DE4430253A1

DE4430253A1 - Raumfilter für ein verkleinerndes Musterprojektionsgerät

Info

Publication number: DE4430253A1
Application number: DE4430253A
Authority: DE
Inventors: Takashi Sugihara; Takashi Fukushima; Junkou Takagi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2014-08-26
Also published as: DE4430253C2; KR950006541A; US5642183A; KR0153221B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Raumfilter für ein verkleinerndes Musterprojektionsgerät, wie es zum Herstellen von z. B. einem Halbleiter-Bauelement, einem LCD, einem dielektrischen Bauteil, einem ferroelektrischen Bauteil, einem magnetischen Bauteil oder einem supraleitenden Bauteil verwendet wird. Ein Raumfilter erhöht die Auflösung und Brenntiefe des Geräts.

Durch die Erhöhung des Integrationsgrads von Halbleiter-Bau elementen in den letzten Jahren ist die Realisierung von Schaltkreisen mit feinerem Muster erforderlich, und es ist eine weitere Verbesserung der Photolithographietechnik er wünscht. Es wurden Versuche unternommen, die Auflösungsgren ze R und die Brenntiefe DOF bei einem verkleinernden Muster projektionsgerät, das als optischer Stepper bezeichnet wird und in der Photolithographie verwendet wird, zu verbessern. Es wurde die Verwendung von Licht mit kürzerer Wellenlänge versucht, und gleichzeitig wurde die zugehörige Technologie für z. B. ein optisches Linsensystem und einen Photoresist so entwickelt, daß die Auflösungsgrenze des Musterprojek tionsgeräts verbessert werden konnte. Als Licht kurzer Wel lenlänge wurden die G-Linie (Wellenlänge 436 nm) und die i-Linie (Wellenlänge 365 nm), die helle Linien einer Hoch druck-Silberdampflampe sind, und Licht im fernen UV-Bereich (Wellenlänge 248 nm), wie es im Ausgangslicht eines KrF- Excimerlasers enthalten ist, verwendet.

Mit dem schnellen Anwachsen des Integrationsgrades insbeson dere bei Halbleiter-Bauelementen ist es jedoch erwünscht, daß die Linienbreite höchstens 0,3 µm ist und nur der Licht wellenlänge entspricht oder noch kleiner ist.

Die Auflösungsgrenze R und die Brenntiefe DOF in einem Mu sterprojektionsgerät ist allgemein durch die folgenden Raleighschen Gleichungen (1) und (2) gegeben:

R = k₁ · λ/NA (1)
DOF = k₂ · λ/(NA)² (2),

wobei k₁ und k₂ Konstanten sind, die abhängig vom jeweiligen Prozeß bestimmt werden, λ die Lichtwellenlänge ist und NA die numerische Apertur des optischen Systems ist.

Aus Gleichung (1) ist es erkennbar, daß eine Erhöhung der numerischen Apertur NA des optischen Systems erforderlich ist, um die Auflösungsgrenze R ohne Veränderung der Licht wellenlänge zu erhöhen. Wie es aus Gleichung (2) erkennbar ist, bewirkt eine Erhöhung der numerischen Apertur NA des optischen Systems jedoch eine Verringerung der Brenntiefe DOF, die eine andere wichtige Charakteristik bei der Photo lithographie ist. Das heißt, daß die numerische Apertur NA optimiert werden muß, um eine bevorzugte Kombination der Auflösungsgrenze R und der Brenntiefe DOF zu erhalten.

Es ist technisch schwierig, die numerische Apertur NA zu er höhen, wobei derzeit ein Wert von ungefähr 0,6 erreicht wird. Bei dem im allgemeinen verwendeten Linsenmaterial vom Quarztyp ist eine Kompensation der chromatischen Aberration bei Licht kurzer Wellenlänge schwierig, und die Absorption von Licht durch das Linsenmaterial nimmt zu, was zu einer Zerstörung der Linse aufgrund der durch die Lichtabsorption erzeugten Wärme führt. In den letzten Jahren wurden einige Vorschläge unternommen, um die Auflösung und die Brenntiefe zu erhöhen, ohne die Lichtwellenlänge λ zu verringern und die numerische Apertur NA eines optischen Systems zu erhö hen.

Fig. 10 zeigt schematisch eine Photomaske, wie sie in der Veröffentlichungsschrift Nr. 57-62052 zu einer japanischen Patentanmeldung offenbart ist. Diese Photomaske 1A beinhal tet mehrere transparente Teilbereiche 1a und ein Lichtab schirmungsmuster 2. Die mehreren transparenten Teilbereiche 1a entsprechen mehreren Linien, die parallel zueinander mit konstantem Linienabstand angeordnet sind. Eine λ/2-Platte 3a, die als Phasenschieber wirkt, ist in jedem zweiten transparenten Teilbereich Ia vorhanden. Wenn in einem Mu sterprojektionsgerät eine solche Photomaske und kohärentes Beleuchtungslicht verwendet werden, wird die Phase der Amplitudenverteilung des durch den Phasenschieber 3a treten den Lichts gegenüber derjenigen des Lichts umgedreht, das durch einen benachbarten transparenten Teilbereich 1a läuft, wie durch die durchgezogene Kurve in Fig. 10 dargestellt. Dadurch kann in einer Bilderzeugungsebene durch Lichtinter ferenz eine Lichtintensitätsverteilung erhalten werden, wie sie durch die gestrichelte Kurve in Fig. 10 dargestellt ist. Das heißt, daß die Breite der Lichtintensitätsverteilung kleiner als die Amplitudenverteilung für eine projizierte Linie ist, was zu einer Verbesserung der Auflösung eines projizierten Bildes führt.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt einer Photomaske, wie sie in der Veröffentlichungsschrift Nr. 62-67547 zu einer japani schen Patentanmeldung offenbart ist. Die Photomaske 1B beinhaltet ein auf einem transparenten Substrat 1 ausgebil detes Lichtabschirmungsmuster 2. Das Lichtabschirmungsmuster 2 beinhaltet eine isolierte, linienförmige Apertur 5a mit einer Breite nahe an der Auflösungsgrenze. Das Lichtabschir mungsmuster 2 beinhaltet ferner mehrere linienförmige Aper turen 7, die mit konstanter Schrittweite angeordnet sind. Wenn eine solche Maske in einem Musterprojektionsgerät verwendet wird, besteht die Tendenz, daß die Intensität des Lichts, das durch die isolierte Apertur 5a tritt, in einer Bilderzeugungsebene kleiner ist als diejenige des Lichts, das durch eine der gruppierten Aperturen 7 geht. Demgemäß ist es erwünscht, Licht durch die isolierte Apertur 5a zu senden, um z. B. die Intensität (Dosis) von Bestrahlungs licht zu erhöhen, um eine ausreichende photochemische Reak tion in einem Resist auf einem Halbleiterwafer hervorzuru fen. Wenn die Dosis des Bestrahlungslichts erhöht wird, steigt jedoch nicht nur die Intensität des durch jede der gruppierten Aperturen 7 hindurchtretenden Lichts an, sondern auch die Breite der Intensitätsverteilung erhöht sich. Dem gemäß sind in jeder der Aperturen 7 mehrere Lichtabschir mungspunkte 6a mit einer Abmessung vorhanden, die der Auflö sungsgrenze entspricht oder kleiner ist, um eine unerwünsch te Erhöhung der Intensität des durch jede der gruppierten Aperturen 7 tretenden Lichts zu verhindern. Zusätzlich ist eine Phasenschiebeschicht 8 in jeder zweiten Apertur 7 vorhanden, wie bei der Photomaske von Fig. 7, um die Inten sitätsverteilung des durch jede der gruppierten Aperturen 7 tretenden Lichts nicht zu verbreitern.

