ES2268450T3 - Metodo y dispositivo para irradiar puntos en una capa. - Google Patents

Abstract

Un método para irradiar una capa (5), que incluye: dirigir y enfocar un haz de radiación (7) en un punto (11) situado sobre dicha capa por medio de al menos un elemento óptico (59); provocar un movimiento relativo de la capa con respecto a dicho al menos un elemento óptico (59), de tal manera que se irradian, sucesivamente, diferentes porciones de la capa y se mantiene un espacio intermedio (53) situado entre una superficie (63) de dicho al menos un elemento óptico (59) situada más próxima a dicha capa; y mantener al menos una porción de dicho espacio intermedio (53) a través de la cual dicha radiación (7) irradia dicho punto (11) situado sobre dicha capa (5), llena de un líquido (91), de tal modo que el líquido es suministrado a través de un conducto de alimentación (67; 167) y fluye hacia fuera de una abertura (90; 190) de flujo de salida; caracterizado porque al menos una abertura (90; 190) de flujo de salida, a través de la cual el líquido fluye hacia fuera, se ha dispuesto con la formade al menos un canal (90; 190) que desemboca en dirección a dicha capa; de tal manera que dicho canal distribuye líquido suministrado (91) longitudinalmente a lo largo de dicho canal, y dispensa el líquido distribuido hacia dicha capa.

Description

Método y dispositivo para irradiar puntos en una capa.

La invención se refiere a un método para irradiar una capa, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, y a un dispositivo para irradiar una capa, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 7.

Tal método y tal dispositivo se conocen por el documento WO-A-02/13194. De acuerdo con esta publicación, el método y el dispositivo descritos se utilizan para la fabricación de un elemento portador de información explorable ópticamente. En semejante procedimiento, se fabrica en primer lugar un molde maestro u original y, a continuación, por medio del molde original o por medio de un molde "hijo" o descendiente fabricado mediante el molde original, se fabrica el elemento portador de información a través de un procedimiento de reproducción o réplica. Para la fabricación del molde original, un haz de radiación modulado es dirigido a, y enfocado en, un punto de exploración o barrido situado en una capa fotosensible portada por un sustrato, por medio de un sistema de lentes ópticas, y el sustrato y el sistema de lentes se desplazan uno con respecto al otro. Un espacio intermedio entre la capa fotosensible y una superficie, la más cercana, de un sistema de lentes situado enfrente de la capa fotosensible, se mantiene lleno de un líquido.

Para el desplazamiento del sustrato con respecto al sistema de lentes, una mesa que porta el sustrato puede hacerse girar alrededor de un eje de rotación. Por medio de un dispositivo de desplazamiento, el sistema de lentes puede ser desplazado con una componente de dirección radial con respecto al eje de rotación de la mesa. Unos medios de suministro de líquido suministran el líquido al interior del espacio intermedio entre la capa fotosensible y una superficie óptica, la más cercana, del sistema de lentes.

Un problema de estos método y dispositivo conocidos es que la inmersión de las sucesivas porciones de la capa que se va a irradiar se interrumpida con bastante facilidad, por ejemplo, debido a que el líquido es arrastrado lejos de la zona del espacio intermedio a través de la cual pasa la radiación dirigida al punto de irradiación cuando la capa y la lente se desplazan demasiado rápido una con respecto a la otra. La inmersión puede verse también interrumpida debido a cambios importantes en la dirección de desplazamiento de la lente y de la capa una con respecto a la otra. La estabilidad de la película de líquido existente entre la capa que se ha de irradiar y la superficie óptica más próxima del elemento óptico puede ser mejorada haciendo muy pequeña la distancia entre la capa que se ha de irradiar y la superficie óptica más próxima del elemento óptico. Sin embargo, esto conlleva que el dispositivo, y, en particular, la lente más cercana a la capa que se ha de irradiar, pueda resultar dañado fácilmente en el caso de un contacto entre la lente la capa, que se desplazan una con respecto a la otra.

Otros método y dispositivo para dirigir un haz de radiación a un punto situado en una capa fotosensible, se describen en el documento JP-A-10255319. De acuerdo con este método, se aplica una capa fotosensible a un sustrato con forma de disco y hecho de vidrio. La mesa y el sustrato se hacen girar alrededor de un eje de rotación que se extiende perpendicularmente al sustrato, y el sistema de lentes es desplazado, a una velocidad comparativamente baja, según una dirección radial con respecto al eje de rotación, de tal manera que el punto de exploración del haz de radiación formado en la capa fotosensible, sigue un recorrido o pista con forma de espiral sobre la capa fotosensible. El haz de radiación -en este dispositivo conocido, un haz de láser- se modula de tal manera que se forma una serie de elementos irradiados y no irradiados sobre la pista con forma espiral, serie que se corresponde con una serie deseada de elementos de información dispuestos sobre el elemento portador de información que se ha de fabricar. La capa fotosensible se desarrolla o dota de relieve de forma subsiguiente, de tal modo que los elementos irradiados se disuelven y se forman una serie de depresiones en la capa fotosensible. A continuación, se pulveriza catódicamente una capa de aluminio comparativamente delgada sobre la capa fotosensible, película de aluminio que se dota subsiguientemente de una capa de níquel comparativamente gruesa a través de un procedimiento de electro-deposición. La capa de níquel así formada se retira subsiguientemente del sustrato y forma el molde maestro u original que se ha de fabricar, el cual se dota, de la forma anteriormente descrita, de una superficie con forma de disco que tiene una serie de porciones elevadas o resaltadas que corresponden a la serie deseada de elementos de información dispuestos sobre el elemento portador de información que se ha de fabricar. El molde original así fabricado puede, de manera adecuada, ser utilizado para la fabricación de los elementos portadores de información deseados, si bien, en general, se realizan un cierto número de copias, denominadas moldes "hijos" o descendientes, por medio del molde original en un procedimiento de reproducción. Estos moldes descendientes se utilizan para fabricar los elementos portadores de información que se desean, por medio de un procedimiento de reproducción adicional, generalmente un procedimiento de moldeo por inyección. De esta forma, el número requerido de moldes originales, que son comparativamente caros, es limitado. Dicho método para fabricar un elemento portador de información explorable ópticamente, tal como un CD o un DVD, que tiene elementos de información en forma de pozo, por medio de un molde original o por medio de un molde descendiente fabricado mediante el molde original, es comúnmente conocido y corriente.

