Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Belichtungsvorrich¬ tung zum Herstellen von Vorlagen, wie beispielsweise Reti- kels und Masken, für die Fertigung elektronischer Elemente oder zum Direktbelichten von Scheiben und Substraten bei den für die Herstellung notwendigen fotolithographischen Schrit¬ ten oder von Strukturen mit lichtempfindlichen Schichten, wobei diese Belichtungsvorrichtung eine Lichtquelle und einen Mustergenerator umfaßt.

Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der Herstellung von Vorlagen, Retikels und Masken oder mit der Direktbelichtung im Mikrometerbereich bei der Halbleiterfer¬ tigung, der Fertigung von integrierten Schaltkreisen, der Hybridfertigung und der Fertigung von flachen Bildschirmen sowie ähnlichen Fertigungsverfahren, bei denen Belichtungs¬ prozesse eingesetzt werden. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Belichtungsvorrichtung, wie sie für die Direktbelichtung von Halbleiterscheiben in der Halbleiter¬ fertigung und von Substraten in der Hybrid- und Verbindungs¬ technik eingesetzt werden kann.

Bei der Herstellung von Retikels, die Belichtungsschablonen für die fotolithographische Schaltkreisherstellung sind, so¬ wie bei der Herstellung von Masken und bei der Direktbelich¬ tung von Halbleiterprodukten werden Elektronenstrahlschrei- ber, Laserstrahlgeräte und optische Mustergeneratoren mit einer Laserlichtquelle oder einer Quecksilberdampflampe ein¬ gesetzt. Optische Mustergeneratoren nach dem Stand der Tech¬ nik erzeugen die gewünschten Strukturen durch das aufeinan¬ derfolgende, einzelne Belichten von Rechteckfenstern, die

durch mechanische Rechteckblenden festgelegt werden. Die Komplexität der zu erzeugenden Struktur bestimmt die Anzahl der erforderlichen Belichtungsrechtecke, die wiederum die Schreibzeit oder Belichtungszeit für die Struktur bestimmt. Die Genauigkeit der verwendeten mechanischen Rechteckblenden begrenzt wiederum die Genauigkeit der mit diesen bekannten Mustergeneratoren erzeugbaren Strukturen.

Bei Laserstrahlgeräten nach dem Stand der Technik wird die zu belichtende Fläche mit einem Laserstrahl abgerastert. Die Schreibgeschwindigkeit oder Belichtungsgeschwindigkeit der¬ artiger Laserstrahlgeräte ist durch den für das Rasterver¬ fahren notwendigen seriellen Datenfluß begrenzt. Ferner be¬ dingen derartige Laserstrahlgeräte einen hohen mechanisch- optischen Aufwand.

Die im Stand der Technik eingesetzten Elektronenstrahlgeräte können nur für die Belichtung von elektronenempfindlichen, speziellen Photolacksystemen verwendet werden und erfordern, verglichen mit den oben beschriebenen Laserstrahlgeräten, zusätzlich eine Hochvakuumtechnik. Elektronenstrahlgeräte erfordern daher sehr hohe Investitions- und Betriebskosten.

Aus der Fachveröffentlichung B. . Brinker et al, "Deforma¬ tion behavior of thin viscoelastic layers used in an active - atrix-addressed spatial light modulator", Proceedings of SPIE 1989, Band 1018 ist es bereits bekannt, für die Erzeu¬ gung von Fernsehbildern oder für Zwecke der Bildanzeige ein reflektives optisches Schlieren-System mit einem aktiven, Matrix- dressierten, viskoelastischen Flächenlichtmodulator einzusetzen. Dieser umfaßt eine Dauerlichtquelle, deren Licht durch ein geeignetes optisches System vertikal auf die Oberfläche des Flächenlicht odulators auffällt. Oberflächen¬ bereiche des Flächenlichtmodulators sind bei Adressierung von Steuerelektroden deformierbar, so daß das auf die Ober¬ fläche fallende Licht bei adressierten Oberflächenelementen gebeugt, bei nicht-adressierten Oberflächenelementen unge¬ beugt reflektiert wird. Das ungebeugte Licht wird zur Licht-

quelle zurückgelenkt, während das gebeugte Licht über das optische Schlierensystem zur Bilderzeugung auf dem Fernseh¬ bildschirm oder auf einer Bildanzeigefläche verwendet wird.

Aus der Firmenschrift Texas Instruments, JMF 008:0260; 10/87 ist ein Flächenlichtmodulator bekannt, dessen reflektierende Oberfläche aus einer Vielzahl von elektrisch adressierbaren, mechanisch verformbaren Zungen besteht.

