DE10046518A1 - Verfahren zur Verbesserung der Bildqualität und zur Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit bei Belichtung lichtempfindlicher Schichten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die maskenlose Belichtung zur Strukturierung lichtempfindlicher Schichten auf einem Objekt. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird zur Ausbildung von Strukturelementen auf der lichtempfindlichen Schicht mittels einer Lichtquelle ein als Flächenlichtmodulator wirkendes veränderliches bildgebendes Element mit zugehöriger Optik mit einer vorgegebenen Belichtungsdosis (Nominalbelichtungsdosis) bestrahlt. Entsprechend den von dem bildgebenden Element aufgrund seines jeweiligen Ansteuerungszustandes erzeugten Bildfeldern werden einzelne Strukturelemente, Gruppen von Strukturelementen oder Teile davon auf der lichtempfindlichen Schicht abgebildet, wobei die Nominalbelichtungsdosis auf mehrere Belichtungsvorgänge aufgeteilt und die Belichtungsdosis für die einzelnen Belichtungsvorgänge so gewählt wird, dass sie ausgehend von einer vorgegebenen minimalen Belichtungsdosis bei jedem Belichtungsvorgang gegenüber dem jeweils vorhergehenden erhöht wird, wobei sie beim letzten Belichtungsvorgang mehr als 50% der Nominalbelichtungsdosis beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die maskenlose Strukturierung lichtempfindlicher Schichten, insbesondere für die Mikroelektronik, die Mikrosystemtechnik, die Dünn­ filmtechnik, die Fertigung flacher Bildschirme, die Direkt­ belichtung von Halbleiterwafern in der Halbleiterfertigung, die Direktbelichtung von Leiterplatten und für die Struktu­ rierung von Masken und Retikeln bei lithographischen Anwen­ dungen.

Zur Fertigung mikroelektronischer Bauelemente oder Leiter­ platten werden in der Massenproduktion Strukturierungsver­ fahren angewendet, bei denen die beispielsweise auf einem Silizium-Wafer zur Herstellung von Chips abzubildenden Strukturen durch den Einsatz von Masken vorzugsweise aus mit Metall beschichtetem Quarzglas verwendet werden. Die Strukturierung des Wafers erfolgt durch eine Beschichtung seiner Oberfläche mit einem Photoresist und dessen, durch den Einsatz der Masken, partielle Belichtung. Diese als Photolitographie bekannte Form der Strukturierung ist technologisch sehr ausgereift und daher in der Massenproduk­ tion verbreitet.

Bei der Fertigung kleinerer Stückzahlen von Chips, bei­ spielsweise für Testserien oder bei der Herstellung von Ga­ te-Array-Schaltkreisen, wirkt sich der vergleichsweise hohe Aufwand für die Fertigung der Vielzahl der zur Herstellung eines Schaltkreises benötigten Masken wirtschaftlich nach­ teilig aus. Die Herstellung der Masken ist hier zu zeitauf­ wendig und zu kostspielig. Hinzu kommt, dass aufgrund der kurzen Innovationszyklen in der Mikroelektronik und der sich dadurch häufig ändernden Fertigungsprofile der Halblei­ terhersteller ständig neue Masken entworfen und hergestellt werden müssen. Man ist daher seit einiger Zeit teilweise zu einer maskenlosen Erzeugung der entsprechenden Strukturen übergegangen. Eine hierfür einsetzbare Technologie ist beispielsweise das Elektronenstrahlschreiben. Dabei wird die Strahlungsquelle, ein Elektronenstrahl, unmittelbar in der für die zu erzeugenden Struktur erforderlichen Weise angesteuert. Jedoch erfordert diese Technologie einen hohen apparativen Aufwand und ist aus diesem Grunde für die Fertigung kleinerer Serien ebenfalls zu teuer.