El espacio intermedio entre la capa fotosensible y la lente del sistema de lentes situada de cara a la capa fotosensible, se llena de agua. Para este propósito, el dispositivo conocido está provisto de una abertura de flujo al exterior, que está situada cerca del eje de rotación de la mesa. El agua suministrada a través de la abertura de flujo al exterior se esparce o reparte, bajo la influencia de fuerzas centrífugas, sustancialmente a través de la superficie de la capa fotosensible, de tal modo que también el espacio intermedio se llena de agua. Puesto que el agua tiene un índice de refracción óptico considerablemente más grande que el aire, el aporte de agua al espacio intermedio conduce a un incremento sustancial del ángulo comprendido entre los rayos con origen en el haz de radiación y el eje óptico del sistema de lentes, en la posición del punto de exploración o barrido. Como resultado de ello, el tamaño del punto formado por el haz de radiación sobre la capa fotosensible se ve considerablemente reducido, de tal manera que es posible formar un número mucho mayor de elementos irradiados y no irradiados sobre la capa fotosensible, y el elemento portador de información que se ha de fabricar tiene una densidad de información más grande.

Otro ejemplo de una aplicación en la que el espacio de separación entre una lente y una superficie que se ha de irradiar se mantiene lleno con un líquido, son métodos y aparatos de formación óptica de imágenes tales como la litografía de proyección óptica, en la que el punto formado por la radiación proyectada sobre la superficie, forma una imagen o una imagen parcial. Tales método y aparato se describen en la Solicitud de Patente Internacional Nº WO 99/49504.

Una desventaja de estos métodos y dispositivos es que la película de líquido formada en el espacio intermedio no se mantiene siempre completa de forma fiable y en un estado homogéneo durante y después del desplazamiento relativo de la lente y de la superficie paralela a la lente. En consecuencia, se desarrollan defectos en la capa fotosensible. Además, las variaciones en el estado de la película de líquido causadas por los movimientos relativos de la lente y de la superficie dan lugar a que se ejerzan fuerzas variables sobre el sistema de lentes. Puesto que el sistema de lentes se encuentra suspendido con una rigidez limitada, las fuerzas variables ejercidas por la película de líquido provocan vibraciones indeseables del sistema de lentes, las cuales perturban adicionalmente la precisión con la que la imagen es proyectada sobre la superficie. Por otra parte, ha de suministrarse una cantidad comparativamente grande de líquido para mantener un cierto volumen de líquido en su lugar, en la parte del espacio intermedio a través de la cual pasa la radiación. Como resultado de ello, el dispositivo conocido ha de estar provisto de profusas medidas que impidan u contacto indeseable entre el líquido y otras partes del dispositivo.

Es un propósito de esta invención mantener de forma fiable la porción del espacio intermedio entre la superficie óptica más próxima a la capa que se ha de irradiar y la capa a través de la cual pasa la radiación, lleno de líquido en todo un gran intervalo de velocidades relativas y direcciones de desplazamiento relativo del elemento óptico y de la capa.

Constituye otro propósito de la invención reducir el riesgo de daños debidos a un contacto no intencionado o fortuito entre el elemento óptico y la capa que se ha de irradiar.

De acuerdo con la invención, estos propósitos se consiguen proporcionando un método de conformidad con la reivindicación 1. También de acuerdo con la invención, se proporciona un dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, destinado a llevar a cabo un método de acuerdo con la reivindicación 1.

El paso o canal que distribuye líquido suministrado longitudinalmente a lo largo del canal y que dispensa líquido distribuido hacia la capa, suministra el líquido como una capa. De acuerdo con ello, la porción del espacio intermedio que cumple una función óptica puede mantenerse llena de líquido con una menor sensibilidad a las variaciones en la dirección y en la velocidad del movimiento de la lente o lentes y la capa, una con respecto a la otra.

El hecho de que el método y el dispositivo sean menos sensibles a la velocidad y a la dirección del desplazamiento del elemento óptico y de la capa uno con respecto a la otra, y a las variaciones en ellos, no sólo es ventajoso en la fabricación de elementos portadores de información óptica o de moldes para los mismos, en la que existen variaciones a lo sumo bastante pequeñas en la dirección del movimiento de la capa con respecto al elemento óptico, sino también en otras aplicaciones, tales como la formación de imágenes ópticas y, más en particular, en, por ejemplo, dispositivos de desplazamiento de oblea y escáneres de oblea para la litografía de proyección óptica, por ejemplo, para la producción de dispositivos semiconductores en los que la dirección del movimiento del elemento óptico con respecto a la capa se varía sustancialmente cuando la oblea es desplazada paso a paso con respecto al elemento óptico con el fin de llevar el elemento óptico a una nueva posición opuesta a la oblea, para proyectar la retícula sobre un nuevo punto de la oblea o para desarrollar o dotar de relieve (explorar) la imagen proyectada de la retícula (máscara) sobre un área siguiente de la oblea. Se forma entonces el punto ya sea por el área de proyección de la retícula sobre la oblea, ya sea por el área en movimiento de la proyección de una porción de ventana en desplazamiento, habitualmente con forma de ranura, de la retícula, obtenida por barrido, o a modo de un barrido, a lo largo de la retícula, de acuerdo con el movimiento de la oblea con respecto al elemento óptico.

En las reivindicaciones dependientes se establecen realizaciones particulares de la invención.

Otros propósitos, características y efectos, así como detalles de esta invención, se ponen de manifiesto a partir de la descripción detallada de una forma preferida de la invención.

