DE69132110T2

DE69132110T2 - Verfahren und vorrichtung zur belichtung

Info

Publication number: DE69132110T2
Application number: DE69132110T
Authority: DE
Inventors: Naomasa Shiraishi
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2011-08-20
Also published as: HK1017823A1; US6233041B1; EP0496891A4; JP2995820B2; JPH04101148A; EP0496891B1; EP0496891B2; DE69132110T3; WO1992003842A1; EP1128219A2; EP1128219A3; DE69132110D1; EP0496891A1

Description

[Technisches Gebiet]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Belichtungsverfahren und ein Gerät zur Übertragung eines feinen Musters einer Maske auf ein Substrat unter Verwendung eines Belichtungsprojektors einschließlich eines optischen Beleuchtungssystems zur Beleuchtung der Maske und eines optischen Projektionssystems zum Projizieren eines Bildes des Musters der beleuchteten Maske auf das Substrat.

[Stand der Technik]

Das Verfahren der Übertragung eines Musters einer Maske auf ein Substrat mittels photolithographischer Techniken findet bei der Herstellung von Halbleiterspeicher- und Flüssigkristallbauteilen allgemein Verwendung. In diesem Fall wird das zur Belichtung verwendete Licht, z. B. ultraviolettes Licht, auf das mit einer Photoresistschicht überzogene Substrat gerichtet, auf das durch eine mit einem Muster versehene Maske das Muster der Maske photographisch übertragen wird.
Die üblichen feinen Maskenmuster für Halbleiterspeicherbauteile, Flüssigkristallbauteile usw. bestehen aus regelmäßigen Gittermustern, welche in gleichen vertikalen oder seitlichen Abständen angeordnet sind.
In anderen Worten, bei Maskenmustern dieser Art wird der dichteste Bereich des Musters durch ein Gittermuster gebildet, welches sich aus gleichmäßig beabstandeten transparenten und undurchsichtigen Linien zusammensetzt, die abwechselnd in X- und/oder in Y-Richtung angeordnet sind, um die möglichst geringe Linienbreite zu erzeugen, die auf dem Substrat gebildet werden kann, während der restliche Bereich durch ein Muster mit einem vergleichsweise niedrigen Feinheitsgrad gebildet wird. Des Weiteren ist in jedem Fall ein schräges Muster außergewöhnlich.
Weiterhin weist das gewöhnliche Photoresist-Material eine nicht lineare Reaktion auf Licht auf, so dass eine einen bestimmten Wert übersteigende Lichtmenge dazu führt, dass sich chemische Veränderungen schnell vollziehen, während diese chemischen Veränderungen praktisch nicht stattfinden, wenn die empfangene Lichtmenge unter diesem Wert liegt. Die Folge ist ein Hintergrund mit dem projizierten Bild des Maskenmusters auf dem Substrat, wenn der Unterschied in der Lichtmenge zwischen den hellen und den dunklen Bereichen auf zufriedenstellende Weise sichergestellt wird, so dass, auch wenn der Kontrast der Grenze zwischen den heilen und den dunklen Bereichen mehr oder weniger schwach ist, das gewünschte Resistbild als Maskenmuster erzielt werden kann.
Mit der jüngsten Tendenz zu feineren Mustern für Halbleiterspeicher- und Flüssigkristallbauteile, werden häufig Belichtungsprojektoren wie z. B. ein Schrittschalter zur Übertragung eines Maskenmusters auf ein Substrat mittels Reduktionsprojektion eingesetzt, und ein besonderes ultraviolettes Licht mit kürzerer Wellenlänge und engem Wellenlängenverteilungsbereich findet Verwendung zur Belichtung. In diesem Fall liegt der Grund zur Reduzierung des Wellenlängenverteilungsbereiches in dem Aus schalten jeglicher Verschlechterung der Bildqualität eines projizierten Bildes aufgrund der chromatischen Abweichungen des optischen Projektionssystems in der Belichtungsvorrichtung und der Grund für die Wahl einer kürzeren Wellenlänge liegt darin, den Kontrast des projizierten Bildes zu verbessern. Jedoch hat dieser Versuch, die Wellenlänge des Bestrahlungslichtes zu reduzieren, seine Grenzen im Hinblick auf die Forderungen nach feineren Maskenmustern erreicht hat, z. B. die Projektionsbelichtung von Linienbreiten in Submikron-Größe mangels geeigneter Lichtquellen, sowie wegen der Einschränkungen betreffend Linsen- und Abdeckmaterial, usw.
Im Falle eines solchen feineren Maskenmusters nähert sich der erforderliche Wert für die Auflösung (Linienbreite) des Musters der Wellenlänge des Arbeitslichtes, so dass die Auswirkung des gebeugten Lichts, welches durch die Übertragung des Arbeitslichtes durch das Maskenmuster nicht vernachlässigt werden kann und es schwierig ist, einen zufriedenstellenden Hell-Dunkel-Kontrast des projizierten Maskenmusters auf dem Substrat herzustellen, wodurch sich insbesondere der Hell-Dunkel-Kontrast der Linienränder des Musters verschlechtert.
Mit anderen Worten, während die an verschiedenen Punkten des Maskenmusters durch das von oben auf die Maske einfallende Arbeitslicht erzeugten Strahlen nullter Beugungsordnung, der +/- ersten Beugungsordnung, der +/- zweiten Beugungsordnung sowie höherer Ordnung jeweils an den entsprechenden Beugungspunkten auf dem Substrat zur Bilderzeugung durch das optische Projektionsgerät zusammenlaufen, werden die Beugungswinkel der Strahlen der +/- ersten Beugungsordnung, der +/- zweiten Beugungsordnung und höherer Ordnung weiter vergrößert im Vergleich zu dem Strahl der nullten Beugungsordnung und fallen bei feineren Maskenmustern mit flacheren Winkeln auf das Substrat ein, wodurch insofern ein Problem entsteht, dass die Tiefenschärfe des projizierten Bildes beträchtlich vermindert ist und ausreichende Belichtungsenergie nur auf einen Teil der Schichtstärke der Resistschicht übertragen wird.
Um ein derartiges Nachlassen in der Tiefenschärfe in den Griff zu bekommen, wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2- 50417 (Offenlegung am 20. Februar 1990) ein Verfahren offenbart, bei welchem die Blendenöffnung konzentrisch mit der optischen Achse des optischen Beleuchtungsgerätes und des optischen Projektionsgerätes angeordnet wird, um die Einfallswinkel des Arbeitslichtes auf die Maske zu begrenzen, und bei welchem die Blendendurchmesser in Übereinstimmung mit dem Maskenmuster justiert werden, wodurch die Tiefenschärfe sichergestellt wird, während der Hell-Dunkel-Kontrast des projizierten Bildes auf dem Substrat erhalten bleibt. Jedoch sogar im Falle dieses bekannten Verfahrens sind die Beugungswinkel von Strahlen der +/- ersten Beugungsordnung und höherer Ordnung noch groß im Vergleich zu einem Strahl nullter Beugungsordnung, der im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche des Substrats auftrifft, was heißt, dass praktisch alle außerhalb des Arbeitsbereiches der Projektionslinse auftreffen, wodurch auf dem Substrat nur ein projiziertes Bild des Musters der Maske erzeugt wird, welches im Wesentlichen nur aus Strahlen nullter Ordnung zusammengesetzt ist und einen schwachen Kontrast hat.
Und obwohl in diesem Fall die Möglichkeit besteht, dass ein Teil der Strahlen der +/- ersten Beugungsordnung in das Arbeitsfeld der Projektionslinse kommt und das Substrat erreicht, fällt dieser Teil der Strahlen der +/- ersten Beugungsordnung im Gegensatz zu den vertikal auf das Substrat fallenden Strahlen nullter Beugungsordnung unter einem flacheren Winkel auf das Substrat, und daher muss darauf hingewiesen werden, dass eine befriedigende Tiefenschärfe immer noch nicht erreicht wird.
Andererseits wird im U. S. Patent Nr. 4.947.413 ein lithographisches Verfahren offenbart, in welchem eine abseits der optischen Achse angeordnete Arbeitslichtquelle benutzt wird, und eine Interferenz des Strahles nullter Beugungsordnung sowie eines Strahles der +/- ersten Beugungsordnung von einem Maskenmuster durch Verwendung einer Raumfilter- Durchleitung in der Fourier-Transformationsebene innerhalb eines optischen Projektionsgerätes ermöglicht wird, wobei auf dem Substrat ein Musterbild mit scharfem Kontrast und hohem Auflösungsgrad erstellt wird. Bei diesem Verfahren jedoch muss die Arbeitslichtquelle abseits der optischen Achse angeordnet werden, wobei das Licht schräg auf die Maske einfällt, und deswegen sowie auch, weil der Strahl nullter Beugungsordnung und ein Strahl der +/- ersten Beugungsordnung sich einfach überlagern, ist der aus der Überlagerung resultierende Hell-Dunkel- Kontrast an den Rändern des Musterbildes in Folge der ungleichgewichtigen Lichtmengendifferenz zwischen dem Strahl nullter Ordnung und dem der +/- ersten Ordnung immer noch unbefriedigend.

