[发明专利]在两个方向上是远心的光刻照射器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻设备的照射器，并涉及这种光刻设备。

背景技术

光刻法是一种用于制造半导体器件的技术，其通过使用电磁辐射以在半导体器件上产生细小图案。出于此种目的，光刻设备的照射器照射掩膜，掩膜的图像投射在半导体晶片(又名“晶圆”)上。

参考图1，已知的照射器通常包括衍射光学元件(也称作DOE)，其由照射源1’照射。

照射源1’是例如激光源。

元件1可以是通常用于产生衍射的任意元件，例如球形微透镜的二维阵列、菲涅尔透镜、衍射光栅等等。该元件起到光学散射装置的作用，并且具有主要功能为在其输出产生具有通常所需图案的光瞳，例如盘状或环状。

照射器在元件1的输出处包括由数个透镜形成的变焦器(zoom)2。变焦器2的功能是恢复元件1的岀射光瞳(pupille de sortie)的像至有限的距离，并且能够使其尺寸变化。

微透镜阵列L1放置在变焦器2的输出处，其由包括两个互相面对的面的平板组成，并且在每个面上形成有球体或圆柱体微透镜的网络。微透镜模式的阵列L1将入射束在变焦器2的输出分裂成为多个子束。换句话说，阵列L1的岀射光瞳分解为子岀射光瞳(sous-pupille de sortie)。

第二微透镜阵列L2位于第一微透镜阵列L1的下游，使得L1L2系统是无焦点的。

第三微透镜阵列L3位于第二微透镜阵列L2的下游。快门(obturateur)3位于该第三阵列L3的像方焦点处，其包括板或网格，在其上光圈以有规律的间隔形成。可选的，快门3可以包括两个板31、32，该两个板31、32沿着正交于光轴的方向，或正交于光轴并且必要时相互正交的方向，与掩膜7以及待照射晶圆w的移动同步移动。可以参考文献WO2007/028793以获得制作该快门的更多细节。

在任何情况中，快门3使得能够控制照射量、成像格式以及在掩膜7上的照射剖面。为此，快门3位于与聚光器5的焦面共轭的平面，而掩膜7位于聚光器5焦面的略下游。这使得能够防止光传输出所需的区域，并且防止在被照射的晶圆上产生杂散光。掩膜事实上相对于聚光器的焦面略微地散焦，使得能够通过对光脉冲能量的时间变化的平滑化而改进照射量的控制。

快门3的上游的L1L2网络系统事实上是无焦点的，使得能够限制照射快门的系统子岀射光瞳的尺寸。因此，在光束的微透镜之间存在无照射区域，其中当像场需要完全照射时，快门3的不透明部分可以放置为不中断光束。这使得能够在快门的输出处的子光束得到锐利的截断(coupure franche)，以及在掩膜处的锐利的封闭(obturation nette)。

第三微透镜阵列L3的像方焦点位于聚光器5的物方焦点，以便于使照射器是远心的(télécentrique)，也即，使得照射器的岀射光瞳是在无限远处的。关于聚光器5，其包括多个透镜，通过这些透镜，来自L1L2阵列的子光束可以叠加在掩膜处。

孔障(dispositif d'apodisation)装置6也放置在聚光器5和掩膜7之间。

如之前所述，快门3位于聚光器的焦面的共轭面，以便于确保光束10的锐利的封闭。

对于沿着单向的光束，也即，当需要确保光束的封闭沿着在快门的平面的第一轴时，这种照射器尤其提供良好的结果。

然而，在需要确保封闭沿着快门平面的两个轴，尤其是两个垂直于光轴并且互相垂直的轴的假设下，会出现成像问题。

实际上，照射器的远心条件要求快门3在两个封闭轴的方向都位于微透镜阵列L3的物方焦点处。另一方面，快门在掩膜上的像是锐利的条件，要求微透镜阵列L3的像方焦点在两个方向上都位于聚光器的物方焦点处。

这些条件都要求微透镜阵列L3应该沿着两个方向都具有相同的焦距。此时，在这种类型的照射器中，由于微透镜的焦距具有与所述微透镜的厚度相同的数量级，要确保获得这种结果在几何学上是不可能的，并且因此保证快门和掩膜之间在两个方向上的完美共轭是在几何学上不可能的。

在另一方面，快门会导致衍射现象，其使得在聚光器的面很难获得快门的锐利的像，并且因此在掩膜上也很难获得快门的锐利的像。更特别地，根据比起源于微透镜阵列L1L2的子束的光圈更大的光圈，网格对光的衍射分散了光束。由此引起了两个负面影响：

-如果衍射过大，来自快门的光将会不穿过阵列L3的正确的透镜，而在子束100之间产生串扰并且在掩膜上产生干涉现象。