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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetische Wellen beugenden Struktur für eine Wellenfrontquelle.
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Für die Phase-Retrieval-Wellenfrontmesstechnik für Systeme zur Inspektion von Wafern oder Masken für die Halbleiterlithografie wird in der Regel eine elektromagnetische Wellen beugende Struktur benötigt. Für im EUV arbeitende Systeme kann dies beispielsweise ein reflektives EUV-„Pinhole” sein, auch „Pillar” genannt. „EUV” steht für „Extremes Ultraviolett” und bezeichnet in der Regel einen Wellenlängenbereich von kleiner als 130 nm.
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Es besteht also ein Bedarf an solchen beugenden Strukturen für Maskeninspektions-Systeme in einer ausreichenden Qualität.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 101 09 929 A1 ist eine Vorrichtung zur Wellenfronterfassung bekannt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetische Wellen beugenden Struktur für eine Wellenfrontquelle anzugeben.
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Diese Aufgabe wird mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetische Wellen beugenden Struktur für eine Wellenfrontquelle bereitgestellt, wobei auf einem Substrat eine Grundstruktur gebildet wird, welche mittels eines Strahls aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen beaufschlagt wird, so dass Material aus der Grundstruktur abgetragen und/oder aufgetragen wird, um die beugende Struktur zu bilden.
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Nach einer Ausführungsform kann also insbesondere vorgesehen sein, dass alternativ oder zusätzlich zum Abtragen von Material auch ein Auftragen oder eine Deposition von Material vorgesehen ist. Auch für das Auftragen kann insbesondere der Strahl aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen verwendet werden. Insbesondere können ein oder mehrere Gase, sogenannte Prozessgase, bereitgestellt werden, so dass mittels der Kombination aus Beaufschlagen mittels des Strahls aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen und dem Bereitstellen eines Gases oder mehrerer Gase eine Deposition oder ein Auftragen oder Aufbringen von Material auf das Substrat und/oder auf die Grundstruktur ermöglicht ist.
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Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, eine Grundstruktur auf einem Substrat zu bearbeiten, indem diese Grundstruktur mittels eines Strahls aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen beaufschlagt wird. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise, dass Material aus der Grundstruktur abgetragen oder herausgelöst wird. Bei Verwendung zusätzlicher Prozessgase kann andererseits erreicht werden, dass Material gezielt lokal aufgetragen oder deponiert wird. Das heißt also insbesondere, dass insbesondere mittels eines Einbringens eines Gases es ermöglicht ist, Material aufzutragen. Mittels dieser Bearbeitung der Grundstruktur kann dann in vorteilhafter Weise die beugende Struktur gebildet werden. Durch die Möglichkeit des Auftragens von Material kann beispielsweise Material, das zu viel abgetragen wurde, wieder aufgetragen werden.
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Das heißt also insbesondere, dass die Grundstruktur ein Rohling für die noch zu bildende beugende Struktur ist und als solcher bezeichnet werden kann. Aus diesem Rohling wird die beugende Struktur im übertragenen Sinne herausgeschnitten mittels des Strahls aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen, welcher wie eine Schere wirken kann. Umgekehrt können eventuelle Defekte beispielsweise durch Deposition von Material, beispielsweise durch Kombination aus Beaufschlagen mittels des Strahls aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen und dem Bereitstellen eines Gases oder mehrerer Gase, behoben werden. Grundsätzlich ist insbesondere auch eine Herstellung der beugenden Struktur nur durch Materialdeposition, ohne Vorbereitung eines Rohlings, möglich.
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Dadurch, dass für Materialabtragung und/oder Materialdeposition ein Strahl aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen verwendet wird, ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, die beugende Struktur genau aus dem Rohling bzw. aus der Grundstruktur herauszuarbeiten oder auf ein Substrat aufzubringen oder aufzutragen. Die genauen Abmessungen der beugenden Struktur können somit in vorteilhafter Weise sehr genau eingestellt werden. Mögliche Fertigungstoleranzen können insofern in vorteilhafter Weise verschwindend gering bis gar nicht vorhanden sein. Da vorgeschlagen wird, die Grundstruktur mittels eines Strahls aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen zu beaufschlagen, wird in vorteilhafter Weise eine Schädigung der Grundstruktur, insbesondere von Seitenflächen der Grundstruktur, durch einen Ätzprozess, wie er beispielsweise in fotolithographischen Verfahren verwendet werden kann, vermieden.