La Figura 1 es una vista lateral esquemática de un ejemplo de un dispositivo para dirigir radiación a un punto situado en una capa;

la Figura 2 es una vista en corte transversal y esquemática de una porción de extremo más alejado o distal de un primer ejemplo de un sistema óptico para un dispositivo según se muestra en la Figura 1, de una capa a la que es dirigida la radiación y de un flujo de líquido que se mantiene en funcionamiento;

la Figura 3 es una vista en planta inferior y esquemática, tomada a lo largo de la línea III-III de la Figura 2;

la Figura 4 es una vista en corte transversal y esquemática de una porción de extremo distal de un tercer ejemplo de un sistema óptico para un dispositivo según se muestra en la Figura 1, de una capa a la que es dirigida la radiación y de un flujo de líquido que se mantiene en funcionamiento;

la Figura 5 es una vista en planta inferior y esquemática, tomada a lo largo de la línea V-V de la Figura 4; y

la Figura 6 es una representación de una vista en planta superior y esquemática de un dispositivo de desplazamiento paso a paso/escáner de oblea para la litografía óptica.

En la fabricación de un elemento portador de información explorable ópticamente, tal como un CD o un DVD, un sustrato 3 de vidrio con forma de disco (véase la Figura 1), que lleva una delgada película fotosensible 5 sobre una de sus dos caras, es irradiado por medio de un haz de radiación modulado 7, por ejemplo, un haz de láser de DUV con una longitud de onda de aproximadamente 260 nm. Al objeto de irradiar la capa fotosensible 5, se hace uso de un ejemplo 25 de un dispositivo de acuerdo con la invención, dispositivo que se describe en lo que sigue con referencia a las Figuras 1-3. El haz de radiación 7 se enfoca en un punto de exploración o barrido 11 situado en la capa fotosensible 5, por medio de un sistema óptico, de acuerdo con el presente ejemplo, con la forma de un sistema de lentes 9, que incluye una pluralidad de elementos ópticos en forma de lentes. El sistema de lentes 9 incluye una lente de objetivo 55 (no mostrada), que está asegurada en un soporte 57 de lente. El sistema de lentes 9 incluye adicionalmente una lente más distal o distante 59, que es, de entre los elementos ópticos del sistema de lentes 9, la que está situada más próxima a la capa 5 cuando se encuentra en funcionamiento. Se mantiene un espacio intermedio 53 entre la capa 5 que es irradiada y aquél de los elementos ópticos del sistema de lentes 9 que está situado más próximo a la capa 5. Los elementos ópticos pueden incluir también otros artículos distintos de las lentes, tales como filtros, pantallas de protección, rejillas de difracción o espejos.

La capa 5 y el sistema de lentes 9 se desplazan una con respecto al otro, de tal manera que el haz de radiación modulado 7 situado sobre la capa fotosensible 5 irradia sucesivamente una serie de porciones irradiadas de la capa 5, separadas entre sí, y no irradia ciertas porciones de la capa 5 situadas entre las porciones irradiadas. La capa fotosensible 5 irradiada se desarrolla o dota de relieve subsiguientemente por medio de un líquido de desarrollo, que disuelve los elementos irradiados 13 y deja los elementos no irradiados 15 sobre el sustrato 3. Es también posible hacer que las porciones irradiadas permanezcan, en tanto que las porciones no irradiadas son disueltas. En ambos casos, se forman en la capa fotosensible 5 una serie de pozos o depresiones, que corresponden a la serie deseada de elementos de información con forma de pozo situados sobre el elemento portador de información. La capa fotosensible 5 es cubierta de forma subsiguiente con una capa comparativamente delgada de, por ejemplo, níquel, por medio de un procedimiento de pulverización catódica. Tras ello, esta capa delgada se recubre con una capa comparativamente gruesa de níquel en un procedimiento de electro-deposición. En la capa de níquel, que finalmente se retira del sustrato 3, la configuración de pozos formada en la capa fotosensible 5 deja una configuración correspondiente que es el negativo de la configuración que se ha de formar en el elemento portador de información que se ha de fabricar, es decir, el molde original comprende una serie de porciones elevadas o resaltadas que se corresponden con la serie de elementos con forma de pozo formados en la capa fotosensible 5 y con la serie deseada de elementos de información con forma de pozo situados sobre el elemento portador de información. El molde original se hace de esta forma adecuado para su uso como molde en una máquina de moldeo por inyección para el moldeo por inyección de los elementos portadores de información deseados. En general, sin embargo, se utiliza una copia del molde original como molde para el moldeo por inyección, en lugar del molde original, copia del molde original a la que se hace referencia por lo común como copia "hija" o descendiente, la cual se fabrica por medio del molde original utilizando un procedimiento de reproducción corriente que se conoce por sí mismo.

El sustrato 3 con la capa fotosensible 5 se coloca sobre una mesa 27 que es susceptible de girar alrededor de un eje de rotación 29 que se extiende perpendicularmente a la mesa 27 y al sustrato 3. La mesa puede ser accionada por medio de un primer motor eléctrico 31. El dispositivo 25 comprende adicionalmente una fuente de radiación 33 que, en el ejemplo que se muestra, es una fuente de láser, la cual se asegura en una posición fija a un bastidor 35 del dispositivo 25. Se observa que, como alternativa, la radiación puede ser también obtenida desde el exterior del edificio. El control sobre la radiación dirigida a la capa 5 puede lograrse de muchas maneras, por ejemplo, controlando la fuente de radiación 33 y/o controlando un obturador o desviador de radiación (no mostrado), dispuesto entre la fuente de radiación 33 y la capa 5.

El sistema óptico de lentes 9 se asegura sobre un primer dispositivo de desplazamiento 37, el cual puede ser desplazado radialmente (paralelo a la dirección X de los dibujos) con respecto al eje de rotación 29, por medio de una primera estructura de desplazamiento 39. Para este propósito, la primera estructura de desplazamiento 39 incluye un segundo motor eléctrico 41 por medio del cual el primer dispositivo de desplazamiento 37 puede ser desplazado a lo largo de una guía recta 43 que se extiende paralela a la dirección X y está fija con respecto al bastidor 35.