[Offenbarung der Erfindung]

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Belichtungsverfahren und ein Belichtungsgerät zu schaffen, welche so konstruiert sind, dass das projizierte Bild einen ausreichenden Hell-Dunkel-Kontrast aufweist und das feine Maskenmuster der gewöhnlichen Maske mit großer Tiefenschärfe ohne Phasenverschiebung auf das Substrat übertragen wird, und insbesondere ist es Zweck der Erfindung, die Tatsache vorteilhaft zu nut zen, dass das Arbeitslicht eine enge Wellenlängenstreuung hat, dass das Maskenmuster im wesentlichen als optisches Gitter betrachtet werden kann, dass das Resistmaterial eine nicht lineare Lichtreaktion in Bezug auf das zugeführte Licht aufweist und so weiter, wie vorher schon erwähnt, um so bei gleicher Wellenlänge des Arbeitslichtes ein Resistbild mit feinerem Maskenmuster zu erzeugen. Diese Lösungsmöglichkeit ist in den Ansprüchen 1 und 3 beschrieben.
In Übereinstimmung mit der grundsätzlichen Idee der vorliegenden Erfindung wird, im Falle, dass ein Belichtungsgerät, bestehend aus einem optischen Beleuchtungssystems zur Beleuchtung einer zumindest teilweise mit einem feinen Muster versehenen Maske mit dem Arbeitslicht und einem optischen Projektionssystem zur Projektion des Bildes des beleuchteten feinen Musters auf ein Substrat, um das feine Maskenmuster auf das Substrat zu übertragen, benutzt wird, das Arbeitslicht von mindestens zwei Punkten mit definierten Einfallswinkeln in schräg gegenüberliegender Form auf die Maske gerichtet, so dass der Strahl nullter Beugungsordnung und einer der beiden vom feinen Muster durch die schräg beleuchtenden Strahlen erzeugten Strahlen +/- erster Beugungsordnung entsprechend auf optischen Wegen verlaufen, die mit Bezug auf das feine Maskenmuster wesentlich im gleichen Abstand von der optischen Achse des optischen Projektionssystems an oder in der Nähe der Fourier-Transformationsebene innerhalb des optischen Projektionssystems verlaufen, um so auf dem Substrat im wesentlichen durch einen der Strahlen +/- erster Beugungsordnung oder nullter Beugungsordnung ein projiziertes Bild des feinen Musters abzubilden. In diesem Falle erreichen die anderen unerwünschten Strahlen, außer den Strahlen +/- erster Beugungsordnung und nullter Beugungsordnung, das Substrat nicht in wesentlichem Umfang. Als optische Mittel für diesen Zweck werden Raumfilterelemente in das optische Beleuchtungssystem und möglicherweise zusätzlich in das optische Projektionssystem eingebaut. Weiterhin kann das optische Beleuchtungssystem so konstruiert werden, dass das Arbeitslicht entlang der optischen Achse geführt wird, wobei das optische Beleuchtungssystem ein optisches Bauelement, z. B. eine Kondensatorlinse enthält, die so auf der Seite der Maske angeordnet ist, dass das Arbeitslicht unter den vorgegebenen Einfallswinkeln auf die Maske fällt.
Entsprechend einem bevorzugten Aspekt dieser Erfindung besteht ein Belichtungsgerät aus einem optischen Beleuchtungssystem zur Anstrahlung einer Maske mit einem Arbeitslicht, einem optischen Projektionssystem zur Projektion eines Bildes des feinen Musters der beleuchteten Maske auf ein Substrat, und einem auf oder in der Nähe der Fourier- Transformationsebene innerhalb des optischen Beleuchtungssystems und möglicherweise des optischen Projektionssystems mit Bezug auf das feine Maskenmuster angeordneten Raumfilterelement; die Raumfilterelemente beinhalten mindestens zwei Fensterelemente; die jeweils durch einen unabhängig begrenzten Bereich mit einer vergleichsweise größeren Lichtübertragung als die Umgebung in einer von der optischen Achse des optischen Beleuchtungssystems und möglicherweise des optischen Projektionssystems, in welchem es eingebaut ist, abweichenden Position definiert sind. Die Fourier-Transformationsebene, in der die Raumfilterelemente angeordnet sind, ist z. B. in einer Position angeordnet, die praktisch der Pupillenebene des optischen Beleuchtungssystems oder einer der oben genannten Pupillenebene zugeordneten Ebene oder der Pupillenebene des optischen Projektionssystems entspricht, und die Raumfilterelemente können in mindestens einer dieser Positionen angeordnet werden.
In Übereinstimmung mit einem anderen bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung schließen die Raumfilterelemente zwei Fensterelemente an im wesentlichen symmetrischen Positionen zur optischen Achse des optischen Beleuchtungssystems und möglicherweise des optischen Projektionssystems, in dem sie angeordnet sind, ein.
In Übereinstimmung mit einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der Fensterelemente in den Raumfilterelementen 2n (n ist eine natürliche Zahl). Ferner werden die Fensterelemente vorzugsweise an einer Vielzahl von Positionen angeordnet, die in Übereinstimmung mit dem Fourier-Transformationsmuster des feinen Musters bestimmt werden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das optische Beleuchtungssystem ein optisches Integrationselement, z. B. eine Fliegenaugenlinse, in welchem Falle das Raumfilterelement in einer Position nahe des Ausgangsendes des optischen Integrators angeordnet ist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist der Teil der Raumfilterelemente ohne die Fensterelemente allgemein als dunkler oder lichtabdeckender Teil ausgebildet, dessen Lichtübertragung 0% beträgt; alternativ wird er als lichtdämpfender Teil mit einer vorgegebenen Lichtübertragung, die niedriger ist als die der Fensterelemente, ausgeführt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Raumfilterelemente innerhalb des optischen Beleuchtungssystems angeordnet und die Positionen ihrer Fensterelemente werden so ausgewählt, dass einer der Strahlen +/- erster Beugungsordnung und ein Strahl nullter Beugungsordnung aus jedem Fensterelement entsprechend durch Positionen verlaufen, die sich praktisch im gleichen Abstand von der optischen Achse des optischen Projektionssystems oder in der Nähe der Fourier-Transformationsebene innerhalb des optischen Projektionssystems mit Bezug auf das feine Maskenmuster befinden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Raumfilterelemente innerhalb des optischen Beleuchtungssystems angeordnet und die Raumfilterelemente beinhalten erste und zweite Fensterelemente, die ein symmetrisches Paar mit Bezug auf die optische Achse des optischen Beleuchtungssystems bilden, wobei die Positionen des ersten und zweiten Fensterelementes so bestimmt werden, dass die zwei gebeugten Strahlen, d. h. einer der durch Anstrahlung des feinen Musters mittels des Arbeitslichtes, welches die Maske über das erste Fensterelement erreicht, erzeugten Strahlen +/- erster Beugungsordnung und nullter Beugungsordnung und zwei weitere gebeugte Strahlen, d. h. einer der durch Anstrahlung des feinen Musters mittels des Arbeitslichtes, welches die Maske über das zweite Fensterelement erreicht, erzeugten Strahlen +/- erster Beugungsordnung und nullter Beugungsordnung, alternativ so über die ersten und zweiten optischen Pfade, die sich praktisch im gleichen Abstand von der optischen Achse des optischen Projektionssystems an Positionen bei oder in der Nähe der Fourier-Transformationsebene innerhalb des optischen Projektionssystems befinden, was bedeutet, dass einer der vom Arbeitslicht durch das erste Fensterelement kommenden Strahlen +/- erster Beugungsordnung und der vom Arbeitslicht durch das zweite Fensterelement kommende Strahl nullter Beugungsordnung zum Beispiel über den ersten optischen Pfad geführt werden, und dass einer der vom Arbeitslicht durch das zweite Fensterelement kommenden Strahlen +/- erster Beugungsordnung und der vom Arbeitslicht durch das erste Fensterelement kommende Strahl nullter Beugungsordnung zum Beispiel über den zweiten optischen Pfad geführt werden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält das Belichtungsgerät Antriebselemente zur Verstellung von mindestens einer Winkelposition der Fensterelemente und ihres Abstandes zur optischen Achse zwecks Anpassung und Wechsel in Übereinstimmung mit dem feinen Maskenmuster. Wenn die Raumfilterelemente lichtabdeckende Scheiben oder lichtdämpfende Scheiben einschließlich einer Anzahl von Fensterelementen enthalten, gehört zu den Antriebselementen ein Mechanismus, mit dem die lichtabdeckende Scheibe oder die lichtdämpfende Scheibe durch Fensterelemente mit verschiedenen Positionen ersetzt werden kann, wohingegen, falls der Raumfilter ein elektrooptisches Element enthält, das in der Lage ist, begrenzte Flächen in ausgewählten Positionen transparent oder opak zu machen, wie z. B. bei Flüssigkristallbauteilen oder elektrochromatischen Bauteilen, dann enthält das Antriebselement eine elektrische Steuerung zum Antrieb des elektrooptischen Bauteiles, welches dazu gedacht ist, begrenzte Flächen durchsichtig oder opak zu machen.