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Das heißt also insbesondere, dass aufgrund des vorgeschlagenen Verfahrens die beugende Struktur genau so gebildet werden kann, wie es die Anforderungen oder die Spezifikationen erfordern und dies mit einer hohen Genauigkeit.
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Eine Wellenfrontquelle, welche eine solche beugende Struktur umfasst, stellt also in vorteilhafter Weise genau definierte und bekannte Beugungsmuster und Wellenfronten bereit. Das heißt also insbesondere, dass eine Wellenfront-Messtechnik, beispielsweise eine Phase-Retrieval-Wellenfrontmesstechnik, die mit einer solchen Wellenfrontquelle ausgestattet ist, eine besonders genaue und zuverlässige Wellenfrontmessung ermöglicht. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei den zu beugenden elektromagnetischen Wellen um elektromagnetische Wellen handelt, die Wellenlängen aufweisen, welche beispielsweise kleiner als 250 nm, insbesondere kleiner als 200 nm, insbesondere kleiner als 130 nm, kleiner als 30 nm, insbesondere kleiner als 15 nm, vorzugsweise kleiner als 7 nm sind.
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Die beugende Struktur kann also in vorteilhafter Weise auch in Wafer- und EUV-Maskeninspektionssystemen und/oder in Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie, insbesondere für die EUV-Halbleiterlithographie, verwendet werden, wobei EUV für extremes Ultraviolett steht und in der Regel einen Wellenlängenbereich von kleiner als 130 nm, insbesondere kleiner als 30 nm, vorzugsweise kleiner als 15 nm, beispielsweise kleiner als 7 nm bezeichnet.
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Nach einem weiteren Aspekt wird eine Wellenfrontquelle bereitgestellt, die eine elektromagnetische Wellen beugende Struktur umfasst, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde.
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Nach einer Ausführungsform kann eine solche Wellenfrontquelle eine Strahlungsquelle für elektromagnetische Strahlung umfassen, wobei die Strahlungsquelle insbesondere ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von kleiner als 250 nm, insbesondere kleiner als 200 nm, insbesondere kleiner als 130 nm, besonders kleiner als 30 nm, vorzugsweise kleiner als 15 nm, insbesondere kleiner als 7 nm, zu emittieren. Die emittierte Strahlung trifft dann in einer solchen Wellenfronquelle auf die beugende Struktur und wird an dieser gebeugt, sodass dadurch eine Wellenfront oder mehrere Wellenfronten bzw. Beugungsmuster entstehen. Diese Wellenfronten werden dann insbesondere auf ein Objektiv, insbesondere ein EUV-Objektiv, gestrahlt oder beaufschlagt. Somit ist beispielsweise eine Vermessung der Wellenfrontfehler des Objektivs ermöglicht.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass für die geladenen und/oder ungeladenen Teilchen des Strahls geladene und/oder ungeladenen Teilchen aus der folgenden Gruppe von geladenen Teilchen ausgewählt werden: Elektronen, Protonen, Ionen, Atome, Moleküle oder eine Kombination hiervon.
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Ionen können beispielsweise Kationen und/oder Anionen umfassen. Das heißt also insbesondere, dass die Grundstruktur mittels eines Elektronenstrahls und/oder eines Ionenstrahls beaufschlagt wird. Das Abtragen und/oder Auftragen kann insbesondere auf dem Zusammenwirken von Prozessgasen und dem Elektronenstrahl (elektronenstrahlinduziertes Ätzen und/oder elektronenstrahlinduzierte Deposition) beruhen. Zur Deposition kann durch geeignete Prozessgase insbesondere Material eingebracht werden. Der Elektronenstrahl induziert hier ebenfalls den Prozess, so dass die Deposition insbesondere lokal und nicht flächendeckend erfolgen kann.