Un espejo 45, dispuesto en línea con un eje óptico 49 del sistema de lentes 9, se encuentra también asegurado al primer dispositivo de desplazamiento 37. En funcionamiento, el haz de radiación 7 generado por la fuente de radiación 33 sigue una trayectoria 47 de haz de radiación que se extiende paralela a la dirección X, y el haz de radiación 7 es desviado por el espejo 45 en una dirección paralela al eje óptico 49 del sistema de lentes 9. El sistema de lentes 9 puede ser desplazado en la dirección de su eje óptico 49 por medio de un dispositivo de accionamiento de enfoque 51, a lo largo de distancias comparativamente pequeñas en relación con el primer dispositivo de desplazamiento 3, de tal modo que el haz de radiación 7 puede ser enfocado sobre la capa fotosensible 5. La mesa 27 con el sustrato 5 se hace girar alrededor del eje de rotación 29 a una velocidad comparativamente alta por medio del primer motor 31, y el sistema de lentes 9 es desplazado paralelamente a la dirección X por medio del segundo motor 41, a una velocidad comparativamente baja, de tal modo que el punto de exploración 11 en el que el haz de radiación 7 incide sobre la capa, sigue un recorrido o pista con forma espiral a través de la capa fotosensible 5, dejando un rastro o huella de elementos irradiados y no irradiados que se extiende de acuerdo con esta pista con forma espiral.

El dispositivo 25 puede utilizarse, de manera adecuada, para fabricar moldes originales que tienen una densidad de información comparativamente elevada, es decir, por medio del dispositivo 25 pueden proporcionarse un número comparativamente grande de elementos irradiados por unidad de área de la capa fotosensible 5. La densidad de información que puede alcanzarse se incrementa cuanto más pequeño es el punto de exploración 11. El tamaño del punto de exploración 11 viene determinado por la longitud de onda del haz de radiación 7 y por la apertura numérica del sistema de lentes 9, apertura numérica que depende del índice de refracción óptico del medio presente entre el sistema de lentes 9 y la capa fotosensible 5. El punto de exploración 11 es tanto más pequeño cuanto mayor es el índice de refracción del medio presente entre el sistema de lentes 9 y la capa fotosensible. Los líquidos tienen, típicamente, un índice de refracción óptico mucho mayor que el del aire y, por tanto, la porción del espacio intermedio 53 existente entre el sistema de lentes 9 y la capa fotosensible 5, a través de la cual se extiende el haz 7, se mantiene llena de un líquido –de acuerdo con este ejemplo, agua. En el presente ejemplo, el agua es también particularmente adecuada ya que es transparente al haz de radiación de DUV 7 que se utiliza y no ataca a la capa fotosensible 5.

Como se muestra en la Figura 1, el dispositivo 25 de acuerdo con el presente ejemplo incluye adicionalmente una estructura 77 de retirada de líquido, que está provista de una boca de recogida 79. La boca de recogida 79 está asegurada sobre un segundo dispositivo de desplazamiento 81 del dispositivo 25, el cual puede ser desplazado por medio de una segunda estructura de desplazamiento 83 del dispositivo 25 en una dirección radial con respecto al eje de rotación 29 que, de acuerdo con el presente ejemplo, es paralela a la dirección X, si bien puede proporcionarse otra dirección radial de desplazamiento. A fin de impulsar el desplazamiento del segundo dispositivo de desplazamiento 81, la segunda estructura de desplazamiento 83 comprende un tercer motor eléctrico 85, conectado al segundo dispositivo de desplazamiento 81 para desplazar el segundo dispositivo de desplazamiento por una guía recta 87 que está fijada al bastidor 35 y se extiende en las direcciones de desplazamiento del segundo dispositivo de desplazamiento 81.

En funcionamiento, la boca de recogida 79 es desplazada por medio del tercer motor 85. El tercer motor 85 se controla de tal modo que el sistema de lentes 9 y la boca de recogida 79 se sitúen de forma continua a distancias sustancialmente iguales R del eje de rotación 29 del sustrato 3. De esta manera, la boca de recogida 79 se mantiene en una posición aguas abajo con respecto al sistema de lentes 9, por la que pasan las porciones irradiadas de la capa 5, de tal modo que el líquido suministrado en la posición del sistema de lentes 9 es arrastrado por la capa rotativa 5 hasta la boca de recogida 79, donde el líquido es subsiguientemente recogido de la capa fotosensible 5 por la boca de recogida 79. Como el agua se retira, de esta forma, de la capa fotosensible 5 aguas abajo con respecto al sistema de lentes 9, se hace posible sustancialmente que el agua que ya ha sido utilizada se abra camino de vuelta al espacio intermedio 53, por lo que se perturba el flujo de líquido adecuadamente dosificado dentro del espacio intermedio 53. En funcionamiento, la boca de recogida 79 se encuentra siempre a una distancia R del eje de rotación 29, que se corresponde con la distancia R a la que se encuentra situado el sistema de lentes 9 con respecto al eje de rotación 29, por lo que tanto el tamaño como la capacidad de la boca de recogida 79 necesitan ser tan solo comparativamente pequeños para retirar el líquido que ya ha sido utilizado.

