FR2860304A1 - OPTICAL SYSTEM WITH HIGH DIGITAL OPENING - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système optique (2) comportant un premier module dioptrique (10) apte à diriger un signal lumineux (11) vers un deuxième module optique (20) de correction de courbure de champ, ledit deuxième module (20) étant apte à diriger le signal corrigé vers un troisième module dioptrique (30), caractérisé en ce que le deuxième module (20) est quasi afocal et comporte deux miroirs concaves asphériques (21, 22) associés à un élément de réflexion totale (24) placé au voisinage de l'image intermédiaire entre lesdits premier (21) et deuxième (22) miroirs.The invention relates to an optical system (2) comprising a first dioptric module (10) capable of directing a light signal (11) to a second optical module (20) for correcting field curvature, said second module (20) being capable in directing the corrected signal towards a third dioptric module (30), characterized in that the second module (20) is quasi afocal and comprises two aspherical concave mirrors (21, 22) associated with a total reflection element (24) placed at the proximity of the intermediate image between said first (21) and second (22) mirrors.
Description
SYSTEME OPTIQUE A HAUTE OUVERTURE NUMERIQUE.OPTICAL SYSTEM WITH HIGH DIGITAL OPENING.
DOMAINE TECHNIQUE GENERALGENERAL TECHNICAL FIELD
La présente invention concerne les systèmes optiques à haute 5 ouverture numérique. The present invention relates to optical systems with high numerical aperture.
Plus précisément, elle concerne notamment les systèmes optiques à haute ouverture numérique pour des applications de photolithographie à haute résolution dans le domaine des rayonnements ultraviolets. ETAT DE L'ART Pour la fabrication de circuits intégrés ou puces de microélectronique, on utilise un procédé d'impression des motifs des circuits sur une tranche de Silicium (ou wafer selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée par l'homme du métier) comportant généralement une étape selon laquelle on expose ou non certaines parties de la tranche à un rayonnement ultraviolet à travers un masque reproduisant un schéma des pistes. More specifically, it relates in particular to high numerical aperture optical systems for high resolution photolithography applications in the field of ultraviolet radiation. STATE OF THE ART For the manufacture of integrated circuits or microelectronic chips, a method is used to print the patterns of the circuits on a silicon wafer (or wafer according to the English terminology generally used by those skilled in the art) generally comprising a step of or not exposing portions of the wafer to ultraviolet radiation through a mask reproducing a pattern of the tracks.
Dans le domaine de la fabrication de circuits intégrés à haute densité de composants, on utilise le même principe d'exposition ou non d'une tranche à un rayonnement ultraviolet via une optique de réduction du masque sur le wafer. On se situe alors dans le domaine de la photolithographie optique. Du fait de la petite taille des motifs et de l'étendue de champ à couvrir, les optiques utilisées doivent fonctionner dans le domaine de longueur d'onde ultraviolet et présenter une haute ouverture numérique, une bonne correction des aberrations et de la distorsion et une bonne planéité du champ image. In the field of manufacturing high density integrated circuits of components, the same principle of exposure or not of a wafer to ultraviolet radiation via mask reduction optics on the wafer is used. We are then in the field of optical photolithography. Due to the small size of the patterns and the range of field to be covered, the optics used must operate in the ultraviolet wavelength range and have high numerical aperture, good aberration and distortion correction, and good flatness of the image field.
La maîtrise de la courbure résiduelle de la surface image est l'un des points difficiles à obtenir pour ces optiques qui comprennent alors un grand nombre de composants. The control of the residual curvature of the image surface is one of the difficult points to obtain for these optics which then comprise a large number of components.
A ce problème s'ajoute celui de la correction des aberrations chromatiques qui est également difficile à obtenir dans ce domaine de 30 longueurs d'onde. To this problem is added that of the correction of chromatic aberrations which is also difficult to obtain in this range of 30 wavelengths.
Ainsi, plusieurs types d'objectifs ont été proposés pour atténuer autant que possible l'aberration dite de courbure du champ , ou courbure de Petzval, tout en assurant la correction des aberrations chromatiques, pour des applications dans le domaine des rayonnements ultraviolets. Thus, several types of objectives have been proposed to attenuate as much as possible the so-called curvature of the field, or Petzval curvature, while ensuring the correction of chromatic aberrations, for applications in the field of ultraviolet radiation.
