Sistema de orientación y regulación del ángulo de incidencia de un haz láser,

en litografía por interferencia, según el cual al menos, un espejo (2) va montado en una pieza de soporte (9) capaz de trasladar a aquel siguiendo una trayectoria a lo largo de una circunferencia virtual (3), cuyo centro (6) se sitúa en un eje (5) colineal con el punto de ubicación de un espejo de seguimiento (8) y con el punto (4) de convergencia en donde se ha de generar la correspondiente interferencia. Un haz de luz (1) que incide sobre el espejo de seguimiento (8) es rebotado hacia el espejo (2) y desde este es dirigido al punto de convergencia (4); de forma que, variando la posición del espejo (2) a lo largo de la circunferencia virtual (3) cambia la orientación del haz de luz (1), sin variar la longitud del camino óptico recorrido por el haz de luz (1) desde el espejo (8), al espejo (2) y desde este al punto de convergencia (4). El espejo (2) va dispuesto con posibilidad de rotación sobre sí mismo, lo que permite desplazar el punto de convergencia (4) a lo largo del eje (5), lo cual junto con la traslación de la muestra (17) a lo largo de dicho eje (5) permite variar el ángulo ({al}) de incidencia del haz láser (1)

Sistema de orientación y regulación del ángulo de incidencia de un haz láser, en litografía por interferencia.

Sector de la técnica

En el campo de la litografía por interferencia láser, es necesario dirigir una serie de rayos láser hacia un punto de convergencia, lo cual exige de un control de orientación de los rayos. Este control de la orientación se lleva a cabo, en la mayoría de los casos, mediante el empleo de espejos, con los que se hacen converger los diferentes haces de rayos láser hacia el punto de convergencia.

Estado de la técnica

En tal sentido, existen dispositivos de laboratorio en los que los espejos son alineados manualmente, lo que requiere de la intervención de personal muy especializado para poder obtener la geometría de las estructuras que se vayan a realizar. Esta necesidad de un alineamiento manual dificulta la aplicación industrial de esta tecnología, no habiéndose alcanzado hasta la fecha una solución de automatización satisfactoria.

Objeto de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone un sistema según el cual, se establece la proyección de una serie de rayos láser (por ejemplo cuatro) desde una circunferencia virtual, para determinar la interferencia de dichos rayos en un punto común de convergencia situado sobre un eje que pasa por el centro de dicha circunferencia virtual, a una cierta distancia de dicho centro.

La posición de los espejos en la circunferencia virtual puede ser modificada, en lo que respecta a uno o más espejos, para lo cual, la trayectoria de los haces de láser que inciden sobre tales espejos que pueden moverse a lo largo de la circunferencia virtual, debe cambiar y apuntar en todo momento al espejo que se mueve.

Para ello, sobre el mencionado eje que pasa por el centro de la circunferencia virtual y al otro lado de donde se sitúa el punto de convergencia, se dispone un espejo de seguimiento, por cada espejo que se mueve a lo largo de la circunferencia virtual. La normal al plano de reflexión de este espejo forma el ángulo adecuado con el precitado eje. Unos medios motrices y de transmisión realizan simultáneamente y de forma sincronizada el desplazamiento del espejo a lo largo de la circunferencia virtual y el giro del espejo de seguimiento, garantizando así el sincronismo de ambos movimientos y una correcta orientación del haz de láser.

Por otro lado, el ángulo de incidencia del haz láser sobre la muestra, en el punto de convergencia de los diferentes haces, es uno de los parámetros determinantes del patrón de interferencias generado con litografía de haces láser.

En efecto, dependiendo de la polarización de los haces interferentes, una variación del ángulo de incidencia puede suponer, desde una variación de la escala del patrón, hasta una transformación completa de la geometría del patrón. Es por ello que el control del ángulo de incidencia resulta de suma importancia.

Hasta la fecha, la variación del ángulo de incidencia se llevaba a cabo incluyendo desplazamientos y/o rotaciones manuales de los espejos que forman parte del sistema.

