DE3503273A1 - Belichtungsverfahren und -vorrichtung - Google Patents

Belichtungsverfahren und -vorrichtung

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DE3503273A1 DE19853503273 DE3503273A DE3503273A1 DE 3503273 A1 DE3503273 A1 DE 3503273A1 DE 19853503273 DE19853503273 DE 19853503273 DE 3503273 A DE3503273 A DE 3503273A DE 3503273 A1 DE3503273 A1 DE 3503273A1
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Description

Be Mchtungsverfahren und -vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Be Lichtungsverfahren und auf eine Belichtungsvorrichtung, und insbesondere auf ein Belichtungsverfahren und eine -vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Schaltungsanordnungen.
Jüngste Entwicklungen in der Halbleitertechnologie führten zu höherem Leistungsvermögen und zu weiterer Miniaturisierung der Halbleiter-Schaltungsanordnungen. Infolge dieser Tendenz und mit der Entwicklung hochauflösender Linsen spielen Fotolithografieve rfahren, wie z.B. ein optisches Belichtungsverfahren, eine immer größere Rolle. Bei einer derartigen Belichtungsvorrichtung wird neuerdings Licht mit kurzer, weit im Ultraviölett(UV)-Bereich liegenden Wellenlänge benutzt, um ein Schaltungsmuster bzw. -Layout von einer Maske oder einem Raster auf eine Halbleiterscheibe bzw. Wafer zu übertragen und abzudrukken. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Auflösungsvermögen für die schmälste Linie des auf die Halbleiterscheibe aufzudruckenden Schaltungsmusters proportional
BAD ORIGINAL
zur Wellenlänge des Lichts ist.
Als kurzwellige UItraviolett-StrahlungsqueIlen werden gewöhnlich Lampen mit einer Füllung aus schwerem Wasserstoff (Deuterium) oder Ye-Hg verwendet. Derartige Lampen zeichnen sich sowohl im Gleichstrom-^ als auch im Wechselstrombetrieb durch gleichmäßige Strahlungsabgabe aus. Aufgrund dieser Eigenschaft kann man eine richtige Belichtungsmenge für die Halbleiterscheibe mit analogen Steuereinrichtungen erzielen. Beispiele hierfür sind eine Zeitgeber-Steuereinrichtung, die die Belichtungszeit mittels eines Zeitgebers steuert, oder auch eine aufintegrierende Be Iichtungsmessungs-Einrichtung, bei der die Belichtungsmenge aufintegriert und die Belichtung solange fortgesetzt wird, bis die aufintegrierte Belichtungsmenge einen vorgegebenen Wert erreicht.
Die Verwendung derartiger Strahlungsquellen ist jedoch insofern nachteilig, als man im kurzwelligen Ultraviolett-Strahlungsbereich nur eine verminderte Strahlungsleistung erhält und die Empfindlichkeit der auf die Oberfläche der Halbleiterscheibe aufgebrachten Fotoschicht gering ist. Daher ergibt sich eine längere Belichtungszeit und ein verminderter Durchsatz.
Vor kurzem wurde herausgefunden, daß ein Dimer-Anregungs-Laser (Excimer-Laser), der im kurzwelligen Ultraviolettstrahlungsbereich eine höhere Ausgangsleistung liefert, vorteilhaft als Lichtquelle für die Belichtungsvorrichtung zu verwenden ist. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Lampen mit Deuterium- oder Ye-Hg-Füllung arbeitet der Dimer-Anregungs-Laser jedoch im Impulsbetrieb. Aus diesem Grund können die beschriebenen analogen Steuereinrichtungen zum Steuern der Belichtungsmenge nicht für Belichtungsvorrichtungen verwendet werden, bei denen Dimer-Anre-
gungs-Laser eingesetzt werden.
Der Erfindung Liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Belichtung mit einem pulsierenden Laser-Strah I zu schaffen, bei dem eine richtige Belichtungsmenge leicht zu erhalten ist, sowie eine entsprechende Vorrichtung anzugeben.
Weiterhin soll mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Belichtung mit einem pulsierenden Laser-Strahl geschaffen werden, bei dem bzw. bei der die Belichtungsmenge sehr leicht und vorteilhaft zu steuern ist.
Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, um ein Objekt einem pulsierenden Laser-Strahl auszusetzen. Eine Einzelbelichtung (Belichtung einer Fläche) wird dabei über eine Vielzahl von Impulsbelichtungen mit der entsprechenden Anzahl von Impulsen durchgeführt, wodurch irgendwelche Schwankungen oder Fehler in den Ausgangsleistungen der Impulse im wesentlichen ausgeglichen werden, so daß eine richtige Einzelbelichtung sichergestellt ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Belichtungsmengen der Impulse einer Einzelbelichtung aufintegriert und die aufintegrier te Belichtungsmenge mit einer richtigen oder gewünschten Belichtungsmenge verglichen. Unter Zugrundelegung des Vergleichsergebnisses wird daraufhin eine dem Grad der Unterbelichtung entsprechende, zusätzliche Impulsbelichtung durchgeführt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Fig· 1 ist eine schematische Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung, bei der eine Verkleinerungs-Projektion stattfindet.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Belichtungsoptik der Belichtungsvorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Be-Heizungsvorrichtung, bei der eine Verkleinerungs-Projektion stattfindet.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm und zeigt ein Beispiel der Steuerung der Belichtungsmenge in der Belichtungsvorrichtung gemäß Fig. 3.
Fig. 5 bis 8 sind Impulsverläufe und zeigen Beispiele der Impulssteuerung.
Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung/ das bei einer Belichtungsvorrichtung eingesetzt wird, bei der eine Verkleinerungs-Projektion stattfindet, einer sogenannten Fortschalteeinrichtung (Stepper). Die Belichtungsvorrichtung enthält eine Lichtquelle 1, wie z.B. einen Dimer-Anregungs-Laser, die einen pulsierenden Laser-Strahl liefert. In der Lichtquelle 1 ist ein Gas, wie z.B. KrF oder XeCl, dicht eingeschlossen, so daß Licht mit einer weit im Ultraviolett-Bereich liegenden Wellenlänge, wie z.B. 248 nm (im Falle von KrF-Gas) oder 308 nm (im Falle von XeCl-Gas), in Form von Impulsen abgestrahlt wird.
Der von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Laser-Strahl tritt in eine Belichtungsoptik 2 ein, deren Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt sind. Die Belichtungsoptik 2 enthält
eine St rah Lformungs-Optik 21, wie z.B. eine Punktal Linse, eine optische Integriereinrichtung 22, wie z.B. eine Verbund-OkularIinse, sowie eine KoI I imatorLinse 23 und einen Spiegel 24. Eine jede der optischen Vorrichtungen 21 bis 23 besteht aus einem für die kurzwellige Ultraviolettstrahlung durchlässigen Material, wie z.B. SiOp, CaF- oder dergleichen. Im Handel erhältliche Dimer-Anregungs-Laser liefern gewöhnlich einen Strahl, der eine langgestreckte Querschnittsform hat. Die St rah Iformungs-Optik 21 hat daher die Aufgabe, den Laser-Strahl geeignet umzuformen, z.B. in eine quadratische Form. Die optische Integriereinrichtung 22 ist vorgesehen, um eine gleichmäßige Lichtverteilung zu erhalten.
Gemäß Fig. 1 befinden sich in dem von der Belichtungsoptik 2 vorgegebenen optischen Weg ein Raster bzw. eine Maske M, auf dem bzw. der die Vorlage einer integrierten Schaltung ausgebildet ist, eine optische Projektionsvorrichtung 3, sowie eine Halbleiterscheibe W, und zwar in der genannten Reihenfolge. Ähnlich der Belichtungsoptik 2 besteht die optische Projektionsvorrichtung 3 aus einem Material, das für kurzwellige Ultraviolettstrahlung durchlässig ist. Die Verkleinerungs-Projektion kann anstatt mit der Linsen-Projektionsvorrichtung auch mit einer Reflektions-
Abbildungsvorrichtung (Spiegeloptik) durchgeführt werden.
Mit dem Bezugszeichen 4 ist eine Steuereinheit zum Steuern der Impulsabgabe des Dimer-Anregungs-Lasers 1 bezeichnet. Mit dieser Laser-Ausgangs Leistungs-Steuereinheit 4 kann die Ausgangsleistung eines jeden von dem Dimer-Anregungs-Laser 1 abzustrahlenden Impulses wählbar voreingestellt werden.
Wie bereits beschrieben, ist der Dimer-Anregungs-Laser in der Lage, eine höhere Ausgangsleistung zu liefern.
