Brevet FR2887043A1 — publié le 20061215

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un illuminateur 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 illuminateur 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, le système d'illumination appelé illuminateur dans la suite de la présente description - d'un dispositif de photolithographie 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 illuminateur connu comporte généralement un élément optique diffractif 1 (également appelé diffractive optical element ou DOE en anglais) qui est illuminé par une source 1' d'illumination. L'élément 1 peut être n'importe quel élément généralement utilisé pour produire de la diffraction, comme par exemple un réseau en deux dimensions de microlentilles 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 élément 1 d'un type donné ne peut générer qu'un seul motif à la fois. L'illuminateur 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 formé de l'élément 1 du zoom 2 des axicons 3 permet donc d'obtenir un profil d'éclairement voulu dans la pupille. Le faisceau lumineux sortant des axicons illumine un élément optique diffractif 4. L'élément 4 est généralement constitué de deux matrices formées d'un réseau en deux dimensions de microlentilles 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 4 dont la sortie illumine un condenseur 5. Le condenseur 5 comporte une pluralité de lentilles qui permettent de superposer au niveau de l'obturateur 6 les sous faisceaux issus de l'élément diffractif 4. L'ensemble élément 4 condenseur 5 uniformise ainsi l'éclairement 20 dans le plan d'un obturateur 6. En effet, la sortie du condenseur 5 illumine un obturateur 6 (également appelé slit en anglais) comportant notamment des lames dont certaines sont mobiles par rapport aux autres. L'obturateur 6 permet de façon connue d'obturer le faisceau lumineux issu du condenseur 5. L'obturation peut s'effectuer à une vitesse d'environ 160 mm/s. L'obturateur 6 permet de contrôler la dose, le format image, et le profil d'illumination sur un masque 8 grâce à un groupe 7 de lentilles d'illumination (ou Illumination Lens Group (ILG)) placé en sortie de l'obturateur 6. Le groupe 7 forme un relais optique qui conjugue le plan de l'obturateur 6 et le masque 8. En fait, sans le groupe 7, l'obturateur 6 et le masque 8 devraient être situés dans le même plan, ce qui est impossible du point de vue mécanique dans le montage de la figure 1. La fonction principale de l'illuminateur est d'éclairer le masque de la façon la plus uniforme possible. Typiquement, on cherche à obtenir des uniformités d'éclairement avec moins de un pourcent (1 %) de variation. Les sources 1' d'illumination sont des lasers présentant de très grandes variations d'illumination. Il est nécessaire de faire appel à des étages d'homogénéisation de l'illumination, fondés généralement sur l'utilisation des matrices de microlentilles. Lorsque l'on recherche une très grande uniformité d'éclairement, il est toutefois difficile de prédire avec suffisamment de précision la qualité que l'on obtiendra après fabrication de l'homogénéiseur - formé des matrices précitées. Des erreurs de fabrication et de conception de l'homogénéiseur, ou des erreurs dans la réalisation des traitements antireflets, peuvent générer des variations d'illumination. Ces erreurs sont difficiles à simuler. Les variations d'illumination ont souvent sensiblement un profil ayant une forme de parabole comme le montrent les figures 7A et 7B, le sommet de la parabole étant sensiblement au centre du profil d'éclairement. Il est donc intéressant de disposer d'un système permettant de corriger les éventuelles non uniformités d'éclairement. En général, les non uniformités précitées peuvent être corrigées en réusinant les matrices de microlentilles jusqu'à obtenir le profil d'éclairement homogène souhaité. On comprend que cet usinage est complexe et onéreux. De plus, s'il est effectué de façon incorrecte, toute la matrice de microlentilles est à remplacer. D'autres solutions de correction sont fondées soit sur l'utilisation de masques, soit sur le déplacement de lentilles pour corriger les défauts d'uniformité. Ces solutions sont soit optiquement non satisfaisantes - car elles occultent en partie l'illumination - soit mécaniquement complexes car elles demandent un positionnement précis des masques et/ou des lentilles. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, l'invention propose un illuminateur d'un dispositif de photolithographie, comportant une source d'illumination d'un masque, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une lame compensatrice ayant un coefficient de transmission de l'illumination qui est variable selon une direction de variation sensiblement perpendiculaire à une direction normale à la lame, la lame étant mobile par rapport à la source selon une direction de déplacement sensiblement parallèle à ladite direction de variation. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible: - l'illuminateur comporte deux lames dont les coefficients de transmission varient inversement l'un par rapport à l'autre selon la direction de variation, les deux lames étant aptes à être déplacées selon des mouvements inverses l'un par rapport à l'autre selon la direction de déplacement sensiblement parallèle à ladite direction de variation; - les lames sont montées dans un support en coulissement l'une par rapport à l'autre, le support comportant des moyens de déplacement aptes à déplacer les lames selon des mouvements de même amplitude mais dans des sens inverses selon la direction sensiblement parallèle à la direction de variation; - les moyens de déplacement comportent des crémaillères solidaires des lames et coopérant avec un pignon; - les lames présentent, l'une par rapport à l'autre, un profil de coefficients de transmission variant d'une même amplitude mais dans des sens inverses selon la direction de déplacement sensiblement parallèle à la direction de variation; - le coefficient de transmission de chaque lame varie selon un profil 25 sinusoïdal; - le coefficient de transmission est compris entre 0.9 et 1; - chaque lame est une lame de verre présentant un traitement de surface et/ou une densité optique différente pour faire varier le coefficient de transmission. L'invention concerne également un procédé d'apodisation d'illumination selon lequel on place deux lames dont les coefficients de transmission varient inversement l'un par rapport à l'autre selon une direction de variation, et on déplace les deux lames selon des mouvements inverses l'un par rapport à l'autre selon la direction sensiblement parallèle à ladite direction de variation jusqu'à obtenir un profil d'éclairement de l'illumination dont les variations sont inférieures à un seuil prédéterminé. L'invention présente de nombreux avantages. Un illuminateur selon l'invention présente une homogénéité d'éclairement avec moins de 1 /o de variation. L'illuminateur selon l'invention ne présente pas un profil d'éclairement parabolique de plus de 1% de variation, mais un profil d'éclairement plus plat. L'illuminateur est mécaniquement et optiquement simple. Il ne 10 nécessite pas de réusinage précis de matrices de microlentilles pour son réglage. Il ne nécessite pas non plus le positionnement précis de masques et/ou de lentilles de correction, ni leur déplacement. L'illuminateur est donc moins onéreux. 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 montage 20 d'un illuminateur d'un dispositif de photolithographie connu de l'art antérieur; - les figures 2A, 3A et 4A représentent schématiquement le profil d'éclairement de l'illumination dans les cas de disposition des lames dans les cas 2B, 3B et 4B respectivement; - les figures 2B, 3B et 4B représentent trois dispositions possibles de deux lames l'une par rapport à l'autre dans un illuminateur selon l'invention; - la figure 5 représente une disposition possible d'un ensemble d'au moins une lame dans un illuminateur selon l'invention; - la figure 6 représente schématiquement des moyens de déplacement des 30 lames compensatrices; - les figures 7A et 7B, déjà commentées, représentent des profils d'éclairement dans des illuminateurs selon l'art antérieur ou ne comportant pas de lames compensatrices. Dans toutes les figures, les éléments similaires ont des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 5 représente schématiquement une partie d'un illuminateur d'un dispositif de photolithographie selon l'invention. L'illuminateur comporte une source d'illumination (non représentée sur la figure 5) d'un masque 8. On place sur le chemin optique de l'illumination vers le masque 8, par exemple en sortie d'un groupe 7 de lentilles d'illumination, au moins une lame compensatrice - référencée par 9 ou 10 sur la figure 5 - ayant un coefficient de transmission de l'illumination qui est variable selon une direction de variation 14 sensiblement perpendiculaire à une direction 13 normale à la lame compensatrice 9 ou 10. La lame compensatrice 9 ou 10 permet de corriger les variations dans le profil d'illumination du masque en effectuant une apodisation. Dans le cas d'un profil d'illumination, par exemple en sortie du groupe 7, qui est conforme à celui représenté à la figure 7A, la lame compensatrice a un profil de coefficient de transmission de forme parabolique inverse à celui de la figure 7B, pour compenser la forme parabolique du profil d'éclairement. Bien entendu, dans le cas d'un profil d'éclairement selon la figure 7B, la lame compensatrice a un coefficient de transmission de forme parabolique inverse également. Ainsi, en multipliant les profils d'illumination des figures 7A ou 7B avec les profils de transmission de la lame