Die ältere, nicht vorveröffentlichte internationale Patent¬ anmeldung PCT/DE91/00375 der Anmelderin offenbart eine Be¬ lichtungsvorrichtung zum Herstellen von Vorlagen für die Fertigung elektronischer Elemente oder zum Direktbelichten von Scheiben oder Substraten mit einer Lichtquelle und einem Mustergenerator, bei der der Mustergenerator ein optisches Schlierensystem und einen aktiven, Matrix-adressierbaren Lichtmodulator aufweist, der eine reflektierende Oberfläche hat, deren adressierte Oberflächenbereiche einfallendes Licht beugen und deren nicht-adressierte Oberflächenbereiche einfallendes Licht reflektieren, wobei das Schlierensystem ein Schlierenobjektiv nahe des Flächenlichtmodulators und ein Projektionsobjektiv hat, wobei eine Filtervorrichtung zwischen dem Schlierenobjektiv und dem Projektionsobjektiv angeordnet ist, die das Licht von nicht-adressierten Ober¬ flächenbereichen herausfiltert und lediglich das gebeugte Licht von adressierten Oberflächenbereichen des Flächen¬ lichtmodulators über das Projektionsobjektiv zu der Vorlage bzw. dem elektronischen Element vorläßt. Diese Belichtungs¬ vorrichtung arbeitet in einem sogenannten positiven Mode, bei dem die angesteuerten, adressierten Bereiche des Flä¬ chenlichtmodulators belichteten Bereichen in der Projektion auf der Vorlage bzw. dem elektronischen Element entsprechen. Mit anderen Worten läßt die Filtervorrichtung dieser Belich¬ tungsvorrichtung alle Beugungsordnungen mit Ausnahme der nullten Ordnung durch. Die Intensitätsverteilung der Projek¬ tion weist eine unerwünschte Modulation auf, deren Amplitude und Modulationsperiode von der Anzahl und Art der zur Pro¬ jektion beitragenden Beugungsordnungen sowie von dem rela-

tiven Einfluß der einzelnen Ordnungen abhängt, wobei der Intensitätsanteil einer BeugungsOrdnung proportional zum Quadrat der entsprechenden Besselfunktion ist. Die Periode der Feinstruktur der Projektion muß daher soweit reduziert werden, daß sie von der abbildenden Optik bzw. von dem zu belichtenden Fotolack nicht mehr aufgelöst wird. Hierzu kann beispielsweise die Gitterkonstante des Flächenlichtmodula¬ tors minimiert, der Projektions aßstab verkleinert oder der sogenannte Beugungsefficiency erhöht werden, wodurch der Einfluß höherer BeugungsOrdnungen erhöht wird. Da für die Erhöhung des Beugungsefficiency eine Erhöhung der Deforma¬ tionsamplidute erforderlich ist, geht dies mit einer ver¬ größerten Gitterkonstante einher, so daß der gewünschte Effekt zum Teil wieder kompensiert wird. Daher ist der Grad der erzielbaren Homogenität der Ausleuchtung der einzelnen Bildelemente der Projektion bei dieser Belichtungsvorrich¬ tung begrenzt.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Belichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die trotz einfacher Struktur nicht nur eine gegenüber der Belichtungszeit oder Schreibzeit von Laserstrahlanlagen oder Elektronenstrahlan- lagen reduzierte Belichtungszeit ermöglicht, sondern auch eine homogene Belichtung der einzelnen Bildelemente der Pro¬ jektion gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch eine Belichtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung umfaßt die Belichtungsvorrichtung zum Herstellen von Vorlagen für die Fertigung elektronischer Elemente oder zum Direktbelichten von Scheiben oder Substra¬ ten bei den für ihre Herstellung notwendigen fotolithogra¬ phischen Schritten oder von Strukturen mit lichtempfindli¬ chen Schritten eine Lichtquelle und einen Mustergenerator, wobei der Mustergenerator ein optisches Schlierensystem und einen aktiven, Matrix-adressierbaren Flächenlichtmodulator