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Aus diesem Grund kann bereits die Belichtung mit einem einzigen Impuls eine für eine Einzelbelichtung ausreichende Belichtungsmenge liefern. Der Belichtungsvorgang kann daher für jede Einzelbelichtung mit einer einzigen Impulsbelichtung durchgeführt werden. Es ist jedoch bekannt, daß die Ausgangsleistungen der von dem Dimer-Anregungs-Laser erzeugten Impulse Schwankungen oder Fehler im Bereich von +/- 5% oder mehr aufweisen. Derartige Schwankungen der Ausgangsleistungen der Impulse würden zu fehlerhaften Belichtungsmengen führen. Wenn man daher eine Einzelbelichtung mit einer einzigen Impulsbelichtung durchführt, würde dies kaum bei jeder Einzelbelichtung zum richtigen Belichtungsergebnis führen, oder zu gleichmäßigen Belichtungsergebnissen bei mehreren Einzelbe-Lichtungen.
Dieses Problem wird mit Hilfe der Erfindung gelöst. Ziel der Erfindung ist es, unrichtige oder ungleichmäßige Belichtungsergebnisse, die die Schwankungen der Ausgangs-Leistungen der Impulse ansonsten verursachen wurden, zu verhindern oder zu unterdrücken, ohne jedoch dieSchwankungen der Ausgangsleistungen der Impulse selbst zu berichtigen. Zusammenfassend beruht die Erfindung auf den folgenden Überlegungen:
Wenn für eine Einzelbelichtung eine einzige Impulsbelichtung vorgesehen ist, würden Schwankungen oder Fehler der Ausgangsleistung eines jeden Impulses von +/- 5% unmittelbar zu einem Fehler von +/- 5% in der Belichtungsmenge führen. Wenn man eine Einzelbelichtung jedoch mit zwei oder mehr Impulsen durchführt, ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Gesamt-Belichtungsmenge dieser Impulsbelichtungen die richtige Belichtungsmenge um 5% (den größtmöglichen Fehler) übersteigt, im Gegensatz dazu merklich verringert. Dies liegt daran, daß die Gesamt-
.E
Belichtungsmenge nur dann um 5% darüber liegt, wenn ein jeder der Impulse die größtmögliche überbelichtung (5% darüber) erzeugt hat. Andererseits ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, daß sich bei einer mehrfachen Impulsbelichtung die Fehler gegenseitig aufheben.
In Anbetracht dieser Überlegungen wird erfindungsgemäß die Ausgangsleistung eines jeden von dem Dimer-Anregungs-Laser 1 zu erzeugenden Impulses von der Laser-Ausgangsleistungs-Steuereinheit 4 derart gesteuert, daß ein jeder der Impulse auf eine Ausgangsleistung voreingestellt wird, die eine Belichtungsmenge liefert, welche geringer ist als die richtige Belichtungsmenge für eine Einzelbelichtung, und daß eine Einzelbelichtung über eine Vielzahl von Impulsbelichtungen mit der entsprechenden Anzahl von Impulsen durchgeführt wird, von denen ein jeder die voreingestellte Ausgangsleistung hat. Der Ausdruck "voreingestellte Ausgangsleistung" bezeichnet in diesem Zusammenhang einen erwarteten Hittelwert der Impuls-Ausgangs leistungen, der von dem Dimer-Anregungs-Laser 1 tatsächlich erzeugt wird, wenn dieser gleichbleibend mit einer konstanten EingangsIeistung betrieben wird. In Anbetracht dessen, daß ein jeder Ausgangsimpu I s des Dimer-Anregungs-Lasers einen Fehler oder eine Schwankung im Bereich von ungefähr +/- 5% aufweist, wird mit der Laser-Ausgangsleistungs-Steuereinheit A also ein erwarteter Mittelwert der Impuls-Ausgangsleistungen eingestellt, der von dem Dimer-Anregungs-Laser 1 bei einer bestimmten EingangsIeistung tatsächlich erzeugt wird.
In diesem Sinne kann die "voreingestellte Ausgangsleistung" auch als "vorgeschriebene Ausgangsleistung" oder als "Ziel-Ausgangsleistung" bezeichnet werden. Erfindungsgemäß wird also eine Einzelbelichtung genau genommen über eine Vielzahl von Impulsbelichtungen mit der entsprechenden Anzahl von Impulsen durchgeführt, von denen ein
jeder eine fehlerhafte Ausgangsleistung hat. Aufgrund der Belichtung mit mehreren Impulsen heben sich die Fehler in den Impuls-Ausgangsleistungen jedoch im wesentlichen auf. Folglich ist es nicht nötig, irgendwelche besonderen Steuervorrichtungen vorzusehen, um die Leistungsschwankungen des pulsierenden Laser-Strahls auszugleichen.