Un premier type d'objectifs utilise la propriété optique selon laquelle on peut réduire de façon importante la courbure de champ et les aberrations chromatiques en plaçant dans l'objectif un nombre important de lentilles. On peut alors obtenir des objectifs purement dioptriques en ligne, dont un exemple est illustré de façon schématique à la figure 1. On voit que l'objectif 2, placé entre un masque 1 et un wafer 3, comporte un nombre important de lentilles 4. A first type of lens uses the optical property that can greatly reduce the field curvature and chromatic aberrations by placing a large number of lenses in the lens. It is then possible to obtain purely dioptric objectives in line, an example of which is illustrated schematically in FIG. 1. It can be seen that objective 2, placed between a mask 1 and a wafer 3, comprises a large number of lenses 4.
Un deuxième type d'objectifs utilise la propriété optique selon laquelle l'introduction d'un miroir concave à l'intérieur de la formule optique permet de réduire le nombre de lentilles et leur diamètre, tout en permettant de réduire également la courbure de champ et les aberrations chromatiques. A second type of lens uses the optical property according to which the introduction of a concave mirror within the optical formula reduces the number of lenses and their diameter, while also reducing the field curvature and chromatic aberrations.
Une des contraintes supplémentaires à satisfaire pour des objectifs du second type, par rapport à un objectif en ligne selon la figure 1, est cependant de séparer le faisceau incident du faisceau réfléchi. One of the additional constraints to be satisfied for objectives of the second type, with respect to an in-line objective according to FIG. 1, is however to separate the incident beam from the reflected beam.
La figure 2 montre ainsi un exemple d'un objectif 2 entre le masque 1 et la tranche 3 comportant un miroir 5 concave permettant de satisfaire cette condition de séparation des faisceaux incidents et réfléchis. On utilise pour cela un cube 6 séparateur semi-transparent. Pratiquement, c'est un cube 6 polariseur qui transmet ou réfléchit la lumière selon la polarisation de celle-ci. FIG. 2 thus shows an example of an objective 2 between the mask 1 and the slice 3 comprising a concave mirror 5 making it possible to satisfy this separation condition of the incident and reflected beams. For this purpose, a semi-transparent separator cube 6 is used. Practically, it is a polarizer cube 6 which transmits or reflects the light according to the polarization thereof.
Une solution alternative pour la séparation des faisceaux incidents et réfléchis est d'utiliser un miroir de renvoi placé au voisinage d'un plan image intermédiaire. Cela suppose de n'utiliser qu'une partie du champ objet. La figure 3 montre ainsi la répartition des champs au niveau du plan image intermédiaire d'un objectif selon cette solution alternative. An alternative solution for the separation of incident and reflected beams is to use a reflecting mirror placed in the vicinity of an intermediate image plane. This assumes to use only part of the object field. FIG. 3 thus shows the distribution of the fields at the intermediate image plane of an objective according to this alternative solution.
La figure 4 montre un exemple d'une première disposition d'un objectif 2 permettant de passer optiquement en ligne à l'aller vers le miroir 5, la séparation des faisceaux se faisant au retour grâce au miroir de renvoi 7 placé au voisinage d'un plan image intermédiaire des lentilles 4. FIG. 4 shows an example of a first arrangement of an objective lens 2 enabling optically to be passed in the line towards the mirror 5, the separation of the beams being made on the return thanks to the reflecting mirror 7 placed in the vicinity of an intermediate image plane of the lenses 4.
La figure 5 représente quant à elle un exemple d'une deuxième disposition permettant d'avoir un objectif en ligne, puisque le masque 1 et la tranche 3 sont alignés, ce qui est favorable au déplacement de l'objectif 2 lors d'une exposition d'un wafer. Selon le montage de la figure 5, on peut diriger le faisceau vers le miroir concave 5 dès l'entrée dans l'objectif. Le trajet retour se passe comme pour le dispositif selon la figure 4. FIG. 5 represents, for its part, an example of a second provision making it possible to have an objective in line, since the mask 1 and the slice 3 are aligned, which is favorable to the displacement of the objective 2 during an exposure of a wafer. According to the arrangement of FIG. 5, the beam can be directed towards the concave mirror 5 as soon as it enters the objective. The return path is as for the device according to Figure 4.
Dans le même esprit que l'objectif de la figure 5, si on veut utiliser un objectif en ligne avec des miroirs, ceux-ci doivent être nécessairement en nombre pair, afin que la tranche 3 ne soit pas du côté du masque 1. Mais dans de tels objectifs, il y a nécessairement une occultation d'une partie du faisceau optique. Cette occultation doit être minimale pour ne pas perturber les processus complexes mis en oeuvre en lithographie. In the same spirit as the objective of Figure 5, if we want to use a lens in line with mirrors, they must necessarily be even in number, so that the slice 3 is not on the side of the mask 1. But in such objectives, there is necessarily a concealment of part of the optical beam. This occultation must be minimal so as not to disturb the complex processes used in lithography.
