WO2006136604A1 - Illuminateur ameliore d'un dispositif de photolithographie - Google Patents

Illuminateur ameliore d'un dispositif de photolithographie Download PDF

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WO2006136604A1
WO2006136604A1 PCT/EP2006/063472 EP2006063472W WO2006136604A1 WO 2006136604 A1 WO2006136604 A1 WO 2006136604A1 EP 2006063472 W EP2006063472 W EP 2006063472W WO 2006136604 A1 WO2006136604 A1 WO 2006136604A1
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WO
WIPO (PCT)
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illumination
pupil
bar
face
source
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/063472
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English (en)
Inventor
Miguel Boutonne
François RIGUET
Renaud Mercier Ythier
Original Assignee
Sagem Defense Securite
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G03F7/70108—Off-axis setting using a light-guiding element, e.g. diffractive optical elements [DOEs] or light guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems

Definitions

  • the present invention relates to an illuminator of a photolithography device. STATE OF THE ART
  • Photolithography also known as "microlithography” - has been used for many years for the fabrication of semiconductor devices and uses electromagnetic radiation to generate fine patterns on semiconductor devices.
  • an iliuminator of a photolithography device illuminates a mask whose image is projected on a semiconductor wafer (or "wafer” according to the English terminology generally used by those skilled in the art) which provides a circuit after an ad hoc treatment known to those skilled in the art.
  • the illumination system - called "iluminator” in the following description - of a photoimaging device is complex. It must take into account several parameters simultaneously to satisfy the needs of microlithography. The parameters in question are notably:
  • a known illuminationor generally comprises a diffractive optical element 1 (also called “diffractive optical element” or DOE in English) which is illuminated by a source V of illumination.
  • the element 1 can be any element generally used to produce diffraction, such as for example a two-dimensional network of spherical microwells, a Fresnel lens, a diffraction grating, etc.
  • the element 1 acts as an optical diffuser and its main function is to produce a pupil with a desired general pattern at its output, for example a disk-shaped or ring-shaped pattern or a pattern. dipole or quadrupole.
  • Element 1 is interchangeable because an element 1 of a given type can only generate one pattern at a time.
  • the iliuminateur comprises at the output of the element 1 a zoom 2 formed of several lenses.
  • the function of the zoom 2 is to bring the image of the pupil to a finite distance and to be able to vary it in dimension.
  • the output of the zoom 2 is directed to axicons 3 which give its final shape to the pupil.
  • axicons 3 which give its final shape to the pupil.
  • the inner diameter of a ring-shaped pupil can be controlled.
  • the element 1 - zoom 2 - axicons 3 assembly thus makes it possible to obtain a desired illumination profile in the pupil.
  • the light beam is generally folded at 45 ° by a plane mirror 4 so that the output of the aforementioned assembly illuminates a diffractive optical element 5.
  • the element 5 is preferably a two-dimensional network of spherical microlenses which divides the pupil obtained. at the output of the set element 1 - zoom 2 - axicons 3. The pupil of the zoom 2 is found at the level of the element 5 whose output illuminates a condenser 6.
  • the condenser 6 comprises a plurality of lenses which make it possible to superpose at the level of the shutter 7 the sub-beams coming from the diffractive element 5.
  • the element 5 - condenser unit 6 thus uniformizes the illumination in the plane of a shutter 7.
  • the output of the condenser 6 illuminates a shutter 7 (also called “sût” in English) including blades including some of which are movable for sealing.
  • the shutter can be done at a speed of about 160 mm / s.
  • the shutter 7 makes it possible to control the dose, the image format, and the illumination profile on a mask 11 by means of a group 8 of illumination lenses (or “illumination lens group” (ILG)) placed at the exit of the lens.
  • shutter 7 also called "sût” in English
  • the shutter 7 makes it possible to control the dose, the image format, and the illumination profile on a mask 11 by means of a group 8 of illumination lenses (or "illumination lens group” (ILG)) placed at the exit of the lens.
  • IDG illumination lens group
  • the group 8 forms an optical relay that combines the plane of the shutter 7 and the mask. In fact, without group 8, the shutter 7 and the mask 11 should be located in the same plane, which is impossible from a mechanical point of view.
  • a mirror 9 and a series of lenses 10 respectively make it possible to fold the beam coming from the group 8 and to control the enlargement of the beam.
  • the illuminators of the prior art have disadvantages.
  • the pupil is generated by a large number of optical components, namely the diffractive optical element 1, the zoom 2 and the axicons 3.
  • the components comprise in particular large lenses. Large lenses are difficult and expensive to manufacture (this is particularly the case of 3 axicons).
  • the plurality of optical components is more difficult and expensive to mount and move mechanically firstly on large runs and secondly accurately.
