FR2839551A1 - Systeme de detection d'un etat de polarisation, appareil d'exposition, dispositif a source de lumiere et procede de fabrication de dispositifs - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de détection de l'état de polarisation de la lumière destiné notamment à détecter des paramètres de Stokes. Le système utilise notamment un premier diviseur (102) destiné a diviser la lumière incidente (101) en deux faisceaux lumineux ayant le même état de polarisation que celui de la lumière incidente, un détecteur (105) destiné à détecter l'un des deux faisceaux lumineux provenant du premier diviseur et ayant traversé un polariseur (104), et une unité d'acquisition (112) destinée à acquérir une information concernant l'état de polarisation de la lumière incidente sur la base d'un signal de sortie du détecteur.Domaine d'application : fabrication de circuits intégrés, etc.
Description
SP 21015.69 GP
L' invention concerne de facon generale un systeme de detection d'un etat de polarisation, une source de lumiere et un appareil d' exposition. Plus particulierement, ['invention est mise en muvre sous la forme d'un systeme de s detection d'un etat de polarisation destine a detecter les parametres de Stokes diun flux lumineux, un appareil d'exposition comportant un tel systeme de detection de l'etat de polarisation, et une source de lumiere comportant
un tel systeme de detection de l'etat de polarisation.
La figure 6 des dessins annexes et decrits ci-apres montre une structure connue d'un instrument de mesure de Stokes. L' instrument de mesure de Stokes est un dispositif destine a detecter les quatre parametres de Stokes S0, S1, S2 et S3 d'un flux lumineux, de facon a detecter l'etat de polarisation du flux lumineux. Ces parametres de Stokes S0, S1, S2 et S3 vent des indices qui indiquent la quantite totale de lumiere, la composante de polarisation lineaire p ou la composante de polarisation x par rapport a un axe de coordonnees normales, une composante de polarisation lineaire a +45 et une composante de polarisation circulaire dans le sens des aiguilles diune montre, respectivement. Sur la figure 6, on designe en 5101 une source de lumiere et on designe en 5102 un flux lumineux provenant de 2s la source de lumiere. On designe en 5103 une lame a
difference de phase, et on designe en 5104 un polariseur.
On designe en 5105 un photodetecteur et en 5106 une unite d' affichage ou une unite d' exploitation. Le polariseur 5104 est rendu rotatif, et la lame de phase 5103 est agencee de facon a etre introduite de facon retractable dans le chemin
lumineux du flux lumineux incident.
Pendant que le polariseur est en rotation alors que la lame a difference de phase est maintenue retractee, les signaux de sortie du photodetecteur correspondent aux angles de rotation du polariseur de 0 , de 90 et de 45 , respectivement, vent designee respectivement par I1, I2 et I3. De plus, le signal de sortie du photodetecteur ou la longueur d'onde de la source de lumiere est et la lame a difference de phase, concue pour produire une difference de phase de X/4 dans la lumiere polarisee, est introduite dans le chemin lumineux de facon que son axe d'avance de phase soit maintenu a 45 tandis que ['angle du polariseur est
etabli a 90 , est designe I4.
Sur la base de ces signaux de sortie du photodetecteur, on peut determiner les parametres de Stokes SO, Sl, S2 et S3 par le calcul, de la maniere suivante: So = I1+I2
S1 = I1 - I2
S2 = 2xI3-(Il+I2) S3 = 2xI4-(II+I2) Les parametres vent ainsi utilises pour examiner l'etat de polarisation du flux lumineux provenant d'une
source de lumiere.
Des instruments classiques de mesure de Stokes utilisent, dans de nombreux cas, un systeme rotatif tel qu'un polariseur. Par consequent, dans le cas ou les parametres de Stokes changent fortement, la mesure devient difficile a realiser ou bien, en variante, un dispositif de mesure de grandes dimensions devient necessaire. En outre, dans le cas ou le flux lumineux dont l'etat de polarisation est mesure par l'utilisation d'un instrument de mesure de Stokes est ensuite utilise, il existe un temps de retard entre le moment ou le flux lumineux est mesure par l' instrument de mesure de Stokes et le moment ou le flux lumineux est reellement utilise dans un appareil ou analogue. Ceci signifie que les parametres du flux lumineux au moment de l'utilisation reelle de celui-ci ne peuvent pas etre detectes. De plus, dans le cas ou l'etat de polarisation de la lumiere d' exposition dans un appareil d'exposition est me sure en utilisant un instrument de mesure classique de Stokes, chaque mesure doit etre executee pendant qu'un polariseur ou analogue est en rotation. Ceci exige un long temps de mesure et conduit a
une diminution de la production de l'appareil d'exposition.
Un objet de l 'invention est done de procurer un systeme de detection d'etat de polarisation, un appareil d' exposition, une source de lumiere et un procede de fabrication de dispositifs par lesquels au moins l'un des
problemes decrits ci-dessus peut etre resolu.
Conformement a un aspect de ['invention, il est propose un systeme de detection d'etat de polarisation, comportant: un premier moyen de division destine a diviser une lumiere incidente en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polari sat ion que la lumiere incidente; un detecteur destine a detecter l'un des deux faisceaux lumineux provenant du premier moyen de division, a travers un polariseur; et un moyen d' acquisition destine a acquerir une information concernant l'etat de polarisation de la lumiere incidente sur la base d'un signal de sortie
du detecteur.