Las Figuras 2 y 3 muestran con mayor detalle el sistema de lentes 9, el sustrato 3 con la capa fotosensible 5, así como el espacio intermedio 53 entre la capa fotosensible 5 y el sistema de lentes 9. La lente 59 situada más próxima a la capa 5 tiene una superficie óptica 63 enfrentada al sustrato 3 y más próxima al sustrato 3. Las lentes 55, 59 se encuentran suspendidas dentro de un alojamiento 61, el cual incluye una pared plana 65, que está enfrentada a la capa 5 y se extiende sustancialmente en un plano imaginario perpendicular al eje óptico de la lente 59, la más próxima a la capa 5. En la superficie del sistema de lentes más próxima a la capa 5 se ha proporcionado un rebaje 92 situado enfrente del punto 11 al que es dirigida la radiación 7. La superficie 63 de la lente 59 más próxima a la capa 5 constituye una superficie interna del rebaje 92. Esta superficie 63 delimita también la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual la radiación 7 irradia el punto 11. De acuerdo con el presente ejemplo, la superficie 63 de la lente 59 situada más próxima a la capa 5 es cóncava, de tal manera que el punto más profundo del rebaje 92 se encuentra en el medio, si bien esta superficie puede ser también plana o convexa.

En funcionamiento, la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual la radiación 7 irradia el punto 11 situado sobre la capa 5, se mantiene llena de un líquido 91. En el rebaje 92, el líquido 91 se encuentra, al menos en cierta medida, protegido de ser arrastrado desde el espacio intermedio 53. En consecuencia, el líquido 91 es menos susceptible de ser arrastrado en alejamiento de la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual pasa la radiación hacia el punto 11, por lo que se contrarresta la aparición de la distorsión óptica asociada que se produce por el hecho de que la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual pasa la radiación, no está completamente llena de líquido.

Por otra parte, esto permite que el tamaño más pequeño del espacio intermedio 53, medido paralelamente al eje óptico de las lentes 55, 59 sea relativamente grande. Esto reduce, a su vez, el riesgo de daños en la lente 59 más próxima a la capa 5, y las tolerancias permisibles para la inclinación de la lente pueden ser mayores sin que se incremente el riesgo de que la lente 59 toque la capa 5.

El rebaje 92 puede, por ejemplo, estar situado y ser de dimensiones tales, que tan solo una porción de la radiación pase a través del rebaje. Sin embargo, para una protección particularmente eficaz del líquido 91 a través de todo el haz de radiación, se prefiere que el rebaje 92 tenga una porción de reborde 93 más cercana a la capa 5, que se extiende en torno a la radiación 7 que irradia el punto 11. En consecuencia, la porción del espacio intermedio 53 situada dentro del rebaje 92, en la que el líquido 91 se protege de ser arrastrado, se extiende a través de toda la sección transversal del haz de radiación.

La distancia de trabajo óptima entre la capa 5 y la pared 65, es decir, la porción del conjunto de lentes 9 situada más próxima a la capa 5, viene determinada por dos factores. Por una parte, la distancia ha de ser lo suficientemente grande como para conservar la tolerancia suficiente en la distancia entre el sustrato 3 y la disposición de las lentes 55, 59 y el alojamiento 61. Por otra parte, esta distancia no ha de ser demasiado grande porque ello requeriría un flujo de líquido demasiado grande para mantener el estado sumergido o inundado de la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual pasa la radiación hacia el punto 11. Un intervalo que se prefiere en el presente para el espesor más pequeño del espacio intermedio 53 es entre 3 y 1.500 \mum, y, más preferiblemente, entre 3 y 500 \mum si el líquido es agua. Pueden ser particularmente ventajosos valores mayores para el espesor más pequeño del espacio intermedio, si el líquido tiene una viscosidad mayor que la del agua. Asimismo, la anchura total de la abertura de flujo al exterior afecta al extremo superior del intervalo preferido para el espesor más pequeño del espacio intermedio, de tal modo que el espesor más pequeño del espacio intermedio es, preferiblemente, más pequeño que (100 + 1/20\cdotW)\mum, donde W es la anchura total de la abertura de flujo al exterior, medida en un plano paralelo a la capa 5.

El espesor más pequeño del espacio intermedio puede ser mayor que aproximadamente 10 \mum, por ejemplo, mayor que 15 \mum, que 30 \mum o incluso que 50 \mum, a fin de incrementar la insensibilidad a las tolerancias.

Con el propósito de evitar la inclusión de burbujas de aire en el líquido y para mantener de forma fiable el estado llenado de la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual pasa la radiación 7 hacia el punto 11, el flujo al exterior de líquido es, preferiblemente, tal, que se mantiene un volumen de líquido entre la pared 65 y la capa 5 que incluye una porción del espacio intermedio 53 situada aguas arriba (según un sentido opuesto al sentido del movimiento relativo de la capa 5 en el área del punto 11) de la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual la radiación irradia el punto 11. De esta manera, se forma un margen de seguridad de líquido aguas arriba, que garantiza que las variaciones en la distancia en la que es forzado a moverse el líquido en el sentido de aguas arriba, no provocan una interrupción del estado llenado de la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual pasa la radiación 7 hacia el punto 11.

La abertura 90 de flujo al exterior situada más aguas abajo del sistema de lentes, a través de la cual se hace pasar el líquido 91, tiene un área total de paso proyectada en sección transversal, en un plano paralelo a la capa 5, cuyo centro, según se observa en una dirección paralela al eje óptico del sistema de lentes 109, está situado dentro de la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual la radiación 7 irradia el punto 11. En consecuencia, la trayectoria promedio a lo largo de la cual el líquido fluye hacia fuera, está, al menos en gran medida, centrada con respecto a la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual pasa la radiación hacia el punto 11. De acuerdo con ello, la dirección de desplazamiento de la capa 5 y de la disposición de lentes 9 una con respecto a la otra en la zona del punto 11, puede ser modificada sustancialmente sin interrumpir la inmersión completa de la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual es irradiado el punto 11. Incluso si la dirección de movimiento de la capa 5 se modifica sustancialmente, la traza del líquido 95 seguirá cubriendo aún la totalidad de la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual el punto es irradiado. Sin embargo, ciertas áreas de la abertura 90 de flujo al exterior en torno al haz 7 están situadas cerca del haz, de manera que se limita un mojado superfluo de la capa 5.