Es bietet sich an, die Ausgangsleistungen der Impulse für eine Einzelbelichtung auf denselben Wert voreinzustellen. Mit anderen Worten, wenn die Anzahl der Impulsbelichtungen für eine Einzelbelichtung N ist, wird die Ausgangsleistung eines jeden Impulses auf einen Wert voreingestellt, der eine Be Iichtungsmenge liefert, die gleich oder im wesentlichen gleich einem N-tel der richtigen Belichtungsmenge ist.
Im Handel erhältliche Dimer-Anregungs-Laser haben gewöhnlich eine hohe Impuls-Wiederholrate in der Größenordnung von 200 bis 300 Hz. Aus diesem Grund ist der Durchsatz im Vergleich zu herkömmlichen Be Iichtungsvorrichtungen auch dann noch verbessert, wenn eine Einzelbelichtung mit mehreren Impulsbelichtungen durchgeführt wird. Wenn beispielsweise für eine Einzelbelichtung im Durchschnitt 10 ImpuIsbeIichtungen ausgeführt werden, selbst wenn die Zahl der Impulsbelichtungen aufgrund von Fehlern der Impuls-Ausgangsleistungen zwischen 9 und 11 schwankt, beträgt die benötigte Belichtungszeit zwischen 0,04 und 0,05 s. Hierin besteht ein großer Unterschied zu herkömmlichen Fortschalteinrichtung, die gewöhnlich eine Belichtungszeit von ungefähr 0,3 s benötigen. Die für die mehrfachen Impulsbelichtungen benötigte Belichtungszeit wird daher auf einen Wert vermindert, der pro "Belichtungsabschnitt" geringer ist, als der der herkömmlichen Fortschalteinrichtungen. Sowohl eine konstante Belichtung als auch ein verbesserter Durchsatz sind daher sicherge-
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stellt. Selbst wenn eine Einzelbelichtung mit 20 Impulsen durchgeführt wird, ist die Belichtung innerhalb von ungefähr 0,1 s abgeschlossen, was eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Be I ichtungsvorrichtungen ist. 5
In der vorliegenden Beschreibung hat der Ausdruck "Einzelbelichtung" drei Bedeutungen: Die Belichtung, die ausreicht, im Falle einer vollständigen oder Gesamt-Oberf IächenbeIichtung die gesamte Oberfläche einer Halbleiterscheibe zu belichten; die Belichtung, die ausreicht, einen Baustein zu belichten, im Falle einer schrittweisen Belichtung, bei der der Belichtungsvorgang für jeden einzelnen Baustein durchgeführt wird; sowie die Belichtung, die ausreicht, im Falle einer Schlitz-Belichtung eine Schlitzbreite zu belichten.
Obwohl das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 1 anhand einer Belichtungsvorrichtung mit einer Linsen-Projektionseinrichtung beschrieben wurde, kann die Erfindung auch bei einer Belichtungsvorrichtung eingesetzt werden, bei dereine Kontakt be I i chtung oder eine Nahabstands-Belichtung durchgeführt wird.
Erfindungsgemäß wird eine Einzelbelichtung also über eine Vielzahl von Impulsbelichtungen mit dem pulsierenden Laser-Strahl durchgeführt. Trotz der gänzlich unterschiedlichen Eigenschaften des pulsierenden Laser-Strahls im Vergleich mit der kontinuierlichen Strahlungsabgabe von herkömmlichen Lichtquellen, wird daher eine gleichmäßige Belichtung erreicht, ohne daß besondere Steuervorrichtungen eingesetzt werden. Da rüberhinaus wird der Durchsatz verbessert.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das bei einer Belichtungsvorrichtung eingesetzt
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ist, bei der eine Verkleinerungs-Projektion durchgeführt wird, einer sogenannten Fortschalteeinrichtung. Vorrichtungen, die denen in Fig. 1 entsprechen, haben dabei dieselben Bezugszeichen. Die Belichtungsvorrichtung enthält eine Lichtquelle 1, wie z.B. einen Dimer-Anregungs-Laser, eine Belichtungsoptik 2, sowie eine optische Projektionsvorrichtung 3, die die gleichen sein können, wie die des ersten Ausführungsbeispiels. Auch ein Raster oder eine Maske M und eine Halbleiterscheibe U können dieselben sein, wie die in Fig. 1 gezeigten. Um die Beschreibung zu vereinfachen wird daher auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet.
