DE102016214606B3 - Verfahren und Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur (030) an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur (010) durch Belichten eines Photoresists (100) mittels mindestens eines Lithographiestrahls (060). Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Erfassen einer Topographie (020) einer Oberfläche einer nicht-planaren Ausgangsstruktur (010); b) Verwenden mindestens eines Test-Parameters für den Lithographiestrahl (060) und Ermitteln einer Wechselwirkung des Lithographiestrahls (060) mit der Ausgangsstruktur (010) sowie der hierdurch hervorgerufenen Veränderung des Lithographiestrahls (060) und/oder der zu erzeugenden Zielstruktur (030); c) Bestimmen mindestens eines Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl (060) derart, dass die durch die Wechselwirkung des Lithographiestrahls (060) mit der Ausgangsstruktur (010) verursachte Veränderung des Lithographiestrahls (060) und/oder der zu erzeugenden Zielstruktur (030) verringert wird; und d) Erzeugen der gewünschten Zielstruktur (030) an der Ausgangsstruktur (010) durch Belichten des Photoresists (100) mittels des mindestens einen Lithographiestrahls (060) unter Verwendung des mindestens einen Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl (060). Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen die lithographische Erzeugung von hochaufgelösten, dreidimensionalen Zielstrukturen (030) mit hoher Präzision an bereits bestehenden nicht-planaren Ausgangsstrukturen (010).

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der direktschreibenden optischen Lithographie und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur. Unter der nicht-planaren Ausgangsstruktur wird hierbei eine dreidimensionalen Struktur verstanden, welche über eine Oberfläche verfügt, die eine in allen drei Dimensionen des Raums ausgedehnte Topographie aufweist, welche als Träger für eine zusätzliche, durch direktschreibende optische Lithographie erzeugbare Zielstruktur dient. Bei der Ausgangsstruktur kann es sich insbesondere um eine nicht-planar strukturierte Oberfläche oder, alternativ oder zusätzlich, um eine Anordnung aus diskreten mikrotechnischen oder mikrooptischen Bauteilen handeln. Darüber hinaus können während des vorliegenden Verfahrens erzeugte Strukturen ebenfalls Teil der Ausgangsstruktur für weitere Zielstrukturen sein und können insbesondere eine zuvor planare Struktur in eine nicht-planare Ausgangsstruktur umformen.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur bekannt. Hierbei ist in der Regel ein Effekt beobachtbar, dass ein für die Lithographie eingesetzter Lichtstrahl, welcher im Folgenden als „Lithographiestrahl” bezeichnet wird, in eine Wechselwirkung mit der Ausgangsstruktur tritt. Dies kann einerseits zu einer Beeinflussung des Lithographiestrahls und damit zu einer Veränderung der Zielstruktur führen, indem transparente Teilbereiche der Ausgangsstruktur zu einer Veränderung einer Wellenfront des Lithographiestrahls und damit zu einer Deformation eines Strahlprofils des Lithographiestrahls beitragen oder indem intransparente Teilbereiche der Ausgangsstruktur zu einer Abschattung von Teilen des Lithographiestrahls führen können. Die beschriebenen Auswirkungen können vor allem dann auftreten, wenn der Lithographiestrahl eine hohe numerische Apertur aufweist. Andererseits kann die Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur auch zu einer optisch induzierten lokalen Veränderung der Ausgangsstruktur führen. In ähnlicher Weise wie die Ausgangsstruktur können auch Teilbereiche der bereits erzeugten Zielstruktur selbst in Wechselwirkung mit dem Lithographiestrahl treten und diesen entsprechend beeinflussen, insbesondere wenn ein Teilbereich der Zielstruktur an einen bereits erzeugten Teilbereich angrenzt.