Fig. 3 zeigt ein verkleinerndes Musterprojektionsgerät, wie es in der Veröffentlichungsschrift Nr. 4-101148 zu einer japanischen Patentanmeldung offenbart ist. Das verkleinernde Musterprojektionsgerät beinhaltet ein Raumfilter 9, eine Kondensorlinse 10, eine Photomaske 11 mit einem Lichtab schirmungsmuster 12, ein anderes Raumfilter 15, das in der Pupille des optischen Projektionssystems 13 liegt, und einen Halbleiterwafer 17, der in einer Bilderzeugungsebene liegt. Bei einem solchen Musterprojektionsgerät liegt das Raumfil ter 9 in der Fouriertransformationsebene eines lichtabschir menden Musters 12, wenn die Photomaske 11 über ein solches Muster mit mehreren parallelen Linien verfügt, die mit kon stanter Schrittweite angeordnet sind, wie in Fig. 4B darge stellt. Wie in Fig. 4A gezeigt, beinhaltet das Raumfilter 9 Öffnungen 9a und 9b, die dem Fouriertransformationsmuster des in Fig. 4B dargestellten Lichtabschirmungsmuster 12 ent sprechen. Lichtstrahlen L_i1 und L_ir des Beleuchtungslichts L_i, die durch die zwei Öffnungen 9a bzw. 9b treten, werden durch das Lichtabschirmungsmuster 12 gebeugt. Lichtstrahlen L_l0 und L_r0, die mit durchgezogenen Linien dargestellt sind, kennzeichnen Beugungsstrahlen erster Ordnung der Beleuch tungslichtstrahlen L_il bzw. L_ir, und durch gestrichelte Linien gekennzeichnete Lichtstrahlen L_l1 und L_r1 repräsen tieren Beugungsstrahlen erster Ordnung der Beleuchtungs lichtstrahlen L_il bzw. L_ir. Wie in Fig. 4C dargestellt, beinhaltet das in der Pupille 14 des optischen Projektions systems liegende Raumfilter 15 ein Paar Öffnungen 15a und 15b zum Durchlassen nur der Beugungsstrahlen L_l0 und L_r0 nullter Ordnung, wie auch der Beugungsstrahlen L_l1 und L_r1 erster Ordnung. Jedoch ist das Raumfilter 15 nicht immer erforderlich. Beim verkleinernden Musterprojektionsgerät, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, kann die Auflösung und die Brenntiefe verbessert werden, wenn zwischen dem Lichtab schirmungsmuster auf der Photomaske und dem Öffnungsmuster im Raumfilter eine Fouriertransformationsbeziehung besteht.

Wie vorstehend beschrieben, wird die Auslösung durch Verrin gern der Lichtwellenlänge wirkungsvoll verbessert. Bei einer Verringerung der Lichtwellenlänge sind jedoch eine Licht quelle mit schmalbandigem Wellenlängenband und ein Linsen system mit kleiner Aberration erforderlich, und es muß ein Photoresist entwickelt werden, der für Licht kurzer Wellen länge geeignet ist. Derzeit scheint die Entwicklung von Lichtquellen, die Licht kurzer Wellenlänge emittieren kön nen, und hochwirksamer Linsensysteme die Grenzen zu errei chen. Darüber hinaus ruft die Entwicklung neuer Lichtquel len, Linsensysteme, Photoresists und dergleichen eine Erhö hung der Lithographiekosten hervor.

Andererseits ist es bei einem Verfahren zum Verbessern der Auflösung und der Brenntiefe durch Verbessern einer Photo maske oder durch Bereitstellen eines Raumfilters in einem Musterprojektionsgerät möglich, existierende Lichtquellen, Linsensysteme, Photoresists und dergleichen zu verwenden, was nur eine geringe Erhöhung der Lithographiekosten hervor ruft.

Jedoch kann bei einer bekannten Photomaske, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, die Auflösung und die Brenntiefe nur bei einem regelmäßig wiederholten Muster verbessert werden. In manchen Fällen kann ein Muster, das nicht tatsächlich im Maskenmuster vorhanden ist, durch Phasenumkehr, wie sie durch den Phasenschieber 3a hervorgerufen wird, in der Bild erzeugungsebene ausgebildet werden. Darüber hinaus wird für ein komplexes Schaltungsmuster die Konstruktion komplex, da eine Anzahl von Phasenschiebern geeignet angeordnet werden muß, und abhängig von der Schaltungsstruktur kann es zu Un vereinbarkeiten beim Layout der Phasenschieber kommen. Dar über hinaus ist beim Herstellen einer Maske der Schritt des Anordnens von Phasenschiebern mit hoher Genauigkeit erfor derlich, der beim herkömmlichen Herstellprozeß für eine Maske fehlt, wobei dieser Schritt unabhängig davon erforder lich ist, ob ein Phasenschieber auf oder unter dem Lichtab schirmungsmuster ausgebildet wird. Darüber hinaus muß auch im Hinblick auf Mängeluntersuchung und -korrektur einer Photomaske ein auf einem transparenten Film ausgebildeter Phasenschieber, der sich von einem herkömmlichen Lichtab schirmungsfilm, z. B. einem Cr-Film völlig unterscheidet, untersucht und korrigiert werden. Jedoch wurde bisher kein praxisgerechtes Verfahren zum Untersuchen und Korrigieren eines solchen transparenten Phasenschiebers entwickelt.