Conformement a un autre aspect de l 'invention, il est propose un appareil d' exposition destine a exposer un substrat a un motif d'un reticule, comportant: un premier moyen de division destine a diviser une lumiere provenant d'une source de lumiere en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que la lumiere provenant de la source de lumiere; un detecteur destine a detecter l'un des deux faisceaux lumineux provenant du premier moyen de division, par l'intermediaire d'un polariseur; et un moyen d' acquisition destine a acquerir une information concernant l'etat de polarisation de la lumiere provenant de la source de lumiere, sur la base d'un signal de sortie du detecteur, le reticule etant eclaire par l'autre des deux faisceaux lumineux. Conformement a un autre aspect de l 'invention, il est propose un dispositif a source de lumiere comportant: une 3s source de lumiere; un premier moyen de division destine a diviser la lumiere provenant de la source de lumiere en deux fai sceaux lumineux ayant le meme etat de pol ari sat ion que la lumiere provenant de la source de lumiere; un premier detecteur destine a detecter l'un des deux faisceaux lumineux, par l'intermediaire diun polariseur; et un moyen d' acquisition destine a acquerir une information concernant l'etat de polarisation de la lumiere provenant de la source de lumiere, sur la base d'un signal
de sortie du premier detecteur.
Conformement a un autre aspect encore de l 'invention, il est propose un procede de fabrication d'un dispositif, comprenant les etapes qui consistent: a diviser de la lumiere provenant d'une source de lumiere en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de la lumiere provenant de la source de lumiere; a detecter l'un des deux faisceaux lumineux a travers un polariseur et en utilisant un detecteur; a acquerir une information concernant l'etat de polarisation de la lumiere provenant de la source de lumiere, sur la base d'un signal de sortie du detecteur; a exposer un substrat a un motif d'un reticule, en eclairant le reticule avec l'autre des deux
faisceaux lumineux; et a developper le substrat expose.
Ltinvention sera decrite plus en detail en regard des dessins annexes a titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: 2s la figure 1 est une vue schematique et simplifiee d'un systeme de detection d'etat de polarisation selon une premiere forme de realisation de l 'invention; la figure 2 est une vue schematique pour expliquer des details d'un moyen de division de lumiere dans la premiere forme de realisation de l 'invention; la figure 3 est une vue schematique et simplifiee diun systeme comportant une unite a source de lumiere, selon une deuxieme forme de realisation de l' invention; la figure 4 est une vue schematique simplifiee d'une unite a source de lumiere selon une quatrieme forme de realisation de l 'invention; la figure 5 est une vue schematique simplifiee diun appareil d'exposition selon une sixieme forme de realisation de l 'invention; la figure 6 est une vue schematique d'un instrument de mesure de Stokes classique; la figure 7 est une vue schematique pour expliquer des details d'un appareil d' exposition selon la sixieme forme de realisation de l 'invention; la figure 8 est une vue schematique d'un appareil d' exposition selon une huitieme forme de realisation de l' invention; la figure 9 est un organigramme diun procede de fabrication d'un dispositif; et la figure 10 est un organigramme pour expliquer des details d'un traitement de tranches, inclus dans le procede
de la figure 9.
On decrira une premiere forme de realisation de
l' invention en reference aux figures 1 et 2.
Sur la figure 1, on designe en 101 une lumiere incidente et on designe en 102 et en 103 des moyens de division de faisceau lumineux (moyens de division) destines chacun a diviser une lumiere incidente en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de la lumiere incidente. On designe en 104 un prisme polariseur de GlanThompson du type a faisceau double, et on designe en 107 et 110 les prismes polariseurs Glan-Thompson du type a faisceau unique. On designe en 109 une lame a difference de phase \/4, et on designe en 105, 106, 108 et 111 des photodetecteurs (moyens detecteurs). On designe en 112 un
circuit d' exploitation (moyens d'acquisition).
La lumiere incidente 101 entre dans le moyen 102 de division de faisceau lumineux par loquel elle est divisee en un premier faisceau lumineux qui est reflechi avec le meme etat de pol ari sat ion que celui de la lumiere incidente, et en un second faisceau lumineux qui est transmis avec le meme etat de polarisation que celui de la lumiere incidente. Le premier faisceau lumineux entre dans le prisme Glan-Thompson 104 du type a faisceau double par lequel il est divise en deux lumieres polarisees orthogonales entre elles. Ces flux tombent sur les
s photodetecteurs 105 et 106, respectivement.
Le second faisceau lumineux ayant passe a travers le moyen 102 de division de lumiere penetre ensuite dans le moyen 103 de division de faisceau lumineux par lequel il est divise en un troisieme faisceau lumineux reflechi avec le meme etat de polarisation que celui de la lumiere incidente, et en un quatrieme faisceau lumineux transmis avec le meme etat de polarisation que celui de la lumiere incidente. La troisieme faisceau lumineux entre dans le prisme (107) Glan-Thomson du type a faisceau unique dont l'axe de transmission est tourne de -45 et est fixe dans cette orientation, de fac,on qu'une composante de lumiere polarisee rectilignement a +45 soit rec,ue par le photodetecteur 108. Le quatrieme faisceau lumineux tombe sur la lame a difference de phase \/4 dont l'axe d'avance de phase est tourne de +45 et est fixe dans cette orientation, et elle arrive ensuite au prisme Glan-Thompson de type a faisceau unique dont l'axe de transmission est fixe a 0 , afin que seule une composante de lumiere polarisee qui est transmise soit re,cue par le
photodetecteur 111.
Sur la base des quantites de lumiere re,cue par les photodetecteurs 105, 106, 108 et 111, le circuit d' exploitation 112 calcule et detecte les parametres de
Stokes.
