在兩個方向上是遠心的光刻照射器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種光刻設備的照射器，并涉及這種光刻設備。
【背景技術】
[0002] 光刻法是一種用于制造半導體器件的技術，其通過使用電磁輻射以在半導體器件 上產生細小圖案。出于此種目的，光刻設備的照射器照射掩膜，掩膜的圖像投射在半導體晶 片（又名"晶圓"）上。
[0003] 參考圖1，已知的照射器通常包括衍射光學元件（也稱作DOE)，其由照射源1'照 射。
[0004] 照射源1'是例如激光源。
[0005] 元件1可以是通常用于產生衍射的任意元件，例如球形微透鏡的二維陣列、菲涅 爾透鏡、衍射光柵等等。該元件起到光學散射裝置的作用，并且具有主要功能為在其輸出產 生具有通常所需圖案的光瞳，例如盤狀或環狀。
[0006] 照射器在元件1的輸出處包括由數個透鏡形成的變焦器（zoom)2。變焦器2的功 能是恢復元件1的出射光瞳（pupille de sortie)的像至有限的距離，并且能夠使其尺寸 變化。
[0007] 微透鏡陣列L1放置在變焦器2的輸出處，其由包括兩個互相面對的面的平板組 成，并且在每個面上形成有球體或圓柱體微透鏡的網絡。微透鏡模式的陣列L1將入射束 在變焦器2的輸出分裂成為多個子束。換句話說，陣列L1的出射光瞳分解為子出射光瞳 (sous-pupille de sortie)〇
[0008] 第二微透鏡陣列L2位于第一微透鏡陣列L1的下游，使得L1L2系統是無焦點的。
[0009] 第三微透鏡陣列L3位于第二微透鏡陣列L2的下游。快門（obturateur) 3位于 該第三陣列L3的像方焦點處，其包括板或網格，在其上光圈以有規律的間隔形成。可選 的，快門3可以包括兩個板31、32,該兩個板31、32沿著正交于光軸的方向，或正交于光軸 并且必要時相互正交的方向，與掩膜7以及待照射晶圓w的移動同步移動。可以參考文獻 W02007/028793以獲得制作該快門的更多細節。
[0010] 在任何情況中，快門3使得能夠控制照射量、成像格式以及在掩膜7上的照射剖 面。為此，快門3位于與聚光器5的焦面共軛的平面，而掩膜7位于聚光器5焦面的略下游。 這使得能夠防止光傳輸出所需的區域，并且防止在被照射的晶圓上產生雜散光。掩膜事實 上相對于聚光器的焦面略微地散焦，使得能夠通過對光脈沖能量的時間變化的平滑化而改 進照射量的控制。
[0011] 快門3的上游的L1L2網絡系統事實上是無焦點的，使得能夠限制照射快門的系統 子出射光瞳的尺寸。因此，在光束的微透鏡之間存在無照射區域，其中當像場需要完全照射 時，快門3的不透明部分可以放置為不中斷光束。這使得能夠在快門的輸出處的子光束得 到銳利的截斷（coupure franche)，以及在掩膜處的銳利的封閉（obturation nette)。
[0012] 第三微透鏡陣列L3的像方焦點位于聚光器5的物方焦點，以便于使照射器是遠心 的（t6l6centriqUe)，也即，使得照射器的出射光瞳是在無限遠處的。關于聚光器5,其包括 多個透鏡，通過這些透鏡，來自L1L2陣列的子光束可以疊加在掩膜處。
[0013]孔障（dispositif d'apodisation)裝置6也放置在聚光器5和掩膜7之間。 [0014]如之前所述，快門3位于聚光器的焦面的共軛面，以便于確保光束10的銳利的封 閉。
[0015] 對于沿著單向的光束，也即，當需要確保光束的封閉沿著在快門的平面的第一軸 時，這種照射器尤其提供良好的結果。
[0016] 然而，在需要確保封閉沿著快門平面的兩個軸，尤其是兩個垂直于光軸并且互相 垂直的軸的假設下，會出現成像問題。
[0017] 實際上，照射器的遠心條件要求快門3在兩個封閉軸的方向都位于微透鏡陣列L3 的物方焦點處。另一方面，快門在掩膜上的像是銳利的條件，要求微透鏡陣列L3的像方焦 點在兩個方向上都位于聚光器的物方焦點處。
[0018] 這些條件都要求微透鏡陣列L3應該沿著兩個方向都具有相同的焦距。此時，在這 種類型的照射器中，由于微透鏡的焦距具有與所述微透鏡的厚度相同的數量級，要確保獲 得這種結果在幾何學上是不可能的，并且因此保證快門和掩膜之間在兩個方向上的完美共 軛是在幾何學上不可能的。
[0019] 在另一方面，快門會導致衍射現象，其使得在聚光器的面很難獲得快門的銳利的 像，并且因此在掩膜上也很難獲得快門的銳利的像。更特別地，根據比起源于微透鏡陣列 L1L2的子束的光圈更大的光圈，網格對光的衍射分散了光束。由此引起了兩個負面影響：
[0020] -如果衍射過大，來自快門的光將會不穿過陣列L3的正確的透鏡，而在子束100之 間產生串擾并且在掩膜上產生干涉現象。