Die herkömmlichen Projektionsbelichtungsgeräte verwenden unterschiedslos ein Arbeitslicht, welches unter verschiedenen Einfallswinkeln von oben auf eine Maske fällt, so dass die vom Maskenmuster produzierten Strahlen nullter Beugungsordnung, +/- erster Beugungsordnung, +/- zweiter Beugungsordnung und höherer Beugungsordnung praktisch in ungeordneten Richtungen verlaufen, und die Positionen, auf denen diese gebeugten Strahlen durch das optische Projektionssystem auf dem Substrat abgebildet werden, unterscheiden sich voneinander. Im Gegen satz dazu benutzt das Projektionsbelichtungsgerät der vorliegenden Erfindung das Arbeitslicht, welches auf das Maskenmuster fällt, selektiv mit definierten Richtungen und Winkeln innerhalb einer Ebene, die die optische Achse unter rechtem Winkel schneidet, so dass jeweils einer der vom Arbeitslicht über das Maskenmuster erzeugten Strahlen +/- erster Beugungsordnung und der Strahl nullter Beugungsordnung hauptsächlich auf das Substrat gelenkt werden und vornehmlich an der Erstellung des projizierten Bildes des feinen Musters auf dem Substrat beteiligt sind. Mit anderen Worten, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird zu diesem Zweck das mit dem Maskenmuster übereinstimmende Raumfilterelement benutzt, dass hauptsächlich nur der Bestwert der Strahlen +/- erster und nullter Beugungsordnung des Beleuchtungsstrahles durch die Raumfilterelemente aus dem Arbeitslicht ausgewählt und auf das Substrat gelenkt werden, wobei sie auf dem Substrat ein projiziertes Musterbild erstellen, welches im Vergleich zu früher an den Rändern des feinen Musters einen höheren Hell-Dunkel-Kontrast und eine große Tiefenschärfe aufweist.
In diesem Zusammenhang gibt es die folgenden zwei Verfahren zum Einsatz der Raumfilterelemente im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Im einzelnen besteht das erste Verfahren darin, dass das Arbeitslicht zu einem Teil seines Strahlquerschnitts auf dieser Seite der Maske abgefangen oder gedämpft wird, um so als hauptsächliches Arbeitslicht das schräg mit definierter Richtung und Winkel von jeder der gegebenen Positionen innerhalb der Ebene, die die optische Achse senkrecht schneidet, einfallende Arbeitslicht auszuwählen; zu diesem Zweck werden die Raumfilterelemente auf der Fourier-Transformationsebene innerhalb des optischen Beleuchtungssystems oder in einer dazu nahen Position angeordnet. Das zweite Verfahren, das nicht in den Rahmen der unabhängi gen Ansprüche fällt, besteht darin, dass von den verschiedenen gebeugten StrahLkomponenten, die vom Maskenmuster, welches vom unter unterschiedlichen Winkeln einfallenden Arbeitslicht beleuchtet wird, erzeugt werden, alle zwei Strahlkomponenten oder aber jeweils ein Strahl der +/- ersten Beugungsordnung und ein Strahl der nullten Beugungsordnung innerhalb des optischen Projektionssystems ausgewählt werden, die vom Maskenmuster durch jeden der Beleuchtungsstrahlen, die schräg mit definierter Richtung und Winkel von den vorgegebenen Positionen innerhalb der die optische Achse senkrecht durchschneidenden Ebene auftreffen, erzeugt werden; aus diesem Grund sind die Raumfilterelemente auf der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems oder in der Nähe dazu angeordnet. Das erste und zweite Verfahren können kombiniert benutzt werden; auf jeden Fall dient das Raumfilterelement dazu, die an der Erstellung eines projizierten Bildmusters auf dem Substrat beteiligten Lichtstrahlen auf einen der Strahlen +/- erster Beugungsordnung und nullter Beugungsordnung zu begrenzen, die mittels des Maskenmusters durch jeden der beleuchtenden Strahlen, welche schräg mit definierten Einfallswinkeln auftreffen, erzeugt werden, und zu verhindern, dass andere, unerwünschte Strahlen das Substrat erreichen.
Wenn das Raumfilterelement auf der Fourier-Transformationsebene innerhalb des optischen Beleuchtungssystems oder in einer nahegelegenen Position angeordnet ist, wird das Arbeitslicht mit einer definierten Wellenlänge in Form eines Beugungsgitters mit festgelegten Einfallswinkeln ausgehend von den exzentrischen Positionen in den gegebenen Richtungen zur optischen Achse auf das Maskenmuster projiziert, so dass theoretisch aufgrund der Fourier-Strahlen nullter, erster, zweiter und höherer Beugungsordnung auf der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems oder in deren Nähe eine Anzahl von Lichtpunkten gebildet werden. Bei konventionellen Belichtungsgeräten jedoch werden die gebeugten Strahlen zweiter und höherer Ordnung durch den Vorsatztubus des optischen Projektionssystems abgedeckt.
Das an der Fourier-Transformationsebene oder in deren Nähe in dem optischen Projektionssystem angeordnete Raumfilterelement ist so konstruiert, dass das im wesentlichen senkrecht auf die Maske fallende Licht abgefangen oder gedämpft wird und dass das schräg mit bestimmten Einfallswinkeln von bestimmten exzentrischen Positionen in bestimmten Winkelrichtungen zur optischen Achse auftreffende Arbeitslicht selektiv mit hoher Lichtübertragungsrate durchgelassen wird. In diesem Fall wird, falls Strahlen der zweiten und höheren Beugungsordnung nicht erwünscht sind, ein weiteres Raumfilterelement auf der Fourier- Transformationsebene des optischen Projektionssystems oder in deren Nähe eingesetzt, um diese Strahlen abzublocken oder zu dämpfen. Als Ergebnis wird auf dem Substrat ein Bildmuster mit hohem Kontrast durch die gebeugten Strahlen nullter und erster Beugungsordnung, welche vom Arbeitslicht durch das Maskenmuster bei gewünschten Einfallswinkeln erzeugt werden, gebildet.
Bei Maskenmustern für Halbleiter- und Flüssigkristallbauteile gibt es häufig Fälle, bei denen der Teil des Maskenmusters, für den eine hohe Auflösungsübertragung erforderlich ist, ein Gittermuster aufweist, in welchem grundsätzlich durchsichtige und undurchsichtige Linien im gleichen Abstand gleichmäßig abwechselnd angeordnet sind; dies kann allgemein als Wiederholungsmuster einer rechteckigen Wellenform mit einem Phasenverhältnis 0,5 betrachtet werden. Wenn das Raumfilterelement auf der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems oder in deren Nähe angeordnet ist, werden durch die vom Gittermuster erzeugten Strahlen nullter, +/- erster, +/- zweiter und höherer Ordnung eine Reihe von Lichtpunkten an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems gebildet, so dass sie in die Linien des Beugungsgitters querender Richtung (die Richtung, in der die Linien angeordnet sind) verteilt werden. Gleichzeitig und in der Weise, die als gewöhnliche Fourier-Entwicklung einer rechtwinkligen Welle bekannt ist, erzeugen die Strahlen nullter Beugungsordnung eine Referenzgröße für die Lichtmenge im auf das Substrat projizierten Bild, und die Strahlen der +/- ersten Beugungsordnung stellen die Komponenten der Lichtmengenänderungen bei einer sinusförmigen Wellenform mit der gleichen Wellenlänge wie das Beugungsgitter dar, so dass, wenn diese gebeugten Strahlkomponenten auf dem Substrat zusammengefasst werden, die Interferenz dieser gebeugten Strahlen auf dem Substrat ein Bildmuster erzeugt, welches über eine ausreichende Lichtmenge verfügt, um die Resistschicht lichtempfindlich zu machen und einen hohen Hell-Dunkel- Kontrast zu erzeugen.
Ebenso können in diesem Fall die Maskenmuster für Halbleiterspeicherbauteile und Flüssigkristallbauteile als Kombination einer Mehrzahl von Beugungsgittern angesehen werden, welche entsprechend vertikal oder horizontal auf der Maske angeordnet sind, so dass, falls ein Raumfilter vorgesehen ist, damit die Arbeitslichtstrahlen die optimale Abstandsposition in winkliger Richtung zur optischen Achse und die optimalen Einfallswinkel zu jedem Beugungsgitter haben, das an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems resultierende Fourier- Muster eine Lichtpunktgruppe bildet, die in winkliger Richtung zum Verlauf der Beugungsgitterlinien angeordnet ist und deren Abstände der Wellenlänge des Arbeitslichtes und der Teilung des Beugungsgitters ent sprechen. Die Lichtintensität jedes Lichtpunktes ist abhängig von der Teilungszahl des Beugungsgitters und der Beugungsordnung der Strahlen.
Wie daraus geschlossen werden kann, kann der gleiche Effekt dadurch erzielt werden, dass innerhalb des optischen Projektionssystems Raumfilterelemente angebracht werden, die mit Fensterelementen nur an solchen Positionen versehen sind, die den gewünschten Lichtpunktpositionen entsprechen, um so die auf das Substrat gerichteten gebeugten Strahlen auszuwählen. In diesem Fall schließen die an der Fourier- Transformationsebene oder in deren Nähe angebrachten Raumfilter Fensterelemente an den Lichtpunkten der brauchbaren gebeugten Strahlen auf der Fourier-Transformationsebene ein, so dass diese Strahlen ausgewählt passieren können, wohingegen die unerwünschten gebeugten Strahlen, die Verzerrungen im Kontrast auf der Substratoberfläche verursachen, abgeblockt werden.
Daher unterscheiden sich Anzahl und Position der Fenster zwingend in Abhängigkeit vom Maskenmuster, so dass, wenn eine Maske gewechselt wird, zwangsläufig damit zusammen auch das Raumfilterelement gewechselt und darüber hinaus auch genau in der Position zur Maske justiert werden muss.
Als nächstes folgt eine Erläuterung, warum die Tiefenschärfe erhöht wird durch Projektion des Arbeitslichtes mit vorgegebenen Einfallswinkeln auf das Maskenmuster von vorgegebenen exzentrischen Positionen mit vorgegebenen Winkelrichtungen zur optischen Achse und durch Erzeugen eines Bildmusters auf dem Substrat mittels eines der Strahlen +/- erster Beugungsordnung und eines Strahles nullter Beugungsordnung, die vom Maskenmuster durch jeden der Arbeitslichtstrahlen erzeugt werden.
