitätsabgleichsstrichs 46 ist es, daß er von der Bilderzeugungsvorrichtung unauflösbar ist; das heißt, der Strich 46 muß schmal genug sein, daß er während der Belichtung der Strukturkante 45 nicht gedruckt wird. Die Fig. 9 veranschaulicht, daß bei der Belichtung durch eine Bilderzeugungsvorrichtung 47 ein Kantengradient 48 erzeugt wird, der durch eine höhere Steilheit gekennzeichnet ist. Die höhere Kantengradientensteilheit überträgt sich auf eine verbesserte bilderzeugende Auflösung.
Tabelle 3 veranschaulicht beispielsweise die erstaunlichen erzielten Ergebnisse bei der Ausnutzung des Zerlegungsverfahrens, das vorher im Zusammenhang mit Intensitätsabgleichsstrichen beschrieben wurde. TABELLE 3
Wie es gesehen werden kann, erlaubt die vorliegende Erfindung das Drucken von Kontakten mit einer Strukturgröße so klein wie 0,1 um (0,1 Mikron) breit sind, obwohl dieselbe Bilderzeugungsvorrichtung und derselbe Resistprozeß genutzt wurden, wie sie in Tabelle 1 gefunden werden. (Es sei bemerkt, daß die Ergebnisse der Tabelle 3 unter Verwendung einer eingestellten Resistdicke von 0,3 um (0,3 Mikron) erzeugt wurden.) Es ist bemerkenswert, daß sogar bei diesen sehr kleinen Abmessungen der Prozentsatz des Flächenverlustes aufgrund von Eckenabrundungen minimal ist (etwa 20%).
Fig. 10 veranschaulicht ein Beispiel eines zerlegten quadratischen Bildes 49 mit einer intensitätsabgeglichenen Linienanordnung 50. Die intensitätsabgleichende Linienanordnung 50 weist eine Breite auf, die geringer als das Auflösungsvermögen der Bilderzeugungsvorrichtung ist. Gegenwärtig beträgt die Abmessung oder Breite I des Intensitätsabgleichsstrichs vorzugsweise ein Fünftel der Auflösung, die zur Bilderzeugungsvorrichtung gehört. Das wird mathematisch dargestellt durch die folgende Gleichung:
I = (1/5)Rayleigh-Grenze = (0,2k)(λ/NA)
Der Abstand J zwischen dem zerlegten Bild und der intensitätsabgleichenden Linienanordnung ist vorzugsweise etwa das 1,1-fache der Auflösung der Bilderzeugungsvorrichtung. Das wieder wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
J = (1,1)Rayleigh-Grenze = (1,1k)(λ/NA)

Claims

1. Verfahren zum Drucken einer zweidimensionalen rechteckigen Struktur (25, 28, 38, 49) auf einem Substrat (20), wobei diese Struktur (26, 28, 38, 49) vier Kanten (A, B, C, D) aufweist, die sich nah beieinander befinden, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

a) Aufbringen eines strahlungsempfindlichen Materials (15) auf dem Substrat (20);

b) Bereitstellen eines einzelnen Maskenbildes (26), das eine ausreichend große Abmessung (CD) aufweist, so daß die vier Kanten (A, B, C, D) unkorreliert bleiben, jedoch auflösbar sind;

c) Belichten des Maskenbildes (26) mit Strahlung unter Verwendung einer Bilderzeugungsvorrichtung (12), um einen ersten Musterkantengradienten (14) zu erzeugen, wobei dieser erste Musterkantengradient (14) eine erste Kante (A) der zweidimensionalen Struktur (25, 28, 38, 49) in dem Material (15) definiert, wobei dieses Maskenbild (26) in geeigneter Weise verschoben wird;

d) Belichten des Maskenbildes (26) mit Strahlung unter Verwendung der Bilderzeugungsvorrichtung (12), um einen zweiten Musterkantengradienten (17) zu erzeugen, wobei dieser zweite Musterkantengradient (17) eine zweite Kante (B) der Struktur (25, 28, 38, 49) in dem Material (15) definiert; wobei dieses Maskenbild (26) in geeigneter Weise verschoben wird;

e) Belichten des Maskenbildes (26) mit Strahlung unter Verwendung der Bilderzeugungsvorrichtung (12), um einen dritten Musterkantengradienten zu erzeugen, wobei dieser dritte Musterkantengradient eine dritte Kante (C) der Struktur (25, 28, 38, 49) in dem Material (15) definiert; wobei dieses Maskenbild (26) in geeigneter Weise verschoben wird;

f) Belichten des Maskenbildes (26) mit Strahlung unter Verwendung der Bilderzeugungsvorrichtung (12), um einen vierten Musterkantengradienten zu erzeugen, wobei dieser vierte Musterkantengradient die vierte Kante (D) der Struktur (25, 28, 38, 49) in dem Material definiert;

g) Entwickeln des strahlungsempfindlichen Materials (15), wodurch die zweidimensionale Struktur (25, 28, 38) auf dem Substrat (20) reproduziert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens zwei (A, B) der vier Kanten (A, B, C, D) durch eine Distanz voneinander getrennt sind, die kleiner als die oder gleich der Rayleigh-Grenze der Bilderzeugungsvorrichtung (12) ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei wenigstens zwei der vier Kanten (A, B, C, D) senkrecht zueinander sind.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Struktur (25, 28, 38, 49) einen Bauelementkontakt einer integrierten Schaltung mit vier Ecken umfaßt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Maskenbild (26) von rechteckiger Gestalt ist und wenigstens einen Satz paralleler Bildsegmente enthält.

6. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Material (15) eine negativwirkende Photoresistschicht umfaßt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei entsprechenden Maskenbildsegmenten des Maskenbildes (26) jeweils ein zusätzliches Subauflösungskantensegment (46) zugeordnet ist, wobei sich jedes der zusätzlichen Segmente (46) in einer vorbestimmten Distanz von dem zugehörigen Maskenbildsegment befindet und im wesentlichen parallel zu diesem ist, wobei die zusätzlichen Segmente dazu dienen, die Steilheit der vier unkorrelierten Kantengradienten zu erhöhen, um den Druck der zweidimensionalen rechteckigen Struktur zu verbessern.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die vorbestimmte Distanz etwa dem 1,1-fachen der Rayleigh-Grenze der Bilderzeugungsvorrichtung entspricht.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Drucken einer rechteckijgen Struktur (25, 28, 38, 49) auf eine Photoresistschicht (15), die auf einem Halbleitersubstrat (20) aufgebracht ist, wobei die rechteckige Struktur (25, 28, 38, 49) vier Kanten (A, B, C, D) aufweist, die zwei Paare eng beabstandeter gegenüberliegender Strukturkanten (A, B, C, D) einschließen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Zerlegen der rechteckigen Struktur (25, 28, 38, 49) in ein rechteckiges Maskenbild (26) mit Maskenkanten von einer Länge, die größer als die oder gleich der Länge der zwei Paare gegenüberliegender Strukturkanten (A, B, C, D) ist, wobei sich die Maskenkanten in einer vorbestimmten Distanz voneinander befinden, die größer als der Abstand zwischen den zwei Paaren gegenüberliegender Strukturkanten (A, B, C, D) ist;

aufeinanderfolgende Belichtung und Verschiebung jeder der Maskenkanten mit Strahlung unter Verwendung einer Bilderzeugungsvorrichtung (12), um vier unkorrelierte Kantengradienten (14, 17) zu erzeugen, welche die vier Kanten in der Photoresistschicht (15) definieren, wobei die Maske (26) zwischen den Belichtungen in bezug auf das Substrat (20) verschoben wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Strukturkanten geringer als die oder gleich der Rayleigh-Grenze der Bilderzeugungsvorrichtung (12) ist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die vorbestimmte Distanz größer als die Rayleigh-Grenze ist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Maske (26) um eine Distanz verschoben wird, die etwa der vorbestimmten Distanz minus dem genannten Abstand entspricht.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die rechteckige Struktur ein Quadrat ist.

14. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der Zerlegungsschritt den Schritt der Berechnung der Länge der Maskenkanten beinhaltet, mit einer Mindestabmessung D, die durch die Gleichung

D = S + (λ/NA)

gegeben wird, wobei S die Länge der Strukturkanten ist, λ die Wellenlänge der Strahlung ist und NA die numerische Apertur der Bilderzeugungsvorrichtung (12) ist.

15. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei den zwei Paaren Maskenkanten (45) jeweils ein zusätzliches Subauflösungskantensegment (46) zugeordnet ist, wobei sich jedes der zusätzlichen Segmente (46) in einer bestimmten Distanz von der zugehörigen Maskenkante (45) befindet und im wesentlichen parallel zu dieser ist, wobei die zusätzlichen Segmente dazu dienen, die Steilheit des ersten und des zweiten Musterkantengradienten (14, 17, 48) zu erhöhen, wodurch der Druck der rechteckigen Struktur (25, 28, 38, 49) verbessert wird.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die bestimmte Distanz etwa dem 1,1-fachen der Rayleigh-Grenze entspricht.

17. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Photoresist eine negativwirkende Resistschicht umfaßt.