In der WO 93/09472 wird eine technische Lösung angegeben, bei der die maskenlose Strukturierung, wie von den mit Masken arbeitenden Technologien bekannt, mit Licht erfolgt. Die genannte Schrift beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen der von einer Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl durch Flächenlichtmodulatoren moduliert wird. Der Lichtstrahl wird auf ein bildgebendes Element geführt, durch dieses bildgebende Element im Hinblick auf seine flächige Ausbreitung moduliert und die in dieser Weise modulierte Strahlung der zu strukturierenden Schicht zuge­ führt. Gemäß der in der Schrift vorgestellten Lösung han­ delt es sich bei dem bildgebenden Element um einen speziel­ len Spiegel-Chip, welcher unter seiner Oberfläche eine Vielzahl in einer Matrix angeordneter und einzeln ansteuer­ barer Mikroelektroden aufweist. Je nach Ansteuerung dieser Elektroden verformt sich die unterhalb der Chipoberfläche des Spiegel-Chips gelegene Schicht partiell. An den verform­ ten Bereichen kommt es zur Beugung des von der Lichtquelle zur Strukturierung ausgesandten Lichtes, so dass das Licht lediglich durch die nicht angesteuerten Bereiche unmittel­ bar und ohne Beugung reflektiert wird. Mittels einer geeig­ neten Optik mit einem halbdurchlässigen Spiegel und einer Blende werden dann alle gebeugten Lichtanteile ausgefiltert und nur das direkt reflektierte Licht auf die zu strukturie­ rende lichtempfindliche Schicht geführt. Dadurch entsteht auf der lichtempfindlichen Schicht ein negatives Abbild des Ansteuerungszustandes am bildgebenden Element, das heißt es bildet sich dort eine den nicht angesteuerten Elektroden (Pixeln) des Spiegel-Chips entsprechende Struktur ab. In der praktischen Umsetzung des Verfahrens erfolgt die Struk­ turierung der lichtempfindlichen Schicht in mehreren Belich­ tungsvorgängen. Dadurch werden statistische Einflüsse, die sich beispielsweise aus der Energiestatistik des vorzugswei­ se zur Belichtung eingesetzten Lasers oder aus anderen statistischen Einflüssen, wie unerwünschte Veränderungen der aktuellen Fokuslage ergeben, weitestgehend eliminiert. Die zur Erzeugung eines Strukturelements bzw. von Gruppen von Strukturelementen oder Teilen davon erforderliche Gesamtbelichtungsdosis (Nominalbelichtungsdosis) wird dabei auf die einzelnen Belichtungsvorgänge aufgeteilt. Nach einer bekannten Vorgehensweise wird hierzu so verfahren, dass beim ersten Belichtungsvorgang eine Belichtung mit 50% der insgesamt benötigten Belichtungsdosis erfolgt und die Belichtungsdosis in jedem folgenden Belichtungsvorgang halbiert wird. Da sich nach der Durchführung aller Belich­ tungsvorgänge in der Summe die insgesamt benötigte Belich­ tungsdosis ergeben muss, heißt dies, dass der Belichtungs­ vorgang mit der geringsten Belichtungsdosis (Intensität) zwei Mal ausgeführt werden muss. Die Variation der Belich­ tungsdosen in den einzelnen Belichtungsvorgängen ist für den Erhalt unterschiedlicher Grauwerte der Abbildung zur Erreichung eines vorgegebenen Adressierungsgrids erforder­ lich. Allerdings wirkt sich jeder zusätzlich erforderliche Belichtungsvorgang nachteilig im Hinblick auf die Schreibge­ schwindigkeit aus, mit der die Struktur auf die lichtemp­ findliche Schicht übertragen wird. Das nicht auszuschließen­ de Auftreten von Pixeldefekten am bildgebenden Element be­ einträchtigen zudem die Bildqualität der auf der lichtemp­ findlichen Schicht abgebildeten Strukturelemente. Zwar werden hierfür in der WO 93/09472 bereits Lösungsmöglichkei­ ten angeboten, jedoch sind diese teilweise hinsichtlich des Ergebnisses oder des Aufwandes noch nicht zufriedenstel­ lend. Weitere Ungenauigkeiten bzw. Beeinträchtigungen der Bildqualität ergeben sich beim Aneinandersetzen von Bildfel­ dern zur Erzeugung ausgedehnterer Strukturen u. a. durch die endliche numerische Apertur der Optik.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzuge­ ben, durch welches die zuvor genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollen Möglichkeiten zur Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit und zur Verbesserung der Bildquali­ tät aufgezeigt werden.