Im wesentlichen unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel in den folgenden Punkten:
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden für jede EinzeLbeIichtung mehrere Impulsbelichtungen durchgeführt, wobei zusätzlich die Belichtungsmengen der Impulse aufintegriert werden und die aufintegrier te Gesamt-BeLichtungsmenge mit einer für die Einzelbelichtung richtigen Belichtungsmenge verglichen wird. Aufgrund des Vergleichsergebnisses wird die Hinzufügung einer weiteren Impuls- belichtung gesteuert, wodurch die Belichtungsmenge für jede Einzelbelichtung genauer und präziser gesteuert werden kann.
Gemäß Fig. 3 ist in dem von der Belichtungsoptik 2 fest-
gO gelegten optischen Weg ein Spiegel 5a angeordnet. Ein
U11raviο lett-Fotosensor 5b ist in dem Strahlengang des
von dem Spiegel 5a reflektierten Lichtstrahls angeordnet.
Der Fotosensor 5b kann in der Nähe der Laser-Lichtquelle
1 oder auch in dem sich von der Lichtquelle 1 zur HaIb-
g5 leiterse heibe W erstreckenden Strahlengang angeordnet
werden. In Abhängigkeit von der auf ihn einfallenden Lichtmenge erzeugt der Fotosensor 5b ein Ausgangssignal, das zu einer Lichtmengen-AufintegrierschaItung 6 übertragen wird, die zuvor auf die Empfindlichkeit des Fotosensors eingestellt bzw. einjustiert worden ist. In der Aufintegrierschaltung 6 werden die Be Iichtungsmengen der Impulse des Dimer-Anregungs-Lasers 1 der Reihe nach aufintegriert. Die aufintegrier te Gesamt-BeIichtungsmenge wird anschließend mit der richtigen Belichtungsmenge in einer Verg Ieieher scha Itung 9 verglichen. Das Vergleichsergebnis wird daraufhin in eine Zentraleinheit 7 eingegeben. Unter Zugrundelegung des Vergleichsergebnisses der Vergleicherschaltung 9 berechnet die Zentraleinheit 7 die Anzahl der Impulse und / oder die Ausgangsleistung eines jeden Impulses, die notwendig ist, um das fotoempfindliche Material auf der Halbleiterscheibe W ausreichend zu belichten. Das Ergebnis der Berechnung wird schließlich an eine Laser-Ausgangsleistungs-Steuereinheit 8 übertragen, die dazu eingerichtet ist, den Dimer-Anregungs-Laser 1 in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Berechnung der Zentraleinheit 7 anzusteuern, wodurch das Muster der Maske M mit Impulsen bestrahlt wird, deren Zahl und / oder Ausgangsleistung entsprechend gesteuert ist. Auf diese Weise wird das Muster der Maske auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe W aufgedruckt.
Falls nötig kann der Wirkungsgrad der Belichtungsoptik (z.B. der Durchmesser des Laser-Strahls, die Größe, usw.) von einer Belichtungswirkungsgrad-Steuereinheit 10 in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Berechnung der Zentraleinheit 7 gesteuert werden. Die Ausgangsleistung eines jeden Impulses kann entweder von der Laser-Ausgangsleistung-Steuereinheit 8, von der Belichtungswirkungsgrad-Steuereinheit 10, oder auch von beiden gesteuert werden.
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Die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels wird nun unter Bezugnahme auf den in Fig. 4 dargestellten Ablaufplan näher erläutert.
Wie bereits beim ersten AusfUhrungsbeispiel gezeigt wurde/ ist es bei Einsatz einer mehrfachen Impulsbelichtung für jede Einzelbelichtung möglich/ Schwankungen oder Fehler in den Impuls-Ausgangsleistungen im wesentlichen auszugleichen und so die Belichtungsmenge konstant zu halten. Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird zusätzlich zu einer derartigen Mehrfachimpuls-Belichtung die Belichtungsmenge der Impulse in Echtzeit aufintegriert und die auf integrierte Belichtungsmenge mit der richtigen Belichtungsmenge verglichen. Wenn das Vergleichsergebnis auf eine Unterbelichtung hinweist/ wird entsprechend der Größe oder dem Grad der Unterbelichtung eine zusätzliche Impulsbelichtung durchgeführt.