compensatrice, on obtient un profil résultant sensiblement plat et homogène. Le profil de transmission de la lame doit être exactement l'inverse du profil d'éclairement et la lame peut être déplacée jusqu'à ce que la compensation soit optimale. Très préférentiellement, l'illuminateur comporte deux lames 9 et 10 dont les coefficients de transmission varient selon une direction 14 de variation sensiblement perpendiculaire à une direction 13 normale à chaque lame compensatrice 9 ou 10. De plus, les lames 9 et 10 sont disposées l'une par rapport à l'autre de sorte que leurs coefficients de transmission varient inversement l'un par rapport à l'autre selon la direction de variation, comme le montrent schématiquement les figures 2B, 3B et 4B. La figure 2B montre que les deux lames 9 et 10 sont placées au droit l'une de l'autre, de sorte que la partie ayant un coefficient de transmission le plus faible de l'une soit située au droit de la partie de l'autre lame qui a le coefficient de transmission le plus fort. Si le coefficient de transmission de la lame 9 est décroissant d'un bord de la lame 9 à son autre bord, alors le coefficient de transmission de la lame 10 est croissant dans le même sens. Même si elle s'effectue dans des sens inverses, la variation des coefficients de transmission s'effectue préférentiellement selon une même amplitude. Chaque lame 9 ou 10 est préférentiellement une lame de verre présentant un traitement de surface 11 et/ou une densité optique différente pour faire varier le coefficient de transmission selon la direction 14. Les transmissions variables des lames peuvent être obtenues au moyen de traitements de surfaces spécifiques comme par exemple les traitements anti-reflets déposés sur les lames. En faisant varier l'épaisseur des couches de ce traitement, on fait varier le coefficient de transmission. En contrôlant localement l'épaisseur des couches, il est possible d'obtenir des profils de transmission comme représentés sur les figures 2A, 3A et 4A. Sur les figures 2B, 3B et 4B, le traitement de surface 11 fait que le coefficient de transmission est plus faible sur un bord où le traitement de surface 11 a été effectué, le coefficient de transmission étant supérieur au fur et à mesure que le traitement de surface diminue et qu'on s'éloigne de ce bord. Les figures 2A, 3A et 4A montrent que les lames 9 et 10 ont des coefficients de transmission variables avec une amplitude de 4%. Les coefficients de transmission sont compris entre 0,9 et 1, préférentiellement compris entre 0,96 et 1. La transmission totale de l'ensemble lame 9 - lame 10 est le produit des coefficients de transmission des deux lames. Les coefficients de transmission varient également préférentiellement selon un profil sinusoïdal - pour avoir une résultante qui peut être parabolique comme on le verra en référence aux figures 3A et 4A. On constate que les profils des coefficients de transmission sont préférentiellement symétriques l'un par rapport à l'autre par rapport à un plan perpendiculaire au milieu de l'ensemble constitué par les plaques 9 et 10 comme le montre les figures 2A, 3A et 4A. Le coefficient de transmission résultant de la traversée des deux lames est représenté par la courbe ayant des croix. La figure 2A montre que les coefficients de transmission se compensent l'un l'autre dans cette position. Les lames 9 et 10 n'apportent dans cette position aucune compensation lors de la traversée de l'illumination, c'est à dire que le profil de transmission résultant est plat et homogène. Si, à partir de la position de la figure 2B, on constate que le profil d'éclairement de l'illumination en sortie des lames 9 et 10 est satisfaisant, c'est à dire plat et homogène, alors on laisse les lames dans la position initiale de la figure 2B. Si en revanche, à partir de la position de la figure 2B, on constate que le profil d'illumination en sortie des lames 9 et 10 est conforme à la figure 7A, on déplace les lames l'une par rapport à l'autre, dans des sens inverses selon une direction sensiblement parallèle à la direction 14 de variation des coefficients de transmission, pour obtenir une disposition des lames 9 et 10 conforme à la figure 3B. Le profil des coefficients de transmission résultant est la courbe en forme de parabole possédant des croix de la figure 3A. Le profil de transmission de la figure 3A peut compenser le profil d'éclairement de la figure 7A. On peut ainsi obtenir en sortie des lames 9 et 10 un profil d'éclairement résultant sensiblement plat et homogène à quelques fractions de % près. Si, à partir de la position initiale de la figure 2B, on constate un profil d'éclairement en sortie des lames 9 et 10 conforme à la figure 7B, alors on déplace les lames 9 et 10 l'une par rapport à l'autre pour obtenir une position relative des lames conforme à la figure 4B. Le profil de transmission des lames 