  • PRESENTATION OF THE INVENTION The invention proposes to overcome at least one of the aforementioned drawbacks.
  • an illuminator of a photolithography device according to claim 1.
  • the bar is a cylinder whose cross section is a square, a rectangle or a disc;
  • the receiving face of the illumination and the exit face of the pupil are opposite bases of the bar;
  • the bar is made of a refracting material able to let a wavelength of illumination; the illuminator further comprises means for focusing the illumination on one face of the bar; the illuminator comprises means able to move the focusing means in a direction substantially parallel to a longitudinal axis of the bar, so that the focusing means form a zoom;
  • the illuminator further comprises a goal of recovery of the pupil, the lens having a fixed focal length;
  • the illuminator comprises means adapted to translate and rotate the source in a plane substantially parallel to the receiving face and / or the exit face of the bar;
  • the illuminator comprises a matrix of bars.
  • the invention also relates to a method of implementing the illuminationor.
  • the invention has many advantages.
  • the multiplicity of optical components participating in the prior art to the generation of the pupil is replaced by an assembly comprising fewer components, in particular a bar.
  • the bar makes it possible to replace the numerous optical components and large lenses of the prior art.
  • the bar is of compatible size with easy manufacture. It is easy to assemble and does not require moving. Only the illumination source is moved or modified in a mounting according to the invention, which requires a simple and inexpensive mechanical assembly, while providing a very good accuracy on the generation of the pupil.
  • FIG. 5C is a front view of a preferred configuration in which a pupil according to FIG. 5B is obtained;
  • FIG. 6 represents possible positions of illumination incidence on a face of a bar of an illuminator according to the invention
  • FIG. 7 schematically represents an illuminator according to the invention.
  • An illuminator according to the invention comprises mainly, as shown in FIG. 7, an illumination source 1 'and a formation element 123. a pupil 21.
  • the source is conventional and is not described in more detail in the following description.
  • the illumination 20 is typically in the UV range, for example with a wavelength between 150 nm and 250 nm.
  • the optical components numbered 4 to 11 of Figure 7 are identical to the known components of the state of the art and commented with reference to Figure 1, and are not described again below. It is found that the invention consists mainly in replacing the set of FIG. 1 composed by the element 1 - the zoom 2 - the axicons 3 by the element 123. Thus, the element 123 is placed optically between the source 1 'and the condenser 6.
  • the element 123 mainly comprises an optical rod 100 able to receive the illumination 20 coming from the source 1 'on one of its faces 103. Moreover, the bar 100 is able to forming the pupil 21 at the exit of another of its faces 104. The light rays of the illumination 20 are injected into the bar 100 by the face 103, thus pass through the bar 100 and exit through the face 104 to form a pupil 21.
  • the bar 100 is a cylinder whose cross section is a square, a rectangle or a disc.
  • the face 103 and the face 104 are opposite bases of the bar 100.
  • the shape of the bar 100, as well as the way in which the illumination is received by the face 103, make it possible to control the profile of control in the pupil 21 at the exit of the bar.
  • the bar 100 is a rotationally symmetrical cylinder and has a disc-shaped cross section.
  • 101 is a longitudinal axis of the cylinder and 103 and 104 the bases of the cylinder.
  • the lateral wall extending between the faces 103 and 104 is referenced 102.
  • the geometric center of the face 103 is referred to as 107.
  • the axis 101 passes through the center 107.
  • the bar 100 is located between focusing means 12 on the side of the face 103 and an objective 13 of recovery of the pupil 21 located on the side of the face 104.
  • the focusing means 12 comprise at least one converging lens which makes it possible to focus the illumination 20 from the source V and optically to infinity, so that the illumination 20 can be received by the face 103 of the bar.
  • the focus point of the illumination 20 is indicated by 108 and a principal axis of propagation of the illumination 20 by 200 after the passage of the focusing means 12.
  • the aperture angle of the injection namely the angle between the axis 200 and an extreme radius of the envelope of the illumination 20, is denoted by ⁇ . It denotes the angular width by which the illumination is received by the bar 100.
  • ⁇ is the half-angle of the illumination 20 at the apex 108.
  • the objective 13 has a fixed focal length.
  • the assembly is therefore simplified with respect to an illuminator of the prior art in which a zoom is arranged at the output of the diffractive optical element.
  • Objective 13 is very simple in design. Its only function is to recover the pupil 21 at the output of the bar 100 and send it to the diffractive optical element 5, possibly via a mirror 4, as shown in FIG. 7.
  • FIG. 2B shows that when the axis 200 of the illumination 20 coincides with the axis 101 and the focusing point 108 coincides with the center 107, the pupil 21 at the output of the face 104 has a disc shape of radius r.