On donnera maintenant une explication detaillee des moyens de division de faisceau lumineux destines a conserver l'etat de polarisation en reference a la figure 2. 3s La figure 2 illustre les moyens de division de faisceau lumineux destines a diviser une lumiere incidente en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de la lumiere incidente. On designe en 201 une lumiere incidente, et on designe en 204, 205 et 206 des lames a faces planes et paralleles disposees S chacune de facon a recevoir la lumiere sous un angle d' incidence de 45 . On designe en 202 un premier faisceau lumineux reflechi deux fois par les deux lames a faces planes et paralleles, et on designe en 203 un faisceau lumineux passant a travers les deux lames a faces planes et paralleles. On designe en 207 et 208 une lumiere non voulue, ne devant pas etre utilisee dans cette forme de realisation. La premiere lame 204 a faces planes et paralleles et la seconde lame 205 a faces planes et paralleles vent disposees de facon qu'une composante de lumiere polarisee p reflechie par la premiere lame 204 a faces planes et paralleles soit reflechie, sous forme diune composante de lumiere polarisee s, par la seconde lame 205 a faces planes et paralleles. Avec cette structure, la composante de lumiere polarisee reflechie par la premiere lame 204 a faces planes et paralleles, en tent que lumiere polarisee s, est reflechie par la seconde lame 205 a faces planes et paralleles en tent que composante de lumiere polarisee p. Par ailleurs, la troisieme lame 206 a faces planes et paralleles est prevue de facon qu'une composante de lumiere polarisee p ayant passe a travers la premiere lame 204 a faces planes et paralleles soit transmise a travers la troisieme lame 206 en tent que composante de lumiere polarisee s. Avec cette structure, la composante de lumiere polarisee ayant passe a travers la premiere lame 204 a faces planes et paralleles en tent que lumiere polarisee s est reflechie par la troisieme lame 206 a faces planes et paralleles en tent que composante de lumiere polarisee p. On expliquera a present le principe selon lequel une lumiere incidente est divisee en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de pol ari sat ion que celui de la lumiere incidente. Ici, pour plus de simplicite, on ne prendra pas en consideration la reflexion a la face inferieure de la
lame a faces planes et paralleles.
Si la lumiere incidente est une lumiere polarisee par s fait, son vecteur champ electrique peut etre calcule ainsi: E = Ep+Es c'est-a-dire en la decomposant en une composante polarisee rectilignement Ep, devant devenir la composante polarisee p lorequ'elle est reflechie par la premiere lame a faces planes et paralleles, et une composante de lumiere polarisee rectilignement Es' devant devenir la composante de lumiere polarisee s. Dans le cas ou la lumiere incidente est une lumiere partiellement polarisee ou une lumiere non polarisee, etant donne qu'elles peuvent etre considerees comme etant une agregat ion de plus ieurs composantes de lumiere polarisee parfaite, il suffirait de conserver
lietat de polarisation parfaite de chacune d'elles.
Dans le cas ou trots lames a faces planes et paralleles formees de la meme matiere vent utilisees, etant donne que ces trots lames ont toutes les memes reflectances d'amplitudes rp et rS par rapport a la polarisation p et la polarisation s, si ['amplitude complexe de la composante de lumiere polarisee rectilignement (composante de lumiere polarisee p lorequ'elle est reflechie par la premiere lame a faces planes et paralleles) de la lumiere incidente est Ep alors que ['amplitude complexe de la composante de lumiere polarisee s est Es, ['amplitude complexe Ell de la premiere composante de lumiere polarisee du premier faisceau lumineux 202, pouvant etre obtenue par des reflexions doubles, est alors exprimee par: El1 = rsrpEp Par ailleurs, ['amplitude complexe de la seconde composante de polarisation E12 est: E12 = rprsEs 3s Par consequent, ['amplitude complexe El de la lumiere de reflexion correspondent a leur somme est: E1 = rsrp(Ep+Es) Etant donne que ceci est un faisceau lumineux correspondent a la lumiere incidente, telle que multipliee par une constante rsrp, on volt que le premier faisceau lumineux s 202 est simplement un faisceau lumineux ayant le meme etat
de polarisation que celui de la lumiere incidente.
Par ailleurs, l 'amplitude complexe E21 de la premiere composante de lumiere polarisee du second faisceau lumineux 203, pouvant etre obtenue par des transmissions doubles est: E21 = tStpEp Par ailleurs, ['amplitude complexe E22 de la seconde composante de lumiere polarisee est: E2 2 = tptSEs L'amplitude complexe E1 de la lumiere de reflexion, correspondent a leur somme, est: E2 = tstp(Ep+Es) Etant donne qu'il s'agit d'un faisceau lumineux correspondent juste a la lumiere incidente, telle que multipliee simplement par une constante tStp, on volt que le second faisceau lumineux 203 est simplement un faisceau lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de la
lumiere incidente.
I1 convient de noter ici que, bien que dans cet exemple, la lumiere tombe sous un angle d' incidence de 45 sur une lame a faces planes et paralleles, si les trots lames ont le meme angle d' incidence, il est inutile diutiliser ['angle de 45 . En outre, trots elements optiques tels que des reseaux ou des diviseurs de faisceau ayant la meme propriete de division de lumiere, telle qu'une caracteristique de reflexion ou une caracteristique de transmission, en fonction de la polarisation, peuvent etre utilises avec sensiblement les memes effete avantageux. De plus rp, rS, tp et tS peuvent ne pas etre des constantes constituees de nombres reels. Ils peuvent etre 3s des constantes constituees de nombres complexes dans le cas
ou un diviseur ayant un film, par exemple, est utilise.
