Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España en los últimos 80 años. Clasificación Internacional de Patentes CIP 2013.

SISTEMA PARA PROCESAR UNA MUESTRA EN LITOGRAFIA POR INTERFERENCIA DE HACES LASER.

Patente de Invención. Resumen:

Sistema para procesar una muestra en litografía por interferencia de haces láser, según el cual sobre un plano espacial

(3) se sitúan un número "2n" de espejos para la incidencia sobre ellos de "2n" haces láser (1), siendo el plano espacial (3) paralelo a un plano (4) en el que se sitúa la muestra a procesar y el punto "P" de interferencia de los haces láser (1), que queda sobre las bisectrices de las parejas de haces láser (1), estando cada pareja de haces láser (1) en un plano normal al plano (4) de la muestra, la cual es susceptible de desplazarse y girar respecto de tres ejes cartesianos.

Solicitante: CENTRO DE ESTUDIOS E INVESTIGACIONES TECNICAS DE GUIPUZCOA (CEITG).

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: GUIPÚZCOA.

Inventor/es: AYERDI OLAIZOLA,ISABEL, OLAIZOLA IZQUIERDO,SANTIAGO MIGUEL, ELLMAN NEVADO,MIGUEL, PEREZ HERNANDEZ,NOEMI.

Fecha de Solicitud: 16 de Diciembre de 2008.

Fecha de Publicación de la Concesión: 3 de Octubre de 2011.

Fecha de Concesión: 21 de Septiembre de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes: G03F7/20T18.

Clasificación PCT: G03F7/20 (.Exposición; Aparellaje a este efecto (dispositivos de reproducción fotográfica de copias G 03 B 27/00) [4]).

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Descripción:

Sistema para procesar una muestra en litografía por interferencia de haces láser.

Sector de la técnica

Dentro de la técnica conocida como litografía por interferencia de haces láser es necesario dirigir una serie de haces hacia un punto de incidencia para formar un patrón de interferencia. Este patrón es utilizado para imprimir geometrías repetitivas en un material al colocar en ese punto ese material que se desea procesar.

Esta técnica exige un control de la orientación de los haces láser para que todos ellos converjan de la manera más exacta posible hacia el punto de incidencia. La calidad del proceso mediante interferencia láser depende críticamente de la precisión en la orientación de los haces láser produciéndose geometrías y modulaciones no deseadas en la interferencia en caso de realizar una orientación inexacta.

En tal sentido, existen dispositivos de laboratorio, en los que los espejos que dirigen los haces láser son alineados manualmente, requiriendo la intervención de técnicas y personal muy especializados para obtener los patrones de las estructuras que se quieran realizar, lo que dificulta la aplicación de dicha tecnología de una forma comercial, habiendo resultado poco prácticos los intentos de automatización que se han desarrollado hasta el momento.

Estado de la técnica

En efecto, para la creación de patrones periódicos bidimensionales, con un número de haces "2n", siendo "n" mayor que 1, es condición indispensable que los vectores diferencia de cada pareja de haces de propagación sean coplanares. La manera más general de conseguir esta coplanaridad es mediante el ajuste en el espacio de la posición de cada espejo. Esto se realiza de forma manual y por lo tanto de manera lenta y no demasiado precisa. Otro modo de conseguir esta coplanaridad es mediante la utilización de redes de difracción para la división de los haces y la posterior recombinación de los mismos.

Si los "n" vectores diferencia de los "2n" haces son coplanares y ese plano es paralelo al plano de la muestra procesada se consiguen patrones bidimensionales homogéneos y no modulados.

Por otro lado, y para el procesamiento de muestras tales como son las obleas y, en concreto, para el procesamiento de una oblea completa existe ya una técnica que consiste en expandir un haz láser mediante lentes, para que cubra toda la superficie de la oblea. Esta técnica no permite el procesamiento mediante pulsos láser de muy alta energía.

La técnica de procesamiento mediante desplazamiento y exposición (step and expose) es una técnica conocida en el campo de la litografía cuando se utiliza máscara, sin embargo no se conoce hasta ahora su utilización dentro de procesos de litografía con interferencia por láser.

Objeto de la invención

La presente invención tiene por objeto un sistema para procesar una muestra, tal como puede ser una oblea, en litografía por interferencia de múltiples haces láser a base de pulsos sucesivos de luz láser, que permite establecer las bases para obtener unos procesos automatizados.