  • the principal axis 200 of the illumination after focusing and the point of focus 108 must be merged with the axis 101.
  • the radius r of the pupil disk 21 is increased at the outlet of the face 104. It can thus be seen that the illumination profile of the pupil 21 can be easily controlled. .
  • the focusing means 12 comprise means 15 for moving lenses in a direction parallel to the axis 101, or perpendicular to the faces 103 and 104, so that the means 12 can form a zoom.
  • the means 15 are actuated and the zoom value is adjusted until a pupil 21 is obtained whose radius r is satisfactory for the application in question.
  • Figures 3A to 3C show another embodiment of the element 123 to obtain an illumination profile in the pupil 21 which is bipolar, with two poles 211 and 212 diametrically opposite on the pupil. The poles are separated by a distance R and have a radial width r.
  • the bar 100 is always cylindrical symmetry of revolution.
  • FIG. 3A shows that the illumination 20 is incident on the face 103 of FIG. receiving with an injection opening angle ⁇ and an angle of incidence ⁇ between the iongutudin axis 101 and the axis 200.
  • the angle ⁇ corresponds to the opening angle of the injection optics the illumination in the bar 100.
  • the focus point 108 and the center 107 are combined.
  • the injection angle ⁇ between the axis 101 and the axis 200 makes it possible to control the radius R visible in FIG. 3C.
  • the angle ⁇ is controlled by moving the source Y by means 14 which make it possible to translate the source Y in a substantially plane. parallel to the receiving face 103 and / or the output face 104, as shown in Figure 3B.
  • the angle ⁇ is also controlled by rotating the source 1 'with the means 14 in a plane parallel to the receiving face 103 and / or the exit face 104, that is to say by rotating around it an axis substantially parallel to the axis 101.
  • the position and inclination of the source 1 is varied until the angle ⁇ is obtained which gives the desired distance R for the application in question.
  • the angle ⁇ makes it possible to control the radial width r of the two poles 211 and 212.
  • the focusing means 12 comprise means 15 for moving lenses, so that the means 12 can form a zoom.
  • the means 15 are actuated and the zoom value is adjusted until a pupil 21 is obtained whose radius r is satisfactory for the application in question.
  • each pole 211 or 212 is determined by the shape of the input radius.
  • the width and length of each pole vary proportionally.
  • anamorphic zoom before the bar, comprising for example cylindrical lenses or blades.
  • FIG. 4A and FIG. 4B show that, on the one hand, the illumination 20 is injected into the bar 100 on the face 103 with an angle of incidence ⁇ between the longitudinal axis 101 and the axis 200, and that if on the other hand, the focusing point 108 is not located at the center 107 of the face 103, whereas the pupil 21 has a ring shape with an internal diameter R and a radial width r.
  • the pupil 21 of FIG. 4B does not have a disk shape or a dipole.
  • the angle ⁇ controls the value of R while the angle ⁇ controls the radial width of the ring.
  • the value of ⁇ is controlled by the position and inclination of the source V in a plane parallel to the face 103 and / or 104.
  • the value of ⁇ is controlled by the zoom value of the focusing means 12.
  • the bar 100 is a cylinder whose cross-section is square.
  • the faces 103 and 104 are the bases of the cylinder.
  • the side wall extending between the faces 103 and 104 is referenced by
  • the geometric center of the face 103 is referred to as 107.
  • the longitudinal axis 101 passes through the center 107.
  • the bar 100 is located between the focusing means 12 on the side of the face 103 and a lens 13 for taking up the pupil 21 located on the side of the face 104.
  • the point 108 is the focal point of the 20, and 200 is the main axis of propagation of the illumination 20 after the passage of the means 12 focusing.
  • FIG. 5A shows that the illumination 20 is injected into the bar 100 by the face 103 with an opening angle ⁇ , with an injection angle ⁇ between the longitudinal axis 101 and the axis 200, but also with a tilt angle ⁇ 45 °, so that the axis 200 intersects the stop 105 in the bar.
  • Point 108 is not confused with center 107.
  • the pupil 21 of FIG. 5B is thus obtained, namely a quadrupole pupil with four poles 211, 212, 213 and 214 separated by a distance R and having a radial width r.
  • the angle ⁇ between the axis 101 and the axis 200 makes it possible to control the radius R visible in FIG. 5B.
  • the radial width r of the poles 211 to 214 is increased.
  • FIG. 6 shows that the point 108 does not need to be on the face 103 so that there is generation of a pupil at the exit of the bar 100. It is more the radial position of 108 relative to the axis 101 which is important, rather than the longitudinal position of 108 in relation to the face
  • FIG. 5C shows a front view of a preferred configuration in which a pupil according to FIG. 5B is obtained.
