DE19630743C2

DE19630743C2 - Device for imaging laser radiation on a substrate

Info

Publication number: DE19630743C2
Application number: DE19630743A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dr Kahlert; Berthold Dr Burghardt
Original assignee: Microlas Lasersystem GmbH
Current assignee: Microlas Lasersystem GmbH
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: DE19630743A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abbilden von Laser strahlung auf ein Substrat mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 41 43 066 A1 bekannt. Dort leuchtet ein Linsenarray über Mikro linsen unterschiedliche Bereiche einer Maske aus.The invention relates to a device for imaging lasers radiation on a substrate with the features of the generic term of claim 1. Such a device is from the DE 41 43 066 A1 known. There, a lens array shines over the micro lens different areas of a mask.

In den letzten Jahren haben in der industriellen Fertigungs technik Excimerlaser zunehmend als Instrumente der Materialbe arbeitung und -formung Bedeutung gewonnen. So zum Beispiel bei der Herstellung von Multichipmodulen und auch von Tinten strahldruckerpatronen. Auch für Markierungsprozesse werden zu nehmend Excimerlaser in der Fertigung eingesetzt. Eine typische Anwendung von Excimerlasern mit Vorrichtungen der eingangs ge nannten Art ist das Abtragen von Material von einem Substrat (Ablation).In recent years have been in industrial manufacturing technology Excimer lasers are increasingly used as instruments in materials work and formation gained importance. For example at the production of multichip modules and also of inks jet printer cartridges. Also for marking processes using excimer lasers in production. A typical one Application of excimer lasers with devices of the beginning named type is the removal of material from a substrate (Ablation).

Wesentlich für den Erfolg beim Einsatz des Excimerlasers in derartigen Bearbeitungsprozessen ist neben dem Excimerlaser das optische Übertragungssystem, also die Vorrichtung zum Abbilden des Laserstrahls auf das zu bearbeitende Substrat. Dieses Über tragungssystem besteht im wesentlichen aus einer Beleuchtungs optik und einer Abbildungsoptik. Da in der Regel die Laser strahlung nur in eng begrenzten, scharf definierten Bereichen auf das Substrat auftreffen soll, wird regelmäßig eine Maske verwendet, um die Laserstrahlung auf die gewünschten Bereiche zu begrenzen. Beim Stand der Technik wird also eine Maske in den Strahlengang gestellt. Die Maske weist einen entsprechend dem gewünschten Beleuchtungsfeld auf dem Substrat ausgeformten durchlässigen Bereich auf, durch den die Strahlung durchtritt. Essential for success when using the excimer laser in Such machining processes in addition to the excimer laser optical transmission system, that is the imaging device of the laser beam onto the substrate to be processed. This about carrier system consists essentially of a lighting optics and an imaging optics. As a rule, the lasers radiation only in narrowly defined, sharply defined areas A mask is regularly applied to the substrate used to direct the laser radiation to the desired areas to limit. In the prior art, a mask is therefore in put the beam path. The mask has one accordingly the desired illumination field formed on the substrate permeable area through which the radiation passes.

Die anderen Strahlungsanteile werden durch die Maske ausgeblen det, gehen beim Stand der Technik also in aller Regel verloren.The other radiation components are blown out through the mask det, are therefore usually lost in the prior art.