Ganz allgemein gilt: wenn das Substrat in Lagedeckung mit dem Brennpunkt des optischen Projektionssystems ist, sind die gebeugten Strahlen der entsprechenden Ordnung, welche von einem Punkt der Maske austreten und einen Punkt auf dem Substrat erreichen, alle in ihrer Lichtweglänge gleich, unabhängig davon, durch welchen Teil des optischen Projektionssystems sie hindurchgehen, so dass sogar in Fällen, in denen der Strahl nullter Beugungsordnung praktisch durch das Zentrum der Pupillenebene des optischen Projektionssystems verläuft, die Strahlen nullter Beugungsordnung und die Strahlen anderer Beugungsordnung die gleiche Lichtweglänge haben, und da der Lichtweg des Lichtstrahles, der praktisch durch das Zentrum der Fourier-Transformationsebene verläuft, als Referenz genommen wird, ist die Differenz zwischen der Lichtweglänge des Lichtstrahles, der durch irgendeine wahllose Position der Fourier-Transformationsebene verläuft und der Referenzweglänge sowie der Vorderwellenabweichung gleich null. Wenn das Substrat in einer defokussierten Position ist, die nicht in Deckung mit dem Brennpunkt des optischen Projektionssystems liegt, ist die Weglänge der Strahlen mit erster und höherer Beugungsordnung sowie der Durchgang durch den Randbereich der Fourier-Transformationsebene im optischen Projektionssystem, um dann schräg auf das Substrat aufzutreffen, geringer im Vergleich zum Strahl nullter Beugungsordnung mit Durchgang nahe dem Zentrum der Fourier-Transformationsebene, wenn das Substrat vor dem Brennpunkt positioniert ist und der Betrag an Defokussierung negativ ist, während die Weglänge zunimmt, wenn das Substrat hinter dem Brennpunkt positioniert ist und der Anteil an Defokussierung positiv ist; diese Differenz an Weglänge entspricht wertmäßig dem Unterschied im Einfallswinkel auf das Substrat zwischen den Strahlen entsprechender Beugungsordnung und dies wird als Vorderwellen-Abweichung (front wave aberration) aufgrund von Defokussierung bezeichnet. Mit anderen Worten, wegen der Anwesenheit einer derartigen Defokussierung verursacht jeder der Strahlen erster und höherer Beugungsordnung eine Vorderwellenabweichung im Vergleich zu einem Strahl nullter Beugungsordnung, und das abgebildete Muster ist im vorderen und hinteren Bereich des Brennpunktes verschwommen. Diese Vorderwellenabweichung 4 W ergibt sich aus der folgenden Gleichung
W = 1/2 x (NA)²x Δ f
wobei Δ f = die Größe der Defokussierung
NA = die Größe des Abstandes vom Zentrum der Fourier- Transformationsebene in Form der numerischen Blendenöffnung.
Daraus ergibt sich, dass der Strahl erster Beugungsordnung, der praktisch durch eine Position mit Radius r&sub1; nahe des äußeren Randes der Fourier-Transformationsebene verläuft, im Verhältnis zum Strahl nullter Beugungsordnung, der praktisch durch das Zentrum der Fourier-Transformationsebene verläuft, die folgende Vorderwellenabweichung aufweist
ΔW = 1/2 x r&sub1;² x Δf
Diese Vorderwellenabweichung ist der Grund für die Verschlechterung der Auflösung vor und hinter dem Brennpunkt und der Verminderung der Tiefenschärfe bei herkömmlichen Techniken.
Im Gegensatz dazu sind im Belichtungsgerät der vorliegenden Erfindung die Raumfilterelemente so angeordnet, dass einer der Strahlen +/- erster Beugungsordnung und der Strahl nullter Beugungsordnung, die vom Maskenmuster durch jeden der Arbeitslichtstrahlen unter bestimmten Einfallswinkeln erzeugt werden, jeweils durch die exzentrischen Positionen (mit dem gleichen Radius r&sub2;) im wesentlichen symmetrisch zur Mitte der Fourier-Transformationsebene im optischen Projektionssystem verlaufen. Als Ergebnis werden bei dem Belichtungsgerät der vorliegenden Erfindung die durch die Strahlen nullter und erster Beugungsordnung vor und hinter dem Brennpunkt verursachten Vorderwellenabweichungen wie folgt berechnet
ΔW = 1/2 x r&sub2;² x Δ
wobei beide übereinstimmen. Infolgedessen gibt es keine Verschlechterung der Bildqualität, die durch Vorderwellenabweichung infolge Defokussierung verursacht wird, d. h. dass eine größere Tiefenschärfe erzielt wird.
Wenn Raumfilterelemente innerhalb des optischen Projektionssystems angeordnet sind, nehmen andererseits zwei Arbeitslichtstrahlen, die durch zwei symmetrisch zur optischen Achse befindliche Fensterelemente verlaufen, die Form von Lichtstrahlen an, die schräg und symmetrisch beiderseits der Normalen auf die Maskenoberfläche treffen, so dass jeder der Strahlen erster Beugungsordnung, der durch diese Lichtstrahlen vom Gittermuster auf der Maske erzeugt wird, eine Position durchläuft, die symmetrisch ist mit dem Strahl erster Beugungsordnung mit Bezug auf die optische Achse des optischen Projektionssystems und dass sie auf das Substrat mit einem Einfallswinkel auftreffen, der genauso groß ist wie der Strahl nullter Beugungsordnung. Als Ergebnis wird die wesentliche numerische Blendenöffnung des optischen Projektionssystems, das an der Bilderstellung mitwirkt, vermindert, wodurch eine größere Tiefenschärfe sichergestellt ist.
Daher werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dadurch, dass das Raumfilterelement mit paariger Fensterstruktur auf beiden Seiten der optischen Achse benutzt wird, die Strahlen der bevorzugten Beugungsordnung, d. h. die Strahlen nullter und +/- erster Beugungsordnung, wahlweise an der gleichen Position auf dem Substrat zusammengefasst, so dass sogar im Falle eines feinen Musters es nun möglich ist, einen befriedigenden Hell-Dunkel-Kontrast und eine zufriedenstellend große Tiefenschärfe in der Bearbeitung der Resistschicht mit dem abgebildeten Muster auf dem Substrat ohne Änderung des Arbeitslichts und des optischen Projektionssystems sicherzustellen, was bisher in der Vergangenheit noch nicht erreicht wurde.
Wenn das Raumfilterelement innerhalb des optischen Beleuchtungssystems angeordnet ist, ist der Abstand zwischen dem Fensterpaar im Raumfilterelement so festgelegt, dass jeder der vom feinen Gittermuster der Maske durch das Arbeitslicht, welches durch eines der Fenster verläuft, erzeugten Strahlen erster Beugungsordnung und der Strahl nullter Beugungsordnung, welcher durch das Arbeitslicht beim Durchgang durch das zweite Fenster erzeugt wird, im wesentlichen die gleiche exzentrische Position in der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems hat.
Wenn das Raumfilterelement im optischen Projektionssystem angeordnet ist, wird der Abstand zwischen dem Fensterpaar im Raumfilterelement in der Art bestimmt, dass jeder der Strahlen +/- erster Beugungsordnung und der Strahl nullter Beugungsordnung, die von dem feinen Gittermuster der Maske durch jeden der Arbeitslichtstrahlen des besagten bevorzugten Einfallswinkels erzeugt werden, entsprechend durch getrennte exzentrische Positionen verläuft.
In Übereinstimmung mit dem Belichtungsgerät der vorliegenden Erfindung wird ein geeigneter Justiermechanismus benutzt, so dass das Raumfilter um einen bestimmten Winkel gedreht oder parallel auf der Ebene der Anordnung bewegt wird, um die Verschiebungen der Positionen der Fenster des Raumfilterelements relativ zum Maskenmuster zu kompensieren. Ebenso kann der Abstand zwischen dem Fensterpaar justierbar konstruiert werden, um besser mit dem Fourier- Muster des Maskenmusters zu korrespondieren. In diesem Fall ist es möglich, durch Konstruktion der Fensterpositionen im Raumfilter oder des Abstandes zwischen den Fenstern in derart, dass sie mittels eines Justiermechanismus angepasst werden können, das optimale Positionsverhältnis zwischen der Maske und den Fenstern des Raumfilters zu erreichen; es ist ferner möglich, dasselbe Raumfilter zusammen mit anderen Masken mit unterschiedlichen Mustern zu benutzen.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Raumfilter eingesetzt, das ein elektrooptisches Element, wie etwa ein Flüssigkristallbauteil, oder ein elektro-chromatisches Bauteil verwendet, so dass die Anpassung der Positionen und die Größe der Fenster durch elektrische Signale bewirkt werden können. In diesem Fall ist es wegen der Tatsache, dass die begrenzten, aus elektrooptischen Elementen bestehenden Bereiche an den wahlweisen Positionen des Raumfilters frei auf durchsichtig oder opak justiert werden können, möglich, das optimale Positionsverhältnis zwischen dem Maskenmuster und den Fenstern des Raumfilters zu erreichen und das gleiche Raumfilter gemeinsam mit anderen Masken mit unterschiedlichen Mustern zu benutzen.
Um das Verständnis des oben Geschilderten und der anderen Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, werden nachfolgend einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Konstruktion des Belichtungsgerätes, in einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung entsprechend;
Fig. 2 zeigt schematisch den optischen Weg zur Erläuterung des in Fig. 1 gezeigten Prinzips;
Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Raumfilters, das zur Realisierung des in Fig. 1 gezeigten Belichtungsgerätes in dessen optischem Beleuchtungssystem eingebaut ist;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Maskenmusters;
Fig. 5a und 5b zeigen schematisch weitere Beispiele des Raumfilters;
Fig. 6a und 6b zeigen schematisch die Verteilung der Lichtintensität der gebeugten Strahlen an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems in Zusammenhang mit den Fig. 5a und 5b;
Fig. 7 zeigt ein schematisch den optischen Weg innerhalb eines Ausführungsbeispiels des Projektionsbelichtungsgerätes;
Fig. 8 zeigt schematisch die Verteilung der Intensität der gebeugten Strahlen an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems gemäß Fig. 7;
Fig. 9 zeigt schematisch den optischen Weg an einem weiteren Beispiel des optischen Projektionsbelichtungssystems;
Fig. 10 zeigt in schematisch veränderter Form die Intensitätsvertei- Jung der gebeugten Strahlen an der Fourier- Transformationsebene des optischen Projektionssystems gemäß Fig. 9;
Fig. 11 ist eine grafische Darstellung der Lichtmengenverteilung des projizierten Bildes bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine grafische Darstellung der Lichtmengenverteilung des projizierten Bildes im in Fig. 7 gezeigten Beispiel (bei = 0,5);
Fig. 13 ist eine grafische Darstellung der Lichtmengenverteilung des projizierten Bildes im in Fig. 7 gezeigten Beispiel (bei = 0,9); und
Fig. 14 ist eine grafische Darstellung der Lichtmengenverteilung des projizierten Bildes bei dem in Fig. 9 dargestellten Beispiel.

[Bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung]

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung wird eine Maske 11 von einem eindimensionalen Gittermuster 12 mit einer Teilung von 0,5 als typisches Beispiel für ein feines Muster erzeugt. Ein optisches Beleuchtungssystem für die Maske 11 umfasst eine Quecksilberdampflampe, einen Ellipsoid-Spiegel 2, einen Kaltstrahlspiegel 3, ein optisches Element zur Bündelung 4, ein optisches Integrationselement 5, eine Zwischenlinse 8 (ein Pupillenverstärker), einen Spiegel 9, und eine Kondensorlinse 10, sowie einen Raumfilter 6, der auf der Fourier-Transformationsebene des optischen Beleuchtungssystems oder in der Nähe des Ausgangs des Integrationselementes 5 angeordnet ist, wo das von der Lichtquelle, der Quecksilberdampflampe 1, stammende sekundäre Bild erzeugt wird (mit anderen Worten auf der Pupillenebene des optischen Beleuchtungssystems oder ihrer zugeordneten Ebene oder irgendeiner Position in der Nähe). Das Raumfilter 6 ist mit einem Paar transparenter Fenster 6a und 6b versehen, deren Lage und Größe in Übereinstimmung mit der zweidimensionalen Fourier-Transformation des Maskenmusters 12 bestimmt werden.
Ferner wird ein Raumfilter 15 mit ebenfalls einem Paar transparenter Fenster 15a und 15b auf der Fourier-Transformationsebene 14 des optischen Projektionssystems 13 zur Projektion einer Abbildung des Musters 12 auf eine Halbleiterscheibe 17 angeordnet. Da bei der vorliegenden Ausführung als Muster 12 ein eindimensionales Beugungsgittermuster verwendet wird, werden die Raumfilter 6 und 15 jeweils mit einem transparenten Fensterpaar 6a und 6b bzw. 15a und 15b gebildet, so dass jedes Paar transparenter Fenster praktisch in symmetrischer Position auf beiden Seiten der optischen Achse des optischen Systems angeordnet ist und ihre Ausrichtung optisch mit der Linienteilung des Gittermusters 12 innerhalb der Anordnungsebene übereinstimmt. Ferner sind die Raumfilter 6 und 15 jeweils mit einem Antriebsmechanismus 7 und 16 ausgestattet, der jeweils aus einem Motor, einer Welle usw. besteht, so dass die Raumfilter 6 und 15 in Abhängigkeit vom Maskenmuster gegen andere ausgetauscht und die Positionen der transparenten Fenster 6a und 6b oder 15a und 15b innerhalb der Anordnungsebene der Raumfilter feinjustiert werden können. Es muss angemerkt werden, dass die Öffnungsform der transparenten Fenster 6a, 6b und 15a, 15b der Raumfilter 6 und 15 wahlweise festgelegt werden kann; in Fig. 1 werden sie beispielsweise als kreisförmige Öffnungen gezeigt, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Während die gezeigten Raumfilter 6 und 15 jeweils aus einer lichtabdeckenden Scheibe mit jeweils einem Öffnungspaar als transparente Fenster bestehen, können diese Raumfilter 6 und 15 auch jeweils aus einem elektrooptischen Element wie einem Flüssigkristallbauteil oder einem elektrochromatischen Bauteil bestehen, in welchem Fall jeder der gezeigten Antriebsmechanismen 7 und 16 aus einem elektrischen Schaftkreis besteht, der einen transparenten Anteil von ausreichender Größe und Form an jeder der wahlweise begrenzten Bereiche des elektrooptischen Elements bewirkt.
Bei dem wie oben beschrieben konstruierten Belichtungsgerät wird das von der Quecksilberdampflampe 1 am ersten Brennpunkt des Ellipsoid- Spiegels 2 erzeugte Arbeitslicht an diesem und dem Kaltstrahlspiegel 3 reflektiert, so dass, nachdem das Arbeitslicht am zweiten Brennpunkt des Ellipsoid-Spiegels 2 gebündelt wurde, dieses durch das Bündelungselement 4, welches z. B. aus einer Kollimatorlinse oder einem die Lichtstrahlstreuung kompensierenden Kegelprisma besteht, und durch das Integrator Element 5, welches aus einer Gruppe Fliegenaugenlinsen besteht, geführt wird, wodurch eine im wesentlichen ebene Lichtquelle in der Anordnungsebene des Raumfilters 6 erzeugt wird. Es muss angemerkt werden, dass bei der vorliegenden Ausführung die sog. Köhlersche Beleuchtung benutzt wird, bei der das sekundäre Lichtquellenbild des Integratorelements 5 an der Fourier-Transformationsebene 14 des optischen Projektionssystems 13 erzeugt wird. Während diese flächige Lichtquelle wie in der Vergangenheit selbst das Arbeitslicht unter verschiedenen Einfallswinkeln von oben auf die Maske projizieren sollte, fallen hier, da das Raumfilter 6 diesseits der Kondensorlinse 10 angeordnet ist, nur die parallel gerichteten Lichtstrahlen, die die transparenten Fenster 6a und 6b des Raumfilters 6 passieren, unter schrägen Einfallswinkeln auf die Maske 11 und zwar symmetrisch zur optischen Achse innerhalb der Ebene, die die Linien des Gittermusters 12 über die Verstärkerlinse 8, den Spiegel 9 und die Kondensorlinse 10 kreuzt.
Wenn die parallel gerichteten Strahlen auf das Muster 12 der Maske 11 projiziert werden, werden Strahlen nullter Beugungsordnung, sowie Strahlen +/- erster, +/- zweiter und höherer Beugungsordnung vom Muster 12 erzeugt. Da hier die transparenten Fenster 6a und 6b des in der Fourier-Transformationsebene 14 des optischen Beleuchtungssystems angeordneten Raumfilters 6 den Abstand der parallel gerichteten Lichtstrahlen von der optischen Achse sowie auch ihre Lage dazu bestimmen und die Kondensorlinse 10 den Einfallswinkel der parallel gerichteten Lichtstrahlen auf das Muster 12 der Maske 11 bestimmt, sind hier von den Strahlen der verschiedenen Beugungsordnungen diejenigen, die von jedem Fenster auf das optische Projektionssystem 13 gerichtet sind, praktisch nur Strahlen +/- erster und nullter Beugungsordnung, während die anderen gebeugten Strahlen mengenmäßig geringfügig sind. Als Ergebnis werden hauptsächliche gebeugte Lichtpunkte, die entweder aus Strahlen +/- erster oder aus Strahlen nullter Beugungsordnung entstehen, oder gebeugte Lichtpunkte der anderen, unerwünschten Ordnungen an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems 13 in Übereinstimmung mit dem Fourier-Entwicklungsmuster gebildet. Das andere, an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems 13 angeordnete Raumfilter 14 lässt ausgewählt nur die hauptsächlichen gebeugten Strahlen auf die Scheibe 17 durch und fängt die anderen Strahlen der unerwünschten Beugungsordnung ab. In diesem Fall werden die Positionen der Raumfilter 6 und 15 in Bezug auf das Muster 12 der Maske 11 durch die Antriebselemente 7 bzw. 16 justiert, so dass die hauptsächlichen gebeugten Strahlen sowie die Strahlen +/- erster und nullter Beugungsordnung mit maximaler Intensität passieren und die anderen, unerwünschten gebeugten Strahlen vollständig abgeblockt werden.
Fig. 2 zeigt schematisch die Grundkonzeption des optischen Weges des Arbeitslichts im dargestellten Belichtungsgerät. Während in der Zeichnung das Raumfilter 6 zum Zwecke der Darstellung knapp oberhalb der Kondensorlinse 10 angeordnet ist, handelt es sich bei dieser Position um eine zugeordnete Ebene mit Bezug auf die Lage der Verstärkerlinse 8 zum Raumfilter 6 der Fig. 1; diese Konstruktion gleicht hinsichtlich Funktion und Wirkung im wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten Fall.
Wenn beim Beispiel gemäß Fig. 2 die numerische Blendenöffnung des optischen Projektionssystems mit NA und die Wellenlänge des Arbeitslichts mit λ bezeichnet ist, dann wird die Teilung des Musters 12 mit 0,75 x λ/NA ausgewählt und das Linienabstandsverhältnis des Musters ist mit 1 : 1 bestimmt (die Teilungszahl des Gitters ist 0,5). In diesem Fall, wobei die Wellenlänge λ einbezogen wird, ergibt sich die Fourier-Transformierung q(u,v) des Musters 12, falls das Muster 12 mit p(x,y) eingesetzt wird, wie folgt:
Wenn das Muster 12 einheitlich vertikal bzw. in y-Richtung verläuft und regelmäßig in der x-Richtung variiert, wie in Fig. 4 dargestellt, gilt weiterhin, falls das Linienabstandsverhältnis in x-Richtung 1 : 1 beträgt und die Linienteilung 0,75 λ / NA ist, die folgende Gleichung:
Daher gilt bei
ist ungleich zuvor
und
Die Fig. 3 und 5a sind eindimensionale Ansichten des Raumfilters 6 des optischen Beleuchtungssystems bzw. des Raumfilters 15 des optischen Projektionssystems, welche in der vorliegenden Ausführungsform benutzt werden.
Die Raumfilter 6 und 15 sind so geartet, dass mit der folgenden Darstellung der Spitzenwerte der Fourier-Transformationsenergieverteilung q (u,v) ²
und mit der folgenden Darstellung der Hälfte davon
die Positionen, die in die numerische Blendenöffnung des optischen Projektionssystems 13 fallen, oder
oder deren nahe gelegenen Positionen als transparente Fenster 6a und 6b bzw. 15a und 15b ausgewählt werden, und die Positionen oder die folgenden werden ausgewählt, die lichtabschirmenden Bereiche darzustellen.
Es ist anzumerken, dass die Positionen der Raumfilter 6 und 15 bzw. die nachfolgenden durch den Antriebsmechanismus 7 und 16 der Fig. 1 justiert werden, so dass sie mit der optischen Achse des optischen Beleuchtungssystems (1 bis 10) bzw. des optischen Projektionssystems 13 zusammenfallen. Jedes Raumfilter 6 und 15 kann zum Beispiel aus einer undurchsichtigen Metallplatte bestehen, die wahlweise entfernt wird, um ein transparentes Fenster zu bilden, oder aus einer transparenten Halteplatte, die mit einem dünnen gemusterten Metallfilm oder ähnlichem überzogen ist, um die transparenten Fenster zu erzeugen. Obwohl in dieser in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eine Quecksilberdampflampe 1 als Arbeitslichtquelle gewählt wurde, kann auch jede andere Lichtquelle wie z. B. Laserlicht benutzt werden. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung, obwohl in dieser Ausführungsform für das Muster 12 der Maske 11 ein Linienabstandsmuster gewählt wurde, welches nur in der x-Richtung mit einem Teilungsverhältnis von 1 : 1 variiert, auch auf andere Muster anwendbar, die in einer Vielzahl von wahlweisen Richtungen variieren.
Als Ergebnis der Anordnung des gezeigten Raumfilters 6 in der Fourier- Transformationsebene des Musters 12 innerhalb des optischen Beleuchtungssystems für das Muster 12 mit einer Linienteilung von 0,75 λ / NA, ist in Fig. 2 das Arbeitslicht Li zur Beleuchtung des Musters 12 z. B. auf die parallel verlaufenden Strahlen Lil und lir begrenzt. Wenn die Arbeitslichtstrahlen Lil und Lir auf das Muster 12 projiziert werden, dann werden ihre gebeugten Strahlen vom Muster 12 erzeugt.
Unter der Annahme, dass der Strahl nullter Beugungsordnung und der +Strahl erster Beugungsordnung des Arbeitslichtstrahles Lil als LI0 bzw. Lli sowie der Strahl nullter Beugungsotdnung und der -Strahl erster Beugungsordnung des Arbeitslichtstrahles Lir als Lr0 bzw. Lr1 bezeichnet werden, ergeben sich die Abweichungswinkel zwischen den gebeugten Strahlen LI0 und LI1 bzw. Lr0 und Lr1 wie folgt
Da die einfallenden Strahlen Lil und Lir anfänglich 2NA / 1,5 von einander entfernt sind, verlaufen die gebeugten Strahlen LI0 und Lr1 an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems 13 über den gleichen ersten optischen Weg, wohingegen die gebeugten Strahlen Lr0 und Li1 über den gleichen zweiten optischen Weg verlaufen. In diesem Fall befinden sich der erste und der zweite optische Weg symmetrisch im gleichen Abstand von der optischen Achse des optischen Projektionssystems 13.
Fig. 6a zeigt schematisch die Intensitätsverteilung der gebeugten Strahlen an der Fourier-Transformationsebene 14 des optischen Systems 13. In Fig. 6a ist ein an der Fourier-Transformationsebene 14 gebildeter Punkt 221 das Ergebnis der Konvergenz der gebeugten Strahlen Lr0 und LI1, und gleichermaßen ist ein Punkt 22r das Ergebnis der Konvergenz der gebeugten Strahlen LI0 und Lr1.
Wie Fig. 6a zu entnehmen ist, kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform jede Kombination der Strahlen nullter Beugungsordnung mit denen +erster oder -erster Beugungsordnung des Musters 12, welches eine Linienteilung von 0,75 λ / NA feiner als λ / NA hat, durch das optische Projektionssystem 13 zu fast 100% auf der Scheibe gebündelt werden, so dass sogar im Falle von Mustern mit einer feineren Teilung (d. h. feiner als λ / NA), was bisher die Grenze der Auflösung bei konventionellen Belichtungsgeräten darstellte, durch Einsatz von Raumfiltern mit transparenten Fenstern entsprechend der Linientei lung des Maskenmusters die Belichtung und Übertragung mit ausreichender Auflösung möglich ist.
In Fig. 5b wird ein Raumfilter gezeigt, das bei Einsatz eines Maskenmusters, bei dem Linien und Abstände in x und y Richtung kreuzen, benutzt wird. Ferner zeigt die Fig. 6b die Bedingungen der Funkte in Bezug auf die gebeugten Strahlen an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems im Falle von Fig. 5b.
Als nächstes wird die Auflösung des Musters auf dem Substrat 17 im Belichtungsgerät der vorliegenden Ausführungsform beschrieben und zwar im Vergleich zu verschiedenen, als Vergleichsbeispiel angeführten Belichtungsgeräten.