De acuerdo con la solución propuesta por el sistema ahora preconizado, los diferentes espejos que van dispuestos sobre la circunferencia virtual se hallan incorporados según un montaje que posibilita una rotación sobre sí mismos. Esta rotación permite desplazar el punto de convergencia a lo largo del eje que pasa por el centro de la circunferencia virtual.

Este desplazamiento del punto de convergencia a lo largo del eje que pasa por el centro de la circunferencia virtual, junto a la traslación de la muestra a lo largo de dicho eje, se traduce en una variación controlada del ángulo de incidencia de los haces de láser sobre la muestra.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra una vista en perspectiva y esquemática de un posible ejemplo de realización práctica del sistema objeto de la presente invención, con cuatro haces láser (1, 1', 1a y 1b).

La figura 2 es una vista en perspectiva y esquemática del armazón mecánico y de los medios de transmisión de la solución representada en la figura 1.

La figura 3 muestra como varía el ángulo de incidencia (α) que pasa a ser (α').

Descripción detallada de la invención

El objeto de la presente invención es un sistema de orientación y regulación del ángulo de incidencia de un haz láser, en litografía por interferencia. En lo relativo a la orientación de los rayos y tal como se ha representado esquemáticamente en la figura 1 se considera un haz láser (1) que rebota en un espejo (7) y se dirige hacia otro espejo (8) que, a su vez dirige el haz (1) hacia un espejo (2), desde el que es rebotado el haz (1) hasta un punto (4), en donde el haz (1) converge con otros haces láser (1, 1', 1a y 1b) para formar la correspondiente interferencia.

El espejo (2) va montado con posibilidad de desplazarse siguiendo una trayectoria circunferencial virtual (3), cuyo radio se corresponde con la distancia entre el centro (6) de esta circunferencia y la posición del espejo (2).

Entre los dos puntos definidos por el centro (6) de la circunferencia y el punto de convergencia (4) se define un eje (5) en el que se encuentran asimismo los centros de los espejos (7) y (8); de manera que la trayectoria (7-8) se encuentra en el eje (5) y tanto los centros de los espejos (7) y (8) como el centro (6) y el punto (4) se encuentran en una misma recta que es la que define al eje (5).

En las figuras adjuntas se ha representado al espejo (7) posicionado respecto del espejo (8), de manera que aquel queda en la posición más próxima al centro (6), pero no se alteraría en nada la esencia de la invención si el espejo (7) se sitúa al otro lado del espejo (8), es decir si este último queda entonces en la posición más próxima respecto del centro (6).

Según la invención, la longitud del camino del haz láser (1) que sigue desde el espejo (7) al espejo (8) y desde este al espejo (2), para terminar en el punto (4), es siempre la misma, no variando la longitud total de este camino, con independencia de donde se encuentre situado el espejo (2), a lo largo de la circunferencia virtual (3).

De acuerdo con el sistema ahora preconizado, variando la posición del haz láser incidente sobre el punto (4) de interferencia a lo largo de la circunferencia virtual (3) se puede modificar la orientación del espejo (2) sin variar la distancia desde el espejo (8) al espejo (2) y desde este al punto (4).

Asimismo y de acuerdo con la invención, el haz de luz (1) que incide en el espejo (8), lo hace siguiendo una trayectoria paralela al eje (5); de manera que el centro del espejo (8) se sitúa sobre el eje (5) con capacidad de girar sobre dicho eje siguiendo al espejo (2) en su movimiento por la circunferencia virtual (3). Esto se consigue con la colocación del espejo (8) en dicho eje (5); de manera que su plano de reflexión está girando un cierto ángulo respecto de la normal de dicho eje (5), en un montaje en el que no tiene que moverse a lo largo del eje (5) y sólo rotará respecto de dicho eje (5) para seguir así al espejo (2).

Según la realización del sistema representado esquemáticamente en la figura 1 se disponen dos espejos (2 y 2') con posibilidad de desplazarse siguiendo la circunferencia virtual (3). Sin alterar en nada la esencia de la invención, el dispositivo puede presentar un solo espejo (2), dos o más de dos espejos con posibilidad de desplazarse siguiendo la circunferencia virtual (3) según sea el número de haces controlados que se precise disponer.