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Ein Ionenstrahl kann insbesondere mittels eines Ionenstrahlwerkzeuges bereitgestellt werden. Beispielsweise können ein Ionenstrahl zum Präparieren oder Bilden der Grundstruktur und ein Elektronenstrahl eines Elektronenmikroskops verwendet werden. Das heißt also insbesondere, dass sowohl ein Ionenstrahl als auch ein Elektronenstrahl verwendet werden, um sowohl eine Präparation als auch ein Bearbeiten und/oder eine Untersuchung zu ermöglichen.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Grundstruktur mit einem einer Abmessung entsprechenden Ist-Größenwert versehen wird, der größer ist als ein der Abmessung entsprechender Soll-Größenwert der zu bildenden beugenden Struktur, so dass mittels des Abtragens von Material der Ist-Größenwert in Richtung des Soll-Größenwerts verkleinert wird. Es können insbesondere auch mehrere einer jeweiligen Abmessung entsprechenden Ist-Größenwerte und mehrere entsprechende Soll-Größenwerte vorgesehen sein. Die Ausführungen in Bezug auf nur einen Größenwert gelten analog auch für Ausführungen mit mehreren Größenwerten und umgekehrt. Vorzugsweise wird soviel Material abgetragen, dass der Ist-Größenwert dem Soll-Größenwert entspricht.
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Eine solche Abmessung kann beispielsweise eine Länge, eine Höhe, eine Breite, ein Winkel, ein Volumen oder eine Fläche. Das heißt also insbesondere, dass die Grundstruktur zumindest in einigen Bereichen, insbesondere in allen Bereichen, größer ausgebildet wird als die noch zu bildende beugende Struktur. Aus dieser Grundstruktur wird dann mittels des Strahls aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen die beugende Struktur herausgearbeitet bzw. herausgeschnitten, insofern überschüssiges Materials mittels des Beaufschlagens abgetragen wird.
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Da Material insbesondere auch aufgetragen werden kann, ist vorzugsweise auch der umgekehrte Weg möglich: Es kann beispielsweise zunächst eine Grundstruktur mit einem Ist-Größenwert angefertigt werden, der kleiner als der Soll-Größenwert ist. Im Extremfall kann beispielsweise auf die Anfertigung der Grundstruktur ganz verzichtet werden, also mit einer Grundstruktur mit dem Ist-Größenwert Null begonnen werden. Durch Materialauftragung kann der Ist-Größenwert dann vorzugsweise in Richtung Soll-Größenwert vergrößert werden. Es können insbesondere auch mehrere einer jeweiligen Abmessung entsprechenden Ist-Größenwerte und mehrere entsprechende Soll-Größenwerte vorgesehen sein. Die Ausführungen in Bezug auf nur einen Größenwert gelten analog auch für Ausführungen mit mehreren Größenwerten und umgekehrt. Vorzugsweise wird so viel Material aufgetragen, dass der Ist-Größenwert dem Soll-Größenwert entspricht.
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In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Grundstruktur mit mindestens einem einer Abmessung entsprechenden Ist-Größenwert versehen wird, der größer ist als ein der Abmessung entsprechender Soll-Größenwert der zu bildenden beugenden Struktur, und mit mindestens einem einer Abmessung entsprechenden Ist-Größenwert, der geringer ist als ein der Abmessung entsprechender Soll-Größenwert der zu bildenden beugenden Struktur. Durch Einsatz von Materialabtragung und/oder Materialdeposition werden insbesondere diejenigen Ist-Größenwerte vergrößert, die kleiner als die Soll-Größenwerte sind, während vorzugsweise diejenigen Ist-Größenwerte verkleinert werden, die größer als die Soll-Größenwerte sind.
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Die Kombination von Materialabtragung und -deposition kann beispielsweise auch iterativ eingesetzt werden, so dass Ungenauigkeiten in einem Bearbeitungsschritt in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt korrigiert werden können. Dies ist insbesondere unabhängig von der Relation des Ist-Größenwerts oder der Ist-Größenwerte zu dem Sollgrößenwert oder den Soll-Größenwerten bei der ursprünglichen Herstellung der Grundstruktur. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Grundstruktur oder der Rohling beispielsweise Defekte aufweist und/oder beispielsweise ein Bearbeitungsdefekt verursacht wurde.