Bei einer bekannten Photomaske, wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Versuch unternommen, die Auflösung einer isolierten, kleinen Apertur 5a zu verbessern. Jedoch bestehen bei der Photomaske gemäß Fig. 2 ähnliche Schwierigkeiten wie bei der von Fig. 10, da ebenfalls ein Phasenschieber 8 vorhanden ist. Darüber hinaus ist eine stabile Ausbildung der kleinen, lichtabschirmenden Punkte 6a schwierig, und wenn die licht abschirmenden Punkte 6a zu groß ausgebildet werden, kann in der Bilderzeugungsebene ein Muster derselben erzeugt werden.

Obwohl mit dem in Fig. 3 dargestellten Stand der Technik eine Verbesserung der Auflösung und Brenntiefe dadurch er zielt werden kann, daß einfach ein Raumfilter im Beleuch tungssystem eines Musterprojektionsgeräts angeordnet wird, das eine herkömmliche, normale Maske ohne Phasenschieber verwendet, hängt die Verbesserung von der Richtung des Mu sterlayouts ab, was bedeutet, daß die Verbesserung nur in einem begrenzten Richtungsbereich des Musterlayouts erzielt werden kann. Ein Muster mit einer Linienbreite, die größer als die vorgegebene optimierte Linienbreite ist, nehmen die Brenntiefe(DOF)-Eigenschaften gegenüber denen, wie sie bei normaler Beleuchtung erhalten werden, deutlich ab. Auch hängt für mehrere Linien mit derselben Linienbreite die DOF- Charakteristik von der Dichte eines Linienmusters ab, und die DOF-Charakteristik kann nicht unabhängig von einer Ände rung der Schrittweite zwischen Linien verbessert werden. Das heißt, daß mit dem bekannten Raumfilter, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, die Auflösung und die Brenntiefe nur dann verbessert werden können, wenn das Raumfilter eine spezielle geometrische Beziehung zum Muster auf einer Photomaske ist, so daß die Auflösung und die Brenntiefe nicht bei allen Photomasken mit verschiedenen Mustergrößen und Layoutbedin gungen verbessert werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, ein Raumfilter zu schaffen, mit dem sich die Auflösung und die Brenntiefe in einem Musterprojektionsgerät für Muster mit verschiedenen Größen und Richtungen verbessern lassen, ohne daß die Licht wellenlänge verkürzt werden muß und das Linsensystem verbes sert werden muß, um dadurch Kosten zu sparen.

Das erfindungsgemäße Raumfilter ist durch die Lehre des bei gefügten Anspruchs 1 gegeben.

Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichts punkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt, der das Beleuch tungssystem eines Musterprojektionsgeräts mit einem erfin dungsgemäßen Raumfilter zeigt.

Fig. 2 ist ein Querschnitt, der ein Beispiel einer bekannten Photomaske zeigt.

Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt, der ein bekanntes verkleinerndes Musterprojektionsgerät zeigt.

Fig. 4A ist eine Draufsicht, die ein Raumfilter zeigt, wie es im verkleinernden Musterprojektionsgerät gemäß Fig. 3 verwendet wird.

Fig. 4B ist eine Draufsicht auf eine Photomaske, wie sie im Gerät gemäß Fig. 3 verwendet wird.

Fig. 4C ist eine Draufsicht auf ein anderes Raumfilter, wie es im Gerät gemäß Fig. 3 verwendet wird.

Fig. 5A ist ein schematischer Querschnitt, der ein Belich tungsgerät zeigt, das mit herkömmlicher, normaler Beleuch tung eine Projektion eines relativ großen Musters auf eine Photomaske vornimmt.

Fig. 5B ist ein schematischer Querschnitt, der ein Belich tungsgerät zeigt, das mit herkömmlicher, normaler Beleuch tung ein feines Muster auf eine Photomaske projiziert.

Fig. 6A ist ein schematischer Querschnitt, der ein Belich tungsgerät zeigt, das durch bekannte, achsversetzte Beleuch tung ein feines Muster auf eine Photomaske projiziert.

Fig. 6B ist ein schematischer Querschnitt, der ein Belich tungsgerät zeigt, das durch bekannte, achsversetzte Beleuch tung ein relativ grobes Muster auf eine Photomaske proji ziert.

Fig. 7 ist eine Draufsicht, die ein normales, ringförmiges Raumfilter aus dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 8A ist ein schematischer Querschnitt, der ein Belich tungsgerät zeigt, das unter Verwendung eines bekannten ring förmigen Halbton-Raumfilters ein relativ grobes Muster auf eine Photomaske projiziert.

Fig. 8B ist ein schematischer Querschnitt, der ein Belich tungsgerät zeigt, das unter Verwendung eines ringförmigen Halbton-Raumfilters ein feines Muster auf eine Photomaske projiziert.

Fig. 9A ist ein Diagramm, das die Amplitudenverteilung des auf eine Bilderzeugungsebene projizierten Lichts zeigt.

Fig. 9B ist ein Diagramm, das die Intensitätsverteilung des auf eine Bilderzeugungsebene projizierten Lichts zeigt.

Fig. 10 ist ein schematischer Querschnitt, der ein Beispiel einer bekannten Photomaske zeigt.

Fig. 11A ist eine schematische Draufsicht, die ein Raumfil ter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 11B ist ein Querschnitt entlang der Linie 11B-11B in Fig. 11A.

Fig. 12 zeigt Querschnitte, die einen Herstellprozeß für das Raumfilter von Fig. 11 veranschaulichen.

Fig. 13A ist eine Draufsicht auf ein Raumfilter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 13B ist ein Querschnitt entlang der Linie 13B-13B in Fig. 13A.

Fig. 14 zeigt Querschnitte zum Veranschaulichen eines Her stellprozesses für das Raumfilter von Fig. 13B.

Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Verbesserung der Auflösung bei einem Musterprojektionsgerät zeigt, das ein erfindungs gemäßes Raumfilter enthält.

Fig. 16A ist ein Diagramm, das die Verbesserung der Brenn tiefe für ein feines Muster bei einem Musterprojektionsgerät zeigt, das ein erfindungsgemäßes Raumfilter enthält.

Fig. 16B ist ein Diagramm, das die Verbesserung der Brenn tiefe für ein relativ grobes Muster bei einem Musterprojek tionsgerät zeigt, das ein erfindungsgemäßes Raumfilter ent hält.

Fig. 17A ist eine Draufsicht auf ein Linienmuster, das durch herkömmliche, normale Beleuchtung auf eine Bilderzeugungs ebene projiziert wurde.

Fig. 17B ist eine Draufsicht auf ein Linienmuster, das durch ein Musterprojektionsgerät mit einem erfindungsgemäßen Raum filter auf eine Bilderzeugungsebene projiziert wurde.

Fig. 18A ist eine Draufsicht auf ein Raumfilter gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 18B ist ein Querschnitt entlang der Linie 18B-18B in Fig. 18A.