= Im Falle von Vergleichsbeispielen =

Die Fig. 7 bzw. 8 zeigen schematisch den optischen Weg des Arbeitslichtes (Fig. 7) und die Lichtmengenverteilung an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems (Fig. 8) im Belichtungsgerät, welches im eingangs erwähnten offengelegten japanischen Patent Nr. 2- 50417 erwähnt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass in den Figuren die Komponenten, die in Arbeitsweise und Funktion denen der vorliegenden Erfindung entsprechen, mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 2 versehen sind.
In Fig. 7 ist eine Blende 6a (ein Raumfilter mit einem kreisrunden transparenten Fenster konzentrisch mit der optischen Achse) auf der Fourier- Transformationsebene des optischen Systems angeordnet, wodurch der Einfallswinkel des Arbeitslichtes auf die Maske 11 begrenzt wird. Der Strahl nullter Beugungsordnung (die durchgezogenen Linien) und die Strahlen +/-erster Beugungsordnung (die unterbrochenen Linien), die vom Muster 12 der Maske 11 erzeugt werden, werden beide in das optische Projektionssystem 13 geführt und verlaufen entlang getrennter optischer Wege, so dass ein Lichtpunkt 201 des Strahles +erster Beugungsordnung, ein Lichtpunkt 20c des Strahles nullter Beugungsordnung und ein Lichtpunkt 20r des Strahles -erster Beugungsordnung an separaten, von einander verschiedenen Orten auf der Fourier-Transformationsebene 14 gebildet werden, wie in Fig. 8 dargestellt.
Die Fig. 9 bzw. 10 zeigen schematisch den optischen Weg des Arbeitslichtes (Fig. 9) und die Lichtintensitätsverteilung an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems (Fig. 10) eines anderen Belichtungsgerätes, welches als weitere Referenz angeführt wird. In diesem weiteren Beispiel wird die Blende 6a der Fig. 7 durch ein Raumfilter 6B ersetzt, das durch ein ringförmiges, transparentes, mit der optischen Achse konzentrisches Fenster gebildet wird.
Fig. 9 zeigt das an der Fourier-Transformationsebene des optischen Systems angeordnete Raumfilter, wobei das ringförmige, transparente Fenster konzentrisch zur optischen Achse angeordnet ist, so dass das Arbeitslicht schräg oder in umgekehrter konischer Form auf die Maske 11 projiziert wird. Als Ergebnis wird, zumindest innerhalb der Ebene, die die optische Achse in Richtung der Linienteilung des Musters 12 kreuzt, wie im Falle der in Fig. 2 gezeigten Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt, der Strahl nullter Beugungsordnung (die durchgezogenen Linien) mit derselben Neigung wie die Stahlen erster Beugungsordnung (die unterbrochenen Linien) in das optische Projektionssystem geführt, so dass sie durch das optische Projektionssystem laufen und dabei die separaten Strahlen erster Beugungsordnung teilweise überlappen, die aus entgegengesetzter Richtung kommen, wobei sie auf die Scheibe fallen und ein projiziertes Bild erzeugen. In diesem Moment werden ein ringförmiger Lichtbereich 21c des Strahles nullter Beugungsordnung, der konzentrisch um die optische Achse verläuft, sowie ein Lichtbereich 21l des Strahles +erster Beugungsordnung und ein Lichtbereich 21r des Strahles -erster Beugungsordnung, die beide in der Nähe und teilweise überlappend zu dem Strahl nullter Beugungsordnung 21c liegen, an der Fourier-Transformationsebene 14 des optischen Projektionssystems 13, wie in Fig. 10 dargestellt, gebildet. In diesem Fall erstrecken sich große Teile der Bereiche 211 und 21r über den Rand des optischen Projektionssystems 13 hinaus und werden durch den Objektivtubus des optischen Projektionssystems abgedeckt.