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Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zum Bilden der Grundstruktur Material auf das Substrat aufgebracht wird. Insbesondere wird das aufgebrachte Material fotolithographisch bearbeitet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Aufbringen ein Aufdampfen einer Beschichtung, insbesondere einer Mehrschicht-Beschichtung, auf das Substrat umfasst. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung, insbesondere die Mehrschicht-Beschichtung, fotolithographisch bearbeitet wird.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass aufgrund der fotolithographischen Bearbeitung die Grundstruktur gebildet wird, insbesondere wird dadurch ein Zylinder gebildet. Der Zylinder kann beispielsweise einen Ist-Durchmesser aufweisen, der mittels des Abtragens von Material in Richtung eines Soll-Durchmessers verkleinert wird. Insbesondere wird der Ist-Durchmesser soweit verkleinert, dass er dem Soll-Durchmesser entspricht.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Grundstruktur einen Zylinder, einen Quader, eine Pyramide, eine Kugel oder beliebige andere mehreckige geometrische Formen wie beispielsweise Hexagon, Pentagon, Oktagon aufweisen kann oder dass die Grundstruktur als solche gebildet wird. Hierbei sind insbesondere jegliche Formen denkbar, die mittels fotolithographischer Bearbeitungsschritte aus dem Material, das auf das Substrat aufgebracht wurde, herausgearbeitet werden kann.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Grundstruktur einen Reflexionsgrad von mindestens 40% für elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge kleiner als 130 nm aufweist, insbesondere kleiner als 30 nm, vorzugsweise kleiner als 15 nm, insbesondere kleiner als 7 nm.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Reflektionsgrad mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 60%, beispielsweise mindestens 70% beträgt.
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Der Reflektionsgrad bezeichnet insbesondere das Verhältnis zwischen reflektierter und einfallender Intensität einer elektromagnetischen Welle.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die beugende Struktur beispielsweise ein „Pinhole” oder eine Kantenmaske ist.
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Nach einer Ausführungsform umfasst die Mehrschicht-Beschichtung mehrere dielektrische Schichten.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Grundstruktur vor und/oder während und/oder nach dem Beaufschlagen vermessen, insbesondere elektronenmikroskopisch vermessen, wird, um in vorteilhafter Weise die aktuellen Maße bzw. Abmessungen zu bestimmen, um beispielsweise zu vermeiden, dass zu viel Material abgetragen wird, oder um beispielsweise Stellen mit zuviel abgetragenem Material erkennen und nachfolgend durch Materialdeposition reparieren zu können.
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Nach einer Ausführungsform kann ein Durchmesser für einen Zylinder als beugende Struktur 50 nm betragen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen
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1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer elektromagnetische Wellen beugenden Struktur für eine Wellenfrontquelle,
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2 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zur Herstellung einer elektromagnetische Wellen beugenden Struktur für eine Wellenfrontquelle und
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3 ein Substrat mit einem Zylinder als beugende Struktur.
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1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer elektromagnetische Wellen beugenden Struktur für eine Wellenfrontquelle.
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Gemäß einem Schritt 101 wird auf einem Substrat eine Grundstruktur gebildet. Diese Grundstruktur wird in einem Schritt 103 mittels eines Strahls aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen beaufschlagt, sodass in einem Schritt 105 Material aus der Grundstruktur abgetragen wird. Dies führt dann dazu, dass gemäß einem Schritt 107 die beugende Struktur gebildet wird. Insbesondere können ein oder mehrere Gase, sogenannte Prozessgase, verwendet werden, um Material aufzutragen. Dies insbesondere dann, wenn beispielsweise mittels eines Elektronenmikroskops festgestellt wurde, dass beispielsweise Material zu viel abgetragen wurde.
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Im Schritt 103 kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Strahl aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen um einen Elektronenstrahl und/oder einen Ionenstrahl und/oder einen Atomstrahl und/oder einen Molekülstrahl handelt.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zur Herstellung einer elektromagnetische Wellen beugenden Struktur.