aufweist, der eine reflektierende Oberfläche hat, deren adressierte Oberflächenbereiche einfallendes Licht beugen und deren nicht-adressierte Oberflächenbereiche einfallendes Licht reflektieren, wobei das Schlierensystem ein flächen- lichtmodulatorseitiges Schlierenobjektiv, ein dem Flächen¬ lichtmodulator abgewandtes Projektionsobjektiv und eine zwischen diesen Objektiven angeordnete SpiegelVorrichtung aufweist, die Licht von der Lichtquelle auf die Oberfläche des Flächenlichtmodulators richtet, wobei das Schlierenob¬ jektiv mit einem bezogen auf seine Brennweite geringen Ab¬ stand zu dem Flächenlichtmodulator angeordnet ist und wobei eine Filtervorrichtung zwischen dem Schlierenobjektiv und dem Projektionsobjektiv angeordnet ist, die derart ausgebil¬ det ist, daß sie das von den adressierten Oberflächenbe¬ reichen des Flächenlichtmodulators reflektierte, gebeugte Licht herausfiltert und das von den nicht-adressierten Ober¬ flächenbereichen reflektierte, ungebeugte Licht über das Projektionsobjektiv zu der Vorlage oder dem elektronischen Element oder der Struktur hindurchläßt, wobei die Belich¬ tungsvorrichtung ferner einen verfahrbaren Positioniertisch aufweist, auf dem die Vorlage oder das elektronische Element oder die Struktur derart festlegbar ist, daß die nicht adressierten Oberflächenbereiche des Flächenlichtmodulators auf der Vorlage oder dem elektronischen Element oder der Struktur scharf abbildbar sind, und wobei der Flächenlicht¬ modulator derart adressiert wird, daß dessen nicht-adres¬ sierte Oberflächenbereiche den zu belichtenden Projektions¬ bereichen der Vorlage oder des elektronischen Elementes oder der Struktur entsprechen. Bei der erfindungsgemäßen Belich¬ tungsvorrichtung ist die Filtervorrichtung also derart aus¬ gebildet, daß sie lediglich Licht der nullten Beugungsord¬ nung hindurchläßt, wobei der Flächenlichtmodulator derart adressiert wird, daß dessen nicht-adressierte Oberflächenbe¬ reiche den zu belichtenden Projektionsbereichen entsprechen. Kurz gesagt arbeitet die erfindungsgemäße Belichtungsvor¬ richtung in dem negativen Mode. Im Gegensatz zu der in dem positiven Mode arbeitenden, oben geschilderten Belichtungs¬ vorrichtung, bei der die Projektion eine Feinstruktur zeigt,

hat die Ausleuchtung der Bildelemente bei der erfindungsge¬ mäßen Belichtungsvorrichtung keine Feinstruktur, sondern ei¬ ne ideale Homogenität mit ideal-rechteckförmiger Intensi¬ tätsverteilung. Neben der homogenen Ausleuchtung der proji- zierten Bildelemente gelangt unabhängig von der erzielbaren Beugungsefficiency ein hoher Intensitätsanteil der Licht¬ quelle zur Abbildung. Ferner wird unerwünschtes Streulicht gut unterdrückt, da der innerhalb der erfindungsgemäßen Be¬ lichtungsvorrichtung durch eine Blende ausgesperrte Bereich gegenüber dem durchgelassenen Bereich bei weitem überwiegt.

Ferner treten bei der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrich¬ tung auch keine Stabilitätsprobleme zur Sicherstellung einer bestimmten Mindestintensität für die Projektion auf, da die Belichtung in dem nicht-angesteuerten Zustand des betreffen¬ den Oberflächenbereichs erfolgt, so daß im Falle eines Flä¬ chenlichtmodulators mit einer viskoelastischen Steuer¬ schicht, auf der die reflektierende Oberfläche angeordnet ist, sich das Elastomer in seinem relaxierten Zustand be¬ findet.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen angegeben.

Gemäß einem wesentlichen Erfindungsaspekt handelt es sich bei der Lichtquelle der erfindungsgemäßen Belichtungsvor¬ richtung um eine gepulste Laserlichtquelle, deren Pulsdauer kürzer ist als der Quotient der minimalen Abmessung der zu erzeugenden Struktur geteilt durch die Verfahrgeschwindig- keit des Positioniertisches. Bei dieser Ausgestaltung ermög¬ licht die erfindungsgemäße Belichtungsvorrichtung ein stro- boskopartiges Belichten der Vorlage bzw. des elektronischen Elementes bzw. der Struktur während eines im wesentlichen kontinuierlichen Verfahrens des Positioniertisches, wodurch sehr hohe Schreibgeschwindigkeiten oder Belichtungsgeschwin- digkeiten erzielt werden.