Bien que de la lumiere non voulue ne soit pas illustree sur la figure 1, etant donne que les lumieres non voulues 207 et 208 de la figure 2 vent des lumieres parasites, un element d'amortissement de faisceau peut etre utilise pour les absorber. Sur la figure 1, le circuit d'exploitation (moyen d'acquisition) 112 calcule les quantites de lumiere provenant des quatre photodetecteurs de la maniere decrite ci-dessous, et detecte les parametres de Stokes. Ici, les deux moyens 102 et 103 de division de faisceau lumineux ont la meme propriete, et on suppose aussi que la lumiere incidente et la lumiere emise vent dans une relation telle que decrite plus haut. En outre, la transmissivite du prisme Glan-Thompson et de la lame de phase est supposee etre de 100%. Les amplitudes complexes EA, EB, Ec et ED des champs electriques des faisceaux lumineux qui peuvent etre obtenues aux photodetecteurs 105, 106' 108 et 111 vent alors, respectivement: A rprEg EB = =DrPEP EC = J) rS=Pt5LP (EP+ES) XD ( 17} tS tp2e (2)iEef4)iE (/4)i Par consequent, les quantites de lumiere I1, I2, I3 et I4 detectees par les photodetecteurs 105, 106, 108 et 111 vent: I1 = I rpr | | Es i I2 = 1 r rp 121 p 12 I3 = (1 /) 1 rrpttp I 1 ú6+Ep I I4 = 11/) 1tStp41e-1/4)i +e(74>iE 32 Les constantes rp, rs, tp et ts peuvent etre determinees a l'avance par calcul ou par mesure, et une operation de correction peut etre executee en relation avec ces constantes. Ainsi, on peut determiner les parametres de
Stokes So, S1, S2 et S3.
SO = (Il+I2}flrpr S1 = (I1-I2) I rpr5 S2 = xI/lrprstpt1 -so S3 = xI4/ltptsl -So Dans le cas ou les parametres vent determines de la maniere decrite ci-dessus, toutes les informations concernant l'etat de polarisation, y compris la quantite de lumiere, peuvent etre obtenues. Cependant, si cela est souhaite, senles les donnees necessaires peuvent etre
mesurees et calculees.
Bien qu'un prisme Glan-Thompson soit utilise en tent que prisme 104 dans cet exemple, on peut utiliser un prisme de Rochon, un prisme de Senarmont, un prisme de Wollaston ou un diviseur de faisceau a polarisation forme d'un film dielectrique multicouche ou analogue. En resume, on peut utiliser un element optique ayant pour effet de produire des composantes de polarisation orthogonales. Il convient de noter a cet egard que les formules d' operations decrites ci-dessus peuvent differer suivant la composante de
polarisation qui est detectee par chaque detecteur.
En outre, bien que les prismes 107 et ll0 aient ete decrits comme etant des prismes de Glan-Thompson, on peut utiliser n'importe quel element optique a leur place si une composante de lumiere polarisee rectilignement peut etre ainsi extraite. On peut construire un appareil peu couteux dans lequel une fenetre de Brewster est utilisee en tent
que polariseur.
En outre, au lieu de diviser la lumiere en deux faisceaux lumineux en 104, on peut agencer un polariseur et un detecteur de facon que: un polariseur ayant pour effet d'extraire une lumiere polarisee rectilignement soit utilisee et que, en avant du moyen 102 de division de lumiere, un autre moyen de division de lumiere du meme type soit prevu pour separer un autre faisceau lumineux, de facon qu'une composante de lumiere polarisee rectilignement, orthogonale au faisceau lumineux extrait par le moyen 102 de division, soit extraite. Cet agencement est particulierement efficace dans le cas ou deux prismes de precision vent utilises pour obtenir avec precision une composante polarisee rectilignement. Une deuxieme forme de realisation de l 'invention concerne un appareil ayant une source de lumiere, dans lequel l'etat de polarisation de la lumiere est mesure en temps reel en utilisant un systeme de detection d'etat de polarisation. Cette forme de realisation sera decrite en reference a la figure 3. On designe en 301 une source de lumiere et on designe en 302 un moyen de division de lumiere destine a diviser la lumiere provenant de la source de lumiere en deux faisceaux lumineux, tout en conservant l'etat de polarisation. On designe en 303 un appareil dans loquel la lumiere provenant de la source de lumiere doit etre utilisee. On designe en 304 un systeme de detection d'etat de polarisation tel que decrit en reference a la premiere forme de realisation. On designe en 305 et en 306 deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation
que celui de la lumiere provenant de la source de lumiere.
La lumiere provenant de la source de lumiere 301 entre dans le moyen 302 de division de faisceau lumineux, tel que represente sur la figure 2 de la premiere forme de realisation, destine a diviser la lumiere en deux faisceaux lumineux tout en conservant son etat de polarisation, de facon a produire des faisceaux lumineux 305 et 306 ayant le meme etat de polarisation. L'un (305) des faisceaux lumineux est destine a etre utilise pour une mesure de l'etat de polarisation, a l 'aide du systeme 304 de detection d' etat de polarisation. L' autre faisceau lumineux
306 est introduit directement dans l'appareil.
Conformement a cette forme de realisation, l'etat de
polarisation de la lumiere est mesure en temps reel.
L'appareil de cette forme de realisation peut etre n'importe quel appareil tel qu'un systeme d'eclairage de divers types, un appareil d' exposition, un systeme de mesure optique, un systeme d'observation optique, un systeme a interferometre, etc., ou un changement de l'etat
de polarisation a un effet sur les performances.