De acuerdo con la presente invención y en cuanto al hecho de tratar de conseguir que los patrones bidimensionales sean homogéneos, se propone que, además de la coplanaridad de los vectores diferencia de cada pareja de haces, se cumpla que los "2n" haces se dispongan formando "n" parejas; de forma que cada pareja de haces defina un plano normal al plano en donde se sitúa la oblea.

Además, el punto "p" de interferencia debe estar situado sobre las bisectrices de los "n" ángulos formados por cada una de las parejas de haces; de manera que la recta bisectriz sea perpendicular al plano de ubicación de la muestra y todos los haces "2n" inciden sobre la muestra con el mismo ángulo.

En lo que respecta a la técnica para el procesamiento de una muestra completa se propone, según la presente invención, un desplazamiento de la muestra en el plano "xy", sobre el que se posiciona dicha muestra; de manera que los desplazamientos pueden ser intercalados con pulsos láser que graben la interferencia en la superficie de la muestra. Esto permite procesar una muestra completa con litografía por interferencia de haces láser, procesando uno o más chips con un pulso.

Además la muestra también puede ser desplazada siguiendo el eje "z" para variar el ángulo de incidencia de los haces láser, lo que permite cambiar la escala de la geometría siendo ésta más pequeña cuanto mayor sea el ángulo de incidencia y mayor cuanto menor sea el ángulo. Adicionalmente, y dependiendo de la configuración óptica de los haces láser, el movimiento a lo largo del eje "z" puede variar la geometría de la interferencia.

También se ha previsto la posibilidad de que el plano sobre el que se posiciona la muestra pueda ser girado alrededor de cualquiera de los ejes cartesianos "x" e "y", para conseguir así pequeños ajustes de alineación con el punto de convergencia, ajustando la posición de la bisectriz de cada par de haces láser, con la posición de la teórica recta perpendicular al plano de ubicación de la muestra y que pasa por el punto "p" de la interferencia.

Se ha previsto también la posibilidad de hacer girar el plano de ubicación de la muestra alrededor del eje "z", para poder alinear los patrones de la interferencia con la geometría de la muestra o con características del material que ofrezcan direcciones preferentes.

Descripción de las figuras

La figura 1 es un esquema que muestra la coplanaridad de los vectores diferencia (2) de cada pareja de haces láser (1).

La figura 2 es una vista como la de la figura 1, pero mostrando ahora la no coplanaridad.

La figura 3 muestra una pareja de haces láser (1) de acuerdo con la coplanaridad representada en la figura 1.

La figura 4 representa un plano (4), sobre el que se ubica la muestra en la que se han de definir los correspondientes patrones de interferencia por láser, y su disposición respecto de un sistema cartesiano.

Las figuras 5, 6 y 7 muestran vistas como la de la figura 4, pero con desplazamientos del plano (4) según indican las flechas (f1, f2 y f3) respectivamente.

Las figuras 8, 9 y 10 muestran vistas como la de la figura 4, pero con giros del plano (4), según indican las flechas (f4, f5 y f6) respectivamente.

La figura 11 corresponde a un esquema en el que se aprecia una pareja de haces (1) y la modificación posicional de la perpendicular (7) al plano cuando este último se gira un ángulo "β".

La figura 12 muestra sendos ejemplos de patrones de interferencia con modulaciones.

Las figuras 13 y 14 muestran la diferente disposición que adopta un patrón de interferencia (8) respecto de las formas (9 y 10) de una muestra circular cuando esta es girada según la flecha (f6) alrededor de "z".

Descripción detallada de la invención

El objeto de la presente invención es un sistema para procesar una muestra, tal como una oblea, mediante litografía por interferencia láser. Para la creación de patrones periódicos bidimensionales con un número de haces "2n", siendo "n" mayor que 1, los vectores diferencia (2) de cada pareja de haces láser (1), deben ser coplanares, tal y como se aprecia en la figura 1. Es decir, que tales vectores diferencia (2) sean coplanares respecto de un plano (3) paralelo al plano (4) de ubicación del punto de interferencia "p". En la figura 2 se muestra un ejemplo de no coplanari- dad.

Para conseguir esta coplanaridad, los "2n" espejos de incidencia de los haces láser (1) se sitúan en un mismo plano espacial, concretamente en el plano (3) paralelo al plano (4) de ubicación del punto "p" de interferencia.