La figure 6 montre un exemple d'un objectif selon lequel on essaie de minimiser l'occultation en dilatant considérablement la section du faisceau transmis par le premier groupe dioptrique 10 vers le premier miroir 5. FIG. 6 shows an example of an objective according to which an attempt is made to minimize the occultation by considerably dilating the section of the beam transmitted by the first dioptric group 10 towards the first mirror 5.
On se rend compte ainsi que les techniques exposées précédemment présentent des inconvénients. It is thus realized that the techniques described above have disadvantages.
Les objectifs du premier type sont longs et encombrants. Typiquement, de tels objectifs ont des longueurs totales comprises entre 1000 et 1500 mm, et comprennent entre 20 et 30 lentilles, dont le diamètre des plus grandes dépasse souvent 300 mm. Ils sont de plus très onéreux à réaliser. The objectives of the first type are long and cumbersome. Typically, such lenses have total lengths between 1000 and 1500 mm, and comprise between 20 and 30 lenses, the largest diameter of which often exceeds 300 mm. They are also very expensive to achieve.
Les objectifs du second type utilisant un miroir ne sont pas tout à fait idéaux non plus. L'objectif selon la figure 2 montre par exemple ses limites dans le cas des objectifs de hautes performances, à cause des grandes difficultés de réalisation du cube séparateur 6 et de l'absorption d'une partie de la lumière par ce composant. En effet, la taille du cube 6 et l'importante épaisseur de verre traversé sont des inconvénients de ce type de solution. Il faut en outre satisfaire une spécification d'uniformité du traitement séparateur très serrée et résoudre les problèmes d'homogénéité de la matière du cube. The objectives of the second type using a mirror are not quite ideal either. The objective according to FIG. 2 shows, for example, its limits in the case of high performance objectives, because of the great difficulties of producing the separator cube 6 and the absorption of a part of the light by this component. Indeed, the size of the cube 6 and the large thickness of glass crossed are disadvantages of this type of solution. In addition, there is a need for a very tight separator treatment uniformity specification and to solve the homogeneity problems of the cube material.
Les objectifs alternatifs utilisant un miroir de renvoi sont encore très compliqués et comportent encore beaucoup de lentilles. Par exemple, la solution selon la figure 6 impose par exemple premièrement des angles d'incidence très élevés au niveau des lentilles 4. Un tel objectif comporte deuxièmement un nombre important de lentilles, dont certaines comprennent des surfaces asphériques s'écartant notablement de la forme sphérique. Troisièmement, un tel objectif nécessite l'utilisation de grands miroirs de pratiquement 750 mm de diamètre. Alternative objectives using a referral mirror are still very complicated and still have a lot of lenses. For example, the solution according to FIG. 6 imposes, for example, first of all very high angles of incidence at the level of the lenses 4. Such an objective comprises secondly a large number of lenses, some of which comprise aspherical surfaces that deviate significantly from the shape spherical. Thirdly, such an objective requires the use of large mirrors of almost 750 mm in diameter.
En général, tous les objectifs de l'art antérieur sont difficiles à fabriquer 5 et à assembler, et sont très onéreux. In general, all the objectives of the prior art are difficult to manufacture and assemble, and are very expensive.
PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier ces inconvénients. PRESENTATION OF THE INVENTION The invention proposes to overcome these disadvantages.
Un des buts de l'invention est de proposer un système optique de grande ouverture numérique permettant de réduire au maximum la courbure 10 de champ, avec un nombre réduit de lentilles. One of the aims of the invention is to propose a high numerical aperture optical system which makes it possible to reduce the field curvature as much as possible, with a reduced number of lenses.
Un des autres buts de l'invention est de proposer un système optique dont la fabrication et l'assemblage sont simplifiés pour encore en réduire les coûts de réalisation. Another object of the invention is to provide an optical system whose manufacture and assembly are simplified to further reduce the costs of production.
A cet effet, l'invention propose un système optique comportant un premier module dioptrique apte à diriger un signal lumineux vers un deuxième module optique de correction de courbure de champ, ledit deuxième module étant apte à diriger le signal corrigé vers un troisième module dioptrique, caractérisé en ce que le deuxième module est quasi afocal et comporte deux miroirs concaves asphériques associés à un élément de réflexion totale placé au voisinage de l'image intermédiaire entre lesdits premier et deuxième miroirs. For this purpose, the invention proposes an optical system comprising a first dioptric module able to direct a light signal towards a second optical field curvature correction module, said second module being able to direct the corrected signal to a third dioptric module, characterized in that the second module is substantially afocal and comprises two aspherical concave mirrors associated with a total reflection element placed in the vicinity of the intermediate image between said first and second mirrors.