  • the focus of the illumination 20 'at the point 108' before the face 103 is very preferred.
  • the illuminator according to the invention may comprise a plurality of bars to form a matrix of at least two bars.
  • the injection optics, ie the focusing means 12 may comprise a matrix of corresponding lenses.
  • the bar 100 is made of a refractive material capable of passing a wavelength of illumination 20, for example silica, fluorine and / or optical glass.
  • Uniformity of uniformity in the pupil depends on the length / diameter ratio of the bar. The higher the ratio, the more uniform illumination in the pupil.
  • the ratio is preferably between 10 and 100, for example of the order of 50.
  • the straight section of the bar has a side of 2 mm, or a diameter of 2 mm. .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

L'invention concerne un illuminateur d'un dispositif de photolithographie comportant une source (1') d'illumination (20) et un élément de formation d'une pupille, caractérisé en ce que l'élément comporte un barreau (100) optique apte à recevoir l'illumination (20) issue de la source (1') sur une (103) de ses faces et apte à former la pupille en sortie d'une autre (104) de ses faces. L'invention concerne également un procédé de formation d'une pupille utilisant l'illuminateur précité.

Description

ILLUM1NATEUR AMELIORE D'UN DISPOSITIF DE PHOTOLITHOGRAPHIE
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un ilîuminateur d'un dispositif de photolithographie. ETAT DE L'ART
La photolithographie - également appelée « microlithographie » - est utilisée depuis de nombreuses années pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs et utilise pour cela un rayonnement électromagnétique pour générer des motifs fins sur les dispositifs semiconducteurs. A cet effet, un iliuminateur d'un dispositif de photolithographie illumine un masque dont l'image est projetée sur une tranche semiconductrice (ou « wafer » selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée par l'homme du métier) qui fournit un circuit après un traitement ad hoc connu de l'homme de l'art.
Comme le montre la figure 1 , Ie système d'illumination - appelé « ilîuminateur » dans la suite de Ia présente description - d'un dispositif de photoiithographie est complexe. Il doit prendre en compte plusieurs paramètres simultanément pour satisfaire les besoins de la microlithographie. Les paramètres dont il s'agit sont notamment :
- le profil d'éclairement dans la pupille du dispositif ;
- l'uniformité d'éclairement sur le masque (et donc la tranche) ; et
- le profil d'illumination sur le masque.
A cet effet, un ilîuminateur connu comporte généralement un élément optique diffractif 1 (également appelé « diffractive optical élément » ou DOE en anglais) qui est illuminé par une source V d'illumination. L'élément 1 peut être n'importe quel élément généralement utiiisé pour produire de la diffraction, comme par exemple un réseau en deux dimensions de microientilles sphériques, une lentille de Fresnel, un réseau de diffraction, etc. L'élément 1 joue le rôle d'un diffuseur optique et a pour fonction principale de produire à sa sortie une pupille de motif général voulu, par exemple un motif en forme de disque ou d'anneau, ou encore un motif dipolaire ou quadripolaire. L'élément 1 est interchangeable, car un élémnent 1 d'un type donné ne peut générer qu'un seul motif à la fois.
L'iliuminateur comporte en sortie de l'élément 1 un zoom 2 formé de plusieurs lentilles. La fonction du zoom 2 est de ramener l'image de la pupille à une distance finie et de pouvoir la faire varier en dimension.
La sortie du zoom 2 est dirigée vers des axicons 3 qui donnent sa forme définitive à la pupille. Par exemple dans le cas d'axicons composés de lentilles coniques, on peut contrôler le diamètre intérieur d'une pupille en forme d'anneau. L'ensemble élément 1 - zoom 2 - axicons 3 permet donc d'obtenir un profil d'éclairement voulu dans la pupille.
Le faisceau lumineux est généralement plié à 45° par un miroir plan 4 de sorte que la sortie de l'ensemble précité illumine un élément optique diffractif 5. L'élément 5 est préférentiellement un réseau en deux dimensions de microlentϋles sphériques qui découpe la pupille obtenue en sortie de l'ensemble élément 1 - zoom 2 - axicons 3. La pupille du zoom 2 se retrouve au niveau de l'élément 5 dont la sortie illumine un condenseur 6.
Le condenseur 6 comporte une pluralité de lentilles qui permettent de superposer au niveau de l'obturateur 7 les sous faisceaux issus de l'élément diffractif 5.
L'ensemble élément 5 - condenseur 6 uniformise ainsi l'éclairement dans le plan d'un obturateur 7.