Además de esta coplanaridad y de acuerdo con el sistema ahora preconizado, se requiere que los "2n" haces láser (1) se dispongan formando "n" parejas; de tal manera que cada pareja de haces láser (1) defina un plano (6), ver figura 3, normal al plano (4) en el que se sitúa la muestra sobre la que se va a definir el punto "p" de interferencia.

De acuerdo con ello, los "2n" espejos de incidencia de los haces láser (1) deben estar colocados de manera que el punto "p" de interferencia se sitúe sobre las bisectrices (5) de los "n" ángulos "α", definidos por cada pareja de haces láser (1).

Por ello, la bisectriz (5) del ángulo "α" de cada pareja de haces láser (1), debe coincidir con la perpendicular al plano (4) que pasa por el punto de interferencia "p" y todos los haces láser (1) inciden sobre la muestra con el mismo ángulo "α1".

Siguiendo con el sistema objeto de la presente invención, para el procesamiento de una muestra completa, tal como es el caso de una oblea, mediante pulsos láser de muy alta energía, se procede de la manera siguiente: Tal y como se muestra esquemáticamente en la figura 4, la muestra, no representada, se sitúa, sobre el plano (4) que es coplanar con el teórico plano "xy" de un sistema cartesiano "x, y, z".

El soporte de la muestra permite que el plano (4) se desplace, tal y como se aprecia en la figura 5, siguiendo la dirección indicada por la flecha "f1", es decir según una dirección paralela al eje "x".

También, tal y como se aprecia en la figura 6, el plano (4) puede desplazarse según la dirección indicada por la flecha "f2", es decir en paralelo al eje "y".

De esta manera, la muestra puede ser desplazada en el plano "xy" y estos desplazamientos pueden ser intercalados con pulsos láser que pueden grabar la correspondiente interferencia en toda la superficie de la muestra; de forma que se puede procesar una muestra completa con litografía por interferencia láser de múltiple haz, mediante pulsos láser de muy alta energía, procesando uno o más chips con un solo pulso.

Además, tal y como se aprecia en la figura 7, el plano (4) también puede desplazarse según la dirección indicada por las flechas "f3", es decir, según una dirección paralela al eje "z". De esta forma se posibilita cambiar la escala de la geometría de la interferencia, ya que cuanto más se acerque el plano (4) a los focos emisores de los haces láser (1) la escala de la geometría será más pequeña y cuanto más se aleje será más grande. Este movimiento del plano (4), según el eje "z", permite también cambiar no solo la escala de la geometría sino también la propia geometría.

En las figuras 8 y 9 se aprecia como, de acuerdo con la presente invención, el plano (4) en el que se sitúa la muestra puede girar alrededor de un eje paralelo al eje "x", tal y como se muestra en la figura 8, giro éste representado por la flecha "f4", y/o respecto del eje "y", tal y como se muestra en la figura 9 e indicado por la flecha "f5".

Con estos giros del plano (4) alrededor de ejes paralelos a los ejes "x" y/o "y" se pueden llevar a cabo pequeños ajustes, entre la posición de la bisectriz (5) de cada pareja de haces láser (1) y la perpendicular a dicho plano (4) que pasa por el punto de interferencia "p".

En la figura 11, se representa esquemáticamente como el plano (4) soporte de la muestra ocupa una posición en la que la recta (7) perpendicular a dicho plano (4) y que pasa por el punto de interferencia "p" no coincide con la bisectriz de cada pareja de haces láser (1).

Al girar el plano (4) un ángulo "β", alrededor de un eje paralelo al eje "x" o al "y" dicho plano (4) pasa a ocupar la posición representada a trazo grueso en la figura 11 y señalada por la referencia (4'); de manera que la perpendicular (7) que pasa por el punto de interferencia "p" se desplaza hasta la posición representada a trazo grueso e identificada con la referencia (7') en la que, entonces, dicha perpendicularidad (7') sí coincide con la bisectriz (5) de las parejas de haces láser (1).

Si no coinciden la bisectriz (5) de las "n" parejas de haces láser (1) con la recta (7-7'),

perpendicular al plano (4) y que pasa por el punto de interferencia "p", se producen modulaciones, tal y como se muestra en la figura 12, en la que se aprecia como las interferencias "I" grabadas en la superficie de la muestra cambian su geometría, medida y/o distancia, dando lugar a unas interferencias "I'" que se repiten periódicamente, en lo que se denomina modulaciones.