Fig. 19 zeigt Querschnitte zum Veranschaulichen eines Her stellprozesses für das Raumfilter von Fig. 18B.

Fig. 20 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Durchlässigkeit im zentralen Teilbereich eines erfindungsge mäßen Raumfilters und dem Kontrast des in der Bilderzeu gungsebene erzeugten Bilds zeigt.

Zunächst werden die Prinzipien der Bilderstellung bei einem verkleinernden Musterprojektionsgerät kurz beschrieben.

In Fig. 5A ist eine Projektion unter Verwendung herkömmli cher, normaler Beleuchtung in einem verkleinernden Muster projektionsgerät schematisch im Schnitt veranschaulicht. Durch eine Kondensorlinse 19 tretendes Beleuchtungslicht wird durch das Muster auf einer Photomaske 20 gebeugt und in einen Beugungsstrahl L0 nullter Ordnung zwei Beugungsstrah len L1 ± erster Ordnung aufgeteilt. In diesem Fall verfügt die Photomaske 20 über ein relativ grobes Muster, wie es in einem Kreis 20a erkennbar ist. Demgemäß sind die durch die Beugungsstrahlen L0 und L1 eingeschlossenen Beugungswinkel nicht besonders groß, und alle drei gebeugten Strahlen tre ten in die Pupille eines Projektionslinsensystems 21 ein. Dann wird das Muster auf der Maske 20 durch diese drei Strahlen verkleinert auf die Bilderzeugungsebene fokussiert, in der z. B. ein Halbleiterwafer 22 liegt.

Wenn jedoch die Photomaske 20 ein feines Muster hat, wie es im Kreis 20B in Fig. 5B dargestellt ist, sind die Beugungs winkel, wie sie zwischen dem Beugungsstrahl L0 nullter Ord nung und den Beugungsstrahlen L1 erster Ordnung eingeschlos sen werden, groß. Wenn die Beugungswinkel groß sind, können die Beugungsstrahlen L1 erster Ordnung nicht in die Pupille des Projektionslinsensystems 21 eintreten, und eine Abbil dung des feinen Musters auf dem Halbleiterwafer 22 ist nicht möglich.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurde im Stand der Technik ein Verfahren mit achsversetzter Beleuchtung vorge schlagen, wie es durch Fig. 6A veranschaulicht ist. Das in Fig. 3 veranschaulichte bekannte Musterprojektionsgerät ver wendet derartige achsversetzte Beleuchtung. Das heißt, daß in Fig. 6A ein Raumfilter 31, das dem in Fig. 4A gezeigten ähnlich ist, über einer Kondensorlinse 19 liegt. Ein Licht strahl, der durch eine Öffnung im Raumfilter 31 tritt, trifft durch die Kondensorlinse 19 hindurch schräg auf die Photomaske 20. Demgemäß können selbst dann, wenn die Photo maske 20 ein feines Muster hat, wie im Kreis 20b darge stellt, und der Beugungswinkel groß ist, selbst dann, wenn einer der Strahlen des Paars Beugungsstrahlen L1 erster Ord nung nicht in die Pupille des Projektionslinsensystem 21 eintreten kann, zwei Strahlen, d. h. der andere der Beu gungsstrahlen L1 erster Ordnung und der Beugungsstrahl L0 nullter Ordnung in die Pupille eintreten. So kann das feine Muster auf der Maske 20 auf den Halbleiterwafer 22 abgebil det werden. Dabei kann eine Verbesserung des Ausmaßes der Phasenübereinstimmung dadurch erzielt werden, daß die opti sche Pfaddifferenz zwischen den zwei in die Pupille eintre tenden Strahlen beinahe vollständig beseitigt wird, was zu einer Verbesserung der Auflösung und der Brenntiefe führt. Andererseits sind bei der Abbildung mit drei Strahlen, wie in Fig. 5A dargestellt, die Phasen nur bei praktisch erfüll ten Fokussierbedingungen aneinander angepaßt, was zu unzu reichender Fokussiertiefe führt.

Bei der achsversetzten Beleuchtung, wie sie in Fig. 6A dar gestellt ist, kann eine Verbesserung der Auflösung und der Brenntiefe unabhängig von der Richtung des Musterlayouts er zielt werden, wenn ein ringförmiges Raumfilter, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, statt des in Fig. 4A dargestellten Raumfilters verwendet wird.

Bei solcher achsversetzter Beleuchtung ist jedoch bei einem Muster mit einer Größe über dem Bereich der optimierten Mustergröße die DOF-Charakteristik deutlich im Vergleich zu derjenigen verringert, die bei normaler Beleuchtung, wie in Fig. 5A dargestellt, erzielt wird, und die DOF-Charakteri stik ist deutlich verringert, wenn eine Variation der Mu sterdichte vorliegt.

Wenn z. B., wie in einem Kreis 20A in Fig. 6B veranschau licht, die Mustergröße zunimmt und der Beugungswinkel klei ner wird, können beide Beugungsstrahlen L1 erster Ordnung in die Pupille des Projektionslinsensystems eintreten, und das Muster auf der Maske 20 wird durch drei Beugungsstrahlen auf den Halbleiterwafer 22 projiziert. Bei der Abbildung durch drei Strahlen bei der achsversetzten Beleuchtung ist, wie in Fig. 6B dargestellt, die Phasenabweichung zwischen den Strahlen größer als beim Abbilden mit drei Strahlen bei der in Fig. 5A dargestellten Beleuchtung in der Achse. Demgemäß ist die durch das Abbilden mit drei Strahlen bei achsver setzter Beleuchtung wie in Fig. 6B erhaltene DOF-Charakteri stik gegenüber der verschlechtert, wie sie beim Abbilden mit drei Strahlen bei normaler Beleuchtung in der Achse erhalten wird, wie in Fig. 5A dargestellt.

Fig. 8A veranschaulicht ein Verfahren zum Verhindern einer solchen Verschlechterung der DOF-Charakteristik. In Fig. 8A liegt ein ringförmiges Halbton-Raumfilter 32 über einer Kon densorlinse 39 und der zentrale Bereich 32A desselben ver fügt über vorgegebene Lichtdurchlässigkeit. Wie durch einen gestrichelten Pfeil gekennzeichnet, wird durch in der Achse liegende Beleuchtung unter Verwendung von Licht, das durch den zentralen Bereich 32A läuft, eine Abbildung ähnlich der jenigen bewerkstelligt, wie sie bei normaler Beleuchtung, wie in Fig. 5A dargestellt, erhalten wird. D. h., daß eine Verschlechterung der DOF-Charakteristik in bezug auf dieje nige bei normaler Beleuchtung dadurch unterdrückt werden kann, daß ein ausgeglichenes Bild, das durch drei Strahlen mit einer Komponente mit in der Achse liegender Beleuchtung gebildet wird und verringerte Lichtintensität aufweist, einem Bild überlagert wird, das durch drei Strahlen mit achsversetzter Beleuchtung erzeugt wird.