En effet, la sortie du condenseur 6 illumine un obturateur 7 (également appelé « sût » en anglais) comportant notamment des lames dont certaines sont mobiles pour l'obturation. L'obturation peut s'effectuer à une vitesse d'environ 160 mm/s. L'obturateur 7 permet de contrôler la dose, le format image, et le profil d'illumination sur un masque 11 grâce à un groupe 8 de lentilles d'illumination (ou « illumination lens group » (ILG)) placé en sortie de l'obturateur 7.
Le groupe 8 forme un relais optique qui conjugue le plan de l'obturateur 7 et le masque. En fait, sans le groupe 8, l'obturateur 7 et le masque 11 devraient être situés dans le même plan, ce qui est impossible du point de vue mécanique.
Un miroir 9 et une série de lentilles 10 permettent respectivement de replier le faisceau issu du groupe 8 et de contrôler ie grandissement du faisceau.
Les miroirs 4 et 9 sont facultatifs et Ie montage de la figure 1 peut bien entendu être en ligne droite.
Les illuminateurs de l'art antérieur présentent des inconvénients.
La pupille est générée par un grand nombre de composants optiques, à savoir l'élément optique diffractif 1 , le zoom 2 et les axicons 3. Les composants comportent notamment de grosses lentilles. Les grosses lentilles sont difficiles et onéreuses à fabriquer (c'est Ie cas notamment des axicons 3).
La pluralité de composants optiques est de plus difficile et onéreuse à monter et à déplacer mécaniquement premièrement sur de grandes courses et deuxièmement avec précision. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un des inconvénients précités.
A cet effet, on propose selon l'invention un illuminateur d'un dispositif de photolithographie selon la revendication 1.
L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- le barreau est un cylindre dont la section droite est un carré, un rectangle ou un disque ;
- la face de réception de l'illumination et la face de sortie de la pupille sont des bases opposées du barreau ;
- le barreau est constitué d'un matériau réfringent apte à laisser passer une longueur d'onde de l'illumination ; - l'illuminateur comporte en outre des moyens de focalisation de l'illumination sur une face du barreau ; - i'ϋluminateur comporte des moyens aptes à déplacer les moyens de focalisation selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal du barreau, de sorte que les moyens de focalisation forment un zoom ;
- l'illuminateur comporte en outre un objectif de reprise de la pupille, l'objectif ayant une distance focale fixe ;
- l'iîluminateur comporte des moyens aptes à translater et à faire pivoter la source dans un plan sensiblement parallèle à la face de réception et/ou à la face de sortie du barreau ;
- l'illuminateur comporte une matrice de barreaux. L'invention concerne également un procédé de mise en œuvre de πiluminateur.
L'invention présente de nombreux avantages.
La multiplicité des composants optiques participant dans l'art antérieur à la génération de la pupille est remplacée par un ensemble comportant moins de composants, notamment un barreau. Le barreau permet de remplacer les nombreux composants optiques et les grosses lentilles de l'art antérieur.
Le barreau est de taille compatible avec une fabrication aisée. Il est facile à monter et ne nécessite pas de déplacement. Seule la source d'illumination est déplacée ou modifiée dans un montage selon l'invention, ce qui ne demande qu'un montage mécanique simple et bon marché, tout en procurant une très bonne précision sur la génération de la pupille. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 , déjà commentée, représente schématiquement un illuminateur connu ; - les figures 2A à 5B représentent schématiquement plusieurs formes de barreaux utilisés dans un illuminateur selon l'invention, ainsi que les pupilles formées correspondantes ; - la figure 5C représente de face une configuration préférée dans laquelle on obtient une pupille conforme à ia figure 5B ;
- la figure 6 représente des positions possibles d'incidence d'illumination sur une face d'un barreau d'un iiluminateur selon l'invention ; et - la figure 7 représente schématiquement un iiluminateur selon i'invention.
Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRiPTiON DETAILLEE
Un iiluminateur selon l'invention, ['iiluminateur étant adapté pour être placé dans un dispositif de photolithographie par ailleurs classique, comporte principalement, comme ie montre la figure 7, une source 1 ' d'illumination 20 et un élément 123 de formation d'une pupille 21.
La source l' est classique et n'est pas décrite plus en détails dans la suite de la présente description. L'illumination 20 est typiquement dans le domaine des UV, par exemple avec une longueur d'onde comprise entre 150 nm et 250 nm.
De même, les composants optiques numérotés de 4 à 11 de la figure 7 sont identiques aux composants connus de l'état de l'art et commentés en référence à la figure 1 , et ne sont pas décrits de nouveau par la suite. On constate que l'invention consiste principalement à remplacer l'ensembie de la figure 1 composé par l'élément 1 - le zoom 2 - les axicons 3 par l'élément 123. Ainsi, l'élément 123 est placé optiquement entre la source 1 ' et le condenseur 6.