De acuerdo con el presente ejemplo, la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual la radiación 7 irradia el punto 11 está también situada centralmente con respecto a la abertura 90 de flujo de salida en una medida tal, que la traza 95 del líquido 91 suministrado desde la abertura 90 de flujo de salida al interior del espacio intermedio 53 inunda completamente la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual la radiación 7 irradia el punto 11, no sólo mientras, en la posición del punto 11, la capa 5 y el al menos un sistema de lentes 9 se desplazan una con respecto al otro en el sentido indicado por la flecha 52 (que indica el sentido de desplazamiento de la capa 5 con respecto al sistema de lentes 9), sino también mientras, en la posición del punto 11, la capa 5 y el sistema de lentes 9 se desplazan una con respecto al otro en sentidos opuestos.

Cuanto más pueda modificarse la dirección de desplazamiento de la capa 5 y del sistema de lentes 9, paralelo a la capa 5 en el área del punto 11, sin interrumpir la inmersión de la porción 194 del área 153 a través de la cual pasa la radiación, más adecuado resulta el dispositivo para aplicaciones en las que el punto 11 necesita desplazarse sobre la superficie de la capa en direcciones que varían ampliamente, tal como en procedimientos de formación de imágenes en los que el punto es una imagen bidimensional proyectada sobre la capa 5. En tales aplicaciones, la ventaja de un índice de refracción comparativamente grande entre el sistema de lentes y el medio dispuesto entre el sistema de lentes y la superficie irradiada, es que la imagen puede ser proyectada con una resolución mayor, lo que, a su vez, permite una miniaturización adicional y/o una fiabilidad mejorada.

Un ejemplo de dichas aplicaciones es la litografía de proyección óptica para el tratamiento de obleas con vistas a la fabricación de dispositivos semiconductores. En la Figura 6 se ilustran esquemáticamente un aparato y método para este propósito. Se dispone en el mercado de dispositivos de desplazamiento de oblea paso a paso y de escáneres de oblea. Por lo tanto, dichos métodos y aparatos no se describen con gran detalle sino básicamente, a fin de proporcionar una comprensión de la inmersión en líquido según se ha propuesto en la presente Solicitud, en el contexto de dichas aplicaciones de formación de imagen óptica.

El aparato de litografía de proyección de acuerdo con la Figura 6 incluye un soporte 12 de oblea y un proyector 13 que tiene un conjunto de lentes 14 situado por encima del soporte 12 de oblea. En la Figura 6, el soporte 12 de oblea porta una oblea 15 sobre la cual se pretenden irradiar una pluralidad de áreas 16 por medio de un haz que proyecta una imagen o imagen parcial de una máscara o retícula 17 en un escáner 18 unido o conectado operativamente al proyector 13. La mesa de soporte es susceptible de desplazarse en las direcciones X e Y a lo largo de unos husillos 19, 20 accionados por unos dispositivos 21, 22 de accionamiento de husillo. Los dispositivos 21, 22 de accionamiento de husillo y el escáner 18 se encuentran conectados a una unidad de control 23.

Habitualmente, se aplica uno de dos principios de funcionamiento en la litografía óptica. En el denominado modo de desplazamiento paso a paso de la oblea, el proyector proyecta una imagen completa de la retícula sobre una de las áreas 16 de la oblea. Una vez alcanzado el tiempo de exposición requerido, el haz de luz se desconecta u oscurece y la oblea 15 es desplazada por los dispositivos 21, 22 de accionamiento de husillo hasta que un área 16 siguiente de la oblea se encuentre en la posición requerida, enfrente del conjunto de lentes 14. Dependiendo de las posiciones relativas del área expuesta y de la siguiente área que se va a exponer, esto puede implicar un movimiento relativamente rápido del conjunto de lentes 14 a lo largo de la superficie de la oblea en direcciones que varían ampliamente. El tamaño del punto irradiado sobre la superficie de la oblea en el se proyecta la imagen de la retícula, es, típicamente, 20 \times 20 mm aproximadamente, si bien son concebibles puntos mayores y menores.

Particularmente cuando se desea fabricar unidades semiconductoras más grandes, resulta ventajoso proyectar la imagen del otro modo, al que se hace habitualmente referencia como el modo de barrido de la oblea. En este modo, tan solo se proyecta una porción con forma de ranura de la retícula, a modo de un punto con forma de ranura, que tiene una longitud que es varias veces (por ejemplo, cuatro o más veces) mayor que su anchura, en área 16 sobre la superficie de la oblea 15. Un tamaño típico para el punto es, por ejemplo, 30 \times 5 mm. A continuación, la retícula 17 que se ha de barrer es desplazada a lo largo de la ventana de barrido mientras el soporte 12 de la oblea es desplazado sincrónicamente con respecto al conjunto de lentes 14 bajo el control de la unidad de control 23, con una velocidad adaptada para que únicamente el punto de proyección, y no las porciones de imagen parciales barridas de la retícula 17 que son proyectadas sobre la oblea, se desplace con respecto a la oblea 15. De esta forma, la imagen de la retícula 17 se transfiere a un área 16 de la oblea como sucesivas porciones "desenrolladas" o desarrolladas, a medida que el punto prosigue sobre la oblea. El desplazamiento de la oblea 15 con respecto al conjunto de lentes 14 mientras una porción de ventana en desplazamiento, perteneciente a la retícula, se proyecta sobre la oblea 15, se lleva a cabo habitualmente con relativa lentitud y, por lo común, cada vez en el mismo sentido. Una vez que se ha proyectado la imagen completa de una retícula 17 sobre la oblea 15, la oblea 15 es desplazada generalmente con mucha mayor rapidez con respecto al conjunto de lentes 14 para traer un área siguiente de la oblea 15 en la que se ha de proyectar una imagen siguiente de la, o de una, retícula 17, enfrente del conjunto de lentes 14. Este movimiento se lleva a cabo en direcciones que varían extensamente dependiendo de las posiciones relativas del área expuesta 16 de la oblea 15, y del área siguiente 16 de la oblea 15 que se ha de exponer. Con el fin de poder recomenzar la irradiación de la superficie de la oblea 15 tras el desplazamiento de la oblea 15 con respecto a la lente 14 (es decir, también se puede desplazar la lente, o bien la lente y la oblea), resulta ventajoso el hecho de que el volumen de líquido contenido en el espacio intermedio entre la lente 14 y la superficie de la oblea 15, a través del cual pasa la radiación, se llene inmediatamente de líquido después de haber completado el movimiento, de tal manera que el espacio queda sumergido de forma fiable antes de que se reinicie la radiación.