Trotz der hohen Belichtungsintensität der einzelnen Laser-

lichtpulse macht die Erfindung von einem Flächenlichtmodula¬ tor Gebrauch, wie er im Stand der Technik nur für Anwen¬ dungsfälle von sehr niedriger Belichtungsintensität herange¬ zogen wird, wie dies beispielsweise bei Fernsehbildschirmen der Fall ist. Da jedoch die Laserlichtpulse bei der erfin¬ dungsgemäßen BelichtungsVorrichtung von nur niedriger Dauer sind, bleibt der Flächenlichtmodulator den thermischen Anforderungen gewachsen. Durch die schnelle Programmierbar¬ keit oder Adressierbarkeit des Flächenlichtmodulators kann dieser während der Verfahrbewegung des Positioniertisches zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern einer zu er¬ zeugenden Gesamtstruktur umprogrammiert oder umadressiert werden. Damit ist nicht nur im Falle der Direktbelichtung von Halbleiterscheiben mit wiederholten Strukturen eine kur¬ ze Belichtungspulsfolge möglich, sondern ebenfalls aufgrund der schnellen Umprogrammierbarkeit des Flächenlichtmodula¬ tors die Erzeugung von unregelmäßigen Strukturen möglich.

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Belichtungsvorrichtung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Gesamtstruktur der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung;

Fig. 2 Detaildarstellungen einer ersten, zweiten und drit- bis ten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Belich- Fig. 4 tungsvorrichtung;

Fig. 5 einen Prismenaufsatz für die Anpassung der Licht¬ einlenkung bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4;

Fig. 6 eine Anpassung des Lichteinlenkwinkels bei der Aus- führungsform gemäß Fig. 4 durch gedrehte Spiegelan¬ ordnung; und

- S -

Fig. 7 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Belichtungs orrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Belichtungsvorrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit den Bezugszeichen "1" bezeichnet und dient zum Herstellen von Vorlagen, wie beispielsweise Retikels und Masken für die Fertigung elektronischer Elemente, oder zum Direktbelichten von Substraten oder von Strukturen mit lichtempfindlichen Schichten. Die erfindungsgemäße Belich¬ tungsvorrichtung 1 weist eine Excimer-Laserlichtquelle 2 auf. Diese Excimer-Laserlichtquelle ist eine Gasentladungs- laservorrichtung mit Wellenlängen im UV-Bereich von etwa 450 bis 150 nm, die in steuerbarer Weise Lichtpulse mit sehr hoher Lichtintensität pro Puls und hoher Wiederholrate ab¬ gibt. Die Excimer-Laserlichtquelle 2 steht mit einem Muster¬ generator 3 über eine beleuchtende optische Einheit 4 in Verbindung. Die beleuchtende optische Einheit 4 dient dazu, das Licht von der Excimer-Laserlichtquelle 2 einem später zu erläuternden Flächenlichtmodulator 13 des Mustergenerators 3 in der Weise zuzuführen, daß die Lichtapertur der Excimer- Laserlichtquelle 2 an die Oberfläche des Flächenlichtmodula¬ tors angepaßt wird. Bei bevorzugten Ausführungsformen, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert werden, ist die beleuchtende optische Einheit 4 durch Lin¬ sensysteme von an sich bekannter Struktur gebildet.

Der Mustergenerator bildet mittels einer projezierenden op¬ tischen Einheit 5 in noch näher zu beschreibenden Weise ein Muster auf eine Vorlage 6 ab, die von einem x-y-θ-Positio- niertisch gehalten wird.

Die projizierende optische Einheit 5 dient nicht nur zur Ab¬ bildung des von dem Mustergenerator 3 erzeugten Musters auf der Vorlage 6, sondern gleichfalls zur gewünschten Vergrös- serung oder Verkleinerung bei der Abbildung und, soweit dies gewünscht ist, zur Autofokussierung der Abbildung auf der Vorlage 6.

Wie bereits erläutert, kann es sich bei der Vorlage bei¬ spielsweise um Retikels oder Masken handeln. Im Falle der Direktbelichtung, die gleichfalls eingangs erläutert wurde, trägt der x-y-θ-Positioniertisch 7 anstelle der Vorlage 6 eine zu belichtende Halbleiterscheibe, ein sonstiges, mit¬ tels Photolithographie zu erzeugendes Element oder eine Struktur mit einer lichtempfindlichen Schicht, die zu be¬ schriften oder zu belichten ist.