= Im Falle der Ausführung der vorliegenden Erfindung =

Die Fig. 11 bis 14 sind Diagramme, die die Lichtverteilungen I, der nach dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Scheibe 17 projizierten Bilder, im Vergleich zu den in den Fig. 7 und 9 gezeigten Fällen darstellen. Diese Lichtintensitäten sind mit Bezug auf die Ebene, die die optische Achse in Richtung der Linienteilung des Musters 12 auf dem Substrat kreuzt, mit den errechneten Ergebnissen konform, wobei NA des optischen Projektionssystems mit 0,5, die Wellenlänge λ des Arbeitslichtes mit 0,365 um und die Linienteilung des Maskenmusters 12 mit 0,5 um (ungefähr 0,685 · λ / NA) angesetzt wurden, und zwar im Hinblick auf den durch Vergrößerung im optischen Projektionssystem 13 erhaltenen Wert auf der Scheibe 17.
Fig. 11 zeigt die Lichtintensitätsverteilung des projizierten Bildes, das durch das Belichtungsgerät gemäß der vorerwähnten Ausführung der vorliegenden Erfindung (Fig. 2) auf dem Substrat erzeugt wird. Es ist zu sehen, dass die Intensitätsverteilung an den Rändern des Musters einen ausreichenden Hell-Dunkel-Kontrast aufweist.
Fig. 12 zeigt die Lichtintensitätsverteilung des auf das Substrat projizierten Bildes in dem Fall, in dem der Durchmesser der Blende relativ klein ist und das Verhältnis der numerischen Blendenöffnung des optischen Beleuchtungssystems zur numerischen Blendenöffnung des optischen Projektionssystems, d. h. der sogenannte -Wert, mit 0,5 angesetzt wird, wie im Beispiel nach Fig. 7. Dieser Fall zeigt, dass das projizierte Bild, wenn das Verhältnis der numerischen Blendenöffnung des optischen Beleuchtungssystems zur numerischen Blendenöffnung des optischen Projektionssystems ( -Wert) mit 0,5 angesetzt wird, eine flache Lichtintensitätsverteilung praktisch ohne jeden Hell-Dunkel- Kontrast aufweist.
Fig. 13 zeigt die Lichtintensitätsverteilung des projizierten Bildes in dem Fall, daß die Blendenöffnung 6A relativ groß ist und das Verhältnis der numerischen Blendenöffnung des optischen Beleuchtungssystems zur numerischen Blendenöffnung des optischen Projektionssystems, d. h. der sog. -Wert, auf 0,7 gewählt wurde, wie im Beispiel gemäß Fig. 7. Obwohl der Hell-Dunkel-Kontrast des projizierten Bildes wegen des mit 0,9 angesetzten Verhältnisses ( -Wert) zwischen der numerischen Blendenöffnung des optischen Beleuchtungssystems und der numerischen Blendenöffnung des optischen Projektionssystems größer ist als im Fall der Fig. 12, ist die Lichtintensitätsverteilung in der Strahlkomponente nullter Beugungsordnung immer noch relativ groß und auch vergleichsweise flach und daher unbefriedigend vom Standpunkt der Lichtreaktionscharakteristik der Resistschicht.
Fig. 14 zeigt die Lichtintensitätsverteilung des projizierten Bildes auf dem Substrat im Falle des in Fig. 9 dargestellten Beispiels, und in diesem Fall entsprechen die inneren und äußeren Ränder des ringförmigen transparenten Fensters des Raumfilters 6B einem -Wert von 0,7 bzw. 0,9. Obwohl der Hell-Dunkel-Kontrast des projizierten Bildes in diesem Fall stärker ist als im Fall gemäß Fig. 12, ist die Strahlkomponente nullter Beugungsordnung immer noch vergleichsweise groß und auch vergleichsweise flach und daher immer noch unzureichend vom Standpunkt der Lichtreaktionscharakteristik der Resistschicht.
Wie die Fig. 11 bis 14 zeigen, wird mit der in Fig. 2 dargestellten, erfindungsgemäßen Ausführungsform die Auflösung des projizierten Bildes auf dem Substrat im Vergleich zu den Fällen gemäß den Fig. 7 und 9 erheblich verbessert.
Falls im Fall gemäß Fig. 9 ein ähnlicher Raumfilter 15 wie der in der zuvor erwähnten Ausführung an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems 13 verwendet wird, können die Strahlen nullter und +/- erster Beugungsordnung wahlweise an den in Fig. 10 schraffiert dargestellten Bereichen gebündelt werden, um so die Auflösung des projizierten Bildes auf der Scheibe 17 gegenüber dem -in Fig. 14 dargestellten Fall leicht zu verbessern. Dabei ergibt sich jedoch der unvermeidbare Nachteil, dass die Nutzungsrate des in das optische Projektionssystems einfallenden Arbeitslichtes erheblich reduziert wird und der Energieanteil, der nicht zur Belichtung beiträgt, innerhalb des optischen Projektionssystems gespeichert wird, und somit dessen optische Charakteristik verändert. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 trägt praktisch die gesamte Energie des in das optische Projektionssystem einfallenden Beleuchtungslichts zur Belichtung bei.
Weiterhin war sogar in der Vergangenheit bekannt, die gebeugten Strahlen eines Maskenmusters vorteilhaft zu nutzen, um die Auflösung der Projektion des optischen Projektionssystems zu verbessern; dazu werden nichtleitende Bauteile zur Umkehrung der Phase des Arbeitslichts, z. B. sog. Phasenschieber, abwechselnd mit den transparenten Bereichen des Musters angeordnet. Es ist jedoch derzeit außerordentlich schwierig, derartige Phasenschieber zuverlässig auf einem komplizierten Halbleiterschaltkreismuster anzuordnen, und es wurde bisher noch keine Prüfmethode für phasenverschobene Photomasken eingeführt.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der vorliegenden Erfindung nach Fig. 2 ist es möglich, konventionelle Photomasken ohne Phasenschieber zu benutzen, und es ist des weiteren möglich, konventionelle Photomaskenprüftechniken einzusetzen. In beiden Fällen ist der Verbesserungseffekt der Auflösung des projizierten Bildes mit dem der Phasenschieber vergleichbar.
Obwohl der Einsatz der Phasenschieber den Effekt der Vergrößerung der Tiefenschärfe des optischen Projektionssystems hat, wird auch bei der Ausführung gemäß Fig. 2 eine große Tiefenschärfe erreicht, da, wie in Fig. 6a gezeigt, die Lichtbereiche 221 und 22r an der Fourier-Transformationsebene im gleichen Abstand vom Zentrum der Pupille liegen, so dass sie weniger anfällig für Vorderwellenabweichungen aufgrund der bereits erwähnten Defokussierung sind und eine große Tiefenschärfe erzielt wird.
Während in dem oben beschriebenen Beispiel das Maskenmuster aus einem Linienabstandsmuster besteht, welches regelmäßig in der x-Rich tung variiert, kann der gleiche Effekt durch entsprechende Kombination der Raumfilter auch bei gewöhnlichen Mustern, die keine Linienabstandsmuster sind, erreicht werden. Wenn die Anzahl der Fenster im Raumfilter zwei beträgt und das Maskenmuster eindimensional nur in x- Richtung variiert, dann ist im Fall einer Vielzahl von n-dimensionalen Varianten im Maskenmuster die Anzahl der notwendigen transparenten Fenster 2n in Übereinstimmung mit der räumlichen Frequenz des Musters. Im Falle eines Beugungsgittermusters mit zweidimensionaler Variation in x- und y-Richtung, wie zum Beispiel gemäß Fig. 5b, ist es notwendig, zwei Paar oder insgesamt vier transparente Fenster zu bilden, die über Kreuz im Raumfilter liegen, so dass vier entsprechende von gebrochenen Strahlen erzeugte Lichtpunkte auf der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems gebildet werden, wie in Fig. 6b dargestellt.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführung zum Zwecke der Vereinfachung der lichtabdeckende Bereich jedes Raumfilters als ein Bereich dargestellt ist, der überhaupt kein Licht durchlässt, kann dieser Bereich auch als lichtdämpfender Bereich mit einem gewissen vorgegebenen Grad von Lichtübertragung ausgeführt werden, so dass in diesem Fall der Kontrast eines projizierten Bildes irgendeines feinen Musters selektiv während der Belichtung durch den vorderen Querschnitt des Arbeitslichtes verbessert werden kann.
Obwohl bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels besonders auf das Raumfilter des optischen Beleuchtungssystems hingewiesen wurde, kann in Betracht gezogen werden, dass der Raumfilter im optischen Projektionssystem grundsätzlich die gleiche Funktion und Wirkung aufweist, welche Möglichkeit aber nicht in den Rahmen der unabhängigen Ansprüche fällt. Mit anderen Worten, der gleiche Effekt kann durch Anordnung eines Raumfilters, der die oben genannten Bedingungen an zumindest einer der Fourier-Transformationsebenen des optischen Beleuchtungssystems und der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems erfüllt, erreicht werden. Es ist zum Beispiel auch möglich, ein Raumfilter, wie in Fig. 3 dargestellt, an der Fourier-Transformationsebene des optischen Beleuchtungssystems und ein Raumfilter mit einem ringförmigen transparenten Fenster an der Fourier-Transformationsebene des optischen Projektionssystems anzuordnen. In diesem Fall erübrigt es sich zu sagen, dass bei dem letztgenannten Raumfilter mit dem ringförmigen transparenten Fenster dieses in einer Weise angeordnet werden muss, dass die beiden Strahlen nullter und +erster Beugungsordnung (oder der -ersten Beugungsordnung) des Maskenmusters zusammen durch es hindurch verlaufen. Weiterhin ergibt sich durch Benutzung der zwei Raumfilter in Kombination der Effekt des Fernhaltens einer diffusen Reflektion vom optischen Projektionssystem oder von der Scheibe und somit eine Vermeidung von Streulichtstrahlen.
Es ergeben sich weiterhin mit der oben beschriebenen Ausführungsform, bei der die Raumfilter (6, 15) in Abhängigkeit vom Maskenmuster mechanisch gewechselt werden, Vorteile, falls z. B. ein Raumfilter mit einem Flüssigkristall-Bauelement, einem EC (elektro-chromatisches) Bauelement oder ähnlichem benutzt wird, die nicht nur die Verwendung mechanischer Filterwechseleinrichtungen überflüssig machen, sondern auch die Justierung und den Wechsel der Positionen der transparenten Fenster durch elektrische Schaltkreise ermöglichen, so dass das Gerät nicht nur kompakter in den Abmessungen wird, sondern darüber hinaus die Justierung und der Wechsel der Größe, der Form und der Position der transparenten Fenster leichter und mit höheren Geschwindigkeiten bewerkstelligt werden können.
Die hierin beschriebenen Ausführungen dienen dem Zwecke der Erläuterung ohne einschränkende Wirkung auf die Erfindung; der technische Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Beschreibung der beigefügten Ansprüche definiert.