De acuerdo con la realización representada en la figura 2, sobre la trayectoria de la circunferencia virtual (3) van montados también otros dos espejos (2a) y (2b), estos sin capacidad de moverse siguiendo dicha circunferencia virtual (3); de forma que este dispositivo es de cuatro haces, dos controlados, identificados con las referencias numéricas (1 y 1') y los otros dos fijos, identificados por (1a y 1b), pudiendo combinar haces de luz controlados (1, 1'...1ⁿ) con haces de luz de trayectoria fija (1a, 1b...1n).

El mecanismo automático ideado para mover el espejo (2) y orientar el espejo (8) para que le siga a aquel, es básicamente igual al del mecanismo automático de los espejos (2' y 8').

En el caso de los espejos...

1. Sistema de orientación y regulación del ángulo de incidencia de un haz láser, en litografía por interferencia, caracterizado porque, al menos, un espejo (2) va montado en una pieza de soporte (9) capaz de trasladar a aquel siguiendo una trayectoria a lo largo de una circunferencia virtual (3), cuyo centro (6) se sitúa en un eje (5) colineal con el punto de ubicación de un espejo de seguimiento (8) y con el punto (4) de convergencia en donde se ha de generar la correspondiente interferencia; porque un haz de luz (1) que incide sobre el espejo de seguimiento (8) es rebotado hacia el espejo (2) y desde este es dirigido al punto de convergencia (4); de forma que, variando la posición del espejo (2) a lo largo de la circunferencia virtual (3) cambia la orientación del haz de luz (1), sin variar la longitud del camino óptico recorrido por el haz de luz (1) desde el espejo (8), al espejo (2) y desde este al punto de convergencia (4); y porque el espejo (2) va dispuesto con posibilidad de rotación sobre sí mismo, lo que permite desplazar el punto de convergencia (4) a lo largo del eje (5), lo cual junto con la traslación de la muestra (17) a lo largo de dicho eje (5) permite variar el ángulo (α) de incidencia del haz láser (1).

2. Sistema de orientación y regulación del ángulo de incidencia de un haz láser, en litografía por interferencia, en todo de acuerdo con la anterior reivindicación, caracterizado porque es aplicable a uno o más haces láser y porque puede combinar haces de láser controlados (1, 1' ... 1ⁿ) con haces de luz de trayectoria fija (1a, 1b ... 1n).

3. Sistema de orientación y regulación del ángulo de incidencia de un haz láser, en litografía por interferencia, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la pieza de soporte (9) del espejo (2) va montada con posibilidad de giro alrededor del eje (5), en el que se sitúan el centro del espejo de seguimiento (8), el centro (6) de la circunferencia virtual (3) y el punto de convergencia (4); y porque asimismo el espejo de seguimiento (8) va montado sobre una pieza de soporte (15), capaz de girar respecto de dicho eje (5), estando sincronizados los giros de las dos piezas de soporte (9 y 15).

4. Sistema de orientación y regulación del ángulo de incidencia de un haz láser, en litografía por interferencia, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el haz de luz (1) que incide sobre el espejo de seguimiento (8) proviene de un espejo (7), cuyo centro está situado sobre el eje (5); y porque la normal al plano de reflexión del espejo de seguimiento (8) forma el ángulo necesario con el eje (5) para seguir al espejo (2).

5. Sistema de orientación y regulación del ángulo de incidencia de un haz láser, en litografía por interferencia, en todo de acuerdo con la primera y segunda reivindicaciones, caracterizado porque sobre la misma circunferencia virtual (3) sobre la que se sitúa el espejo (2), para el haz de láser controlado (1), se sitúan el resto de los espejos para los demás haces de láser, tanto sean controlados, como de trayectoria fija; de manera que en una realización con dos haces controlados (1 y 1') y dos haces de trayectoria fija (1a y 1b) sus espejos (2, 2') y (2a y 2b) se sitúan sobre la circunferencia virtual (3), en un montaje que permite la selectiva rotación sobre sí mismos de todos ellos.