Une troisieme forme de realisation de l 'invention concerne un appareil similaire a la deuxieme forme de realisation, dans lequel l' information concernant l'etat de polarisation obtenue par l'intermediaire du systeme de detection d'etat de polarisation est transmise a l'appareil, afin de commander l'appareil sur la base de
cette information.
En ce qui concerne le procede de commande de l'appareil, il peut s'agir d'un procede dans lequel l'appareil est arrete si un etat de polarisation souhaite n'est pas etabli, ou un procede dans lequel un systeme optique quelconque de l'appareil est regle afin que l'etat de polarisation de la lumiere introduite dans l'appareil soit convert) en un etat de polari sat ion qui est le mieux adapte a une utilisation dans l'appareil. En variante, le resultat de la mesure de l'appareil peut etre corrige en
fonction de l'etat de polarisation detecte.
Une quatrieme forme de realisation de l 'invention concerne une unite a source de lumiere dans laquelle l'etat de polarisation d'une lumiere est mesure en temps reel par l'utilisation d'un systeme de detection d'etat de polarisation et une commande par retroaction est realisee sur la base de cet etat. Cette forme de realisation sera decrite en reference a la figure 4. On designe en 401 une source de lumiere et on designe en 402 un moyen de division de faisceau lumineux destine a diviser la lumiere provenant de la source de lumiere en deux faisceaux lumineux, tout en conservant l'etat de polarisation. On designe en 404 un systeme de detection d'etat de polarisation tel que decrit en reference a la premiere forme de realisation. On designe 3s en 405 et en 406 deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de la lumiere provenant de la source de lumiere. On designe en 407 un dispositif de
commande de la source de lumiere.
La lumiere provenant de la source de lumiere 401 entre dans le moyen 402 de division de lumiere destine a diviser la lumiere en deux faisceaux lumineux tout en conservant son etat de polarisation, de fa,con a produire deux faisceaux lumineux 405 et 406 ayant le meme etat de polarisation. L'un (405) des faisceaux lumineux est destine a etre utilise pour une mesure de l'etat de polarisation de la lumiere provenant de la source de lumiere, par l'intermediaire du systeme 404 de detection d'etat de polarisation. Selon cette forme de realisation, l'etat de polarisation de la lumiere provenant de la source de lumiere est mesure en temps reel. L' information concernant l'etat de polarisation est transmise au dispositif 407 de commande de la source de lumiere, et est renvoyee a la source de lumiere afin qu'un parametre d'emission de lumiere de la source de lumiere ou qu'un element de commande de lietat de polarisation (non represente) inclus dans la source de lumiere soit commande pour maintenir constant lietat de polarisation. En variante, dans certains cas, la commande peut etre realisee non seulement pour maintenir un etat de polarisation constant, mais egalement
pour y provoquer une modification souhaitee.
Une cinquieme forme de realisation de l 'invention concerne une unite a source de lumiere dans laquelle la source de lumiere de la quatrieme forme de realisation comporte une source de lumiere a impulsions. La partie restante de cette forme de realisation possede
essentiellement la meme structure.
Une sixieme forme de realisation de l 'invention concerne un appareil d' exposition ayant une source de lumiere, dans lequel l'etat de polarisation de la lumiere est mesure en temps reel par l'utilisation d'un systeme de detection d'etat de polarisation. Cette forme de realisation sera decrite en reference a la figure 5 sur laquelle on designe en 501 une source de lumiere et on designe en 502 un moyen de division de faisceau lumineux destine a diviser la lumiere provenant de la source de lumiere en deux faisceaux lumineux, tout en en conservant l'etat de polarisation. On designe en 503 un appareil d' exposition dans lequel la lumiere provenant de la source de lumiere doit etre utilisee, et on designe en 504 un systeme de detection d'etat de polarisation tel que decrit en reference a la premiere forme de realisation. On designe en 505 et en 506 deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de la lumiere provenant de la
source de lumiere.
La lumiere provenant de la source de lumiere 501 entre dans le moyen 502 de division de faisceau de lumiere, tel que montre sur la figure 2 de la premiere forme de realisation, destine a diviser la lumiere en deux faisceaux lumineux tout en en conservant l'etat de polarisation, de facon a produire des faisceaux lumineux 505 et 506 ayant le meme etat de polarisation. L'un (505) des faisceaux lumineux est destine a etre utilise pour une mesure de l'etat de polarisation a l' aide du systeme 504 de detection d' etat de polarisation. L' autre faisceau lumineux 506 est
introduit directement dans l'appareil d'exposition.
2s La figure 7 illustre la structure generale de l'appareil d'exposition de la forme de realisation de la figure 5. Cet appareil d'exposition est agence de facon qu'un motif d'un reticule ou masque 771 (tel qu'un original) soit transfere par exposition sur une tranche 772 (telle qu'un substrat) et il convient a la fabrication de dispositifs tels que des dispositifs a semiconducteurs (circuits integres ou circuits integres a grande echelle), des dispositifs capteurs d' images (CCD) ou des fetes
magnetiques, par exemple.
On designe sur la figure 7 en 506 de la lumiere provenant du moyen de division de lumiere. Ici, la lumiere 506 est mise en forme par un systeme optique d' illumination 710, puis elle illumine un motif du reticule 771. On designe en 777 un moyen de commande de polarisation comportant un polariseur, par exemple. Il est dispose dans une position sensiblement en conjugaison optique avec une pupille d'un systeme optique 720 deprojection. Le moyen 777 de commande de polarisation sert a commander l'etat de polarisation dans une region predeterminee d'une source de lumiere effective qui est formee a la pupille du systeme optique de projection. En commandant l'etat de polarisation de la source de lumiere effective en utilisant ce moyen de commande de polarisation, on permet une exposition d'un
motif plus precis et plus fin.