9 et 10 résultant est conforme à la figure 4A. Encore une fois, il est possible de compenser, grâce au profil de transmission de la figure 4A, le profil d'illumination de la figure 7B pour obtenir un profil résultant plat et homogène à quelques fractions de% près. Afin de pouvoir déplacer les lames l'une par rapport à l'autre selon des mouvements inverses de rnême amplitude, et obtenir ainsi un profil de transmission résultant en forme de parabole, la figure 6 montre que les lames 9 et 10 sont montées dans un support 15 comportant des moyens 12 et 13 de déplacement des lames. Les moyens de déplacement 12 et 13 permettent de déplacer les lames 9 et 10 pour obtenir les dispositions selon les figures 3B et 4B. A partir de la position de la figure 2B, les lames doivent être préférentiellement déplacées avec des mêmes amplitudes mais dans des sens inverses selon la direction sensiblement parallèle à la direction 14 de variation des coefficients de transmission. La figure 6 montre que les moyens de déplacement 12 et 13 comportent par exemple des crémaillères 13 disposées sur au moins un des côtés de chaque lame et coopérant avec un pignon 12 qui permet de déplacer la lame 9 dans un sens tout en déplaçant la lame 10 d'une même distance dans un sens inverse. Sur la figure 5, les lames 9 et/ou 10 sont placées après le groupe de lentilles, mais d'autres endroits sont possibles pour placer les lames 9 et/ou 10 comme par exemple après le condenseur 5. REVENDICATIONS 1. Illuminateur d'un dispositif de photolithographie, comportant une source (1') d'illumination d'un masque (8), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une lame compensatrice (9, 10) ayant un coefficient de transmission de l'illumination qui est variable selon une direction (14) de variation sensiblement perpendiculaire à une direction (13) normale à la lame, la lame étant apte à être déplacée par rapport à la source (1') selon une direction de déplacement sensiblement parallèle à ladite direction (14) de variation. 2. Illuminateur selon la revendication précédente, comportant deux lames (9, 10) dont les coefficients de transmission varient inversement l'un par rapport à l'autre selon la direction (14) de variation, les deux lames étant aptes à être déplacées selon des mouvements inverses l'un par rapport à l'autre selon la direction de déplacement. 3. Illuminateur selon la revendication précédente, dans lequel les lames (9, 10) sont montées dans un support (15) en coulissement l'une par rapport à l'autre, le support (15) comportant des moyens (12, 13) de déplacement aptes à déplacer les lames selon des mouvements de même amplitude mais dans des sens inverses selon la direction de déplacement. 4. Illuminateur selon la revendication précédente, dans lequel les moyens 25 (12, 13) de déplacement comportent des crémaillères (13) solidaires des lames (9, 10) et coopérant avec un pignon (12). 5. Illuminateur selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel les lames (9, 10) présentent, l'une par rapport à l'autre, un profil de coefficients de transmission variant d'une même amplitude mais dans des sens inverses selon la direction de déplacement. 6. Illuminateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le coefficient de transmission de chaque lame (9, 10) varie selon un profil sinusoïdal. 7. Illuminateur selon la revendication précédente, dans lequel le coefficient de transmission est compris entre 0.9 et 1. 8. Illuminateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque lame (9, 10) est une lame de verre présentant un traitement de surface et/ou une densité optique différente pour faire varier le coefficient de transmission. 9. Procédé d'apodisation d'une illumination d'un masque (8) dans un illuminateur d'un dispositif de photolithographie, l'illumination étant issue d'une source (1'), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes selon lesquelles: - on place sur le chemin optique de l'illumination au moins une lame (9, 10) ayant un coefficient de transmission de l'illumination variable selon une direction (14) de variation sensiblement perpendiculaire à une direction (13) normale à la lame, et - on déplace la lame par rapport à la source (1') selon une direction de déplacement sensiblement parallèle à ladite direction (14) de variation jusqu'à obtenir un profil d'éclairement de l'illumination dont les variations sont inférieures à un seuil prédéterminé. 10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on place deux lames dont les coefficients de transmission varient inversement l'un par rapport à l'autre selon la direction (14) de variation, et on déplace les deux lames selon des mouvements inverses l'un par rapport à l'autre selon la direction de déplacement jusqu'à obtenir un profil d'éclairement de l'illumination dont les variations sont inférieures à un seuil prédéterminé.