Der Positioniertisch 7 ist auf einer schwingungsisolierenden Trägerkonstruktion 8 angeordnet. Auf dieser Trägerkonstruk¬ tion 8 kann eine Be- und Entladestation 9 für weitere Vorla¬ gen 6 bzw. Halbleiterelemente oder zu belichtende Strukturen vorgesehen sein. Die Be- und Entladestation 9 kann in einer in der Halbleiterfertigung üblichen Art zum automatischen Beschicken des Positioniertisches 7 mit den zu belichtenden Vorlagen oder Substraten oder sonstigen Halbleiterelementen ausgestaltet sein.

Ein Steuerrechner 10 mit zugehöriger Steuerelektronik 11 übernimmt alle Steuerfunktionen für die Belichtungsvorrich¬ tung. Insbesondere stehen der Steuerrechner 10 und die Steuerelektronik 11 mit dem Positioniertisch 7 zum Zwecke der rechnergesteuerten Lagesteuerung des Positioniertisches in Verbindung. Der Steuerrechner 10 programmiert bzw. adres¬ siert den Mustergenerator 3 in Abhängigkeit von der jeweili¬ gen Steuerlage des Positioniertisches 7 zum aufeinanderfol¬ genden Erzeugen von Teilbildern auf der Vorlage 6, aus denen sich die belichtete Gesamtstruktur ergibt. Als Datenträger wird eine Magnetbandeinheit oder eine LAN-Schnittstelle (nicht dargestellt) eingesetzt.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt der Mustergenerator 3 einen Flächenlichtmodulator oder zweidimensionalen Lichtmo¬ dulator 13 sowie ein optisches Schlierensystem, das ein dem Flächenlichtmodulator 13 zugewandtes Schlierenobjektiv 15, ein dem Flächenlichtmodulator 13 abgewandtes Projektionsob¬ jektiv 16 und eine zwischen dem Schlierenobjektiv 15 und dem

Projektionsobjektiv 16 angeordnete Spiegelvorrichtung 17 aufweist.

Das Schlierenobjektiv 15 ist mit einem bezogen auf seine Brennweite geringen Abstand zu dem Flächenlichtmodulator 13 angeordnet.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Spie¬ gelvorrichtung einen um die Brennweite des Schlierenobjekti¬ ves 15 von diesem beabstandeten teildurchlässigen Spiegel 17a, der um 45° gegenüber der optischen Achse der Objektive 15, 16 gedreht angeordnet ist. Der teildurchlässige Spiegel 17a erstreckt sich lediglich über einen vergleichsweise kleinen Mittenbereich, so daß von diesem lediglich das von dem Flächenlichtmodulator 13 reflektierte Licht der nullten Beugungsordnung durchgelassen wird. Außerhalb dieses Mitten¬ bereichs ist die Spiegelvorrichtung 17 als Blende 17b aus¬ gestaltet, welche zur Herausfilterung aller BeugungsOrdnun¬ gen des reflektierten Lichtes von dem Flächenlichtmodulator mit Ausnahme der nullten Beugungsordnung dient. Da nur die Hälfte der Intensität des von der Lichtquelle 2 einfallenden Lichtes durch den teildurchlässigen Spiegel 17a zu dem Flä¬ chenlichtmodulator 13 hin umgelenkt wird und da ebenfalls nur die Hälfte des von diesem reflektierten Lichtes zu dem Projektionsobjektiv 16 hin durchgelassen wird, hat das zu dem Projektionsobjektiv 16 gelangende Licht höchstens ein Viertel der Intensität des von der Lichtquelle 2 abgegebenen Lichtes.

Zwischen der Excimer-Laserlichtquelle 2 und der Spiegelvor¬ richtung 17 liegen eine Strahlaufweitungsoptik 4a, 4b und eine Fokussierungsoptik 4c, welche der Fokussierung des von der Excimer-Laserlichtquelle 2 abgegebenen Lichtes auf die Spiegelvorrichtung 17 dienen und welche Bestandteile der beleuchtenden optischen Einheit 4 sind.