Wenn jedoch die Mustergröße klein ist, wie im Kreis 20B in Fig. 8B dargestellt, liegt das Bild, das durch drei Strahlen bei in der Achse liegender Beleuchtung erzeugt wird und ver ringerte Lichtintensität aufweist, über dem Bild, das durch zwei Strahlen bei achsversetzter Beleuchtung erzeugt wird. Dabei ist, wie es aus dem Diagramm von Fig. 9 erkennbar ist, das die Amplitudenverteilung 23 zeigt, die Breite des Haupt peaks der Amplitudenverteilung für die zwei Strahlen der achsversetzten Beleuchtung relativ klein, während diejenige des Hauptpeaks der Amplitudenverteilung 24 für die drei Strahlen der in der Achse liegenden Beleuchtung mit verrin gerter Lichtintensität groß ist.

Im Diagramm von Fig. 9B, das die Intensitätsverteilung zeigt, repräsentiert die Kurve 26 die Intensitätsverteilung, die dadurch erhalten wird, daß die Amplitudenverteilungen 23 und 24 von Fig. 9A addiert werden. Da die Amplitudenvertei lungen 23 und 24 Phasen mit demselben Vorzeichen haben, ist die Breite des Hauptpeaks der Intensitätsverteilung 26, die durch Addieren der Amplitudenverteilungen zueinander erhal ten wird, größer als diejenige des Hauptpeaks der Amplitu denverteilung 23.

Das heißt, daß bei einer Maske mit kleiner Größe des Musters bei einem Projektionsverfahren, bei dem das durch drei Strahlen bei in der Achse liegender Beleuchtung erzeugte Bild mit verringerter Intensität dem durch zwei Strahlen bei achsversetzter Beleuchtung erzeugte Bild überlagert wird, die Charakteristiken sowohl für die Auflösung als auch die Brenntiefe schlechter als diejenige sind, die bei einem Projektionsverfahren unter Verwendung von zwei Strahlen mit achsversetzter Beleuchtung, wie in Fig. 6A dargestellt, erhalten werden.

Die Erfindung schafft ein Raumfilter, das die Auflösung und DOF-Charakteristik in einem verkleinernden Musterprojek tionsgerät unabhängig von der Richtung, der Größe und der Dichte eines Musters verbessert. Das erfindungsgemäße Raum filter ist ringförmig, mit einer vorgeschriebenen Durchläs sigkeit im zentralen Bereich, und es beinhaltet eine Ein richtung zum Erzeugen einer Phasendifferenz von 180° zwi schen den Lichtstrahlen, die durch den zentralen Bereich und den Randbereich gehen.

Die Wirkungen des erfindungsgemäßen Raumfilters werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 zusammen mit den Fig. 9A und 9B beschrieben. Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch ein optisches Beleuchtungssystem in einem Musterprojektions gerät. Grundsätzlich ist das von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle emittierte Licht teilweise kohärentes Licht, nachdem es durch eine Fliegenaugenlinse 18 getreten ist. Das heißt, daß, wie es im Diagramm 29 der Amplitudenphase in Fig. 1 dargestellt ist, keine große Phasendifferenz zwischen Strahlen besteht, die durch jeweilige Mikrolinsen treten. Daher kann eine Phaseneinstellung durch ein neuartiges Phase/Durchlässigkeit-Modulationsfilter 40 gemäß der Erfin dung erfolgen. Wie es aus einem Vergleich zwischen den Dia grammen 28 und 29A zur Amplitudenphase in Fig. 1 erkennbar ist, kann die Phase des durch den zentralen Bereich des Phase/Durchlässigkeit-Modulationsfilters 40 tretenden Lichts um 180° gegenüber derjenigen des Lichts verschoben werden, das durch den Grenzbereich tritt. Durch das Raumfilter 40 tretendes Licht wird durch eine Kondensorlinse 19 speziell zu einer in der Achse liegenden Komponente und einer achs versetzten Komponente moduliert, und diese Lichtkomponenten werden unter Aufrechterhaltung der Phasendifferenz von 180° auf eine Maske 20 gerichtet.

Wenn ein feines Muster auf der Maske 20 in einem Belich tungsgerät mit dem in Fig. 1 dargestellten Beleuchtungs system auf eine Bilderzeugungsebene projiziert wird, ist das durch die drei Strahlen mit in der Achse liegender Beleuch tung erzeugte Bild dem durch zwei Strahlen der achsversetz ten Beleuchtung erzeugten Bild überlagert wie im Fall der Fig. 8B. Bei der Beleuchtung von Fig. 1 hat jedoch das durch die zwei Strahlen der achsversetzten Beleuchtung erzeugte Bild, wie es aus dem Diagramm in Fig. 9A erkennbar ist, eine Amplitudenverteilung mit positiver Phase, wie durch die Kurve 23 dargestellt, während das durch die drei Strahlen der in der Achse liegenden Beleuchtung erzeugte Bild eine Amplitudenverteilung mit negativer Phase hat, wie durch die Kurve 25 dargestellt. Demgemäß sind die Seitenkeulen in der Verteilung bei diesen zwei Amplitudenverteilungen 23 und 25 mit entgegengesetzten Phasen versetzt, was zu einer Licht intensitätsverteilung führt, wie sie durch die Kurve 27 in Fig. 9B veranschaulicht ist. Wie es aus einem Vergleich zwi schen den Kurven 26 und 27 erkennbar ist, ist bei Beleuch tung unter Verwendung des erfindungsgemäßen, in Fig. 1 dar gestellten Raumfilters die Breite der Lichtintensitätsver teilung im Vergleich zur Beleuchtung im Stand der Technik, wie in Fig. 8B dargestellt, deutlich verringert, obwohl die Lichtintensität im Projektionsmuster nur leicht verringert ist. Anders gesagt, können bei Musterabbildung unter Verwen dung es erfindungsgemäßen Raumfilters, wie es in Fig. 1 dar gestellt ist, die Auflösung und die Brenntiefe im Vergleich zu einer Musterprojektion verbessert werden, die ein bekann tes Raumfilter verwendet, wie in Fig. 8B dargestellt.

Wie vorstehend beschrieben, können die Auflösung und die DOF-Charakteristik durch ein erfindungsgemäßes Phase/Durch lässigkeit-Modulations-Raumfilter unabhängig von der Rich tung, der Größe und der Dichte des verwendeten Maskenmusters verbessert werden.