También para la litografía óptica puede utilizarse el agua si, por ejemplo, la radiación es luz de una longitud de onda de 193 nm. Sin embargo, en algunas circunstancias, pueden resultar más adecuados otros líquidos.

Volviendo a las Figuras 2 y 3, puesto que el rebaje 92 está delimitado por una porción cóncava de la superficie 63 de la lente 59 situada más próxima al punto 11 de la capa 5 hacia el que es dirigido el haz de radiación 7, las ventajas de tener un rebaje 92 se combinan con una configuración de flujo relativamente uniforme a través de la porción 94 del espacio intermedio 53 a través de la cual pasa la radiación 7 hacia el punto 11. Se obtiene, en particular, una configuración uniforme de gradientes de velocidad de flujo en el espacio intermedio 53. A su vez, la configuración de flujo relativamente uniforme resulta ventajosa para evitar inducir vibraciones y para obtener un suministro uniforme y continuo de líquido fresco y, por tanto, una temperatura del líquido uniforme y estacionaria. Estos dos efectos son ventajosos para evitar la perturbación óptica del haz de radiación 7.

En la Figura 3, el círculo rayado o sombreado que se ha designado con la referencia numérica 94 indica el perímetro de la porción del espacio intermedio 53 situada entre la lente 59 y la capa 5, a través de la cual pasa el haz de radiación 7.

Con el fin de suministrar líquido 91 al espacio intermedio 53 situado entre la lente 59 y la capa 5, un conducto 67 de suministro de líquido se extiende a través del alojamiento 61 y conduce a una abertura 90 de flujo de salida. De acuerdo con el presente ejemplo, la abertura 90 de flujo de salida tiene la forma de una estructura de canal dispuesta en una superficie 54, estructura de canal 90 que desemboca en la capa 5 para distribuir el líquido suministrado 91 longitudinalmente a lo largo del canal 90 y dispensar el líquido distribuido hacia la capa 5. En funcionamiento, el líquido 91 es distribuido por la estructura de canal 90 longitudinalmente a lo largo de esa estructura de canal, y el líquido 91 es dispensado desde la estructura de canal 90 hacia la capa 5. Esto da lugar a una traza 95 relativamente ancha del líquido y a una inmersión o inundación completa de la porción 94 del espacio intermedio 53 a través de la cual pasa el haz de radiación 7, incluso si la dirección del movimiento del sistema de lentes 9 y de la capa 5 uno con respecto a la otra, paralelamente al plano de la capa 5, es alterada sustancialmente.

El canal 90 puede tener diversas formas. En la realización que se muestra en las Figuras 2 y 3, el canal está formado de tal manera que la abertura 90 de flujo de salida se encuentra situada fuera del haz de radiación 7 y se extiende en torno a la porción 94 del espacio intermedio 53 a través de la cual la radiación 7 irradia el punto 11. La cruz 96 indica el centro, visto según una dirección paralela al eje óptico del sistema de lentes 9, del área de paso total en sección transversal de la abertura 90 de flujo de salida.

El líquido 91 se suministra, preferiblemente, con una caída de presión en el líquido, entre la estructura de canal 90 y el entorno, que es justo la suficiente como para mantener sumergida de forma fiable la porción del espacio intermedio 53 a través de la cual pasa la radiación. De esta forma, la cantidad de agua suministrada a la superficie se mantiene en un mínimo.

Por otra parte, cuando el líquido 91 es dispensado a través de una abertura 90 de flujo de salida conformada con forma de canal, el espesor más pequeño del espacio intermedio 53 (en este ejemplo, la distancia entre la capa 5 y la superficie 54 de la porción de pared 65) puede ser más grande sin causar un riesgo indebido de interrumpir la inmersión de la porción 94 del espacio intermedio a través de la cual pasa la radiación. En consecuencia, cuando el líquido es dispensado desde una abertura 90 de flujo de salida conformada con forma de canal, la estructura de desplazamiento 27, 31 y el sistema de lentes 9 se colocan y dimensionan, preferiblemente, de tal manera que mantengan el espesor más pequeño del espacio intermedio 53 dentro de un intervalo entre 3 y 500 \mum.

El caudal de flujo con el que se suministra el líquido 91 es, preferiblemente, tal, que puede garantizarse de manera fiable que está presente un flujo laminar con un perfil de velocidades esencialmente lineal y, preferiblemente, un flujo de Couette homogéneo, en el espacio intermedio 53. Dicho flujo ejerce una fuerza sustancialmente constante sobre la pared 65 en la que está dispuesto el canal 90, y sobre el lado 63 de la lente 59 situado más cerca de la capa 5. Como resultado de ello, el líquido presente en el espacio intermedio 53 no ejerce sustancialmente fuerzas variables de líquido sobre el sistema de lentes 9. Tales fuerzas de líquido variables conducirían a vibraciones indeseables del sistema de lentes 9 y, por tanto, a errores de enfoque y errores de colocación del haz de radiación 7 sobre la capa fotosensible 5. El flujo carece, preferiblemente, de inclusiones de aire, de tal manera que el haz de radiación 7 no resulta perturbado.