Die Aufgabe wird mit einem durch die Patentansprüche charak­ terisierten Verfahren gelöst. Zur Erhöhung der Schreibge­ schwindigkeit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die auf mehrere Belichtungsvorgänge aufgeteilte Gesamtbelichtungsdo­ sis (Nominalbelichtungsdosis) für die einzelnen Belichtungs­ vorgänge so aufzuteilen, dass die Belichtungsdosis ausge­ hend von einer vorgegebenen minimalen Belichtungsdosis bei jedem Belichtungsvorgang gegenüber dem jeweils vorhergehen­ den Belichtungsvorgang erhöht wird. Dabei beträgt die Belichtungsdosis beim letzten Belichtungsvorgang entspre­ chend der Erfindung mehr als 50% der Nominalbelichtungsdo­ sis. Vorteilhafterweise ist hierzu das Verfahren so ausge­ staltet, dass sich die Belichtungsdosis ausgehend von einer vorgegebenen minimalen Belichtungsdosis von einem Belich­ tungsvorgang zum nächsten jeweils verdoppelt wird. Damit genügt der gesamte sich in mehreren Belichtungsvorgängen zur Erzeugung eines Strukturelementes, einer Gruppe von Strukturelementen oder Teilen davon vollziehende Belich­ tungsablauf der Vorschrift Dosis_i = (2i-1/2N-1)*Dosis_nominal. Innerhalb dieser Vorschrift bezeichnet N die Gesamt­ zahl der Belichtungsvorgänge zur Herstellung eines Struktu­ relementes, einer Gruppe von Strukturelementen oder von Teilen davon. Der Index i gibt die laufende Nummer des jeweiligen Belichtungsvorganges an, so dass die Dosisi der Belichtungsdosis bzw. Lichtintensität beim Belichtungsvor­ gang mit der laufenden Nummer i entspricht. Der Ausdruck Do­ sisnominal entspricht der Nominalbelichtungsdosis. Abwei­ chend von der bereits dargestellten praktischen Umsetzung des aus dem Stand der Technik bekannten Belichtungsverfah­ rens, bei welcher die Belichtungsdosis, ausgehend vom 50%-Wert, mit jedem Belichtungsvorgang halbiert und der letzte Belichtungsvorgang wiederholt wird, erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei jedem Belichtungsvorgang eine Veränderung der Belichtungsdosis. Gemäß der angegebe­ nen Belichtungsvorschrift ergibt sich unter der Annahme von insgesamt 4 Belichtungsvorgängen für den letzten Belich­ tungsvorgang eine Belichtungsdosis von etwa 53% der Nominal­ belichtungsdosis. Da eine wiederholte Belichtung mit glei­ cher Belichtungsdosis am Ende des gesamten Belichtungsab­ laufs entfällt, wird vorteilhafterweise eine Reduzierung der Anzahl der Belichtungsvorgänge um mindestens einen erreicht. Dadurch erhöht sich insgesamt die Schreibgeschwin­ digkeit eines nach diesem Verfahren arbeitenden Belichtungs­ systems. Die bildgebenden Elemente werden im Sinne des er­ findungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise gemäß der im Stand der Technik beschriebenen, mit einem Spiegel-Chip arbeiten­ den Vorrichtung realisiert. Aber auch die Anwendung anderer Möglichkeiten zur Flächenlichtmodulation ist selbstverständ­ lich denkbar.