Der strahlungsdurchlässige Bereich der Maske kann unterschied lichste geometrische Formen aufweisen, je nach der Art der Be arbeitung des Substrates. Der strahlungsdurchlässige Bereich der Maske kann auch aus mehreren, nicht miteinander verbundenen Öffnungen unterschiedlichster Struktur bestehen. Da bei einer Vielzahl von Anwendungen der Ablationsprozess mit einer Struk turierung in der Tiefe des Substrates verbunden ist, müssen die optischen Systeme auch eine Gestaltung der Wandwinkelgeometrie und der Tiefenstruktur im Substrat ermöglichen. Die optische Auflösung und die damit zusammenhängende Tiefenschärfe sind durch die numerische Apertur des optischen Abbildungssystems bestimmt.The radiation-permeable area of the mask can differ have the most geometric shapes, depending on the type of loading work of the substrate. The radiation-permeable area the mask can also consist of several, not interconnected There are openings of various structures. Because with one Variety of uses of the ablation process with a structure turing in the depth of the substrate, the optical systems also design the wall angle geometry and enable the deep structure in the substrate. The optical Resolution and the related depth of field are through the numerical aperture of the optical imaging system certainly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aufbringen von Laserstrahlung auf ein zu bearbeitendes Substrat bereitzustellen, mit der mit einfachen Mitteln kleinste und präzise Beleuchtungsfelder auf dem Substrat mit sehr hohen Energiedichten und guter Homogenisierung erreichbar sind.The invention has for its object a device for Application of laser radiation to a substrate to be processed to provide with the smallest by simple means precise lighting fields on the substrate with very high Energy densities and good homogenization can be achieved.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentan spruch 1 gekennzeichnet.The inventive solution to this problem is in the patent saying 1 marked.

Nach der Erfindung wird also die Maske im wesentlichen nur in denjenigen Bereichen ausgeleuchtet, in denen sich ihre strah lungsdurchlässigen Bereiche befinden, einschließlich der Ränder dieser Bereiche. Dadurch wird die Ausnutzung der vom Excimer laser gelieferten Strahlung wesentlich verbessert. Die Laser strahlung wird dabei mit gleichmäßiger Energiedichteverteilung auf die strahlungsdurchlässigen Bereiche der Maske gelenkt.According to the invention, the mask is essentially only in illuminated in those areas in which their beamed permeable areas, including the edges of these areas. This will take advantage of the excimer Laser delivered radiation improved significantly. The lasers radiation is with an even distribution of energy density directed onto the radiation-permeable areas of the mask.

Die Erfindung kann zusammen mit als solche bekannten anamor photischen Abbildungsoptiken und Homogenisieroptiken eingesetzt werden, die hier nicht näher erläutert werden. The invention can be used together with anamor known as such Photo imaging optics and homogenizing optics used that are not explained in more detail here.

Die optische Einrichtung, mit der die Laserstrahlung im wesent lichen nur auf die strahlungsdurchlässigen Bereiche der Maske gelenkt wird, bewirkt eine Beugung der Strahlung, d. h. durch Beugungswirkung wird die Strahlung auf die strahlungsdurchläs sigen Bereiche der Maske gelenkt, wobei zwischen der beugenden optischen Einrichtung und der Maske gegebenenfalls auch noch optische Elemente wie eine Sammellinse und/oder eine Feldlinse angeordnet sein können. Die optische Einrichtung, mit der die Laserstrahlung im wesentlichen nur auf die strahlungsdurchläs sigen Bereiche der Maske gelenkt wird, kann auch brechend wir ken.The optical device with which the laser radiation essentially only on the radiation-permeable areas of the mask is directed causes the radiation to diffract, i. H. by Diffraction effect is the radiation on the radiolucent directed areas of the mask, being between the diffractive optical device and the mask if necessary optical elements such as a converging lens and / or a field lens can be arranged. The optical device with which the Laser radiation essentially only on the radiation passage areas of the mask can also be broken ken.