En référence aux figures 2A à 6, on constate que l'élément 123 comporte principalement un barreau 100 optique apte à recevoir l'illumination 20 issue de la source 1 ' sur une de ses faces 103. De plus, Ie barreau 100 est apte à former la pupille 21 en sortie d'une autre de ses faces 104. Les rayons lumineux de l'illumination 20 sont injectés dans le barreau 100 par la face 103, traversent ainsi le barreau 100 et en ressortent par la face 104 pour former une pupille 21.
Très préférentiellement, le barreau 100 est un cylindre dont la section droite est un carré, un rectangle ou un disque. Très préférentiellement encore, la face 103 et la face 104 sont des bases opposées du barreau 100. Comme on va le décrire maintenant, la forme du barreau 100, ainsi que la façon dont l'illumination est reçue par la face 103, permettent de contrôler le profil d'éciairement dans la pupille 21 en sortie du barreau.
Dans le cas de la figure 2A, le barreau 100 est un cylindre à symétrie de révolution et il présente une section droite en forme de disque. On référence par 101 un axe longitudinal du cylindre et par 103 et 104 les bases du cylindre. La paroi latérale s'étendant entre les faces 103 et 104 est référencée par 102. On référence par 107 le centre géométrique de la face 103. L'axe 101 passe par le centre 107. Le barreau 100 est situé entre des moyens de focalisation 12 du côté de la face 103 et un objectif 13 de reprise de la pupille 21 situé du côté de la face 104.
Les moyens de focalisation 12 comportent au moins une lentille convergente qui permet de focaliser l'illumination 20 en provenance de la source V et optiquement à l'infini, de sorte que l'illumination 20 puisse être reçue par Ia face 103 du barreau. On référence par 108 le point de focalisation de l'illumination 20 et par 200 un axe principal de propagation de l'illumination 20 après le passage des moyens 12 de focalisation. On appelle θ l'angle d'ouverture de l'injection, à savoir l'angle entre Taxe 200 et un rayon extrême de l'enveloppe de l'illumination 20. θ caractérise la largeur angulaire selon laquelle l'illumination est reçue par le barreau 100. θ est le demi-angle de l'illumination 20 au sommet 108.
Très préférentiellement, l'objectif 13 a une distance focale fixe. On simplifie par conséquent le montage par rapport à un illuminateur de l'art antérieur dans lequel un zoom est disposé en sortie de l'élément optique diffractif.
L'objectif 13 est très simple de conception. Ii a juste pour fonction de récupérer la pupille 21 en sortie du barreau 100 et de l'envoyer vers l'élément optique diffractif 5, éventuellement par l'intermédiaire d'un miroir 4, comme le montre la figure 7.
La figure 2B montre que lorsque l'axe 200 de l'illumination 20 est confondu avec l'axe 101 et que le point de focalisation 108 est confondu avec le centre 107, la pupille 21 en sortie de la face 104 présente une forme de disque de rayon r. D'une manière générale, pour obtenir un profil d'éclairement de la pupille 21 en forme de disque, Taxe principal 200 de l'illumination après focalisation et le point de focalisation 108 doivent être confondus avec l'axe 101.
En augmentant l'angle θ par rapport à l'axe 200, on augmente le rayon r du disque de la pupille 21 en sortie de la face 104. On voit donc qu'on peut facilement contrôler le profil d'éclairement de la pupille 21.
Pour contrôler la valeur de θ, les moyens de focalisation 12 comportent des moyens 15 de déplacement de lentilles selon une direction parallèle à l'axe 101 , ou perpendiculaire aux faces 103 et 104, de sorte que les moyens 12 puissent former un zoom. On actionne les moyens 15 et on règle ia valeur du zoom jusqu'à obtenir une pupille 21 dont le rayon r est satisfaisant pour l'application considérée. Les figures 3A à 3C montrent un autre mode de réalisation de l'élément 123 pour obtenir un profil d'éclairement dans la pupille 21 qui est dîpolaire, avec deux pôles 211 et 212 diamétralement opposés sur la pupille. Les pôles sont séparés d'une distance R et ont une largeur radiale r.
Le barreau 100 est toujours cylindrique à symétrie de révolution. Contrairement au cas de la figure 2A - où l'illumination 20 est incidente sur la face de réception 103 avec un axe 200 parallèle et confondu à l'axe 101 - la figure 3A montre que l'illumination 20 est incidente sur la face 103 de réception avec un angle d'ouverture d'injection θ et un angle d'incidence φ entre l'axe iongïtudinai 101 et l'axe 200. L'angle θ correspond à l'angle d'ouverture de l'optique d'injection de l'illumination dans le barreau 100. Sur l'exemple de la figure 3A, le point de focalisation 108 et le centre 107 sont confondus.