Le reticule 771 est maintenu par une platine 740 de reticule qui est mobile dans une direction de balayage du reticule suivant un plan X-Y sur la figure 7. On designe en 720 un systeme optique de projection ayant un rapport predetermine de reduction et de grossissement. Le motif du reticule 771 illumine par le systeme optique 710 diillumination est projete sur la tranche 772 par le systeme optique de projection 720, grace a quoi la tranche 772 est exposee a ce motif. La tranche 772 a ete revetue d'une matiere du type resist (matiere photosensible), afin qu'une image latente soit ainsi formee par ['exposition. La tranche 772 est montee sur une platine 750 de tranche au
moyen d'un plateau 773 de maintien de tranche.
La platine 750 de tranche est agencee de facon a deplacer la tranche 772 qu'elle porte dans le plan de la platine (directions des axes X et Y), vers le haut et vers le teas (direction de l'axe X) et egalement dans des directions d'inclinaison et de rotation autour de ces axes, et a effectuer une commande du positionnement de la tranche. La commande du positionnement de la platine 750 de tranche dans la direction de l'axe Z permet de regler la mise au point du systeme optique 720 de projection par
rapport a la tranche 772.
En ce qui concerne le mouvement et la commande de position de la platine 740 de reticule et de la platine 750 de tranche, la position et l 'altitude de chaque platine vent mesurees au moyen de capteurs (non representes) et les informations de positions ainsi obtenues vent utilisees
pour leur execution.
L' information concernant l'etat de polarisation obtenue par l'intermediaire du systeme 504 de detection d'etat de polarisation est transmise a l'appareil d'exposition, comme indique par une fleche 507. Sur la base de l' information d'etat de polarisation, le dispositif de commande 730 de l'appareil 503 d'exposition effectue une commande du moyen 7 7 7 de commande de polari sat ion ou une commande de la platine de tranche ou de la platine de reticule. La raison en est. par exemple, que la perte de quantite de lumiere par le moyen de commande de polarisation differe avec l'etat de polarisation et la commande est executee pour regler la quantite d' exposition
a une valeur souhaitee.
Bien que, sur la figure 5, le moyen de division de lumiere et le systeme de detection d'etat de polarisation soient disposes a l'exterieur de l'appareil d'exposition, ils peuvent physiquement etre loges a l'interieur de l'appareil d'exposition. En particulier, le moyen de division de lumiere peut etre dispose dans une partie du chemin lumineux du systeme optique d'illumination 710, afin d' extraire une partie de la lumiere d' exposition, tandis que la lumiere d' exposition extraite peut etre mesuree par le systeme de detection d'etat de polarisation. De plus, le systeme de detection d'etat de polarisation peut detecter les parametres de Stokes decrits en reference a la premiere forme de realisation. En variante, s'il suffit d'obtenir seulement des informations concernant une lumiere polarisee p (ou une lumiere polarisee s) et une quantite de lumiere totale, une structure ayant un polariseur 104, des photodetecteurs 105 et 106 et une unite d'exploitation 112 sur la figure 1 en tent quielements constitutifs peut
egalement etre utilisee.
Une septieme forme de realisation de l' invention concerne un appareil d'exposition similaire a la sixieme forme de realisation, dans lequel une source de lumiere est commandee sur la base de lietat de polarisation mesure en utilisant un systeme de detection d'etat de polarisation, afin que la source de lumiere emette de la lumiere dans un etat de polarisation adapte a ['exposition. La commande de la source de lumiere est executee en reponse a un signal produit par un dispositif de commande 730 a l'interieur de
l'appareil d'exposition.
Une huitieme forme de realisation de ['invention concerne un appareil d' exposition ayant une source de lumiere et un systeme optique d'illumination, dans lequel une lumiere diillumination produite par un systeme d'illumination est divisee par un moyen de division de faisceau lumineux tel que montre sur la figure 2 de la premiere forme de realisation, sans changer lietat de polarisation, et dans lequel l'un des faisceaux lumineux est utilise pour mesurer l'etat de polarisation au moyen du systeme de detection d'etat de polarisation tel que decrit en reference a la premiere forme de realisation. Cette forme de realisation sera decrite en reference a la figure 2s 8. Sur la figure 8, les constituents similaires a ceux de l'appareil d'exposition de la figure 7 vent designee par des references numeriques correspondantes. La difference par rapport a la l'appareil d'exposition de la figure 7 reside dans une source de lumire 801, un moyen 802 de division de lumiere et un detecteur 874 destine a recevoir la lumiere provenant du moyen de division de lumiere par l'intermediaire d'un polariseur 810. En ce qui concerne la source de lumiere, un laser a excimere tel que, par exemple, un laser a excimere KrF (longueur d'onde de 3s 248 nary), un laser a excimere ArF (longueur d'onde de 193 nm) ou un laser a excimere F2 (longueur d'onde de
157 nary), peut etre utilise.
Le dispositif de commande 830 de l'appareil d'exposition fonctionne en renvoyant l' information de l'etat de polarisation, ayant ete obtenue par un calcul base sur un signal de sortie du detecteur 874, au systeme d/illumination afin de maintenir en continu le systeme
d' illumination dans le meilleur etat adapte a ['exposition.