L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible: - les axes optiques des deux miroirs asphériques sont placés à 90 l'un par rapport à l'autre, de sorte que le deuxième miroir asphérique reçoit le signal lumineux réfléchi par l'élément de réflexion totale dans le plan image intermédiaire du premier miroir et le renvoie vers le troisième module dans une direction perpendiculaire à la direction d'incidence du signal lumineux sur le deuxième module; - les miroirs asphériques sont paraboliques; - au moins un des miroirs asphériques est complété par un élément dioptrique placé à son voisinage; - au moins un des miroirs asphériques comporte sur sa face avant une lame de verre métallisée sur sa face arrière, la réflexion du signal lumineux s'effectuant alors sur ladite face arrière; - l'élément de réflexion totale est un miroir plan; - le miroir plan comporte sur sa face avant une lame de verre métallisée sur sa face arrière, la réflexion du signal lumineux s'effectuant alors sur ladite face arrière; - l'élément de réflexion totale est un prisme de réflexion totale; - l'élément de réflexion totale est mobile et peut pivoter autour d'un axe de 10 rotation perpendiculaire à son axe optique; - le troisième module comporte une ouverture numérique supérieure à 0.5 environ; - le troisième module comporte une majorité de lentilles optiques positives; - le premier module comporte une ouverture numérique inférieure à 0.5 15 environ; - le premier module et/ou le troisième module comporte(nt) au moins une lentille comportant une surface asphérique; - le premier module comporte un élément de réflexion totale apte à renvoyer le signal lumineux vers le deuxième module selon une direction 20 perpendiculaire à la direction d'incidence du signal lumineux sur le premier module; - ledit élément de réflexion totale est un miroir plan ou un prisme de réflexion totale; et - la face arrière de l'élément de réflexion totale du deuxième module est réfléchissante sur sa face arrière pour permettre le transfert d'une partie du faisceau directement entre les premier et troisième modules sans passer par les deux miroirs. The invention is advantageously completed by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combination: the optical axes of the two aspherical mirrors are placed at 90 relative to each other, so that the second aspherical mirror receives the light signal reflected by the total reflection element in the intermediate image plane of the first mirror and returns it to the third module in a direction perpendicular to the direction of incidence of the light signal on the second module; - the aspherical mirrors are parabolic; at least one of the aspheric mirrors is completed by a dioptric element placed in its vicinity; at least one of the aspherical mirrors comprises on its front face a metallized glass plate on its rear face, the reflection of the light signal then taking place on said rear face; the total reflection element is a plane mirror; the plane mirror comprises on its front face a metallized glass plate on its rear face, the reflection of the light signal then taking place on said rear face; - the element of total reflection is a prism of total reflection; the total reflection element is mobile and can pivot about a rotation axis perpendicular to its optical axis; the third module has a numerical aperture greater than 0.5 approximately; the third module comprises a majority of positive optical lenses; the first module has a numerical aperture less than 0.5 approximately; the first module and / or the third module comprises at least one lens comprising an aspherical surface; the first module comprises a total reflection element capable of returning the light signal towards the second module in a direction perpendicular to the direction of incidence of the light signal on the first module; said total reflection element is a plane mirror or a total reflection prism; and - the rear face of the total reflection element of the second module is reflective on its rear face to allow the transfer of a part of the beam directly between the first and third modules without passing through the two mirrors.
L'invention concerne également les dispositifs de photolithographie comportant un tel système optique. The invention also relates to photolithography devices comprising such an optical system.
PRESENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF 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 - les figures 1 à 2 et 4 à 6 représentent schématiquement des objectifs selon l'art antérieur; - la figure 3 représente schématiquement la répartition des champs au niveau du plan image intermédiaire d'un objectif selon l'art antérieur; - la figure 7 représente schématiquement la structure générale de modules d'un système optique selon l'invention; et - la figure 8 représente schématiquement un exemple d'un mode de réalisation d'un système optique selon l'invention. Other features, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the appended drawings in which - FIGS. 1 to 2 and 4 to 6 represent schematically objectives according to the prior art; FIG. 3 schematically represents the distribution of the fields at the intermediate image plane of an objective according to the prior art; FIG. 7 schematically represents the general structure of modules of an optical system according to the invention; and FIG. 8 schematically represents an example of an embodiment of an optical system according to the invention.
DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION
La figure 7 représente schématiquement le principe d'un système optique 2 selon l'invention. Un tel système optique comporte principalement trois modules optiques référencés par 10, 20 et 30. Le système optique 2 est placé par exemple entre un objet 1 et une image 3. FIG. 7 schematically represents the principle of an optical system 2 according to the invention. Such an optical system mainly comprises three optical modules referenced 10, 20 and 30. The optical system 2 is placed for example between an object 1 and an image 3.