Der Flächenlichtmodulator 13 umfaßt eine viskoelastische Steuerschicht 18, die in Richtung zu dem Schlierenobjektiv

15 von einer reflektierenden Oberfläche 19 abgeschlossen ist, welche beispielsweise von einem Metallfilm gebildet sein kann. Ferner umfaßt der Flächenlichtmodulator 13 eine sogenannte aktive Adressierungsmatrix 20, die aus einer mo¬ nolithisch integrierten Anordnung von MOS-Transistoren mit zugeordneten Steuerelektrodenpaaren gebildet sein kann. Typischerweise umfaßt die Adressierungsmatrix 20 2000 x 2000 Bildelemente. Jedem Bildelement oder Oberflächenbereich 19a, 19b, ... der reflektierenden Oberfläche 19 der Adressie¬ rungsmatrix 20 sind zwei Transistoren mit ein oder mehreren Elektrodenpaaren zugeordnet, die jeweils ein Diffraktions¬ gitter mit einer oder mehreren Gitterperioden mit der visko- elastischen Schicht 18 und ihrer reflektierenden Oberfläche 19 bilden.

Wenn ein Oberflächenbereich 19a, 19b, ... durch Anlegen von entgegengesetzten Spannungen an den beiden Elektroden eines Elektrodenpaares des betreffenden Oberflächenbereiches ad¬ ressiert wird (logisch "1") , nimmt die reflektierende Ober¬ fläche 19 einen im Querschnitt etwa sinusförmigen Verlauf an. Bei Nicht-Adressierung ist der betreffende Oberflächen¬ bereich 19a, 19b, ... eben. Wenn ein Lichtstrahl auf einen nicht-adressierten Oberflächenbereich 19a, 19b, ... ein¬ fällt, wird dieser reflektiert und gelangt durch den teil¬ durchlässigen Spiegel 17a zu dem Projektionsobjektiv 16. Lichtstrahlen von adressierten Oberflächenbereichen werden durch die Blende 17b herausgefiltert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 umfaßt die Spiegel¬ vorrichtung 17 den teildurchlässigen Spiegel 17a sowie die Blende 17b, welche als Filtervorrichtung für die höheren Beugungsordnungen dient. Sowohl der teildurchlässige Spiegel 17a als auch die Blende 17b sind also im wesentlichen in der Brennebene des Schlierenobjektivs 15 angeordnet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 werden die Funktionen der Lichteinkopplung und der Filterung durch die Spiegelvor¬ richtung 17 mit einem teildurchlässigen Spiegelmittenbereich

und einem blendenartigen Außenbereich realisiert. In Abwei¬ chung zu diesem Ausführungsbeispiel kann, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wird, eine örtliche und funktionale Trennung der Lichteinkopplung und der Filte¬ rung durchgeführt werden. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich dadurch von der Ausführungsform gemäß Fig. 2, daß bei dieser der teildurchlässige Spiegel 17a be¬ züglich der Brennebene R des Schlierenobjektivs 15 entlang der optischen Achse auf das Schlierenobjektiv 15 hin ver¬ setzt angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung fokussiert die Fokussiereinrichtung 4 das von der Lichtquelle 2 stam¬ mende Licht in einem Punkt P, dessen Abstand a von dem teil¬ durchlässigen Spiegel 17a in der Achse des Strahlenganges ebenso groß ist wie der Abstand des teildurchlässigen Spie¬ gels 17a in der optischen Achse der Optik 15, 16 von der Brennebene R des Schlierenobjektivs 15. Die funktional und Örtlich nunmehr getrennt ausgebildete Blende 17b ist in der Brennebene angeordnet und dient zum Durchlassen von Licht der nullten Beugungsordnung sowie zum Herausfiltern des Lichts höherer BeugungsOrdnungen.

Gleichfalls ist es denkbar, bei Fokussierung des von der Lichtquelle 2 kommenden Lichts auf den teildurchlässigen Spiegel 17a in der optischen Achse den teildurchlässigen Spiegel 17a gegenüber der Brennebene des Schlierenobjektivs 15 entlang der optischen Achse auf dieses hin versetzt an¬ zuordnen, wodurch sich die Beugungsebene entsprechend in die entgegengesetzte Richtung von der Brennebene des Schlieren¬ objektivs 15 wegbewegt, so daß in diesem Fall die Blende 17b gegenüber der Brennebene des Schlierenobjektivs 15 in Rich¬ tung auf das Projektionsobjektiv 16 hin versetzt anzuordnen ist.