Als beugende bzw. brechende Einrichtungen sind insbesondere Fresnelsche Zonenplatten, Kinoformlinsen oder auch Hologramm linsen bekannt. Mit diesen optischen Einrichtungen wird ein Beleuchtungsmuster auf der Maske (gegebenenfalls mit zusätzli chen optischen Elementen) erzeugt. Die beugenden bzw. brechen den optischen Elemente leisten ähnlich einem Hologramm die Um formung eines Laserstrahls in ein beliebiges gewünschtes Be leuchtungsmuster, das im wesentlichen auf die strahlungsdurch lässigen Bereiche der Maske beschränkt ist. Sollte bei bestimm ten komplizierten geometrischen Strukturen der strahlungsdurch lässigen Bereiche der Maske die Konstruktion der beugenden bzw. brechenden optischen Elemente zu schwierig sein, kann auch in Form eines Kompromisses die Laserstrahlung nur teilweise so um gesetzt werden, daß im wesentlichen nur die strahlungsdurchläs sigen Bereiche der Maske ausgeleuchtet werden. Auch dann ergibt sich eine wesentliche Steigerung der Energiedichte im Vergleich zu vollständig ausgeleuchteten Masken. Die strahlungsdurchläs sigen Bereiche von Masken der hier in Rede stehenden Art sind in aller Regel über die Maske verteilt, d. h. es werden mehrere durchlässige Bereiche in der Maske vorgesehen, um gleichzeitig an mehreren Stellen des Substrates Beleuchtungsfelder zur Mate rialbearbeitung zu erzeugen. Dies bedeutet beim Stand der Tech nik, daß durch die nicht strahlungsdurchlässigen Bereiche der Maske zwischen den strahlungsdurchlässigen Bereiche wesentliche Anteile der Strahlung ungenutzt ausgeblendet werden. As diffractive or refractive devices are particularly Fresnel zone plates, kinoform lenses or holograms known lenses. With these optical devices a Illumination pattern on the mask (if necessary with additional chen optical elements). The bending or breaking the optical elements perform the work like a hologram shaping a laser beam into any desired shape lighting pattern, which is essentially due to the radiation casual areas of the mask is limited. Should at certain complicated geometric structures of the radiation through casual areas of the mask the construction of the diffractive or refractive optical elements can be too difficult, too In the form of a compromise, the laser radiation only partially so be set that essentially only the radiolucent areas of the mask are illuminated. Even then results compared to a significant increase in energy density to fully illuminated masks. The radiation permeable areas of masks of the type in question here usually spread over the mask, d. H. there will be several permeable areas provided in the mask to simultaneously Illumination fields for mate at several points on the substrate rial processing. This means at the state of the tech nik that through the non-radiation-permeable areas of Mask between the radiation-permeable areas essential Portions of the radiation are hidden unused.

Ein einfaches Beispiel für ein beugend wirkendes optisches Ele ment zur selektiven Ausleuchtung einer Maske ist ein einfaches Damanngitter. Es sind aber auch kompliziertere, computererzeug te Beugungsstrukturen möglich.A simple example of a diffractive optical ele The selective illumination of a mask is a simple one Damanngitter. But they are also more complex, computer-generated Diffraction structures possible.

Ein Excimer-Laserstrahl hat am Ausgang des Excimerlasers typi scherweise Abmessungen von etwa 3 × 2 cm. Damit die Energie dichtebelastung der Maske unterhalb 200 mJ/cm² bleibt, werden gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung Masken mit einer Größe von ca. 6 cm² (bei 600 mJ Laserpulsenergie) verwen det.An excimer laser beam typically has dimensions of approximately 3 × 2 cm at the output of the excimer laser. So that the energy density loading of the mask remains below 200 mJ / cm ² , according to a preferred embodiment of the invention, masks with a size of approximately 6 cm ² (at 600 mJ laser pulse energy) are used.

Für die Abbildungsoptik werden zur Erzeugung eines Beleuch tungsfeldes mit kleiner Beleuchtungsapertur (NA) von typischer weise 10 mrad oder weniger relativ lange Brennweiten verwendet, bevorzugt Brennweiten größer als 1500 mm.For the imaging optics are used to generate an illumination field with a small illumination aperture (NA) of typical uses 10 mrad or less relatively long focal lengths, preferably focal lengths greater than 1500 mm.

Es ist also vorgesehen, daß die diffraktive (beugende) optische Einrichtung für verschiedene Beleuchtungsfeldsegmente (also be leuchtete Segmente auf dem Substrat) jeweils eine Mehrzahl von beugenden Elementen aufweist, die das zugeordnete Beleuchtungs feld erzeugen, d. h. die von diesen beugenden Elementen ausge hende Strahlung gelangt nach Passieren der Maske in das zuge ordnete Beleuchtungsfeldsegment.It is therefore envisaged that the diffractive (diffractive) optical Device for different lighting field segments (i.e. be illuminated segments on the substrate) a plurality of each has diffractive elements that the associated lighting generate field, d. H. those made by these diffractive elements After passing through the mask, any radiation enters the ordered lighting field segment.