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Nach einem Schritt 201 wird eine Mehrschicht-Beschichtung auf ein Substrat aufgedampft, um Material auf das Substrat aufzubringen. Die Mehrschicht-Beschichtung, die beispielsweise ein Stapel aus dielektrischen Schichten sein kann, wird mittels eines fotolithographischen Bearbeitungsschrittes oder mehrerer solcher fotolithographischer Bearbeitungsschritte 203 fotolithographisch bearbeitet, um daraus eine Grundstruktur zu bilden.
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In einem Schritt 205 wird die so gebildete Grundstruktur mit einem Elektronenstrahl und/oder Ionenstrahl beaufschlagt, um in einem Schritt 207 Material aus der Grundstruktur abzutragen, sodass in einem Schritt 209 die beugende Struktur gebildet wird.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform können die folgenden Schritte vorgesehen sein, um einen Pillar zu bilden:
- 1. Aufdampfen einer Mehrschicht-Beschichtung, auch „Multilayer-Beschichtung” genannt, auf ein Substrat.
- 2. „Ausschneiden” oder Bilden einer Säule, auch Zylinder genannt, mit einem Durchmesser d2, der größer ist als der Solldurchmesser d des Pillars, aus der aufgedampften Mehrschicht-Beschichtung. Das heißt also insbesondere, dass die Mehrschicht-Beschichtung außerhalb des Zylinders entfernt wird. Das „Ausschneiden” oder das Bearbeiten der Mehrschicht-Beschichtung, um den Zylinder zu bilden, kann beispielsweise fotolithographisch erfolgen.
- 3. Der so gebildete Zylinder wird insbesondere elektronenmikroskopisch vermessen und entsprechend der Vermessung mittels eines Elektronenstrahls und/oder geeigneter Prozessgase beaufschlagt, um Material abzutragen zur Verringerung des Säulendurchmessers d2 auf Sollmaß d. Anstelle eines Elektronenstrahls oder zusätzlich zum Elektronenstrahl kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Ionenstrahl zum Abtragen von Material verwendet wird.
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3 zeigt ein Substrat 301, auf welchem ein Zylinder 303 bzw. Säule gebildet ist. Die Säule 303 als beugende Struktur weist mehrere Schichten auf, die hier exemplarisch mittels der Bezugszeichenzeichen 305a, 305b und 305c gekennzeichnet sind. Ferner weist die Säule 303 einen Solldurchmesser 307 auf. Die Schichten können beispielsweise als dielektrische Schichten gebildet sein.
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Gestrichelt eingezeichnet ist ferner ein weiterer Zylinder mit dem Bezugszeichen 309, der einen Ist-Durchmesser 311 aufweist. Der Zylinder 309 bzw. Säule kann wie folgt gebildet werden:
Es wird beispielsweise eine Multilayer-Beschichtung, also eine Mehrschicht-Beschichtung, auf das Substrat 301 aufgedampft. Aus dieser Beschichtung wird dann der Zylinder 309 ausgeschnitten, in dem die Mehrschicht-Beschichtung beispielsweise mittels fotolithographischer Verfahren bearbeitet wird. Das heißt also insbesondere, dass die aufgedampfte Mehrschicht-Beschichtung so weit entfernt wird, bis der Zylinder 309 mit seinem Ist-Durchmesser 311 gebildet ist.
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Der so gebildete Zylinder 309 bildet dann die Grundstruktur, die mittels eines Strahls aus geladenen und/oder ungeladenen Teilchen beaufschlagt wird, sodass Material aus dem Zylinder 309 abgetragen wird. Dadurch wird insbesondere bewirkt, dass sich der Ist-Durchmesser 311 in Richtung des Soll-Durchmessers 307 verkleinert, insbesondere entspricht der Ist-Durchmesser 311 nach dem Abtragen des Materials dem Soll-Durchmesser 307.
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In weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die Grundstruktur mehrere Zylinder aufweist. Insbesondere weist die Grundstruktur eine Pyramide, eine Kugel oder eine mehreckige Form auf. Insbesondere kann die Grundstruktur Aussparungen und/oder Durchbrüche und/oder Löcher und/oder Ausnehmungen aufweisen. Es sind hier insbesondere beliebige Formen möglich, insbesondere solche, die mittels fotolithographischer Verfahren hergestellt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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