L'angle d'injection φ entre l'axe 101 et l'axe 200 permet de contrôler le rayon R visible à la figure 3C. Plus l'angle φ est grand, plus R est grand et plus les pôles 211 et 212 sont diamétralement écartés l'un de l'autre.
On contrôle l'angle φ en déplaçant la source Y grâce à des moyens 14 qui permettent de translater la source Y dans un plan sensiblement parallèle à la face 103 de réception et/ou à la face 104 de sortie, comme le montre la figure 3B. L'angle φ est également contrôlé en faisant pivoter la source 1 ' grâce aux moyens 14 dans un plan parallèle à la face 103 de réception et/ou à la face 104 de sortie, c'est à dire en lui faisant subir une rotation autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe 101. On fait varier la position et l'inclinaison de la source l ' jusqu'à obtenir l'angle φ qui donne la distance R désirée pour l'application considérée.
L'angle θ permet quant à lui de contrôler la largeur radiale r des deux pôles 211 et 212. Plus î'angle θ est grand, plus la largeur r des pôles 211 et 212 est grande.
Comme précédemment, pour contrôler la valeur de θ, les moyens de focalisation 12 comportent des moyens 15 de déplacement de lentilles, de sorte que les moyens 12 puissent former un zoom. On actionne les moyens 15 et on règle la valeur du zoom jusqu'à obtenir une pupille 21 dont le rayon r est satisfaisant pour l'application considérée.
La surface de chaque pôle 211 ou 212 est déterminée par la forme du rayon d'entrée. La largeur et la longueur de chaque pôle varient proportionnellement. Pour obtenir des pôles 211 et 212 de forme différente de celle du rayon d'entrée, il faut introduire avant le barreau un zoom anamorphoseur, comportant par exemple des lentilles cylindriques ou des lames.
La figure 4A et la figure 4B montrent que si d'une part l'illumination 20 est injectée dans le barreau 100 sur la face 103 avec un angle d'incidence φ entre l'axe longitudinal 101 et l'axe 200 et que si d'autre part le point de focalisation 108 n'est pas situé au centre 107 de la face 103, alors la pupille 21 une forme d'anneau de diamètre interne R et de largeur radiale r. La pupille 21 de la figure 4B n'a pas une forme de disque, ni de dipôle.
Comme précédemment, l'angle φ contrôle la valeur de R tandis que l'angle θ contrôle la largeur radiale de l'anneau. Plus les angles 0 et θ ont une valeur importante, plus les valeurs respectives de R et de r sont importantes également La valeur de φ est contrôlée par la position et l'inclinaison de la source V dans un plan parallèles à la face 103 et/ou 104. La valeur de θ est contrôlée par la valeur de zoom des moyens 12 de focalisation.
Dans ie cas de ia figure 5A, le barreau 100 est un cylindre dont la section droite est carrée. Les faces 103 et 104 sont les bases du cylindre.
La paroi latérale s'étendant entre les faces 103 et 104 est référencée par
102 et une arrête latérale par 105. On référence par 107 le centre géométrique de la face 103. L'axe longitudinal 101 passe par le centre 107.
De même que précédemment, le barreau 100 est situé entre des moyens de focalisation 12 du côté de la face 103 et un objectif 13 de reprise de la pupille 21 situé du côté de la face 104. Le point 108 est le point de focalisation de l'illumination 20, et 200 est l'axe principal de propagation de l'illumination 20 après le passage des moyens 12 de focalisation.
La figure 5A montre que l'illumination 20 est injectée dans Ie barreau 100 par la face 103 avec un angle d'ouverture θ, avec un angle d'injection φ entre l'axe longitudinal 101 et l'axe 200, mais également avec un angle δ d'inclinaison de 45°, de sorte que l'axe 200 intersecte l'arrête 105 dans le barreau. Le point 108 n'est pas confondu avec le centre 107.
On obtient alors la pupille 21 de Ia figure 5B, à savoir une pupille quadripolaire avec quatre pôles 211 , 212, 213 et 214 séparés par une distance R et ayant un largeur radiale r.
De même que pour les exemples précédents, l'angle φ entre l'axe 101 et l'axe 200 permet de contrôler le rayon R visible à la figure 5B. Plus l'angle φ est grand, plus R est grand, et plus les pôles 211 et 212 sont diamétralement écartés l'un de l'autre. En augmentant l'angle θ par rapport à l'axe 200, on augmente la largeur radiale r des pôles 211 à 214.