Weiterhin schlägt die Erfindung vor, zur Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit mehrere zueinander ausgerichtete Flä­ chenlichtmodulatoren einzusetzen. Das von einer Lichtquelle ausgehende Lichtsignal trifft dabei jeweils als Lichtblitz immer nur auf eines der Mehrzahl von bildgebenden Elementen auf, wobei dies durch eine entsprechende Ansteuerung von den bildgebenden Elementen zugeordneten Shuttern bewerkstel­ ligt wird. Durch die unterschiedlichen bildgebenden Elemen­ te werden auf der zu strukturierenden Schicht jeweils auch unterschiedliche Bildfelder (Teilbilder) abgebildet. Durch Synchronisation der kontinuierlichen Bewegung des auf einem Positioniertisch befindlichen Substrates, auf das die zu strukturierende Schicht aufgebracht ist, mit der Ansteuerung der bildgebenden Elemente und den Lichtblitzen wird erreicht, dass diese Teilbilder auf der zu strukturie­ renden Schicht nicht über- sondern nebeneinander liegen. Der. Versatz zwischen den einzelnen Teilbildern wird bei vorgegebener Wiederholrate der Lichtblitze durch die Ver­ fahrgeschwindigkeit des Positioniertisches eingestellt. Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist darin zu sehen, dass die Wiederholrate für die Lichtblitze gegenüber dem bisher bekannten Verfahren entsprechend der Anzahl der eingesetz­ ten bildgebenden Elemente erhöht werden kann. Es wird dabei der Tatsache Rechnung getragen, dass ein bildgebendes Element bei der Ansteuerung eine gewisse Trägheit aufweist und demzufolge die Wiederholrate der Lichtblitze, beispiels­ weise bei der Verwendung eines gepulsten Lasers deutlich höher sein kann als die Anzahl möglicher Umsteuerungen des bildgebenden Elementes. Durch die Verwendung mehrerer bildgebender Elemente wird diese Diskrepanz zwischen den durch die Verwendung des Lasers bestehenden Möglichkeiten und der Trägheit bei der Ansteuerung der bildgebenden Elemente gemindert.

Kombiniert man nun diese Vorgehensweise mit der zur Einspa­ rung mindestens eines Belichtungsvorganges führenden ein­ gangs erläuterten Verfahrensweise, so ergibt sich für die Schreibgeschwindigkeit ein weiterer Geschwindigkeitsgewinn. Für die Ausbildung des Verfahrensregimes sind bei einer solchen Kombination grundsätzlich zwei Möglichkeiten denk­ bar. Die erste besteht darin, alle bildgebenden Elemente zunächst mit der gleichen Belichtungsdosis auf die zu strukturierende Schicht abzubilden. Dabei wird die Verfahrgeschwindigkeit des Positioniertisches so eingestellt, dass die einzelnen Teilbilder genau nebeneinander liegen. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis die ganze zu strukturierende Fläche auf dem Substrat belichtet ist. Danach wird die Belichtungsdosis für alle bildgebenden Elemente entsprechend der angegebenen Belichtungsvorschrift verdoppelt und die ganze zu strukturierende Fläche auf dem Substrat mit dieser neuen Belichtungsdosis belichtet. Dieser Vorgang wird bis zur Belichtung mit einer Belichtungsdosis von etwas mehr als 50% der Nominalbelichtungsdosis wiederholt. Die zweite sich aus der Kombination der vorgeschlagenen Belichtungsvorschrift und der Verwendung mehrerer bildgebender Elemente ergebende Möglichkeit besteht darin, dass jedem bildgebenden Element genau eine Belichtungsdosis aus der sich entsprechend der vorgeschlagenen Belichtungsvorschrift ergebende Reihe von Belichtungsdosen zugeordnet ist. Die Verfahrgeschwindigkeit des Positioniertisches wird bei dieser Möglichkeit so eingestellt, dass die von einem bestimmten bildgebenden Element belichteten Teilbilder genau nebeneinander liegen, während sich die Teilbilder von unterschiedlichen Bildelementen um einen Betrag, der sich aus der Anzahl der bildgebenden Elemente und der Wiederholrate der Lichtblitze ergibt, überlappen. Auf diese Art und Weise wird erreicht, dass die ganze zu strukturierende Fläche auf dem Substrat in einem einzigen Belichtungsdurchlauf belichtet wird. Der Vorteil der ersten vorgeschlagenen Möglichkeit gegenüber der zweiten besteht darin, dass die durch die vorgegebene Adressauflösung bestimmte Anzahl der durchzuführenden Belichtungsvorgänge unabhängig von der Anzahl der zur Belichtung eingesetzten bildgebenden Elemente ist. Bei der zweiten vorgeschlagenen Möglichkeit wird die maximale Schreibgeschwindigkeit nur dann erreicht, wenn die Anzahl der zum Erreichen der erforderlichen Adressauflösung notwen­ digen Belichtungsdosen gleich der Anzahl der eingesetzten bildgebenden Elemente ist oder ein ganzzahliges Vielfaches davon. Für alle Fälle ist die Schreibgeschwindigkeit gegen­ über der ersten Möglichkeit vermindert.