Estas modulaciones no son deseadas en la mayoría de los casos y se pueden corregir mediante el giro del plano (4) respecto del eje "x" y/o "y" hasta hacer coincidir de nuevo a la perpendicular (7-7') con la bisectriz (5). Ahora bien, puede ocurrir que, en algunos casos estas modulaciones sean deseables y si es así, la solución ahora propuesta permite también, mediante el giro del plano (4) respecto de "x" y/o de "y", desalinear la perpendicular (7-7') con la bisectriz (5) y provocar así tal modulación.

Por otro lado, y de acuerdo con el objeto de la presente invención se ha previsto, tal y como se aprecia en la figura 10, que el plano (4) en el que se ubica la muestra pueda también ser girado respecto del eje "z" según se indica con le flecha "f6" en dicha figura 10.

Con este giro respecto de "z" se posibilita el alinear los patrones de la interferencia (8) con respecto a la geometría de la muestra a litografiar o con características del material de dicha muestra que ofrezcan direcciones preferentes para los patrones de la interferencia.

En la figura 13 se representa una muestra, sobre la que se han de realizar, mediante interferencia por haces láser, uno o más patrones de interferencia (8). La muestra presenta una configuración circular, con un corte (9) en su periferia, paralelo a dos de los lados de unas conformaciones cuadrangulares (10) de la propia muestra.

En la posición representada en la figura 13, el patrón de interferencia (8) tiene la disposición representada en dicha figura. Ahora bien, si se gira la muestra respecto del eje "z", según se indica en la figura 14 con la flecha "f6", se consigue que el patrón de interferencia (8) quede dispuesto de una manera diferente respecto del corte (9) y de las conformaciones cuadrangulares (10), alineando así dicho patrón de interferencia con el corte (9) y con los lados de las conformaciones cuadrangulares (10).

En los puntos precedentes se ha descrito los movimientos en el plano "xy" o siguiendo el eje "z" y los giros alrededor de ejes paralelos a "x", "y" "y"/o "z" como movimientos del plano (4) que soporta a la muestra a procesar, pero lógicamente no alterarla en nada la esencia de la invención que estos movimientos los realizara directamente la propia muestra disponiéndola para ello en un soporte capaz de realizar tales movimientos y giros. Realizándose dichos movimientos, por ejemplo mediante motores lineales, sin que esta solución sea limitativa.




Reivindicaciones:

1. Sistema para procesar una muestra en litografía por interferencia de haces láser, caracterizado porque según el mismo, para la creación sobre la muestra de patrones de interferencia periódicos bidimensionales con un numero "2n" de haces láser (1), siendo "n" mayor que uno, se sitúan, sobre un mismo plano espacial (3), un número "2n" de espejos para la incidencia sobre ellos de los "2n" haces láser (1); este plano espacial (3) es paralelo al plano (4) en donde se sitúa tanto la muestra como el punto "p" de interferencia, con la particularidad de que este punto "p" de interferencia esta colocado sobre las bisectrices (5) de las diferentes parejas de haces láser (1); y porque cada pareja de haces láser (1) se sitúa en un plano normal al plano (4) de la muestra y todos los haces láser (1) inciden sobre la muestra con un mismo ángulo "α"; y porque la muestra a procesar es susceptible de desplazarse según direcciones paralelas a unos ejes cartesianos ("x, y, z" y girar respecto de estos ejes.

2. Sistema para procesar una muestra en litografía por interferencia de haces láser, en todo de acuerdo con la anterior reivindicación, caracterizado porque si la muestra es una oblea, esta puede desplazarse en el plano "xy" y los desplazamientos pueden ser intercalados con pulsos láser de alta energía que graban la correspondiente interferencia en la superficie de la oblea; de manera que se puede procesar así una oblea completa, procesando uno o más chips con cada pulso.

3. Sistema para procesar una muestra en litografía por interferencia de haces láser, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la muestra puede desplazarse siguiendo una dirección paralela al eje "z" para cambiar la escala de la geometría de la interferencia y/o la propia geometría de dicha interferencia.

4. Sistema para procesar una muestra en litografía por interferencia de haces láser, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la muestra puede girar alrededor de un eje paralelo al eje "x y/o al eje y", para establecer ajustes entre la posición de la bisectriz (5) de cada pareja de haces láser (1) y la teórica recta que, pasando por el punto "p" de interferencia, es perpendicular al plano (4) de ubicación de la muestra.

5. Sistema para procesar una muestra en litografía por interferencia de haces láser, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la muestra puede girar alrededor de un eje paralelo al eje "z" para alinear los patrones de la interferencia con respecto a la geometría y/o características de la muestra a litografiar.


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