Zum Beispiel kann Quarz als Substrat für ein erfindungsge mäßes Raumfilter verwendet werden. Der Innen- und der Außen durchmesser der ringförmigen Öffnung im Raumfilter wird durch einen Faktor j repräsentiert, der als σ = NA_i/NA_p de finiert ist, wobei NA_i die numerische Apertur des Beleuch tungssystems ist und NA_p die numerische Apertur des Projek tionssystems ist. Wenn ein Musterprojektionsgerät verwendet wird, ist die numerische Apertur NA_i des Projektionssystems im allgemeinen auf einen festgelegten Maximalwert einge stellt, während die numerische Apertur NA_i des Beleuchtungs systems abhängig von der Größe einer Blende schwankt, die im Beleuchtungssystem liegt. Beim erfindungsgemäßen Raumfilter können der Innen- und Außendurchmesser der ringförmigen Apertur auf Werte eingestellt werden, die Werten σ₂ im Be reich von 0,2 bis 0,6 und σ₁ im Bereich von 0,4 bis 0,7 ent sprechen.

Eine Durchlässigkeitsmodulation im zentralen Bereich des Raumfilters kann dadurch realisiert werden, daß mehrere kleine Öffnungen mit einem Lichtabschirmfilm im zentralen Bereich angebracht werden oder daß ein halbtransparenter Film verwendet wird, der z. B. aus Cr, Al, Ta oder Mo be steht, mit einer Dicke von höchstens ungefähr 150 mm. Dar über hinaus kann die optische Weglängendifferenz, die die relative Phasendifferenz von 180° zwischen Lichtstrahlen er zeugt, die durch den zentralen Bereich bzw. den Randbereich des Raumfilters gehen, dadurch erhalten werden, daß die Dicke des Filtersubstrats durch Ätzen geändert wird. Eine solche optische Weglängendifferenz kann auch dadurch erhal ten werden, daß eine zusätzliche Schicht mit vorgegebener Dicke aufgebracht wird, wie ein SOG(Spin-on-glass)-Film, ein gesputterter SiO₂-Film oder ein organischer Film. Die Menge der Änderung t der Substratdicke oder die Dicke t der zu sätzlichen Schicht kann durch die folgenden Gleichungen (3a) oder (3b) erhalten werden:

n · t - t = m · λ/2 (3a)
t = m · λ/2 (n-1) (3b),

wobei n der Brechungsindex des Filtersubstrats oder des Schichtmaterials ist und m eine positive ungerade Zahl ist.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Fig. 11A ist eine schematische Draufsicht auf ein Raumfilter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 11B ist ein Querschnitt entlang der Linie 11B-11B in Fig. 11A. Beim Raumfilter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Lichtabschirmungsmuster 2 auf einem Quarzsubstrat 1 ausgebildet. Das Lichtabschirmungsmuster 2 beinhaltet eine ringförmige Apertur 3 und mehrere kleine Aperturen 4, die im zentralen Bereich derselben liegen. Das Substrat 1 verfügt im Bereich der ringförmigen Apertur 3 über durch Ätzen ver ringerte Dicke. Das Ausmaß G1 der Dickenänderung des Sub strats 1, d. h. das Ausmaß der Dickenverringerung des Sub strats, wird durch die obige Gleichung (3b) festgelegt. Wenn das Substrat 1 aus Quarz besteht und für das Belichtungs licht ein KrF-Excimerlaser (λ = 248 nm) verwendet wird, wird das Ausmaß G1 der Dickenänderung des Substrats 1 auf 70 nm eingestellt. Obwohl das Substrat 1 im Bereich der ringförmi gen Öffnung 3 in Fig. 11B geätzt ist, kann es alternativ auch in den mehreren kleinen Öffnungen 4 im zentralen Be reich geätzt sein.

Fig. 12 veranschaulicht einen Herstellprozeß für das in Fig. 11B dargestellte Raumfilter. Zunächst wird ein Quarzsubstrat 1 bereitstellt, wie in Fig. 12(A) dargestellt, und ein Lichtabschirmfilm 2 aus einer Al-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 400 nm wird auf dem Substrat 1 ausgebildet (Fig. 12(B)). Dann wird die Al-Schicht 2 durch normale Photolitho graphie gemustert, und die ringförmige Öffnung 3 wird ausge bildet (Fig. 12(C)). Gemäß Fig. 12(D) wird das Substrat 1 im Bereich der ringförmigen Öffnung 3 durch einen Trockenätz prozeß wie RIE (reaction ion etching) oder durch einen Naß prozeß unter Verwendung von z. B. HF geätzt. Gemäß Fig. 12(E) wird die Al-Schicht 2 erneut durch normale Photolitho graphie gemustert, und mehrere kleine Öffnungen 4 werden im zentralen Bereich innerhalb der ringförmigen Öffnung 3 aus gebildet. So wird das in den Fig. 11A und 11B dargestellte Phase/Durchlässigkeit-Modulationsfilter fertiggestellt.

Fig. 13A ist eine Draufsicht auf ein Raumfilter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 13B ist ein Querschnitt entlang der Linie 13B-13B in Fig. 13A. Beim Raumfilter des zweiten Ausführungsbeispiels ist ein Licht abschirmungsmuster 2 auf einem transparenten Substrat 1 aus gebildet. Das Lichtabschirmungsmuster 2 beinhaltet eine ringförmige Öffnung 3 und mehrere kleine Öffnungen 4, die in deren zentralem Bereich liegen. Die mehreren kleinen Öff nungen 4 sind mit einem Film aus transparentem Material 5 abgedeckt. Dieser Film aus transparentem Material 5 weist eine Dicke G2 auf, die eine Phasenverschiebung des in einem Musterprojektionsgerät verwendeten Lichts um 180° bewirkt. Die Dicke G2 wird ebenfalls durch die obige Gleichung (3b) erhalten.

Fig. 14 veranschaulicht einen Herstellprozeß für das in Fig. 13B dargestellte Raumfilter. Gemäß Fig. 14(A) wird ein Quarzsubstrat 1 bereitgestellt, und auf diesem wird ein Lichtabschirmungsfilm 2 aus einer Al-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 400 nm ausgebildet (Fig. 14(B)). Die Al-Schicht 2 wird durch normale Photolithographie gemustert, wodurch eine ringförmige Öffnung und mehrere kleine Öffnungen 4 aus gebildet werden (Fig. 14(C)). Gemäß Fig. 14(D) werden das Substrat 1 und das Lichtabschirmungsmuster 2 mit einer Schicht aus transparentem Material 5 bedeckt. Diese Schicht 5 aus transparentem Material kann z. B. aus SOG, SiO₂oder einem organischen Material hergestellt werden. Gemäß Fig. 14(E) wird das transparente Material 5 in der ringförmigen Öffnung 3 entfernt. So wird das in den Fig. 13A und 13B dar gestellte Phase/Durchlässigkeit-Modulationsfilter fertigge stellt.

Beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel weisen die klei nen Öffnungen 4 Kreisform auf, jedoch können sie auch jede beliebige andere Form aufweisen, z. B. Dreiecks- oder Poly gonalform. Darüber hinaus ist die Dicke der lichtabschirmen den Al-Schicht 2 nicht auf 400 nm beschränkt, jedoch sollte sie mindestens ungefähr 150 nm sein.

Wenn ein Phase/Durchlässigkeit-Modulations-Raumfilter, wie es beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, in einem Musterprojektionsgerät verwendet wird, werden die kleinen Öffnungen 4 im zentralen Bereich und die ring förmige Öffnung 3 im Randbereich des Raumfilters so posi tioniert, daß sie dem Anordnungszyklus mehrerer Mikrolinsen in einer Fliegenaugenlinse 18 (siehe Fig. 1) entsprechen. Das heißt, daß es erwünscht ist, daß jede entsprechende Mikrolinse vollständig in jeder der Öffnungen 4 bzw. 3 liegt.

Im Diagramm von Fig. 15 ist die Auflösung in einem Muster projektionsgerät, wie sie durch das neuartige Phase/Durch lässigkeit-Modulationsfilter gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel erhalten werden kann, im Vergleich zu dem im Stand der Technik dargestellt. In diesem Diagramm zeigt die Abszisse die konzipierte Linienbreite (µm) in der Bilderzeugungsebene an, und die Ordinate zeigt die tatsäch lich gemessene Linienbreite (µm) in der Bilderzeugungsebene. Kreise entsprechen dem neuartigen, erfindungsgemäßen Raum filter, während Dreiecke einem normalen, ringförmigen Raum filter gemäß dem Stand der Technik, wie in Fig. 7 darge stellt, entsprechen, Quadrate, einem ringförmigen Raumfilter mit halbtransparentem zentralem Bereich entsprechen und Rhomben normaler Beleuchtung entsprechen, wie in Fig. 5A dargestellt. Bei den Messungen gemäß Fig. 15 betrug die nu merische Apertur NA des Projektionssystems im Musterprojek tionsgerät 0,45, und es wurde ein KrF-Excimerlaser mit einer Wellenlänge λ von 248 nm verwendet. σ₁ und σ₂ waren für alle ringförmigen Raumfilter auf 0,5 bzw. 0,4 eingestellt. Als Resistschicht auf einem Halbleiterlaser wurde ein chemisch unterstützter Negativresist verwendet. Darüber hinaus war die Lichtdurchlässigkeit im zentralen Bereich des erfin dungsgemäßen Raumfilters auf 15% eingestellt.

Aus Fig. 15 ist erkennbar, daß im Stand der Technik das nor male, ringförmige Raumfilter die höchste Auflösungsgrenze von 0,28 µm erreicht, während das neuartige, erfindungsgemä ße Phase/Durchlässigkeit-Modulations-Raumfilter eine höhere Auflösungsgrenze von 0,25 µm oder kleiner erreicht. Das heißt, daß, wie es aus dem Diagramm von Fig. 15 erkennbar ist, das neuartige, erfindungsgemäße Raumfilter eine höhere Auflösungsgrenze erreicht als irgendwelche bekannten Raum filter.

In den Fig. 16A und 16B sind die DOF-Charakteristiken des Raumfilters gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu denen verschiedener bekannter Raumfilter dargestellt. In jedem Diagramm kennzeichnet die Abszisse die Fokusabweichung (µm), und die Ordinate kennzeichnet die in der Bilderzeugungsebene gemessene Linienbreite. Die Ver suchsbedingungen für die Messungen zu den Fig. 16A und 16B waren dieselben wie für die Messungen zu Fig. 15.

Wie es aus Fig. 16A erkennbar ist, wird bei der Projektion einer Linienbreite von nur 0,3 µm die beste DOF-Charakteri stik im Stand der Technik durch das normale, ringförmige Raumfilter erhalten; die mit dem neuartigen, erfindungsge mäßen Raumfilter erzielbare DOF-Charakteristik ist mit der besten im Stand der Technik erzielten vergleichbar. Wie es aus Fig. 16B erkennbar ist, ist jedoch bei der Projektion einer Linie mit einer relativ großen Breite von 0,7 µm die DOF-Charakteristik des bekannten ringförmigen Raumfilters deutlich verschlechtert, während die DOF-Charakteristik des neuartigen, erfindungsgemäßen Raumfilters derjenigen bei herkömmlicher, normaler Beleuchtung entspricht. Wie es aus Fig. 16A erkennbar ist, ist jedoch bei der Projektion einer Linie mit einer Breite von 0,3 µm die DOF-Charakteristik bei herkömmlicher, normaler Beleuchtung deutlich verschlechtert Demgemäß ist es erkennbar, daß das erfindungsgemäße Phase/Durch lässigkeit-Modulationsfilter unabhängig von der Breite einer projizierten Linie eine hervorragende DOF-Charakteri stik erzielen kann.

Die Fig. 17A und 17B sind Rasterelektronenmikroskop-Bilder für Linienmuster, wie sie tatsächlich in einer Resistschicht auf einem Halbleiterwafer ausgebildet wurden. Im Fall von Fig. 17A wurde herkömmliche, normale Beleuchtung verwendet, während im Fall von Fig. 17B das erfindungsgemäße Phase/Durch lässigkeit-Modulationsfilter verwendet wurde. In den Fig. 17A und 17B ist die konzipierte Linienbreite 0,3 µm und der Linienabstand ist auf 0,6 µm und 1,2 µm eingestellt. Aus Fig. 17A für die normale Beleuchtung ist erkennbar, daß die Breite der projizierten Linie groß ist, wenn der Linienab stand groß ist. Andererseits ist es aus Fig. 17B erkennbar, daß die Breite einer projizierten Linie unabhängig vom Linienabstand im wesentlichen konstant ist. Das heißt, daß es erkennbar ist, daß das neuartige, erfindungsgemäße Raum filter die Auflösung unabhängig von der Musterdichte verbes sern kann.