Nehmen wir z.B. an, daß η Impulsbelichtungen von η Impul-
sen durchgeführt werden/ die alle die gleiche/ voreingestellte Ausgangsleistung haben/ während die Belichtungsmenge gleichzeitig von der AufintegrierschaItung 6 überwacht wird. Nehmen wir weiter an, daß m Impulsbelichtungen/ die unter der Voraussetzung, daß in den Ausgangs-Leistungen die größtmöglichen Fehler (z.B. + 5%) angehäuft sind/ nötig wären/ um die erforderliche Belichtungsmenge zu erreichen/ von m Impulsen durchgeführt werden, die alle die gleiche/ voreingestellte Ausgangsleistung haben, und daß die Gesamt-Belichtungsmenge von der Aufintegrier scha Itung 6 überwacht wird. Gemäß dieser Annahmen wird die aufintegrierte Belichtungsmenge der η oder m Impulsbelichtungen in der Vergleicherschaltung 9 mit der richtigen Belichtungsmenge verglichen. Wenn der Unterschied innerhalb eines vorgegebenen, zulässigen Bereichs liegt/ ist die Belichtung abgeschlossen. Wenn das Ver-
gleichsergebnis andererseits einen wesentlichen Fehlbetrag in der Be Iichtungsmenge aufzeigt, wird gemäß Fig. 5 eine zusätzliche Belichtung durchgeführt, wobei entsprechend dem Fehlbetrag einer oder mehrere zusätzliche Impulse verwendet werden. Die Anzahl dieser zusätzlichen Impulse wird derart festgelegt, daß der Unterschied zwischen der richtigen Belichtungsmenge und der sich ergebenden Belichtungsmenge so klein wie möglich wird, d.h., daß der Grad der Unterbelichtung oder überbelichtung so klein wie möglich wird.
Selbst wenn die Gesamt-BeIichtungsmenge, die letztendlich von der abschließenden Impulsbelichtung festgelegt wird, unter oder über der richtigen Belichtungsmenge liegt, läßt sich der Fehlbetrag im Vergleich zu einer EinzeIbeIichtungs/EinzeIimpuIs-BeIichtung merklich vermindern .
Wenn die richtige Belichtungsmenge aus irgendeinem Grund bereits mit einer oder einer Zahl von Impulsbelichtungen erreicht wird, die kleiner als η oder m ist, wird der Belichtungsvorgang natürlich zu diesem Zeitpunkt beendet.
Wenn, gemäß Fig. 6, die Ausgangsleistung eines jeden Impulses weiter vermindert und die Zahl der Impulse für jede Einzelbelichtung entsprechend erhöht wird, läßt sich eine Belichtungsmenge erzielen, die sehr nahe an die richtige Belichtungsmenge herankommt. Dies liegt daran, daß die Ausgangsleistung eines jeden Impulses so vermindert wird, daß die absolute Schwankung oder Abweichung der Ausgangsleistung eines jeden Impulses geringer ist, selbst wenn der oder die letzten Impulse einen Fehler von + 5% aufweisen.
Die Ausgangsleistung der Impulse kann vermindert werden,
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indem die Ausgangsleistung der Laser-LichtquelLe selbst herabgesetzt wird, wie dies beschrieben wurde. Die Ausgangsleistung der Impulse kann jedoch auch vermindert werden, indem in den Strahlengang der Laser-Lichtquelle ein Graufilter eingesetzt wird, oder indem der Wirkungsgrad der Belichtungsoptik geändert wird. Letzeres erreicht man, indem der Beiichtungs-StrahIdurchmesser herabgesetzt wird. Weiterhin ist es möglich, in erster Linie die Ausgangsleistung der Laser-Lichtquelle einzustellen, während die Einstellung des Wirkungsgrads der Belichtungsoptik hilfsweise vorgesehen ist.
Gemäß den Fig. 5 und 6 wird die dem Grad der Unterbelichtung entsprechende, zusätzliche Impulsbelichtung durchgeführt, indem die Zahl der zusätzlichen Impulse gesteuert wird. Eine derartige Impulszahl-Steuerung kann jedoch durch eine Steuerung der voreingestellten Ausgangsleistung der zusätzlichen Impulse ersetzt oder damit kombiniert werden. Dabei wird die Belichtungsmenge der beschriebenen η oder m Impulsbelichtungen mit der richtigen Belichtungsmenge verglichen, wobei im Falle einer Unterbelichtung eine zusätzliche Impulsbelichtung mit Hilfe eines zusätzlichen Impulses durchgeführt wird, dessen voreingestellte Ausgangsleistung in Abhängigkeit von dem Fehlbetrag der Belichtungsmenge gesteuert wird, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. In einem solchen Fall wird die voreingestellte Ausgangsleistung des letzten Impulses, d.h. des zusätzlichen Impulses, kleiner (der in Fig. 7 dargestellte Fall) oder größer als die der vorangegangenen Impulse gemacht, entsprechend dem Grad der Unterbelichtung. Die zusätzliche Impulsbelichtung kann auch durchgeführt werden, indem, wie beschrieben, mehrere zusätzliche Impulse verwendet werden. Gemäß Fig. 8 können in einem solchen Fall die zusätzlichen Impulse die gleiche, voreingestellte Ausgangs leistung haben. Jedoch ist es gemäß Fig. 7 auch
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möglich, daß nur der letzte Impuls eine unterschiedlich voreingestellte Ausgangsleistung hat. In jedem Fall läßt sich eine Belichtungsmenge erzielen, die im wesentlichen oder annähernd gleich der richtigen Belichtungsmenge ist.