Le système optique 2 est avantageusement utilisé dans le domaine de la photolithographie optique. On précise qu'il s'agit d'un exemple non limitatif d'utilisation d'un tel système optique. Dans le cas des applications du système optique dans le domaine de la photolithographie optique, l'objet 1 pourra être un masque de circuits intégrés, et dans ce cas l'image 3 vient se former sur une tranche de Silicium par exemple sur laquelle on veut imprimer le circuit. The optical system 2 is advantageously used in the field of optical photolithography. It is specified that this is a non-limiting example of use of such an optical system. In the case of applications of the optical system in the field of optical photolithography, the object 1 may be a mask of integrated circuits, and in this case the image 3 is formed on a silicon wafer for example on which we want print the circuit.
Le premier module optique 10 est un groupe dioptrique apte à diriger un signal lumineux 11 issu de l'objet 1, par exemple un masque de circuit intégré, vers le deuxième module optique 20. The first optical module 10 is a dioptric group capable of directing a light signal 11 coming from the object 1, for example an integrated circuit mask, towards the second optical module 20.
Le deuxième module optique 20 est principalement un module de correction de courbure de champ. Ainsi, préférentiellement, il ne possède pas de puissance optique et n'engendre aucun grandissement ou réduction. Le deuxième module 20 est quant à lui apte à diriger le signal corrigé vers un troisième module dioptrique 30 formant une image 3 sur une tranche par exemple. The second optical module 20 is mainly a field curvature correction module. Thus, preferentially, it has no optical power and does not cause any increase or reduction. The second module 20 is able to direct the corrected signal to a third dioptric module 30 forming an image 3 on a wafer, for example.
Le premier module 10 et le troisième module 30 sont principalement des modules de correction des aberrations géométriques et chromatiques ainsi que de la distorsion optique. The first module 10 and the third module 30 are mainly modules for correcting geometric and chromatic aberrations as well as optical distortion.
Le signal lumineux est préférentiellement de longueur d'onde inférieure à 200 nm, c'est à dire dans le domaine des ultraviolets. The light signal is preferably of wavelength less than 200 nm, that is to say in the ultraviolet range.
La figure 8 montre un exemple de mode de réalisation d'un système optique selon l'invention. FIG. 8 shows an exemplary embodiment of an optical system according to the invention.
Le système optique 2 comporte ainsi le premier module dioptrique 10 comportant une série de lentilles 4. L'association des lentilles 4 permet d'envoyer le signal lumineux 11 issu de l'objet 1 vers le deuxième module 20. A cet effet, le premier module présente une ouverture numérique définie en première approximation comme le rapport du diamètre optique dudit module 10 sur sa distance focale inférieure à 0.5 environ. Ainsi, le premier module permet de former une image à grande distance, préférentiellement supérieure à 10 fois le diamètre du faisceau lumineux en entrée ou sortie du module 20, qui est dirigée vers le deuxième module 20. The optical system 2 thus comprises the first dioptric module 10 comprising a series of lenses 4. The combination of the lenses 4 makes it possible to send the light signal 11 coming from the object 1 to the second module 20. For this purpose, the first module has a numerical aperture defined in first approximation as the ratio of the optical diameter of said module 10 to its focal length less than about 0.5. Thus, the first module makes it possible to form an image at a great distance, preferably greater than 10 times the diameter of the light beam at the input or output of the module 20, which is directed towards the second module 20.
Le nombre et les caractéristiques des lentilles 4 sont choisis et optimisés avec les outils de conception assistée par ordinateur disponibles pour l'homme de l'art de sorte que la correction des aberrations géométriques et chromatiques soit satisfaisante pour l'application choisie, par exemple la photolithographie optique. The number and characteristics of the lenses 4 are chosen and optimized with the computer-assisted design tools available to those skilled in the art so that the correction of the geometric and chromatic aberrations is satisfactory for the chosen application, for example the optical photolithography.
Le deuxième module 20 comporte principalement deux miroirs concaves 21 et 22 en configuration quasi afocale avec un plan image intermédiaire 23. Comme le deuxième module 20 est quasi afocal, il renvoie vers le module 30 une image toujours à grande distance, préférentiellement supérieure à 10 fois le diamètre du faisceau lumineux en entrée ou sortie du module 20. The second module 20 mainly comprises two concave mirrors 21 and 22 in an almost afocal configuration with an intermediate image plane 23. As the second module 20 is almost afocal, it returns to the module 30 an image always at a great distance, preferably greater than 10 times the diameter of the light beam at the input or output of the module 20.