  • Die beschriebenen Auswirkungen können insbesondere bei dreidimensional hochauflösenden Strukturierungsverfahren, insbesondere der Ein-Photonen UV-Lithographie, oder von Verfahren, welche von Multi-Photonen-Effekten Gebrauch machen, wie z. B. der Zwei-Photonen-Lithographie, beobachtet werden. Diese Strukturierungsverfahren nutzen Lithographiestrahlen mit im Brennpunkt in axialer und lateraler Richtung eng begrenzten Intensitätsmaxima, welche zur Erzeugung von ellipsoidalen dreidimensionalen Volumenelementen, welche auch als „Voxel” bezeichnet werden und die über möglichst geringe Aspektverhältnisse von langer zu kurzer Halbachse verfügen. Hierzu werden Belichtungsoptiken eingesetzt, welche ausgangsseitig eine hohe numerische Apertur aufweisen, so dass ein vom konvergierenden Lithographiestrahl beschriebener Kegel im Wesentlichen ein komplettes Volumen zwischen der Belichtungsoptik und dem Brennpunkt ausfüllt, wodurch der Lithographiestrahl mit allen sich in diesem Volumen befindlichen Teilbereichen der Ausgangsstruktur in Wechselwirkung treten kann. Gleichzeitig sind Form, Größe und Position des mit Multi-Photonen-Polymerisation erzeugten Volumenelements empfindlich in Bezug auf eine Veränderung einer Intensitätsverteilung im Brennpunkt des Lithographiestrahls und damit auch in Bezug auf Veränderungen des Strahlprofils, welche durch Wechselwirkungen mit der Ausgangsstruktur erzeugt werden. Zudem erfordern Multi-Photonen-Verfahren eine hohe optische Leistung, welche in der Regel nur mit gepulsten Laser als Lichtquellen erreicht werden. Hierdurch können weiterhin Teilbereiche der Ausgangsstruktur, welche dem Lithographiestrahl ausgesetzt sind, beeinflusst werden. Dieses kann auch für die Lithographie im ultravioletten Strahlungsbereich zutreffen, wofür auch kontinuierlich abstrahlende Laser verwendet werden können, deren Strahlen ebenfalls in Wechselwirkung mit der Ausgangsstruktur treten können.
  • EP 2 067 610 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturen durch einen schichtweisen Aufbau, wobei eine planare Oberfläche eines lichthärtenden Harzes beleuchtet und bereits belichtete Strukturen mit Hilfe eines Verschiebetisches innerhalb des Harzbades nach unten bewegt werden. Die lithographische Erzeugung der Zielstruktur findet hier jedoch stets auf der planaren Oberfläche des lichthärtenden Harzes statt. Weitere Verfahren zur lithographischen Erzeugung der Zielstruktur auf einer planaren Oberfläche werden in WO 01/96959 A2 , DE 10 2008 054 582 A1 , WO 2009/009208 A2 , WO 2009/134762 A2 oder US 2010/0003619 A1 offenbart. Darüber hinaus offenbart DE 10 2012 010 635 A1 ein Verfahren zur Erzeugung von Zielstrukturen auf walzen- oder zylinderförmigen planaren Ausgangsstrukturen.
  • US 2007/0175860 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Zielstrukturen auf nicht-planaren mikrostrukturierten Oberflächen mittels Grautonlithographie. Hierzu wird der Lithographiestrahl moduliert, um die gewünschte Belichtungsdosis auf der Oberfläche des Photoresists zu erhalten, oder der Lithographiestrahl wird auf die nicht-planare Oberfläche refokussiert. Nachteilig hieran ist, dass der Einsatz von Grautonlithographie nur eine Herstellung von planaren Strukturen mit abgeschrägten Flächen ermöglicht.
  • WO 2006/138587 A2 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung von Teilbereichen in einem Photoresist, wobei sich der Brechungsindex in den Teilbereichen von anderen Teilbereichen des Photoresists unterscheidet. Effekte wie eine mögliche Abschattung oder Blockierung des Lithographiestrahls bei der Erzeugung der Teilbereiche bleiben hier jedoch völlig unbeachtet.
  • US 8,846,160 B2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Zielstrukturen mittels thermischer Polarisation, wobei eine sequentielle Belichtung von benachbarten Volumenelementen mittels eines Laserstrahls erfolgt. Hierzu wird vor dem Objektiv eine Strahlbeobachtung durchgeführt, insbesondere um die Form der Volumenelemente möglichst ideal zu halten.