Dabei sind die jeweils einem Beleuchtungsfeldsegment zugeordne ten diffaktiven Elemente möglichst weit auseinanderliegend und mit regelmäßiger Struktur (Abständen) über die Fläche der opti schen Einrichtung verteilt, um zu erreichen, daß unter schiedliche Teilbereiche des Excimerlaserstrahls zur Erzeugung eines bestimmten Beleuchtungsfeldsegmentes beitragen. Hierdurch wird eine Homogenisierung der Energiedichteverteilung in jedem Beleuchtungsfeldsegment erreicht. Bevorzugt werden dabei dif fraktive Elemente für verschiedene Beleuchtungsfeldsegmente wie derkehrend benachbart angeordnet, damit das vollständige rekon struierte Beleuchtungsfeld insgesamt eine homogene Energiedich teverteilung aufweist. Typischerweise müssen mindestens drei diffraktive Elemente für ein Beleuchtungsfeldsegment über den Strahlquerschnitt verteilt angeordnet werden, um die vorstehend genannten gewünschten Effekte zu erreichen. Je mehr unterschied liche und getrennt mit Abstand voneinander angeordnete diffrak tive Elemente einem bestimmten Beleuchtungsfeldsegment zugeord net werden, umso besser im Sinne der angesprochenen Effekte, jedoch steigt der technische Aufwand mit der Anzahl diffraktiver Elemente erheblich.They are each assigned to a lighting field segment diffactive elements as far apart as possible and with regular structure (distances) over the surface of the opti distributed to achieve that under different sections of the excimer laser beam for generation contribute to a certain lighting field segment. Hereby becomes a homogenization of the energy density distribution in everyone Illumination field segment reached. In this case, dif fractive elements for different lighting field segments such as reversely arranged so that the complete recon structured lighting field overall a homogeneous energy density distribution. Typically at least three diffractive elements for a lighting field segment over the Beam cross section can be arranged distributed around the above achieve desired effects mentioned. The more difference Liche and separately arranged diffraction tive elements assigned to a specific lighting field segment net, the better in terms of the effects mentioned, however, the technical effort increases with the number of diffractive ones Elements significantly.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:An exemplary embodiment of the invention is described below the drawing explained in more detail. It shows:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Abbilden eines Laserstrahls auf ein Substrat mit den Strahlengängen; Fig. 1 shows schematically an apparatus for imaging a laser beam onto a substrate with the optical paths;

Fig. 2 schematisch eine Draufsicht auf eine optische Einrichtung mit beugenden optischen Elementen; Figure 2 shows schematically a plan view of an optical device with diffractive optical elements.

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Maske; Fig. 3 is a plan view of a mask;

Fig. 4 schematisch eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel einer optischen Einrichtung mit beugenden optischen Elementen und Fig. 4 schematically shows a plan view of another embodiment of an optical device with diffractive optical elements and

Fig. 5 schematisch ein Beleuchtungsfeld, das durch die diffraktive optische Einrichtung gemäß Fig. 4 erzeugt wird.Is Fig. 5 schematically produces an illumination field produced by the diffractive optical device of FIG. 4.

In die Vorrichtung gemäß Fig. 1 tritt Laserstrahlung 10 von links kommend ein. Die Strahlrichtung ist also durch den Pfeil R angedeutet. Es sollen mehrere Beleuchtungsfelder auf einem Sub strat S erzeugt werden, wobei die Beleuchtungsfelder Abmessungen im µm-Bereich haben. Auf dem Substrat sollen also gleichzeitig mehrere Bearbeitungen an verschiedenen Stellen vorgenommen wer den.Laser radiation 10 enters the device according to FIG. 1 coming from the left. The direction of the beam is thus indicated by the arrow R. Several lighting fields are to be generated on a sub strate S, the lighting fields having dimensions in the μm range. On the substrate, multiple machining operations should therefore be carried out at different points at the same time.

Vor der Maske 12 ist eine Feldlinse 14 angeordnet.A field lens 14 is arranged in front of the mask 12 .