Die mehrfachen Impulsbelichtungen können durchgeführt werden, indem eine entsprechende Anzahl von Impulsen mit unterschiedlich voreingestellten Ausgangsleistungen verwendet wird. Wenn man in einem solchen Fall die richtige Belichtungsmenge mit En bezeichnet, die voreingestellte Ausgangsleistung des ersten Impulses n1 mit E1, die voreingestellte Ausgangsleistung des nächsten Impulses n_ mit E?, und die voreingestellte Ausgangsleistung des letzten Impulses n, mit E,, folgt:
Wenn E1 =0<1En, E2 =0< 2 E0' Und E3 = 0(3E0' foL9t:
20
n1(X1 + n2c<2 + H3(X3 = 1
Wenn man die Werte von 0C1, o(._ und (X, derart einstellt, daß der Wert des Ausdrucks "n. + n- +n," klein wird, kann die Belichtungszeit verkürzt werden, während gleichzeitig eine richtige Belichtungsmenge sichergestellt ist.
Ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel kann auch das zweite Ausführungsbeispiel nicht nur bei Belichtungsvorrichtungen verwendet werden, bei denen eine Verkleinerung mit einer Linsen-Projektionsvorrichtung durchgeführt wird, sondern auch bei Belichtungsvorrichtungen mit einer Spiegel-Projektionsvorrichtung, einer Kontaktbelichtung, oder einwNahabstandsbeIichtung.
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Erfindungsgemäß ist also bei Verwendung eines pulsierenden Laser-Strah Is, der z.B. von einem Dimer-Anregungs-Laser erzeugt werden kann, trotz der wesentlichen Schwankungen in der Ausgangsleistung eines jeden Impulses, eine richtige Belichtung erzielbar.
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Belichtung eines Objekts mit einem pulsierenden Laser-Strahl angegeben. Eine Einzelbelichtung (Belichtung einer Fläche) wird über eine Vielzahl von Impulsbelichtungen mit der entsprechenden Anzahl von Impulsen durchgeführt, wodurch Abweichungen oder Fehler in den Ausgangsleistungen der Impulse im wesentlichen ausgeglichen werden, so daß für jede Einzelbelichtung eine richtige Belichtung erzielbar ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Belichtungsmengen der mehrfachen Impulse einer Einzel belichtung aufintegriert und die aufintegrierte Be Iichtungsmenge mit einer richtigen oder gewünschten Belichtungsmenge verglichen. Aufgrund des Vergleichsergebnisses wird eine dem Grad der Unterbelichtung entsprechende, zusätzliche Impulsbelichtung durchgeführt.
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Claims (17)

  1. Patentansprüche
    1 . Verfahren zur Belichtung mit einem pulsierenden Laser-Strahl, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einzelbelichtung mit Hilfe mehrerer Impulsbelichtungen durchgeführt wird, wobei ein jeder einer entsprechenden Anzahl von Impulsen eine voreingestellte Ausgangsleistung hat, *- die eine Belichtungsmenge liefert, welche geringer als a eine richtige Belichtungsmenge ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder der AusgangsimpuI se eine voreingestellte Ausgangsleistung hat, die eine Belichtungsmenge liefert, welche im wesentlichen einem N-tel der richtigen Belichtungsmenge entspricht, wobei mit N die Anzahl der Impulsbelichtungen bezeichnet ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen des pulsierenden Laser-Strahls ein Dimer-Anregungs-Laser vorgesehen ist.
  4. 4. Verfahren zur Belichtung mit einem pulsierenden Laser-Strahl, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Einzelbelichtung mehrere Impulsbelichtungen mit einer entsprechenden Zahl von Impulsen durchgeführt werden, von denen ein jeder eine voreingeste111e Ausgangsleistung hat,
    BAD ORIGINAL <4
    die eine BeLichtungsmenge liefert, welche geringer als eine richtige Belichtungsmenge ist, daß die Belichtungsmengen aufintegriert und die aufintegrierte Belichtungsmenge mit der richtigen Belichtungsmenge verglichen wird, sowie daß eine zusätzliche Impulsbelichtung unter Zugrundelegung des Vergleichsergebnisses gesteuert wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder der Impulse im wesentlichen die gleiche, voreingestellte Ausgangsleistung hat.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Impulsbelichtung mit einem Impuls durchgeführt wird, der eine voreingestellte Ausgangsleistung hat, die im wesentlichen gleich der eines jeden der vorausgegangenen Impulse ist.