Les miroirs 21 et 22 contribuent principalement à la correction de la courbure de champ engendrée par les modules 10 et 30 constitués d'un certain nombre de lentilles 4 de puissance positive. The mirrors 21 and 22 contribute mainly to the correction of the field curvature generated by the modules 10 and 30 consisting of a number of positive power lenses 4.
Les modules dioptriques 10 et 30 peuvent alors demeurer simples et compacts, car leur contribution à la courbure de champ est compensée par 30 celle des miroirs concaves 21 et 22. The dioptric modules 10 and 30 can then remain simple and compact, since their contribution to the field curvature is offset by that of the concave mirrors 21 and 22.
Les deux miroirs concaves 21 et 22 sont asphériques, et de façon préférentielle paraboliques. The two concave mirrors 21 and 22 are aspherical, and preferably parabolic.
Ils sont associés à un élément 24 de réflexion totale placé à proximité du plan image et plan foyer 23 intermédiaire respectivement du premier miroir 21 et du deuxième miroir 22. They are associated with a total reflection element 24 placed in the vicinity of the intermediate plane and focus plane 23 respectively of the first mirror 21 and the second mirror 22.
Les axes optiques des deux miroirs 21 et 22 sont placés à 90 l'un par rapport à l'autre, de sorte que le deuxième miroir 22 reçoit le signal lumineux réfléchi par l'élément 24 de réflexion totale dans le plan image intermédiaire 23 du premier miroir 21, et renvoie le signal lumineux vers le troisième module 30 dans une direction perpendiculaire à la direction d'incidence du signal lumineux 11 sur le deuxième module 20. Le premier miroir 21 reçoit directement le signal lumineux issu du premier module 10, et il y a ainsi formation d'une image intermédiaire réelle au niveau du plan focal 23. The optical axes of the two mirrors 21 and 22 are placed at 90 relative to each other, so that the second mirror 22 receives the light signal reflected by the element 24 of total reflection in the intermediate image plane 23. first mirror 21, and returns the light signal to the third module 30 in a direction perpendicular to the direction of incidence of the light signal 11 on the second module 20. The first mirror 21 directly receives the light signal from the first module 10, and there is thus forming a real intermediate image at the focal plane 23.
Comme l'élément 24 se situe dans le plan 23, où la section utile des faisceaux lumineux est la plus réduite possible, l'occultation centrale des faisceaux lumineux causée par la présence de l'élément 24 s'en trouve minimisée. Since the element 24 is in the plane 23, where the useful section of the light beams is as small as possible, the central concealment of the light beams caused by the presence of the element 24 is minimized.
Dans la configuration de la figure 8, l'élément 24 de réflexion est placé à 45 par rapport aux axes optiques des miroirs 21 et 22. In the configuration of FIG. 8, the reflection element 24 is placed at 45 with respect to the optical axes of the mirrors 21 and 22.
Cependant, l'élément 24 de réflexion totale, pour certaines 20 applications, peut être mobile et pivoter autour d'un axe de rotation perpendiculaire à son axe optique. However, the total reflection element 24, for some applications, may be movable and pivot about an axis of rotation perpendicular to its optical axis.
L'arrière de l'élément 24 peut travailler en réflexion totale également. On peut alors ainsi faire se propager un faisceau optique secondaire directement du premier module 10 vers le troisième module 30, dans un sens ou dans l'autre, sans passer par les deux miroirs concaves 21 et 22 du module 20. The back of the element 24 can work in total reflection as well. It is then possible to propagate a secondary optical beam directly from the first module 10 to the third module 30, in one direction or the other, without passing through the two concave mirrors 21 and 22 of the module 20.
Dans une configuration avantageuse, les miroirs 21 et 22 sont paraboliques. De tels miroirs paraboliques permettent, outre la contribution à la correction de la courbure de champ déjà donnée par leur forme concave, une correction quasi parfaite des aberrations géométriques engendrées dans ce module 20 en soi. Le module 20 est alors un véritable module afocal. Lorsque les deux miroirs 21 et 22 sont de même rayon de courbure, le grandissement dudit module afocal 20 devient égal à -1. In an advantageous configuration, the mirrors 21 and 22 are parabolic. Such parabolic mirrors allow, in addition to the contribution to the correction of the curvature of the field already given by their concave shape, an almost perfect correction of the geometric aberrations generated in this module 20 per se. The module 20 is then a true afocal module. When the two mirrors 21 and 22 are of the same radius of curvature, the magnification of said afocal module 20 becomes equal to -1.
La configuration quasi afocale a quant à elle l'avantage de permettre de réduire le diamètre des lentilles des autres modules 10 et 30. The quasi-afocal configuration has the advantage of making it possible to reduce the diameter of the lenses of the other modules 10 and 30.