Die Maske 12 ist in Fig. 3 in Draufsicht dargestellt. Sie weist beim Ausführungsbeispiel acht Löcher 24a, 24b... 24h auf. Diese Löcher bilden den strahlungsdurchlässigen Bereich der Maske 12. Dieser Bereich wird durch eine als solche bekannte Abbildungs optik 16 stark verkleinert auf das Substrat abgebildet.The mask 12 is shown in plan view in FIG. 3. In the exemplary embodiment, it has eight holes 24 a, 24 b ... 24 h. These holes form the radiation-permeable area of the mask 12 . This area is imaged on the substrate in a greatly reduced manner by means of imaging optics 16 known as such.

In Strahlrichtung vor der Maske 12 und der ihr zugeordneten Feldlinse 14 ist eine optische Einrichtung 18 angeordnet, die die Laserstrahlung im wesentlichen nur auf den strahlungsdurch lässigen Bereich (Löcher 24a, 24b, ..., 24h) lenkt, und zwar durch Beugungswirkung. Hierzu weist die optische Einrichtung 18 eine den Löchern 24 entsprechende Anzahl von Fresnelschen Zonenplat ten 22a, 22b, 22c, ..., 22h auf, die in dem plattenförmigen opti schen Element 18 ausgebildet sind. Eine Fresnelsche Zonenplatte ist ein wellenoptisch abbildendes Bauelement, bei dem das Licht an einem System aus konzentrisch angeordneten Kreisringen (den sogenannten Fresnelschen Zonen) gebeugt wird. In Fig. 2 sind diese Fresnelschen Zonen bei einem Teil der Fresnelschen Zonen platten 22a... schematisch angedeutet.In the beam direction in front of the mask 12 and its associated field lens 14, an optical device 18 is disposed, the laser beam essentially only on the radiation-permeable region (holes 24 a, 24 b, ..., 24 h) articulated, by Diffraction effect. For this purpose, the optical device 18 has a number of Fresnel zone plates 22 a, 22 b, 22 c,..., 22 h corresponding to the holes 24 , which are formed in the plate-shaped optical element 18 . A Fresnel zone plate is a wave-optically imaging component in which the light is diffracted by a system of concentrically arranged circular rings (the so-called Fresnel zones). In FIG. 2, this Fresnel zone plates are at a part of the Fresnel zones 22 a ... schematically indicated.

Hinter der optischen Einrichtung 18 mit den beugenden Strukturen kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, eine Sammellinse 20 ange ordnet sein. Es ist in Abwandlung des dargestellten Ausführungs beispieles auch möglich, die Sammelwirkung dieser Linse bereits in die beugenden (diffraktiven) Strukturen der optischen Ein richtung 18 zu integrieren.Behind the optical device 18 with the diffractive structures, as shown in Fig. 1, a converging lens 20 can be arranged. In a modification of the illustrated embodiment, it is also possible to integrate the collecting effect of this lens into the diffractive (diffractive) structures of the optical device 18 .

Die diffraktive optische Einrichtung 18 stellt nicht nur das gewünschte Strahlungsmuster auf der Maske 12 her, sondern be wirkt auch eine Homogenisierung der Energiedichte in den einzel nen Beleuchtungsfeldern auf dem Substrat S (beim dargestellten Ausführungsbeispiel acht voneinander getrennte Beleuchtungsfel der, entsprechend den Fresnelschen Zonenplatten 22 und den Lö chern 24 in der Maske).The diffractive optical device 18 not only produces the desired radiation pattern on the mask 12 , but also effects a homogenization of the energy density in the individual NEN illumination fields on the substrate S (in the illustrated embodiment, eight separate illumination fields, corresponding to the Fresnel zone plates 22 and the holes 24 in the mask).

Mit der dargestellten Vorrichtung werden auch gleiche Intensi täten in den Beleuchtungsfeldern auf dem Substrat S erreicht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel steht die Substratober fläche senkrecht auf der optischen Achse A der Abbildungsoptik.With the device shown, the same intensi would be achieved in the lighting fields on the substrate S. In the illustrated embodiment, the substrate is on top area perpendicular to the optical axis A of the imaging optics.