Für die Erzeugung der Lichtblitze kann entweder eine gepul­ ste Lichtquelle, vorzugsweise ein Laser eingesetzt oder das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht mittels eines mechanischen, optischen oder elektronischen Shutters in einzelne Lichtblitze zerhackt werden.

Zur Erhöhung der Bildqualität wird weiterhin eine Modifizie­ rung des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens vor­ geschlagen, bei welcher ein Strukturelement durch aneinan­ dergefügte Bildelemente des bildgebenden Elementes erzeugt wird. In erfinderischer Weise erfolgt dieses Aneinanderset­ zen der Bildbereiche so, dass sich die einzelnen Bildfel­ der, welche jeweils durch die Pixelstruktur des bildgeben­ den Elementes erzeugt werden, teilweise überlappen. Im Überlappungsbereich erfolgt dabei die Generierung des Pixelmusters durch einen zufallsbasierten Algorithmus. Auf diese Weise entstehen zwischen den Bildfeldern keine glat­ ten, durch die endliche numerische Apertur der Optik im allgemeinen fehlerbehafteten Kanten. Vielmehr ergeben sich quasi "ausgefranste" Kanten, wodurch die sich überlappenden Bildfelder praktisch "nahtlos" ineinander übergehen. Bei der Generierung des Pixelmusters durch einen zufallsbasierten Algorithmus sind Nebenbedingungen zu beachten, die vor der Generierung des Pixelmusters bekannt sind. Eine solche Nebenbedingung kann z. B. sein, dass in der Richtung senkrecht zur Kante zwischen den sich überlappenden Bildfeldern mindestens eine gewisse Anzahl von Pixeln angesteuert sein müssen. Eine zweite Nebenbedingung kann sein, dass im Überlappungsbereich eine gewisse Anzahl von Pixeln oder Teile eines Pixels doppelt belichtet werden sollen, d. h. diese Pixel werden dann von beiden Bildfeldern belichtet.

Gemäß einer Verfahrensvariante wird außerdem eine Erhöhung der Bildgenauigkeit dadurch erreicht, dass die von einem bestimmten bildgebenden Element auf der zu strukturierenden Schicht belichteten Teilfelder einen Versatz aufweisen. Durch eine entsprechende Generierung des Pixelmusters auf dem bildgebenden Element wird erreicht, dass jede zu belichtende Struktur durch verschiedene Bereiche auf dem bildgebenden Element erzeugt wird. Auf diese Weise werden Pixelfehler (beispielsweise Defekte durch nicht ansteuerba­ re Elektroden in der Pixelmatrix) oder durch unterschiedli­ che optische Eigenschaften einzelner Bereiche des bildgeben­ den Elementes bedingte Fehler vermieden.

Der Versatz zwischen den einzelnen Teilfeldern wird dabei zweckmäßigerweise so gewählt, dass er größer als die durch Pixeldefekte oder durch unterschiedliche optische Eigen­ schaften einzelner Bereiche des bildgebenden Elements gestörten Bereiche des bildgebenden Elements ist.

Im Hinblick auf eine Erreichung größtmöglicher Vorteile sowohl bei der Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit als auch bei der Bildqualität für die abzubildenden Bildfelder (Teilbilder) ist eine beliebige Kombination der zuvor beschriebenen Verfahrensweisen möglich.