On peut affiner la correction de la courbure de champ ou des aberrations géométriques et chromatiques du module 20 en insérant un élément dioptrique à proximité d'au moins un des miroirs asphériques 21 ou 22. Cet élément dioptrique sera alors traversé par le faisceau lumineux juste avant et juste après réflexion du faisceau lumineux sur le miroir 21 ou 22. It is possible to refine the correction of the field curvature or the geometric and chromatic aberrations of the module 20 by inserting a dioptric element in the vicinity of at least one of the aspherical mirrors 21 or 22. This dioptric element will then be traversed by the light beam just before and just after reflection of the light beam on the mirror 21 or 22.
Une variante possible consiste à poser un élément dioptrique directement sur la face avant d'au moins un des miroirs 21 ou 22 pour constituer un miroir du type Mangin tel que connu de l'homme de l'art. Le miroir Mangin est constitué d'une lentille de verre métallisée sur sa face arrière, la réflexion du signal lumineux s'effectuant alors sur ladite face arrière. One possible variant consists in placing a dioptric element directly on the front face of at least one of the mirrors 21 or 22 to form a Mangin-type mirror as known to those skilled in the art. The Mangin mirror consists of a metallized glass lens on its rear face, the reflection of the light signal then taking place on said rear face.
On précise en outre que l'élément de réflexion totale 24 peut être un miroir plan. Il peut aussi comporter une lame de verre posée sur sa face avant. L'élément 24 peut également être un prisme de réflexion totale. It is further specified that the total reflection element 24 may be a plane mirror. It may also include a glass slide placed on its front face. The element 24 can also be a prism of total reflection.
Le troisième module dioptrique 30 comporte une série de lentilles 4. L'association des lentilles 4 permet de reprendre le signal lumineux envoyé à grande distance par le deuxième module 20 et de l'envoyer sur une tranche 3 par exemple en y formant une image de l'objet 1 réduite par une facteur de 3 à 10 de façon préférentielle. The third dioptric module 30 comprises a series of lenses 4. The combination of the lenses 4 makes it possible to take up the light signal sent at a great distance by the second module 20 and to send it on a wafer 3, for example by forming an image of the object 1 reduced by a factor of 3 to 10 preferably.
A cet effet, le troisième module comporte une ouverture numérique supérieure à 0.5 environ. Ainsi, une majorité des lentilles optiques 4 du troisième module 30 sont positives. Le nombre et les caractéristiques des lentilles sont choisis et optimisés avec les moyens de conception numérique de l'homme de l'art de sorte que la correction des aberrations géométriques et chromatiques soit satisfaisante pour l'application choisie, par exemple la photolithographie optique. For this purpose, the third module has a numerical aperture greater than 0.5 approximately. Thus, a majority of the optical lenses 4 of the third module 30 are positive. The number and the characteristics of the lenses are chosen and optimized with the digital design means of those skilled in the art so that the correction of the geometric and chromatic aberrations is satisfactory for the chosen application, for example optical photolithography.
Ainsi, le premier module 10 et/ou le troisième module 30 peuvent comporter au moins une lentille avec une surface asphérique afin d'améliorer les corrections des aberrations chromatiques, géométriques et de distorsion. Thus, the first module 10 and / or the third module 30 may comprise at least one lens with an aspherical surface in order to improve the corrections of the chromatic, geometric and distortion aberrations.
De plus, le premier module 10 peut comporter un élément de réflexion totale placé dans la série de lentilles et apte à renvoyer le signal lumineux vers le deuxième module 20 selon une direction perpendiculaire à la direction d'incidence du signal lumineux sur le premier module. Ainsi, le faisceau issu de l'objet 1 et le faisceau en sortie du troisième module 30 sont parallèles. Cela facilite grandement l'implantation du dispositif optique objet de la présente invention dans des équipements de photolithographie optique tels qu'un photorépéteur ou stepper selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée par l'homme du métier. In addition, the first module 10 may comprise a total reflection element placed in the series of lenses and adapted to return the light signal to the second module 20 in a direction perpendicular to the direction of incidence of the light signal on the first module. Thus, the beam from the object 1 and the beam at the output of the third module 30 are parallel. This greatly facilitates the implementation of the optical device object of the present invention in optical photolithography equipment such as a photorepeater or stepper according to the English terminology generally used by those skilled in the art.