Fig. 18A ist eine Draufsicht, die ein Phase/Durchlässigkeit- Modulationsfilter gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und Fig. 18B ist ein Querschnitt ent lang der Linie 18B-18B in Fig. 18A. Beim Raumfilter gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein Lichtabschirmungs film 2 auf einem transparenten Substrat 1 ausgebildet. Der Lichtabschirmungsfilm 2 beinhaltet eine ringförmige Öffnung und eine zentrale Öffnung, die in die ringförmige Öffnung 3 integriert ist. In der zentralen Öffnung ist auf dem Sub strat 1 ein halbtransparenter Film 6 ausgebildet. Die Dicke des Substrats 1 ist in der ringförmigen Öffnung 3 durch Ätzen verringert. Das heißt, daß die Dicke des Substrats 1 um ein solches Ausmaß G1 verändert ist, daß zwischen dem durch den ringförmigen Öffnungsbereich 3 und dem durch den zentralen Bereich 6 hindurchtretenden Licht eine Phasendif ferenz von 180° erzeugt ist.

Fig. 19 veranschaulicht einen Herstellprozeß für das in Fig. 18B dargestellte Raumfilter. Gemäß Fig. 19(A) wird ein Quarzsubstrat 1 bereitgestellt, und ein Lichtabschirmungs film 2 aus einer Al-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 400 nm wird auf dem Quarzsubstrat 1 ausgebildet (Fig. 19(B)). Gemäß Fig. 19(C) wird der Lichtabschirmungsfilm 2 gemustert, und es wird die ringförmige Öffnung 3 ausgebil det. Gemäß Fig. 19(D) wird das Substrat 1 im Bereich der ringförmigen Öffnung 3 wie beim ersten Ausführungsbeispiel geätzt. Der Lichtabschirmungsfilm 2 im zentralen Bereich, der von der ringförmigen Öffnung 3 umschlossen wird, wird entfernt (Fig. 19(E)). Das Substrat 1 und der Lichtabschir mungsfilm 2 werden mit dem aus einer Cr-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 70 nm bestehenden halbtransparenten Film 6 abgedeckt (Fig. 19(F)). Gemäß Fig. 19(G) wird der halb transparente Film 6 im Bereich der ringförmigen Öffnung 3 entfernt, und so wird ein Raumfilter mit dem in den Fig. 18A und 18B dargestellten Phase/Durchlässigkeit-Modulationstyp fertiggestellt. Die Dicke des Cr-Films 6 ist nicht auf 70 nm begrenzt, sondern sie kann bis zu 150 nm betragen. Es ist erkennbar, daß die Auflösung und die Brenntiefecharakteri stik in einem Musterprojektionsgerät mit dem beim dritten Ausführungsbeispiel veranschaulichten neuartigen Raumfilter entsprechend verbessert werden können wie mit den Raumfil tern gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 20 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis zeigt, wie es durch Simulation der Beziehung zwischen der Durchlässigkeit im vom ringförmigen Bereich 3 umschlossenen zentralen Be reich des erfindungsgemäßen Raumfilters und dem normierten Kontrast in der Bilderzeugungsebene erhalten wurde. Das heißt, daß im Diagramm die Abszisse die Durchlässigkeit im durch die ringförmige Öffnung 3 umschlossenen zentralen Be reich zeigt und die Ordinate den normierten Kontrast (%) in einem Muster mit Linienbreiten und Zwischenräumen von 0,25 µm zeigt, das auf die Bilderzeugungsebene projiziert wurde. In diesem Diagramm entspricht die durchgezogene Kurve einem Ausmaß der Fokusabweichung von 1,0 µm, die gestrichel te Kurve entspricht einem Ausmaß der Fokusabweichung von 0,6 µm und die strichpunktierte Kurve entspricht einem Aus maß der Fokusabweichung von 0 µm. Aus Fig. 20 ist erkennbar, daß die Durchlässigkeit im von der ringförmigen Öffnung 3 umschlossenen zentralen Bereich bei einem erfindungsgemäßen Phase/Durchlässigkeit-Modulations-Raumfilter höchstens 45% betragen sollte.

Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispie len Lichtabschirmungsfilme aus Al und ein aus Cr hergestell ter halbtransparenter Film beschrieben wurden, können der Lichtabschirmungsfilm und der halbtransparente Film aus ver schiedenen Materialien hergestellt werden, wie Al, Cr, Ta oder Mo, wenn deren Dicke geeignet ausgewählt wird.

Darüber hinaus wirkt ein erfindungsgemäßes Raumfilter nicht nur zusammen mit Beleuchtungslicht von einem KrF-Excimer laser mit einer Wellenlänge λ von 248 nm, sondern es arbei tet mit guter Wirkung auch z. B. bei Beleuchtungslicht wie der g-Linie mit der Wellenlänge λ von 436 nm, der i-Linie mit der Wellenlänge λ von 356 nm oder von einem ArF-Excimer laser mit einer Wellenlänge λ von 193 nm.

Es ist erkennbar, daß das erfindungsgemäße Raumfilter vom Phase/Durchlässigkeit-Modulationstyp die Auflösung und die DOF-Charakteristik in vorhandenen Musterprojektionsgeräten mit geringen Kosten unabhängig von der Richtung, der Größe und der Dichte eines zu projizierenden Musters erhöhen kann.

Claims

1. Raumfilter für ein verkleinerndes Musterprojektions gerät mit einem optischen Beleuchtungssystem zum Beleuchten einer Photomaske mit einem feinen Muster und einem optischen Projektionssystem zum verkleinernden Projizieren des feinen Musters auf eine Bilderzeugungsebene, welches Raumfilter nahe einer Beleuchtungsquelle angeordnet ist, die im opti schen Beleuchtungssystem liegt, gekennzeichnet durch:

- einen zentralen Bereich mit verringerter Durchlässigkeit von vorgegebenem Wert, durch den Licht hindurchtritt;
- einen Randbereich (3), der den zentralen Bereich um schließt und im wesentlichen transparent ist; und
- eine Maßnahme (G1, G2) zum Erzeugen einer Phasendifferenz von im wesentlichen 180° zwischen Lichtstrahlen, die durch den zentralen Bereich und den Randbereich (3) treten.

2. Raumfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Lichtabschirmungsschicht (2) enthält und die verrin gerte Durchlässigkeit im zentralen Bereich durch mehrere kleine Öffnungen (4) erzielt wird, die in der Lichtabschir mungsschicht ausgebildet sind.

3. Raumfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verringerte Durchlässigkeit im zentralen Bereich durch eine gleichmäßige halbtransparente Schicht (6) erzielt ist.

4. Raumfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß es ein im wesentlichen transparen tes Substrat (1) aufweist und das Mittel zum Erzeugen einer Phasendifferenz eine Änderung der Dicke des Substrats um ein vorgegebenes Ausmaß (G1) ist.

5. Raumfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Erzeugen der Pha sendifferenz eine im wesentlichen transparente Zusatzschicht vorgegebener Dicke (G2) ist.

6. Raumfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der zentrale Bereich eine Durch lässigkeit von höchstens 45% aufweist.