Für die einzelnen in der optischen Einrichtung 18 ausgebildeten beugenden Strukturen werden möglichst große Sub-Aperturen ange strebt. Die numerische Apertur der optischen Einrichtung soll nicht größer sein als 0,01 und die Beleuchtungsapertur in der Beleuchtungsebene sollte etwa zwischen 0,01 und 0,02 liegen.For the individual diffractive structures formed in the optical device 18 , the largest possible sub-apertures are aimed at. The numerical aperture of the optical device should not be greater than 0.01 and the illuminating aperture in the illuminating plane should be approximately between 0.01 and 0.02.

Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch ein weiteres Ausführungs beispiel für eine optische Einrichtung 18 (Fig. 4) und ein von dieser optischen Einrichtung auf einem Substrat S erzeugtes Be leuchtungsfeld (Fig. 5). Bei diesem Ausführungsbeispiel soll das Beleuchtungsfeld die Form eines quadratischen Ringes aufweisen (vgl. Fig. 5). Die der diffraktiven optischen Einrichtung 18 gemäß Fig. 4 und dem hiervon erzeugten Beleuchtungsfeld gemäß Fig. 5 zugeordnete Maske ist nicht in den Figuren gesondert dar gestellt. Die Maske hat entsprechend dem Beleuchtungsfeld nach Fig. 5 einen strahlungsdurchlässigen Bereich, der ebenfalls die Form eines quadratischen Ringes hat. FIGS. 4 and 5 schematically show another execution example of an optical device 18 (Fig. 4) and an optical device on a substrate of this S generated Be leuchtungsfeld (Fig. 5). In this exemplary embodiment, the illumination field should have the shape of a square ring (cf. FIG. 5). The mask assigned to the diffractive optical device 18 according to FIG. 4 and the illumination field generated therefrom according to FIG. 5 is not shown separately in the figures. The mask has a radiation-permeable region, which is also the shape of a square ring has corresponding to the illumination field in FIG. 5.

In Fig. 4 erzeugen die diffraktiven Elemente 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h ein bestimmtes Beleuchtungsfeldsegment, zum Beispiel den linken Balken 34 des Beleuchtungsfeldes gemäß Fig. 5. Die diffraktiven Elemente 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, 28f, 28g, 28h erzeugen beispielsweise das Beleuchtungsfeldsegment 36 gemäß Fig. 5, also den rechten Balken des quadratischen Beleuch tungsringes. Analog erzeugen die diffraktiven Elemente 30a bis 30h das Beleuchtungsfeldsegment 40 in Form des oberen Beleuch tungsbalkens des quadratischen Beleuchtungsringes gemäß Fig. 5 und die diffraktiven Elemente 32a bis 32h erzeugen das Beleuch tungsfeldsegment 38, also den unteren Balken des quadratischen Beleuchtungsringes nach Fig. 5.In FIG. 4, the diffractive elements generate 26 a, 26 b, 26 c, 26 d, 26 e, 26 f, 26 g, 26 h a particular illumination field segment, for example, the left bar 34 of the illumination field of FIG. 5. The diffractive Elements 28 a, 28 b, 28 c, 28 d, 28 e, 28 f, 28 g, 28 h generate, for example, the illumination field segment 36 according to FIG. 5, that is the right bar of the square lighting ring. Analogously, the diffractive elements 30 a to 30 h generate the lighting field segment 40 in the form of the upper lighting bar of the square lighting ring according to FIG. 5 and the diffractive elements 32 a to 32 h generate the lighting field segment 38 , i.e. the lower bar of the square lighting ring according to FIG . 5.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind also für jedes erzeugte (re konstruierte) Beleuchtungsfeldsegment 34, 36, 38, 40 jeweils acht diffraktive Elemente vorgesehen, d. h. die von diesen acht diffraktiven Elementen gebeugte Strahlung gelangt in das zuge ordnete Beleuchtungsfeldsegment. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, sind die einem bestimmten Beleuchtungsfeldsegment zugeordneten diffraktiven Elemente (also zum Beispiel die dem Beleuchtungs feldelement 34 zugeordneten diffraktiven Elemente 26a bis 26h) gleichförmig (homogen) mit Abstand über die Fläche der optischen Einrichtung 18 verteilt angeordnet. Hierdurch wird eine Homoge nisierung der Energiedichteverteilung sowohl in jedem einzelnen Beleuchtungsfeldsegment als auch über das gesamte Beleuchtungs feld erreicht.In this exemplary embodiment, eight diffractive elements are thus provided for each generated (re-constructed) illumination field segment 34 , 36 , 38 , 40 , ie the radiation diffracted by these eight diffractive elements reaches the assigned illumination field segment. As shown in FIG. 4, the diffractive elements assigned to a specific illumination field segment (for example, the diffractive elements 26 a to 26 h assigned to the illumination field element 34 ) are arranged uniformly (homogeneously) at a distance over the surface of the optical device 18 . As a result, a homogenization of the energy density distribution is achieved both in each individual lighting field segment and over the entire lighting field.