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand eines sich hiernach ergebenden möglichen Verfahrensregimes nochmals kurz erläu­ tert werden. Die Erläuterung geht dabei von folgenden beispielhaften Annahmen zur Erzeugung einer einfachen Struktur aus. Als Lichtquelle wird ein Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 248 nm verwendet. Mittels dreier bildgebender Elemente, vorzugsweise entsprechend der aus der WO 93/09472 bekannten Ausgestaltung, soll in vier Belichtungsvorgängen eine vorgegebene Struktur auf ein Objekt mit einer lichtempfindlichen Schicht gebracht wer­ den. Die Nominalbelichtungsdosis für den zur Strukturierung verwendeten Photoresist betrage 20 mJ/cm². Jedes der bildge­ benden Elemente wird zur Erzeugung eines Teilbildes der auf der lichtempfindlichen Schicht zu erzeugenden Struktur in anderer Weise angesteuert. Dabei werden drei unterschiedli­ che jeweils als Pixelmuster ausgebildete Bildfelder, durch eine entsprechende Ansteuerung der Mikroelektroden an den bildgebenden Elementen erzeugt.

Ausgehend von der angenommenen Nominalbelichtungsdosis werden die drei bildgebenden Elemente zunächst mit einer Intensität von 6,6% dieser Nominalbelichtungsdosis, also von 1,33 mJ/cm² beleuchtet. Durch Ansprechen der den bildge­ benden Elementen zugeordneten Shutter wird durch die Licht­ blitze jeweils ein anderes und jeweils nur eines der bildge­ benden Elemente getroffen und das entsprechend seiner Ansteuerung erzeugte Muster über die Optik in die zu struk­ turierende Schicht übertragen. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die ganze zu strukturierende Fläche auf dem Substrat belichtet ist. Die von den einzelnen bildgebenden Elementen erzeugten Teilbilder auf der zu strukturierenden Schicht liegen nicht exakt nebeneinander sondern weisen einen Überlappungsbereich auf, wobei das Pixelmuster für diesen Überlappungsbereich auf der Basis eines zufallsba­ sierten Algorithmus unter Beachtung von Nebenbedingungen generiert wurde. Nach der Belichtung der ganzen zu struktu­ rierenden Fläche auf dem Substrat wird die Belichtungsdosis auf 13,3%, d. h. auf 2,66 mJ/cm² erhöht. Mit dieser geänder­ ten Belichtungsdosis wird wiederum die ganze zu strukturie­ rende Fläche auf dem Substrat belichtet. Dabei liegen die zu den einzelnen bildgebenden Elementen zugeordneten Teil­ felder im zweiten Belichtungsdurchgang gegenüber den im ersten Belichtungsdurchgang erzeugten Teilfeldern nicht exakt übereinander sondern weisen einen Versatz auf, der größer als die durch Pixeldefekte oder unterschiedliche optische Eigenschaften gestörten Bereiche auf den bildgeben­ den Elementen ist. Um zu erreichen, dass immer genau die gleiche Struktur belichtet wird, wird der Versatz bei der Generierung des Pixelmusters für die einzelnen bildgebenden Elemente berücksichtigt. Der nächste Belichtungsvorgang erfolgt mit einer Dosis von 26,6%, d. h. 5,33 mJ/cm².