[0021] -快門的衍射導致在第三微透鏡陣列L3的輸入處的子束的光圈增大。此時，更大 的光圈限制了微透鏡陣列L3的景深，這增加了對快門相對于該陣列L3物方焦面散焦的敏 感性。照射器的調整因此變得更加復雜。
【發明內容】
[0022] 本發明計劃解決至少一個上述問題。
[0023] 出于此種目的，提供一種光刻設備的照射器，包括：
[0024]-光束光源，
[0025]-聚光器，
[0026]-光均化系統，包括至少一個微透鏡陣列，位于聚光器的上游，使得光均化系統的 像方焦面位于聚光器的物方焦面，
[0027] _快門，位于光均化系統的物方焦面，并且
[0028] 所述照射器的特征在于，光均化系統包括兩個微透鏡陣列，該兩個微透鏡陣列的 間隔，以及微透鏡的布置和取向適應于，使得光均化系統沿著正交于光軸的方向，具有合并 的像方焦面和合并的物方焦面。
[0029] 有益地，但是可選地，本發明進一步由至少一個下述特征完成：
[0030]-正交于光軸的兩個方向是互相正交的。
[0031]-每個微透鏡陣列是包括兩個相互面對的面的板，并且相對于光束的傳播方向的 第一微透鏡陣列包括蝕刻在其每個面上的圓柱體微透鏡，一個面的透鏡圓柱體的軸正交于 另一面的透鏡圓柱體的軸，并且正交于光軸。
[0032] _所述微透鏡陣列之間的距離，以及微透鏡的布置和取向適應于，使得光均化系統 在正交于光軸的第一方向，起到位于第一陣列的第一面的聚光透鏡的作用，快門的平面在 所述透鏡的物方焦面，并且聚光器的物方焦面在所述透鏡的像方焦面。
[0033] _該聚光透鏡由圓柱體微透鏡在第一陣列的第一面上形成，圓柱體的軸沿著正交 于光軸并且正交于第一方向的第二方向延伸。
[0034]-微透鏡陣列之間的間隔，以及微透鏡的布置和取向適應于，使得光均化系統在正 交于光軸并且正交于第一方向的第二方向，起到這樣的系統的作用，該系統包括：
[0035] 〇聚光透鏡，其在第一陣列的第二面，以及
[0036]〇發散透鏡，其在第二陣列的第一面，
[0037] 使得快門的面在聚光透鏡的物方焦面，并且聚光器的物方焦面在該系統的像方焦 面。
[0038]-在第一陣列的第二面上的聚光透鏡在一方面由圓柱體微透鏡形成，并且發散透 鏡在另一方面也由圓柱體微透鏡形成，其中圓柱體的軸沿著正交于光軸的第一方向延伸。
[0039]-照射器進一步包括位于光均化系統的像方焦面的光圈網絡。
[0040]-光圈網絡的每個光圈放置為面向光均化系統的第二微透鏡陣列的微透鏡。
[0041] 本發明的主題也是一種光刻設備，其包括掩膜和根據本發明的照射器，其中照射 器的快門位于聚光器的像方焦面的共軛面。
[0042] 本發明具有許多優點。
[0043] 根據本發明的照射器在正交于光軸的第一方向，而且在正交于光軸并且優選為正 交于第一方向的第二方向，實現了快門和待照射掩膜之間的共軛條件。
[0044] 此外，根據本發明的照射器使得能夠控制涉及快門的衍射效應，從而增加了快門 在掩膜上的像的銳利度。通過控制光圈，能夠進一步使得第三微透鏡陣列L3對網格相對于 其物方焦面的散焦的敏感性更低，這便利于根據本發明的照射器的安裝和調整。
【附圖說明】
[0045] 本發明的其他特征、目標和優點通過以下描述將是顯而易見的，這些描述是純粹 說明性的并且非限定性的，并且其應該參考附圖進行閱讀。
[0046] 圖1已經被描述，其示意性地顯示了現有技術中已知的照射器；
[0047] 圖2a、2b和2c示意性地顯示了根據本發明的照射器的不同的實施方案。
[0048] 圖3顯示了涉及在快門下游的微透鏡陣列的布置。
[0049] 圖4顯示了取決于穿過光圈網絡的光束的相干性的，位于聚光器物方焦面的快門 的縫的像。
【具體實施方式】
[0050] 照射器的一般描述
[0051] 圖2a、2b和2c示意性地顯示了根據本發明的照射器的一部分。
[0052] 在圖2a中，照射器包括：光束10的光源1'，例如激光光源；衍射元件1，其位于光 源1'的輸出處；以及變焦器2 (這些元件沒有顯示在圖2b和圖2c中）。
[0053] 其進一步包括無焦點系統L1L2,其在變焦器2的輸出處，由第一和第二微透鏡陣 列L1和L2組成。
[0054] 束10在無焦點系統L1L2的輸出處包括多個子束100,形成無焦點系統L1L2的子 出射光瞳。
[0055] 照射器包括快門3,其顯示為兩個網格31、32,并且位于無焦點系統L1L2的出射光 瞳處。
[0056] 光均化系統4位于快門3的下游，使得快門3位于光均化系統4的物方焦面，光均 化系統4包括第三微透鏡陣列L3。
[0057] 照射器還包括聚光器5,通過聚光器5,能夠將來自無焦點系統L1L2的子束100疊 加至光刻掩膜7上，孔障設備6設置在聚光器5和掩膜7所在的平面之間。
[0058] 聚光器5的物方焦面有益地位于均化系統4的像方焦面，以便于確保快門在掩膜 上的像的銳利度。
[0059] 包括這種照射器的光刻