Claims

1. Belichtungsverfahren zum Übertragen eines feinen Musters (12) einer Maske oder Schablone (11) auf ein Substrat (17) unter Verwendung eines Belichtungsprojektors mit einem optischen Beleuchtungssystem zum Beleuchten der Maske und einem optischen Projektionssystem (13) zum Projizieren eines Bildes des Musters der beleuchteten Maske auf das Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske mit zumindest ersten und zweiten Lichtstrahlen (Lil, Lir) beleuchtet wird, die im Winkel zu einer optischen Achse des Beleuchtungssystems verlaufen, so daß ein durch Beleuchten des Musters mit dem ersten Lichtstrahl erzeugter Lichtstrahl (LI0) Nullter Beugungsordnung auf das Substrat durch einen ersten, selben optischen Weg des Projektionssystems gelenkt wird wie ein Lichtstrahl (Lrl) Nicht-Nullter Beugungsart, der durch das Muster infolge Beleuchtens mit dem zweiten Lichtstrahl erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch das Muster aufgrund der Beleuchtung mit dem zweiten Lichtstrahl erzeugter Strahl (Lr0) Nullter Beugungsordnung und ein durch die Beleuchtung des Musters mit dem ersten Lichtstrahl erzeugter Strahl (LI1) Nicht-Nullter Beugungsart einen zweiten optischen Weg des Projektionssystems passieren, der symmetrisch zu dem ersten optischen Weg bezüglich einer optischen Achse des Projektionssystems liegt.

3. Belichtungsgerät mit einem Beleuchtungssystem (1, 10) zum Bestrahlen einer Maske (11) mit Licht und mit einem optischen Projektionssystem (13) zum Projizieren eines Abbildes eines Musters (12) der befeuchteten Maske auf ein Substrat (17), gekennzeichnet durch optische Mittel (6) zum Definieren einer Intensitätsverteilung des Lichtes in einer Fourier-Transformationsebene innerhalb des Beleuchtungssystems (1, 10) bezüglich des Musters (12) derart, daß die Intensitätsverteilung zumindest zwei Bereiche (6a, 6b) mit relativ zu ihrer Umgebung erhöhter Intensität abseits einer optischen Achse (Ax) des Beleuchtungssystems entsprechend der Feinheit des Musters besitzt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel ein Raumfilter mit zwei Öffnungen aufweisen, die ein symmetrisches Paar mit einer optischen Achse des Beleuchtungssystems bilden.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu den optischen Mitteln ein Raumfilter mit 2 · n Öffnungen gehört (wobei n eine natürliche Zahl ist).

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Position der 2 · n Öffnungen nach einem Fourier-Transformationsmuster des Maskenmusters bestimmt ist.

7. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem einen optischen Integrator (5) besitzt und die optischen Mittel dem Integrator benachbart angeordnet sind.

8. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Raumfilters mit Ausnahme der beiden Öffnungen als Lichtschutz-Bereich ausgebildet ist.

9. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Raumfilters mit Ausnahme der zwei Öffnungen als lichtdämpfender Bereich ausgebildet ist.

10. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage jedes der zwei Bereiche mit erhöhter Intensität so ausgewählt wird, daß ein Lichtstrahl Nullter Beugungsordnung und ein Lichtstrahl Nicht-Nullter Beugungsordnung, die durch das Muster erzeugt werden, mit gleichem Abstand von einer optischen Achse des Projektionssystems getrennt geführt werden.

11. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätsverteilung erste und zweite Bereiche (6a, 6b) erhöhter Intensität umfassen, die derart positioniert sind, daß ein Lichtstrahl (LI0) Nullter Beugungsordnung, der von dem Muster durch Beleuchtung mit Licht aus dem ersten Bereich (6a) erhöhter Intensität erzeugt wurde, und ein Strahl (Lr1) erster Beugungsordnung, der durch das Muster mittels Licht vom zweiten Bereich (6b) erhöhter Intensität erzeugt wird, auf das Substrat durch einen ersten optischen Weg des Projektionssystems gerichtet werden sowie ein Lichtstrahl (Lr0) Nullter Beugungsordnung, der durch das Muster durch Beleuchtung mit Licht vom zweiten Bereich (6b) erhöhter Intensität erzeugt wird, und ein Lichtstrahl (LI1) erster Beugungsordnung, der durch das Muster mittels Licht vom ersten Bereich (6a) erhöhter Intensität erzeugt wird, durch einen zweiten optischen Weg des Projektions systems auf das Substrat geleitet werden, wobei der erste und zweite optische Weg von einer optischen Achse des Projektionssystems gleich weit entfernt sind.

12. Gerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Verstellmittel (7) zum Verändern der Positionen der mindestens zwei Bereiche erhöhter Intensität in Abhängigkeit von einem Muster auf der Maske.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mitteil ein Raumfilter aufweisen, das mindestens zwei voneinander durch einen lichtabdeckenden oder lichtdämpfenden Bereich getrennte Öffnungen aufweist, und daß die Verstellmittel einen Mechanismus zum Auswechseln des Raumfilters gegen einen anderen umfassen, der eine Öffnung an anderer Stelle besitzt.

14. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittei ein Raumfilter mit einem elektrooptischen Element aufweisen, bei dem mindestens zwei Bereiche transparent bzw. undurchsichtig sind, und daß die Einstellmittel einen elektrischen Schaltkreis zum Betrieb des elektrooptischen Elements umfassen, um die mindestens zwei Bereiche transparent oder undurchsichtig zu machen.

15. Gerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein optisches Filter (15) zwischen der Maske und dem Substrat.

16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter einen Lichtschutz- oder -dämpfenden Bereich besitzt, um eine Intensitätsverteilung des Lichts der beleuchteten Maske in ei ner Fourier-Transformationsebene (14) im Projektionssystem zu schaffen.

17. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätsverteilung erste und zweite Bereiche erhöhter Intensität umfaßt, die derart angeordnet sind, daß ein Lichtstrahl (LI0) Nullter Beugungsordnung, der durch das Muster durch Beleuchtung mit Licht vom ersten Bereich (6a) erhöhter Intensität erzeugt wird, auf das Substrat durch denselben optischen Weg des Projektionssystems gerichtet wird, wie ein Strahl (Lr1) Nicht-Nullter Beugungsordnung, der durch Beleuchtung des Musters mit Licht vom zweiten Bereich (6b) erhöhter Intensität erzeugt wird.

18. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl Nicht-Nullter Beugungsordnung ein Strahl Erster Beugungsordnung ist.

19. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstrahl (Lr0) Nullter Beugungsordnung und ein Strahl (LI1) Nicht- Nullter Beugungsordnung, die durch Beleuchtung des Musters mit Licht jeweils von einem Bereich erhöhter Intensität der Intensitätsverteilung erzeugt werden, symmetrisch zu einer optischen Achse des Projektionssystems liegen.

20. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätsverteilung (15) aus vier Bereichen erhöhter Intensität bestehen, die um jeweils 90º versetzt um eine optische Achse des Beleuchtungssystems angeordnet sind.

21. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster Linien/Geraden enthält, die sich in einer vorbestimmten Richtung erstrecken, und daß die Intensitätsverteilung zwei Bereiche erhöhter Intensität besitzt, die durch einen entlang der vorbestimmten Richtung begrenzten Bereich getrennt sind.

22. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster Linien/Geraden enthält, die sich in einer vorbestimmten Richtung erstrecken, und daß die Intensitätsverteilung innerhalb eines entlang der vorbestimmten Richtung begrenzten Bereichs verringert ist.

23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel eine Sperre aufweisen, die einen lichtabdeckenden oder lichtdämpfenden Bereich besitzt, der den Bereich entlang der vorgegebenen Richtung abdeckt.

24. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel eine Sperre aufweisen, die zwei Öffnungen besitzt, die durch den Bereich entlang der vorgegebenen Richtung getrennt sind, um die Bereiche erhöhter Intensität zu bestimmen.

25. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität in dem Bereich entlang der vorgegebenen Richtung bis ungefähr Null abnimmt.

26. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster sich in eine vorbestimmte Richtung erstreckende Linien aufweist und die Intensitätsverteilung zwei Bereiche erhöhter Intensität besitzt, die in einer Richtung senkrecht zur vorbestimmten Richtung angeordnet sind.

27. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster sich in eine vorbestimmte Richtung erstreckende Linien aufweist und die Intensitätsverteilung gegenüber einem entlang der vorbestimmten Richtung definierten Bereich erhöht ist.

28. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster sich in eine vorbestimmte Richtung erstreckende Linien besitzt und Licht von zwei Bereichen erhöhter Intensität auf die Maske durch ein Paar von Pfaden gerichtet wird, die symmetrisch geneigt zu einer die vorbestimmte Richtung enthaltenden Einfallsebene Verlaufen.

29. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster sich in eine vorbestimmte Richtung erstreckende Linien aufweist und die optischen Mittel eine Sperre besitzen, die das Licht entlang einem Pfad in einer die vorbestimmte Richtung enthaltenden Einfallsebene am Durchtritt hindert.

30. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätsverteilung zwei Bereiche erhöhter Intensität umfaßt, die in einer periodischen Richtung des Musters liegen.