Simultanement, il fonctionne de facon a commander la platine de reticule et la platine de tranche, ainsi que divers constituents pour regler lietat d'exposition, tels
qu'un obturateur de diaphragme (non represente).
Dans les premiere a huitieme formes de real isat ion decrites ci-dessus, les informations concernant l'etat de polarisation peuvent etre les parametres de Stokes, l'un quelconque des parametres de Stokes ou certaines informations associees a la polarisation et pouvant etre
obtenues par calcul en utilisant les parametres de Stokes.
Conformement a ceci, en ce qui concerne les constituents du systeme de detection d'etat de polarisation, on peut utiliser les constituents correspondent uniquement a une
partie sonhaitee des parametres de Stokes.
Conformement a ['invention, toute modification de l'etat de polarisation de chaque impulsion d'une source de 2s lumiere a impulsions ou de l'etat de polarisation qui peut changer rapidement peut etre mesuree. En outre, conformement a l 'invention, lietat de polarisation de la lumiere dans un appareil ayant une source de lumiere peut etre mesure. De plus, l'appareil peut etre commande sur la base de l'etat de polarisation de la lumiere. En outre, conformement a ['invention, l'etat de polarisation d'une source de lumiere dans un appareil d'exposition peut etre detecte et des parametres d'exposition ou analogues peuvent etre corriges sur la base des informations obtenues. En 3s variante, conformement a l 'invention, l'etat de polarisation d'une source de lumiere peut etre detecte et l' information ainsi obtenue peut etre renvoyee a la source de lumiere afin de corriger des parametres d'emission de la lumiere. On decrira maintenant, en tent que neuvieme forme de realisation, une forme de realisation d'un procede de fabrication de dispositifs qui utilise un appareil
d'exposition tel que decrit ci-dessus.
La figure 9 est un organigramme pour expliquer le processus de fabrication de divers microdispositifs tels que des dispositifs a semiconducteurs (par exemple des puces a semiconducteurs telles que des circuits integres ou des circuits integres a grande echelle), des panneaux a cristaux liquides ou des dispositifs a couplage de charges (CCD), par exemple. Une etape 1 est un processus de conception pour la conception d'un circuit d'un dispositif a semiconducteur. Une etape 2 est un processus pour la realisation d'un masque sur la base du motif de circuit concu. L'etape 3 est un processus pour la preparation d'une tranche en utilisant une matiere telle que du silicium. Une etape 4 est un processus de traitement de tranche qui est appele pretraitement dans loquel, en utilisant le masque et la tranche ainsi prepares, on forme un circuit sur la tranche en pratique, conformement a un processus de lithographic. Une etape 5 qui la suit est une etape d'assemblage qui est appelee posEtraitement dans laquelle la tranche ayant ete traitee a l'etape 4 est transformee en puces semiconductrices. Cette etape comprend un processus d'assemblage (decoupe en des et liaison) et un processus de mise sous boltier (scellement des puces). Une etape 6 est une etape de contr81e dans laquelle une verification du fonctionnement, une verification de la durabilite et autres, pour les dispositifs a semiconducteurs produits dans lietape 5, vent executees. Ces processus produisent des dispositifs a semiconducteurs qui vent ensuite expedies
(etape 7).
La figure 10 est un organigramme pour expliquer des details du traitement de la tranche. Une etape 11 est un
processus d'oxydation pour oxyder la surface d'une tranche.
Une etape 12 est un processus de depot chimique en phase s vapeur (CVD) pour la formation d'un film isolant sur la surface de la tranche. Une etape 13 est un processus de formation d' electrodes pour former des electrodes sur la tranche par depot en phase vapeur. Une etape 14 est un processus d' implantation ionique pour implanter des ions dans la tranche. Une etape 15 est un processus d'application de resist pour appliquer un resist (une matiere photosensible) sur la tranche. Une etape 16 est un processus d'exposition pour imprimer, par exposition, le motif de circuit du masque sur la tranche au moyen de l'appareil d'exposition decrit precedemment. Une etape 17 est un processus de developpement pour developper la tranche exposee. Une etape 18 est un processus d'attaque pour enlever des parties autres que l' image en resist developpee. Une etape 19 est un processus de separation du resist pour separer la matiere du resist restart sur la
tranche apres qu'elle a ete soumise au processus d'attaque.
En repetant ces operations, on forme en superposition des
motifs de circuits sur la tranche.
Ces processus permettent de fabriquer des
2s microdispositifs a une densite elevee.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportees au systeme, a l'appareil, au dispositif et au procede decrits et representes sans sortir du cadre de ['invention.
Claims (20)
1. Systeme de detection detat de polarisation, caracterise en ce qu'il comporte un premier moyen de division (102) destine a diviser une lumiere incidente (101) en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de la lumiere incidente; un detecteur (105, 106) destine a detecter l'un des deux faisceaux lumineux provenant du premier moyen de division, par l'intermediaire d'un polariseur (104); et un moyen d' acquisition (112) destine a acquerir une information concernant lietat de polarisation de la lumiere incidente
sur la base d'un signal de scrtie du detecteur.
2. Systeme de detection d'etat de polarisation selon la revendication 1, caracterise en ce que l'autre des deux faisceaux lumineux provenant du premier moyen de division est introduit dans un appareil predetermine 112 dans lequel
la lumiere incidente doit etre utilisee.
3. Systeme de detection d'etat de polarisation selon la revendication 2, caracterise en ce que l' information concernant l'etat de polarisation est fournie a l'appareil predetermine.