18. Bildzerlegungsalgorithmus in einem Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung (IC) auf einem Siliciumsubstrat (20) unter Verwendung einer lithographischen Vorrichtung (12), zum Drucken einer Reihe von quadratischen Kontakten mit einer Kantenabmessung, die kleiner als die oder gleich der Rayleigh-Grenze der lithographischen Vorrichtung ist, der die folgenden Schritte umfaßt:

a) Berechnen einer minimalen kritischen Abmessung (CD) für das Druckverfahren auf der Basis der Kantenabmessung;

b) Bilden einer Mehrzahl zerlegter Bildquadrate, die jeweils einem der Kontakte innerhalb der Reihe entsprechen, wobei die Bildquadrate eine Abmessung aufweisen, die größer als die oder gleich der minimalen CD ist;

c) Berechnen der minimalen horizontalen, vertikalen und diagonalen Abstände, die zwischen benachbarten Kontakten innerhalb der Reihe erforderlich sind, auf der Basis eines Verfahrens der Zerlegung jedes der Kontakte durch aufeinanderfolgende Belichtung jeder Kante der Bildquadrate mit Strahlung, um die entsprechende Kante (A, B, C, D) der Kontakte auf dem Substrat (20) zu erzeugen, wobei die Quadrate vor jeder folgenden Belichtung in der Folge in bezug auf das Substrat (20) verschoben werden, um jede der Bildquadratkanten mit den entsprechenden Kanten (A, B, C, D) der Kontakte auszurichten;

d) Identifizieren als zugehörig zu einem ersten Satz von Kontakten, welcher der benachbarten Kontakte in der Reihe die Abstände verletzt, wobei die Kontakte, die nicht als zugehörig zum ersten Satz identifiziert worden sind, einem zweiten Satz eingereiht werden;

e) Bilden einer ersten zerlegten Bildmaske, welche die Bildquadrate enthält, die dem zweiten Satz der Kontakte entsprechen; und

f) Bilden einer zweiten zerlegten Bildmaske, welche die Bildquadrate enthält, die dem ersten Satz der Kontakte entsprechen.

19. Algorithmus gemäß Anspruch 18, wobei die kritische Abmessung durch die Gleichung

CD = S + (λ/NA)

definiert wird, wobei S die Länge der Kanten der Kontakte ist, λ die Wellenlänge der Strahlung ist und NA die numerische Apertur der lithographischen Vorrichtung ist.

20. Algorithmus gemäß Anspruch 19, wobei die minimalen horizontalen und vertikalen Abstände als N definiert sind, wobei N gleich CD ist, und der minimale diagonale Abstand als M definiert ist, wobei M durch die Gleichung

M = 2(λ/NA)

gegeben wird.

21. Verfahren zum Drucken einer zweidimensionalen Struktur (25, 28, 38, 49) auf einem Substrat (20), wobei die Struktur erste und zweite Kanten aufweist, die sich nah beieinander befinden, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

b) Bereitstellen eines ersten Maskenbildsegments auf einer ersten Abdeckschicht, das der ersten Kante entspricht;

c) Belichten des ersten Maskenbildsegments mit Strahlung unter Verwendung einer Bilderzeugungsvorrichtung (12), um einen ersten Musterkantengradienten (14) zu erzeugen, wobei dieser erste Musterkantengradient (14) die erste Kante (A) der zweidimensionalen Struktur (25, 28, 38, 49) in dem Material (15) definiert;

d) Bereitstellen eines zweiten Maskenbildsegments auf einer zweiten Abdeckschicht, das der zweiten Kante (B) entspricht, wobei diese zweite Kante (B) mit der ersten Kante (A) unkorreliert ist;

e) Belichten des zweiten Maskenbildsegments mit Strahlung unter Verwendung der Bilderzeugungsvorrichtung (12), um einen zweiten Musterkantengradienten (17) zu erzeugen, wobei dieser zweite Musterkantengradient (17) die zweite Kante (B) der Struktur (25, 28, 38, 49) in dem Material (15) definiert, so daß zu einem Zeitpunkt nur eine Strukturkante (A, B) wirksam bestrahlt wird;

f) Entwickeln des strahlungsempfindlichen Materials (15), wodurch die zweidimensionale Struktur (25, 28, 38, 49) auf dem Substrat (20) reproduziert wird.

22. Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei die erste und die zweite Kante (A, B) durch eine Distanz getrennt werden, die kleiner als die oder gleich der Rayleigh-Grenze der Bilderzeugungsvorrichtung ist.

23. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die erste und die zweite Kante (A, B) senkrecht zueinander sind.

24. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die Struktur (25, 28, 38, 49) einen Bauelementkontakt einer integrierten Schaltung umfaßt und die erste und die zweite Kante eine Ecke des Kontakts definieren.

25. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei das Material (15) eine negativwirkende Photoresistschicht umfaßt.

26. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei den ersten und zweiten Maskenbildsegmenten jeweils ein zusätzliches Subauflösungskantensegment (46) zugeordnet ist, wobei sich jedes der zusätzlichen Segmente (46) in einer vorbestimmten Distanz von dem zugehörigen Maskenbildsegment befindet und im wesentlichen parallel zu diesem ist, wobei die zusätzlichen Segmente (46) dazu dienen, die Steilheit der ersten und zweiten Musterkantengradienten (14, 17) zu erhöhen, um den Druck der zweidimensionalen Struktur (25, 28, 38, 49) zu verbessern.

27. Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei die vorbestimmte Distanz etwa dem 1,1-fachen der Rayleigh-Grenze der Bilderzeugungsvorrichtung entspricht.