Schließlich wird der Vorgang durch die Belichtung der ganzen zu strukturierenden Fläche auf dem Substrat mit einer Belichtungsdosis von 53,3%, d. h. 10,66 mJ/cm² abge­ schlossen. Durch den beschriebenen Belichtungsablauf wird die Qualität der auf der lichtempfindlichen Schicht erzeug­ ten Strukturen dahingehend verbessert, dass durch Pixelde­ fekte oder unterschiedliche optische Eigenschaften gestörte Bereiche auf den einzelnen bildgebenden Elementen nur noch mit einer Wertigkeit, die der Belichtungsdosis proportional ist und damit maximal etwas mehr als 50% betragen kann, zur Qualität der Abbildung einer bestimmten Struktur beitragen. Die Genauigkeit des Aneinandersetzens zweier benachbarter Teilbilder wird dadurch verbessert, dass zum einen "ausge­ franste" Kanten aneinander belichtet werden und dass zum anderen durch den Versatz der Teilfelder zwischen den einzelnen Belichtungsdurchgängen erreicht wird, dass jede Struktur, die in einem Belichtungsdurchgang durch aneinan­ der gesetzte Teilfelder erzeugt wird in jedem weiteren Belichtungsvorgang innerhalb eines Teilfeldes liegt und damit nicht gestört ist. Schließlich wird bei einer solchen Vorgehensweise die zu strukturierende Fläche auf dem Substrat gegenüber dem Einsatz von nur einem bildgebenden Element in einem Drittel der Zeit belichtet. Hinzu kommt der Geschwindigkeitszugewinn durch den Einsatz der vorge­ schlagenen Belichtungsvorschrift zur Aufteilung der Belich­ tungsdosis.

Claims (13)

1. Verfahren für die maskenlose Belichtung zur Strukturie­ rung lichtempfindlicher Schichten auf einem Objekt, bei dem zur Ausbildung von Strukturelementen auf der licht­ empfindlichen Schicht mittels einer Lichtquelle ein als Flächenlichtmodulator wirkendes veränderliches bildgeben­ des Element mit zugehöriger Optik mit einer vorgegebenen Belichtungsdosis (Nominalbelichtungsdosis) bestrahlt und entsprechend den von dem bildgebenden Element aufgrund seines jeweiligen Ansteuerungszustandes erzeugten Bild­ feldern einzelne Strukturelemente, Gruppen von Strukture­ lementen oder Teile davon auf der lichtempfindlichen Schicht abgebildet werden, wobei die Nominalbelichtungs­ dosis auf mehrere Belichtungsvorgänge aufgeteilt und die Belichtungsdosis für die einzelnen Belichtungsvorgänge so gewählt wird, dass sie ausgehend von einer vorgegebe­ nen minimalen Belichtungsdosis bei jedem Belichtungsvor­ gang gegenüber dem jeweils vorhergehenden erhöht wird, wobei sie beim letzten Belichtungsvorgang mehr als 50% der Nominalbelichtungsdosis beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsdosis von einem Belichtungsvorgang zum nächsten jeweils verdoppelt wird und der Vorschrift Dosis_i = (21-1/2N-1)*Dosis_nominal genügt, wobei N der Ge­ samtzahl der Belichtungsvorgänge, i der laufenden Nummer eines jeweiligen Belichtungsvorgangs, Dosisi der Belich­ tungsdosis beim Belichtungsvorgang mit der laufenden Nummer i und Dosisnominal der Nominalbelichtungsdosis entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenfolge der einzelnen Belichtungsvorgänge umge­ kehrt wird, d. h. dass beginnend mit der höchsten Belich­ tungsdosis von etwas mehr als 50% die Belichtungsdosis bei jedem weiteren Belichtungsvorgang gegenüber dem vor­ hergehenden Belichtungsvorgang halbiert wird.

4. Verfahren für die maskenlose Belichtung zur Strukturie­ rung lichtempfindlicher Schichten auf einem Objekt, bei dem zur Ausbildung von Strukturelementen auf der licht­ empfindlichen Schicht mittels einer Lichtquelle jeweils eines von mehreren zueinander ausgerichteten, als Flä­ chenlichtmodulator wirkenden veränderlichen bildgebenden Elementen mit zugehöriger Optik durch einen Lichtblitz mit vorgegebener Belichtungsdosis bestrahlt und entspre­ chend den von dem bildgebenden Element aufgrund seines jeweiligen Ansteuerungszustandes erzeugten Bildfeldern einzelne Strukturelemente, Gruppen von Strukturelementen oder Teile davon auf der lichtempfindlichen Schicht abgebildet werden, wobei durch eine wechselnde Ansteue­ rung von den einzelnen bildgebenden Elementen zugeordne­ ten Shuttern das Licht eines Lichtblitzes immer nur durch ein bildgebendes Element moduliert wird und durch die bildgebenden Elemente unterschiedliche Bildfelder auf dem mittels eines x-y-Tisches kontinuierlich beweg­ ten Objekt mit der lichtempfindlichen Schicht abgebildet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Lichtblitze eine gepulste Lichtquelle verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Lichtblitze das von einer Lichtquelle, vorzugsweise einem im Dauerstrichbetrieb betriebenen Laser, mittels eines mechanischen, optischen oder elek­ trischen Shutters zerhackt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem alle bildgebenden Elemente während eines Belichtungsvorgangs mit der gleichen Belichtungsdosis abgebildet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem alle bildgebenden Elemente mit genau einer Belichtungsdosis aus der entsprechend Anspruch 1 oder Anspruch 2 berechneten Reihe von Belich­ tungsdosen abgebildet werden.