En las Figuras 4 y 5 se muestra un segundo ejemplo de un sistema de lentes 109 para dispositivos tales como los dispositivos que se muestran en las Figuras 1 y 6. De acuerdo con este ejemplo, la abertura 190 de flujo de salida situada aguas abajo del canal 167 de suministro de líquido, se ha dotado también de una estructura de canal que desemboca hacia la capa 5 (es decir, en la dirección en la que es dirigido el haz 107), pero tiene una forma diferente, rectangular, según se observa en la dirección axial del sistema de lentes 109. Resulta particularmente ventajosa una forma esencialmente rectangular a la hora de sumergir de forma fiable un área rectangular 194 del espacio intermedio atravesada por el haz de radiación, al tiempo que se mantiene una configuración del flujo de fluido uniforme a través de toda la porción 194 atravesada del espacio intermedio 153, en particular, si el movimiento del sistema de lentes 109 y de la capa 5 uno con respecto a la otra tiene lugar en una dirección perpendicular a uno de los lados de la estructura de canal rectangular 190. Dichas circunstancias se producen típicamente en la litografía de proyección óptica.

El rebaje 192 está delimitado por un paso 195 dispuesto en una pared 165 perpendicular al eje del sistema de lentes 9 y a una superficie de la lente 159 situada más próxima al punto 11, y la superficie de la lente 159 situada más próxima al punto 11 delimita también la porción 194 del espacio intermedio 153 a través de la cual pasa la radiación 107 hacia el punto 11. En consecuencia, la lente 159 se protege de forma eficaz contra los daños ocasionados por un contacto inadvertido entre el sistema de lentes 109 y la capa 5 situada sobre el sustrato 3.

Claims (12)

1. Un método para irradiar una capa (5), que incluye:

dirigir y enfocar un haz de radiación (7) en un punto (11) situado sobre dicha capa por medio de al menos un elemento óptico (59);

provocar un movimiento relativo de la capa con respecto a dicho al menos un elemento óptico (59), de tal manera que se irradian, sucesivamente, diferentes porciones de la capa y se mantiene un espacio intermedio (53) situado entre una superficie (63) de dicho al menos un elemento óptico (59) situada más próxima a dicha capa; y

mantener al menos una porción de dicho espacio intermedio (53) a través de la cual dicha radiación (7) irradia dicho punto (11) situado sobre dicha capa (5), llena de un líquido (91), de tal modo que el líquido es suministrado a través de un conducto de alimentación (67; 167) y fluye hacia fuera de una abertura (90; 190) de flujo de salida;

caracterizado porque al menos una abertura (90; 190) de flujo de salida, a través de la cual el líquido fluye hacia fuera, se ha dispuesto con la forma de al menos un canal (90; 190) que desemboca en dirección a dicha capa; de tal manera que dicho canal distribuye líquido suministrado (91) longitudinalmente a lo largo de dicho canal, y dispensa el líquido distribuido hacia dicha capa.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el canal (90; 190) o canales se encuentran situados de tal manera que, según se observa en una dirección perpendicular a dicha capa, los canales definen un área en sección transversal total que tiene un centro situado en dicha porción de dicho espacio intermedio (53) a través de la cual la radiación irradia el punto (11).

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en el cual se mantiene un espesor mínimo o más pequeño de dicho espacio intermedio entre 3 y 1.500 \mum.

4. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual al menos una porción de dicho líquido llena un rebaje (92; 192) a través del cual dicha radiación irradia dicho punto.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual el rebaje (92; 192) tiene una porción de reborde más cercana a dicha capa, que se extiende en torno a dicha radiación que irradia dicho punto.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 4 ó la reivindicación 5, en el cual dicho rebaje (92; 192) incluye una porción cóncava de dicha superficie de dicho al menos un elemento óptico (59), situada más cerca de dicha capa.

7. Un dispositivo para dirigir radiación a una capa (5), que incluye:

al menos un elemento óptico (59) para enfocar un haz de radiación (7) que se origina en una fuente de radiación (33), en un punto (11) situado sobre dicha capa;

una estructura de desplazamiento para provocar un movimiento relativo de la capa con respecto a dicho al menos un elemento óptico, de tal manera que se irradian, sucesivamente, diferentes porciones de la capa y se mantiene un espacio intermedio (53) situado entre dicha capa (5) y una superficie (63) de dicho al menos un elemento óptico, situada más próxima a dicho punto; y

una abertura (90) de flujo de salida, destinada a suministrar líquido (91) a al menos una porción de dicho espacio intermedio a través de la cual, en funcionamiento, dicha radiación irradia dicho punto situado sobre dicha capa, de tal modo que dicha abertura de flujo de salida tiene un área de paso total proyectada en sección transversal, en un plano perpendicular a un eje de dicho haz de radiación;

caracterizado porque la al menos una abertura de flujo de salida está formada por al menos un canal (90; 190) que desemboca en dirección a dicha capa y que está destinado a distribuir líquido suministrado (91) longitudinalmente a lo largo de dicho canal, y a dispensar el líquido distribuido hacia dicha capa.

8. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual la abertura de flujo de salida, o una pluralidad de las aberturas de flujo de salida, están colocadas de tal manera que, según se observa en una dirección paralela a dicho eje de dicho haz de radiación, dicha área total en sección transversal tiene un centro situado en dicha porción de dicho espacio intermedio a través de la cual la radiación irradia el punto.

9. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7 ó la reivindicación 8, en el cual dicha estructura de desplazamiento y dicha abertura están situadas y dimensionadas de manera que se mantiene un espesor mínimo o más pequeño de dicho espacio intermedio entre 3 y 1.500 \mum.

10. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7-9, en el cual se ha dispuesto un rebaje (92; 192) en una superficie situada de cara a dicho punto, de tal modo que una superficie interna de dicho rebaje delimita al menos dicha porción de dicho espacio intermedio a través de la cual dicha radiación irradia dicho punto.

11. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual dicho rebaje (92; 192) tiene una porción de reborde situada más cercana a dicha capa, que se extiende en torno a dicha porción de dicho espacio intermedio a través de la cual, en funcionamiento, dicha radiación irradia dicho punto.

12. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10 ó la reivindicación 11, en el cual dicho rebaje (92; 192) incluye una porción cóncava de dicha superficie de dicho al menos un elemento óptico, situada más próxima a dicho punto.