Le réglage des angles φ et θ s'effectue comme précédemment par la translation et/ou le pivotement de la source 1 ' par rapport aux faces 103 et 104 et par le réglage du zoom des moyens 12 respectivement. La figure 6 montre que le point 108 n'a pas besoin de se situer sur la face 103 pour qu'il y ait génération d'une pupille en sortie du barreau 100. C'est davantage la position radiale de 108 par rapport à l'axe 101 qui est importante, plutôt que la position longitudinale de 108 par rapport à la face
103.
Ainsi, les trois positions 108, 108' - où la focalisation d'une illumination
20! a lieu avant la face 103, à savoir à l'extérieur du barreau - et 108" - où la focalisation d'une illumination 20" a lieu après la face 103, à savoir dans le barreau 100 - on obtient les mêmes profils de pupille.
H faut noter que pour un bon rendement de transmission de l'illumination dans le barreau, l'ensemble de l'illumination doit frapper la face
103, c'est-à-dire que même dans le cas d'une convergence avant la face 103, cette dernière doit capter l'ensemble des rayons divergents. Il y a donc une distance maximale à ne pas dépasser entre le point de focalisation 108' et la face 103.
La solution 108' est préférée à cause d'un échauffement du barreau moins important. Ainsi la figure 5C représente de face une configuration préférée dans laquelle on obtient une pupille conforme à la figure 5B. La focalisation de l'illumination 20' au point 108' avant la face 103 est très préférée.
L'illuminateur selon l'invention peut comporter une pluralité de barreaux pour former une matrice d'au moins deux barreaux. Dans ce cas, l'optique d'injection, c'est à dire les moyens 12 de focalisation, peuvent comporter une matrice de lentilles correspondantes.
Dans tous les cas, le barreau 100 est constitué d'un matériau réfringent apte à laisser passer une longueur d'onde de l'illumination 20, par exemple de la silice, de la fluorine et/ou du verre optique. L'uniformité d'éciairement dans ia pupille dépend du rapport longueur/diamètre du barreau. Plus ce rapport est grand et plus l'éclairement dans la pupille est uniforme. Le rapport est préférentiellement compris entre 10 et 100, par exemple de l'ordre de 50. Ainsi, pour un barreau d'une longueur de 100 mm, la section droite du barreau a un côté de 2 mm, ou un diamètre de 2 mm.

Claims

REVENDICATIONS
1. iîluminateur d'un dispositif de photolithographie, comportant une source (T) d'illumination (20), un élément (123) de formation d'une pupille (21 ) et un condenseur (6), caractérisé en ce que l'élément (123) est placé optiquement entre la source (11) et le condenseur (6), et comporte un barreau (100) optique apte à recevoir l'illumination (20) issue de la source (1') sur une (103) de ses faces et apte à former la pupille (21 ) en sortie d'une autre (104) de ses faces vers le condenseur (6).
2. Illuminateur selon la revendication précédente, dans lequel le barreau (100) est un cylindre dont la section droite est un carré, un rectangle ou un disque.
3. Illuminateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la face (103) de réception de l'illumination (20) et la face (104) de sortie de la pupille sont des bases opposées du barreau.
4. Illuminateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le barreau (100) est constitué d'un matériau réfringent apte à laisser passer une iongueur d'onde de l'iilumination (20).
5. IHuminateur selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre des moyens (12) de focalisation de l'illumination (20) sur une (103) face du barreau.
6. Illuminateur selon la revendication précédente, comportant des moyens (15) aptes à déplacer les moyens de focalisation (12) selon une direction sensiblement parallèle à un axe (101 ) longitudinal du barreau (100), de sorte que les moyens de focalisation forment un zoom.
7. Iliuminateur selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un objectif (13) de reprise de la pupille (21 ), l'objectif ayant une distance focale fixe.
8. Iliuminateur selon l'une des revendications précédentes, comportant des moyens (14) aptes à translater et à faire pivoter la source (1 !) dans un plan sensiblement parallèle à la face (103) de réception et/ou à la face (104) de sortie du barreau (100).
9. Iliuminateur selon l'une des revendications précédentes, comportant une matrice de barreaux (100).
10. Procédé de formation d'une pupille (21 ) d'un iliuminateur d'un dispositif de photoiithographie, l'illuminateur comportant une source (1 ') d'illumination (20), un élément (123) de formation d'une pupille (21 ) et un condenseur (6), caractérisé en ce qu'il comporte une étape selon laquelle on place optiquement l'élément (123) entre la source (1 ') et le condenseur (6), on envoie l'illumination (20) issue de la source (1 ') sur une (103) des faces d'un barreau (100) optique de l'élément (123) de formation et on récupère la pupille (21 ) en sortie d'une autre (104) face du barreau.
11. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on contrôle la forme de la pupille (21 ) en contrôlant notamment la largeur (θ) de l'illumination et l'angle (<p, δ) d'incidence de l'illumination (20) sur le barreau (100).
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