L'élément de réflexion totale n'agit qu'en tant que miroir de renvoi pour couder le chemin du signal 11 dans le premier module 10. Dans ce cas, l'élément de réflexion totale peut être un miroir plan, avec lame de verre ou non, ou un prisme de réflexion totale. The total reflection element acts only as a reflecting mirror to bend the path of the signal 11 in the first module 10. In this case, the total reflection element may be a plane mirror, with a glass slide or not, or a prism of total reflection.
Le système optique selon l'invention présente plusieurs avantages. 15 Il y a indépendance des modules les uns par rapport aux autres. The optical system according to the invention has several advantages. There is independence of the modules relative to each other.
Ainsi, le deuxième module 20 peut être testé et aligné séparément des autres modules 10 et 30. Thus, the second module 20 can be tested and aligned separately from the other modules 10 and 30.
La compacité des modules 10 et 30 principalement due à la bonne correction de la courbure de champ effectuée par le deuxième module 20 est très favorable à la stabilité mécanique des éléments optiques et donc à la constance des performances des équipements dans leur environnement opérationnel. The compactness of the modules 10 and 30 mainly due to the correct correction of the field curvature performed by the second module 20 is very favorable to the mechanical stability of the optical elements and therefore the constancy of the performance of the equipment in their operating environment.
De plus, la structure modulaire du dispositif optique contribue à relâcher les tolérances d'alignement en centrage et inclinaison des modules 25 dioptriques 10 et 30 par rapport au module afocal 20. In addition, the modular structure of the optical device contributes to releasing the centering and inclination alignment tolerances of the dioptric modules 10 and 30 with respect to the afocal module 20.
Enfin, les aberrations intrinsèques de chaque module 10, 20 et 30 sont très réduites et peuvent être contrôlées indépendamment les unes des autres. Finally, the intrinsic aberrations of each module 10, 20 and 30 are very small and can be controlled independently of one another.
Les développements qui précèdent s'appliquent avantageusement au 30 domaine de la photolithographie optique. Le dispositif optique selon l'invention peut cependant être utilisé dans d'autres domaines, tels que la microscopie en général, la spectroscopie, les télécommunications optiques, etc. The foregoing developments advantageously apply to the field of optical photolithography. The optical device according to the invention can however be used in other fields, such as microscopy in general, spectroscopy, optical telecommunications, etc.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0523303A1 (en) * | 1991-07-19 | 1993-01-20 | AT&T Corp. | Ringfield lithography |
| US6226346B1 (en) * | 1998-06-09 | 2001-05-01 | The Regents Of The University Of California | Reflective optical imaging systems with balanced distortion |
| US20010002155A1 (en) * | 1998-09-21 | 2001-05-31 | Nikon Corporation | Catoptric reduction projection optical system and exposure apparatus and method using same |
| US6424404B1 (en) * | 1999-01-11 | 2002-07-23 | Kenneth C. Johnson | Multi-stage microlens array |
| US6498685B1 (en) * | 1999-01-11 | 2002-12-24 | Kenneth C. Johnson | Maskless, microlens EUV lithography system |
| US20030039029A1 (en) * | 2001-05-01 | 2003-02-27 | Masayuki Suzuki | Reflection type demagnification optical system, exposure apparatus, and device fabricating method |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3343219A1 (en) * | 1983-11-30 | 1985-06-05 | Schneider Co Optische Werke | MIRROR SCOPE WITH UPRIGHT IMAGE |
| US6600608B1 (en) * | 1999-11-05 | 2003-07-29 | Carl-Zeiss-Stiftung | Catadioptric objective comprising two intermediate images |
| TW538256B (en) * | 2000-01-14 | 2003-06-21 | Zeiss Stiftung | Microlithographic reduction projection catadioptric objective |
-
2003
- 2003-09-26 FR FR0311294A patent/FR2860304B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-09-24 WO PCT/FR2004/002417 patent/WO2005031425A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0523303A1 (en) * | 1991-07-19 | 1993-01-20 | AT&T Corp. | Ringfield lithography |
| US6226346B1 (en) * | 1998-06-09 | 2001-05-01 | The Regents Of The University Of California | Reflective optical imaging systems with balanced distortion |
| US20010002155A1 (en) * | 1998-09-21 | 2001-05-31 | Nikon Corporation | Catoptric reduction projection optical system and exposure apparatus and method using same |
| US6424404B1 (en) * | 1999-01-11 | 2002-07-23 | Kenneth C. Johnson | Multi-stage microlens array |
| US6498685B1 (en) * | 1999-01-11 | 2002-12-24 | Kenneth C. Johnson | Maskless, microlens EUV lithography system |
| US20030039029A1 (en) * | 2001-05-01 | 2003-02-27 | Masayuki Suzuki | Reflection type demagnification optical system, exposure apparatus, and device fabricating method |
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| Publication number | Publication date |
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