Die Vorteile der zuletzt beschriebenen Anordnungen liegen darin, daß in diesem Fall der teildurchlässige Spiegel 17a und die Filtervorrichtung separat justiert und bezüglich ihrer Einstellung unabhängig voneinander optimiert werden können. Insbesondere können verschiedene Filter in die Be-

lichtungsvorrichtung eingesetzt werden, ohne daß hierdurch die Justage der Lichteinkopplung berührt wird.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 hebt sich dadurch von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ab, daß hier die Spiegelvor¬ richtung 17 durch eine verspiegelte Schlitzblende gebildet ist, welche gegenüber der optischen Achse, die durch die Objektive 15, 16 festgelegt ist, senkrecht zu dieser in Ein¬ fallsrichtung oder entgegen der Einfallsrichtung des von der Laserlichtquelle 2 stammenden Lichtes mit einem Versatz Δ x angeordnet ist. Der Schlitz I7d der Schlitzblende 17c ist derart außerhalb der optischen Achse angeordnet, daß das von den nicht-adressierten Oberflächenbereichen 19a, 19b, des Flächenlichtmodulators 13 reflektierte Licht diesen Schlitz 17d in Richtung zum Projektionsobjektiv 16 hin durchläuft. Durch den in der Zeichnung der Fig. 4 gegenüber der optischen Achse nach oben verschobenen Spiegel der Schlitzblende 17c erhält man eine Trennung der auf der Schlitzblende gebildeten Punktlichtquelle sowie des reflek¬ tierten Lichtes der nullten Beugungsordnung.

Bei dieser Ausführungsform ist zusätzlich zur Anhebung der Spiegelvorrichtung 17 eine Anpassung des Einlenkwinkels er¬ forderlich, was durch die unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 erläuterten Maßnahmen geschehen kann.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, kann vor der Fokussierungsoptik 4c ein Prisma 4d vorgesehen sein, welches das parallele Licht, das auf das Prisma einfällt, um einen Winkel A ß ab¬ lenkt, für den folgender Zusammenhang gilt:

Δß = arctg ( Λ x/R) , wobei A x den Versatz und R die Brenn¬ weite des Schlierenobjektivs 15 bezeichnen.

In Abweichung hierzu ist es möglich, wie dies in Fig. 6 dar¬ gestellt ist, eine Anpassung des Einlenkwinkels durch Drehen des Spiegels 17c um einen Winkel Δß/2 vorzunehmen, für den folgender Zusammenhang gilt:

Δ ß/2 = 1/2 arctg (Δ x/R) , wobei wiederumΔx den Versatz und R die Brennweite des Schlierenobjektivs 15 bezeichnen.

Bei der nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 7 zu beschrei¬ benden Ausführungsform wird im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen nicht nur eine einzige Punktlichtquelle erzeugt, mit der der Flächenlichtmodulator 13 beleuchtet wird, sondern mehrere, im wesentlichen punktsymmetrische Punktlichtquellen generiert, die jeweils die gesamte Fläche des Flächenlichtmodulators beleuchten. Hier umfaßt die Spie¬ gelvorrichtung 17 drei punktsymmetrisch angeordnete, teil¬ durchlässige Spiegel 17α, 17ß, 17 £ , die auf einer gemein¬ samen Blendenstruktur 17 zum Herausfilern von reflektiertem Licht mit erster oder höherer Beugungsordnung dient.

Der mittlere Spiegel 17α liegt im Brennpunkt des Schlieren¬ objektivs 15. Die weiteren teildurchlässigen Spiegel 17ß, 17 y- sind zu dem erstgenannten Spiegel 17α symmetrisch angeord¬ net. Die Punktlichtquelle, die am Ort des zweiten teildurch¬ lässigen Spiegels 17ß erzeugt wird, führt bei nicht-adres- sierten Oberflächenbereichen 19a, 19b zu einem reflektierten Lichtstrahl, der den dritten teildurchlässigen Spiegel 17 " in Richtung zum Projektionsobjektiv 16 hin durchläuft.

Die obere Darstellung gemäß Fig. 7 zeigt die Belichtungsvor¬ richtung in der x-z-Ebene, während die untere Darstellung die Belichtungsvorrichtung in der y-z-Ebene längs der Schnittlinie I - I der oberen Darstellung zeigt.

Die jeweiligen Achsenrichtungen der teildurchlässigen Spie¬ gel 17α, 17ß, 17 f , liegen in der y-Richtung und somit pa¬ rallel zu der durch die Welligkeit der Oberfläche 19 des Flächenlichtmodulators 13 erzeugten Phasenstruktur.

Um die Punktlichtquellen zu erzeugen, umfaßt die beleuchten¬ de optische Einheit 4 für jeden teildurchlässigen Spiegel 17α, 17ß, 17 - , ein Zylinderlinsensystem 21, 22, 23, das parallel zu der Phasenstruktur und somit in der y-Richtung

ausgerichtet ist.