Die diffraktiven Elemente in der optischen Einrichtung 18 erzeu gen also sowohl das auf die durchlässigen Bereiche der Maske erforderliche Strahlungsmuster als auch eine homogene Intensi tätsverteilung in den Beleuchtungsfeldern auf dem Substrat S. Auch haben die einzelnen Beleuchtungsfeldsegmente auf dem Sub strat S untereinander gleiche Intensität.The diffractive elements in the optical device 18 thus generate both the radiation pattern required on the transmissive areas of the mask and a homogeneous intensity distribution in the illumination fields on the substrate S. The individual illumination field segments on the substrate S also have the same intensity from one another.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht es, mit einem Excimer laserstrahl von ca. 0,5 bis 1 mrad Divergenz die diffraktive optische Einrichtung und die zugehörige Maske effektiv auszu leuchten. Im Unterschied zu anderen diffraktiven Beleuchtungs techniken ist daher kein sogenannter instabiler Resonator für den Excimerlaser erforderlich. Vielmehr lassen sich schon gute Ergebnisse mit einer Modifikation des üblichen Plan/Plan-Resona tors erhalten, die bei hoher Effizienz eine sehr geringe Diver genz in Richtung der großen Strahlachse aufweist.The device described makes it possible to use an excimer laser beam from about 0.5 to 1 mrad divergence the diffractive effectively optic device and the associated mask to shine. In contrast to other diffractive lighting technologies is therefore not a so-called unstable resonator for the excimer laser is required. Rather, there are already good ones Results with a modification of the usual Plan / Plan-Resona tors obtained with a very low diver with high efficiency limit in the direction of the large beam axis.

Claims

1. Device for imaging laser radiation ( 10 ) on a substrate (S) with a mask ( 12 ) which illuminates the laser beam and the radiation-permeable area ( 24 a, 24 b ... 24 h) reduced to the substrate (S ) is mapped, and with an optical device ( 18 ), which is arranged in the beam direction (R) in front of the mask ( 12 ) and the laser radiation essentially on the radiation-permeable area ( 24 a, 24 b ... 24 h) Mask ( 12 ) steers, characterized in that
the optical device ( 18 ) has a plurality of diffractive or refractive elements ( 26 a- 26 h; 28 a- 28 h) which generate an illumination field segment ( 34 , 36 ),
various lighting field segments ( 34 , 36 ) are each assigned a plurality of diffractive elements ( 26 a- 26 h; 28 a- 28 h) which generate the associated lighting field segment, and
the diffractive elements ( 26 a- 26 h or 28 a- 28 h) assigned to a lighting field segment ( 34 , 36 ) are distributed over the surface of the optical device ( 18 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that for the reconstruction of individual subfields of the figure illuminated areas in the mask occur several times.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the optical device ( 18 ) has one or more partial areas, which contribute to the reconstruction of a partial field of the image.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation-permeable area ( 24 a, 24 b ... 24 h) of the mask ( 12 ) is diffraction-limited on the substrate (S) is imaged.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the energy density load of the mask ( 12 ) is below 200 mJ / cm ² .

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of diffractive and refractive elements (26a-26 h; 28 a-28 h) of the optical device (18) each respectively the same illumination field segment (34, 36) generate.