    ,.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich-
    £ net, daß die zusätzliche Impulsbelichtung mit einem Impuls
    durchgeführt wird, der eine voreingestellte Ausgangsleistung hat, die verschieden von der eines jeden der vorausgegangenen Impulse ist.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Impulsbelichtung mit mehreren zusätzlichen Impulsen durchgeführt wird, und daß zumindest der letzte der zusätzlichen Impulse eine voreingestellte Ausgangsleistung hat, die verschieden von der eines jeden der Impulse für die vorausgegangenen Impulsbelichtungen ist.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch A, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen des pulsierenden Laser-Strahls ein Dimer-Anregungs-Laser vorgesehen ist.
    35
  10. 10. Vorrichtung zur Belichtung mit einem pulsierenden Laser-Strahl, gekennzeichnet durch eine Belichtungsvorrichtung (1/ 8) zum Erzeugen von Laser-Strahl-Impulsen, von denen ein jeder eine Ausgangsleistung hat, die eine Belichtungsmenge liefert, welche geringer ist als eine richtige Belichtungsmenge, wobei die Belichtungsvorrichtung (1, 8) dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl der Impulse zu liefern, um für eine Einzelbelichtung eine entsprechende Zahl von Impulsbelichtungen durchzuführen, durch eine Vorrichtung (6, 9) zum Aufintegrieren der Belichtungsmenge des von der Belichtungsvorrichtung (1, 8) erzeugten, pulsierenden Laser-Strahls, und zum Vergleichen der auf integrierten Belichtungsmenge mit der richtigen Belichtungsmenge, sowie durch eine Vorrichtung (7, 10) zum Steuern einer zusätzlichen Impulsbelichtung unter Zugrundelegung des Vergleichsergebnisses.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich- JP net, daß die Belichtungsvorrichtung (1, 8) eine Licht- > quelle (1) zum Erzeugen des pulsierenden Laser-Strahls, und eine Vorrichtung (8) zum Voreinstellen der Impuls-Ausgangsleistung aufweist, die die Ausgangsleistung eines jeden der von der Lichtquelle (1) erzeugten Impulse veränderbar auf einen derartigen Wert voreinstellt, daß dieser eine Belichtungsmenge liefert, die geringer als die richtige Belichtungsmenge ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8) zum Voreinstellen der Impuls-Ausgangsleistung dazu eingerichtet ist, für die Impulsbelichtungen einen jeden der Impulse auf die gleiche Ausgangsleistung voreinzustellen.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8) zum Voreinstellen der Impuls-
    Ausgangsleistung dazu eingerichtet ist, einen Impuls für die zusätzliche Impulsbelichtung auf eine Ausgangsleistung voreinzustellen, die im wesentlichen gleich der voreingestellten Ausgangsleistung eines jeden der
    Impulse der vorausgegangenen Impulsbelichtungen ist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8) zum Voreinstellen der Impuls-Ausgangsleistung dazu eingerichtet ist, einen Impuls "für die zusätzliche Impulsbelichtung auf eine Ausgangsleistung voreinzustellen, die verschieden von der voreingestellten Ausgangsleistung eines jeden der Impulse der vorausgegangenen Impulsbelichtungen ist.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (7, 10) zum Steuern der zusätzlichen Impulsbelichtung dazu ausgebildet ist, mehrere zusätzliche Impulsbelichtungen mit einer entsprechenden Zahl von zusätzlichen Impulsen durchzuführen, und daß die Vorrichtung (8) zum Voreinstellen der Impuls-Ausgangsleistung dazu eingerichtet ist, zumindest den letzten der zusätzlichen Impulse auf eine Ausgangsleistung voreinzustellen, die verschieden von der voreingestellten Ausgangsleistung eines jeden der Impulse der vorausgegangenen
    Impulsbelichtungen ist.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungsvorrichtung (1, 8) zum Erzeugen des pulsierenden Laser-Strahls einen Dimer-Anregungs-
    Laser enthä 11.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) einen Oi mer-Anregungs-Laser enthält.
    ***
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