9. Verfahren für die maskenlose Belichtung zur Strukturie­ rung lichtempfindlicher Schichten auf einem Objekt, bei dem zur Ausbildung von Strukturelementen auf der licht­ empfindlichen Schicht mittels einer Lichtquelle ein als Flächenlichtmodulator wirkendes veränderliches bildgeben­ des Element mit zugehöriger Optik oder eines von mehre­ ren bildgebenden Elementen mit einer vorgegebenen Belich­ tungsdosis (Nominalbelichtungsdosis) bestrahlt und entsprechend den von dem bildgebenden Element aufgrund seines jeweiligen Ansteuerungszustandes erzeugten Bild­ feldern einzelne Strukturelemente, Gruppen von Strukture­ lementen oder Teile davon auf der lichtempfindlichen Schicht abgebildet werden, wobei die Nominalbelichtungs­ dosis auf mehrere Belichtungsvorgänge aufgeteilt wird und die bei den einzelnen Belichtungsvorgängen von einem bildgebenden Element auf einer lichtempfindlichen Schicht erzeugten Teilbilder einen Versatz aufweisen, der durch eine angepasste Generierung des Pixelmusters auf dem bildgebenden Element kompensiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die bei den einzelnen Belichtungsvorgängen von einem bildgebenden Element auf einer lichtempfindlichen Schicht erzeugten Teilbilder einen Versatz aufweisen, der durch eine angepasste Generierung des Pixelmusters auf dem bildgebenden Element kompensiert wird.

11. Verfahren für die maskenlose Belichtung zur Strukturie­ rung lichtempfindlicher Schichten auf einem Objekt, bei dem zur Ausbildung von Strukturelementen auf der licht­ empfindlichen Schicht mittels einer Lichtquelle ein als Flächenlichtmodulator wirkendes veränderliches bildge­ bendes Element mit zugehöriger Optik oder eines von mehreren bildgebenden Elementen mit einer vorgegebenen Belichtungsdosis (Nominalbelichtungsdosis) bestrahlt und entsprechend den von dem bildgebenden Element auf­ grund seines jeweiligen Ansteuerungszustandes als Pixelmuster erzeugten Bildfeldern einzelne Strukturele­ mente, Gruppen von Strukturelementen oder Teile davon auf der lichtempfindlichen Schicht abgebildet werden, wobei zur Ausbildung von Strukturelementen größerer Ausdehnung Bildfelder in der Weise aneinandergesetzt werden, dass sie sich zumindest hinsichtlich eines Pixels ihrer Pixelmuster überlappen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die die aneinandergesetzten Bildfelder jeweils ausbildenden Pixelmuster im Bereich ihres Überlappens zufallsgesteuert generiert werden, so dass zwischen den Bildfeldern hinsichtlich der sie ausbildenden Pixelmu­ ster ein nicht glatter Übergang entsteht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem unter Verwendung eines oder mehrerer bildgebender Elemente Strukturelemente größerer Ausdehnung durch ein überlappendes Aneinandersetzen einzelner als Pixelmu­ ster erzeugter Bildfelder auf der lichtempfindlichen Schicht abgebildet werden, wobei die Pixelmuster der Bildfelder im Bereich ihrer Überlappung zufallsgesteu­ ert generiert werden.