Diese Zylinderlinsensysteme haben, wie aus der Fig. 3 er¬ sichtlich ist, unterschiedliche Brennweiten zur Fokussierung auf die teildurchlassigen Spiegel I7 , 17ß, 17 V~ . Ferner um¬ fassen die außerhalb der optischen Achse angeordneten Zylin¬ derlinsensysteme 21, 23 Prismen, um das Licht jeweils in einem solchen Winkel auf die Spiegel 17ß, 17 V- einfallen zu lassen, daß der Flächenlichtmodulator 13 jeweils ganzflächig ausgeleuchtet wird. In dem optischen Weg hinter dem parallel zu der Phasenstruktur liegenden Zylinderlinsensystem 21, 22, 23 ist ein senkrecht zu der Phasenstruktur angeordnetes Zylinderlinsensystem 24, 25, 26 vorgesehen, dessen Aufbau und Anordnung dem soeben beschriebenen Zylinderlinsensystem entspricht. Die hintereinander geschalteten Zylinderlinsen¬ systeme erzeugen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel neun Punktlichtquellen auf den drei teildurchlässigen Spiegeln 17α, 17ß, 17 -.

Während des Betriebes wird der Positioniertisch 7 kontinu¬ ierlich in einer vorbestimmten Bewegungsrichtung bewegt, während einander sich überlappende Teilbilder der gesamten abzubildenden Struktur auf die Vorlage 6 durch Pulsen der Excimer-Laserlichtquelle 2 abgebildet werden. In der Regel umfaßt die Adressierungsmatrix 20 eine Mehrzahl von funk¬ tionsunfähigen Bildelementen aufgrund von Herstellungsfeh¬ lern, so daß betreffende Bildelemente nicht oder nicht voll¬ ständig in den logischen Zustand "1" bzw. "0" geschaltet werden können. Diese Fehler der Matrix 20 werden dadurch kompensiert, daß alle defekten Bildelemente ermittelt und derart bearbeitet werden, daß diese nicht länger Licht re¬ flektieren. Dadurch, daß jede Struktur auf der Vorlage 6 durch einander überlappende Teilbilder erzeugt werden, ist sichergestellt, daß jeder Teil der zu belichtenden Struktur wenigstens einmal durch ein funktionsfähiges Bildelement oder durch einen funktionsfähigen Oberflächenbereich belichtet wird.

Das Erzeugen der gesamten belichteten Struktur während des kontinuierlichen Verfahrens des Positioniertisches 7 führt nicht zu Unscharfen, da die Pulsdauer der gepulsten Excimer- Laserlichtquelle 2 kürzer ist als die minimale Abmessung der zu erzeugenden Struktur geteilt durch die Verfahrgeschwin- digkeit des Positioniertisches 7.

Die Datenstruktur für die Ansteuerung der Adressierungsma- trix 20 entspricht im wesentlichen der Datenstruktur für die Ansteuerung von rasterorientierten Laserstrahl- oder Elek- tronenstrahlgeräten nach dem Stand der Technik. Ein erhebli¬ cher Vorteil bei der Verwendung der er indungsgemäßen Be¬ lichtungsvorrichtung besteht darin, daß die für die Übertra¬ gung großer Datenmengen notwendige Zeit durch die Untertei¬ lung der Adressierungsmatrix 20 und durch paralleles Pro¬ grammieren von Teilmatritzen von beispielsweise 16 oder 32 Streifen fast beliebig reduziert werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung 1 mit der Adressierungsmatrix 20 liegt darin, daß zum Zwecke der Belichtung von sich wiederholenden Strukturen, wie bei¬ spielsweise von regelmäßigen Anordnungen integrierter Schaltkreise auf einer Siliziumscheibe, die Adressierungs¬ matrix 20 für alle identischen Strukturen nur einmal pro¬ grammiert und das programmierte Bild nur einmal gespeichert werden muß.

Es ist möglich, die erfindungsgemäße Belichtungsvorrichtung 1 mit einem Autokalibrationssystem und mit einem System für die FeinJustierung der Vorlagen 6 beim Direktschreiben zu versehen. Zu diesem Zweck werden Referenzmarken auf dem Po¬ sitioniertisch 7 und auf der Vorlage 6 vorgesehen und die Adressierungsmatrix 20 als programmierbare Referenzmarke be¬ nutzt. Durch eine Autokalibration können Vergrößerungsfehler der projezierenden optischen Einheit 5 und sämtliche Posi¬ tionierungsfehler kompensiert werden.