4. Systeme de detection d'etat de polarisation selon la revendication 1, caracterise en ce que linformation concernant lietat de polarisation comprend un parametre de
Stokes.
5. Systeme de detection d'etat de polarisation selon la revendication 1, caracterise en ce que la lumiere
incidente est une lumiere a impulsions.
6. Systeme de detection d'etat de polarisation selon la revendication 1, caracterise en ce que le polariseur est conc,u pour diviser le premier faisceau lumineux en deux faisceaux lumineux polarises orthogonalement, et en ce que le detecteur comprend deux elements de detection (105, 106) destines a detecter les deux faisceaux lumineux polarises,
respectivement.
7. Systeme de detection d'etat de polarisation selon la revendication 6, caracterise en ce qu'il comporte en outre (i) un second moyen de division (103) destine a diviser l'autre faisceau lumineux provenant du premier moyen de division en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de l'autre faisceau lumineux, (ii) un deuxieme detecteur (108) destine a detecter l'un des deux faisceaux lumineux provenant audit second moyen de division, par l'intermediaire diun polariseur (107) et (iii) un troisieme detecteur (111) destine a detecter l'autre des deux faisceaux lumineux provenant du second moyen de division, par l'intermediaire
diune lame de phase (109) et d'un polariseur (110).
8. Appareil d'exposition destine a exposer un substrat (772) a un motif d'un reticule (771), caracterise en ce qu'il comporte un premier moyen de division (502) destine a diviser de la lumiere provenant d'une source de lumiere (501) en deux faisceaux lumineux (505, 506) ayant le meme etat de polari sat ion que celui de la lumiere provenant de la source de lumiere; un detecteur (504) destine a detecter l'un des deux faisceaux lumineux provenant du premier moyen de division, par l'intermediaire d'un polariseur (502); et un moyen d' acquisition (503) destine a acquerir une information concernant l'etat de polarisation de la lumiere provenant de la source de lumiere, sur la base d'un signal de sortie du detecteur, le reticule etant illumine par l'autre des deux faisceaux lumineux.
9. Appareil selon la revendication 8, caracterise en ce qutil comporte en outre un moyen de commande destine a commander la quantite d'exposition sur la base d'une
information concernant l'etat de polarisation.
10. Appareil selon la revendication 8, caracterise en ce qu'il comporte en outre un moyen de commande destine a commander la source de lumiere sur la base de l' information
concernant l'etat de polarisation.
11. Appareil selon la revendication 8, caracterise en ce qu'il comporte en outre un moyen de polarisation destine a commander l'etat de polarisation et un moyen (777) de commande destine a commander le moyen de polarisation sur la base de l' information concernant l'etat de polarisation.
12. Appareil selon la revendication 8, caracterise en ce que l' information concernant l'etat de polarisation
comprend un parametre de Stokes.
13. Appareil selon la revendication 8, caracterise en ce que la source de lumiere comprend une source de lumiere .
a 1mpulslons.
14. Appareil selon la revendication 8, caracterise en ce que le polariseur est concu pour diviser un faisceau lumineux en deux faisceaux lumineux polarises orthogonalement, et en ce que le detecteur comprend deux elements de detection (105, 106) destines a detecter les
deux faisceaux lumineux polarises, respectivement.
15. Appareil selon la revendication 14, caracterise en ce qu'il comporte en outre (i) un second moyen de division (103) destine a diviser l'autre faisceau lumineux provenant du premier moyen de division en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de l'autre faisceau lumineux, (ii) un deuxieme detecteur (108) destine a detecter l'un des deux faisceaux lumineux provenant audit second moyen de division, par l'intermediaire d'un polariseur (107) et (iii) un troisieme detecteur (111) destine a detecter l'autre des deux faisceaux lumineux provenant du second moyen de division, par l'intermediaire
d'une lame de phase (109) et diun polariseur (110).
16. Dispositif a source de lumiere, caracterise en ce qu'il comporte une source de lumiere; un premier moyen de division (102) destine a diviser la lumiere provenant de la source de lumiere en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de la lumiere provenant de la source de lumiere; un premier detecteur (105, 106) destine a detecter l'un des deux faisceaux lumineux passant par un polariseur (104); et un moyen d' acquisition (112) destine a acquerir une information concernant l'etat de polarisation de la lumiere provenant de la source de lumiere, sur la base d'un signal de sortie du premier detecteur.
17. Dispositif a source de lumiere selon la revendication 16, caracterise en ce qu'il comporte en outre un moyen de commande destine a commander la source de lumiere sur la base de l' information concernant l'etat de
lo polarisation.
18. Dispositif a source de lumiere selon la revendication 16, caracterise en ce que l' information concernant l'etat de polarisation comprend un parametre de Stokes.
19. Dispositif a source de lumiere selon la revendication 16, caracterise en ce que la source de
lumiere comprend une source de lumiere a impulsions.
20. Procede de fabrication de dispositifs, caracterise en ce qu'il comprend les etapes qui consistent a diviser la lumiere provenant d'une source de lumiere (301, 401, 501, 801) en deux faisceaux lumineux ayant le meme etat de polarisation que celui de la lumiere provenant de la source de lumiere; a detecter l'un des deux faisceaux lumineux passant par un polariseur (777), en utilisant un detecteur (504); a acquerir une information concernant l'etat de polarisation de la lumiere provenant de la source de lumiere, sur la base d'un signal de sortie du detecteur; a exposer un substrat (772) a un motif d'un reticule (771) en illuminant le reticule avec l'autre faisceau lumineux des deux faisceaux lumineux; et a developper le substrat
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