  • US 2013/0315530 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von planaren und nicht-planaren optischen und photonischen Zielstrukturen. Hierbei werden verschiedene Komponenten mit unterschiedlicher Funktion im selben Verfahrensschritt hergestellt, um deren relative Ausrichtung zueinander zu verbessern. Hierzu wird ein hybrides direktschreibendes Verfahren eingesetzt, um die nicht-planaren Zielstrukturen mit einem ersten Laserstrahl mittels Zwei-Photonen-Absorption, bevorzugt im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich, und die planaren Zielstrukturen mit einem separaten zweiten Laserstrahl mittels Ein-Photon-Absorption, bevorzugt im ultravioletten Spektralbereich, herzustellen.
  • In D. Radtke et al., Laser lithographic fabrication and characterization of a spherical artificial compound eye, Optics Express 3067, March 2007, wird Laserlithographie auf runden, konkaven und konvexen Oberflächen zur Herstellung von Linsenstrukturen für künstliche Facettenaugen beschrieben. Hierzu wird ein Positioniersystem eingesetzt, welches dafür sorgt, dass der Lithographiestrahl stets senkrecht auf der zu beschreibenden Oberfläche steht und der optische Weg des Lithographiestrahls während der Belichtung stets gleich ist, um Verformungen in der belichteten Struktur zu vermeiden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass der Lithographiestrahl die Ausgangsstruktur beeinflusst. Nachteilig hieran ist jedoch eine Einschränkung auf zugängliche Winkel eines hierfür verwendeten Sechs-Achsen Systems, die typischerweise ±10° nicht übersteigen können.
  • D. Radtke et al., Laser lithography on non-planar surfaces, Optics Express, Vol. 15, No. 3, S. 1167–1174, Februar 2007, beschreiben Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur, z. B. einer diffraktiven Fresnel-Struktur, auf einer nicht-planaren Oberflache, z. B. der Oberflache einer konvexen Linse, wobei die Linse jeweils mit einem Photoresist beschichtet ist und dieser dann mittels eines geeignet fokussierten und geführten Laserstrahls strukturiert belichtet wird. Hierbei erfolgt die Belichtung, indem die Oberfläche der zu belichtenden bzw. zu strukturierenden Linse mittels einer beweglichen Belichtungsplattform permanent neu ausgerichtet und so immer perfekt senkrecht zum Schreibstrahl orientiert ist. Hierzu ist es erforderlich, dass Topographie und Konturen der Linse vorher erfasst wurden oder als Modell-Datensatz vorliegen.
  • H. Nisiyama et al., SiO2-based nonplanar structures fabricated using femtosecond laser lithography, Optics Express 17288, October 2008, beschreiben Laserlithographie auf konvexen SiO2-Linsen als Ausgangsstruktur zur Herstellung von Strukturen für Mikro-Fresnel-Linsen, welche in einem anschließenden Ätzprozess auf die konvexen SiO2-Linsen übertragen werden. Hierzu wird ein Objektiv mit einer geringen numerischen Apertur von 0,5 eingesetzt, um Volumenelemente mit einem Durchmesser von 2–3 μm zu schreiben. Aufgrund des großen Krümmungsradius der SiO2-Linsen von 200–400 μm bleibt der Lithographiestrahl von der Ausgangsstruktur jedoch im Wesentlichen unbeeinflusst.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Ausgehend hiervon, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur bereitzustellen, welche die aufgeführten Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden.
  • Insbesondere sollen nachteilige Auswirkungen der Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur möglichst weitgehend verringert oder vollständig vermieden werden, um so die lithographische Erzeugung von hochaufgelösten, dreidimensionalen Zielstrukturen mit hoher Präzision an nicht-planaren Ausgangsstrukturen zu ermöglichen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in beliebiger Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
  • Im Folgenden werden die Begriffe ”haben”, ”aufweisen”, ”umfassen” oder ”einschließen” oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck ”A hat B”, ”A weist B auf”, ”A umfasst B” oder ”A schließt B ein” sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d. h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
  • Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein” und „ein oder mehrere” sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, das das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein” oder „ein oder mehrere” in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.
  • Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „bevorzugt”, „vorzugsweise”, „insbesondere”, „beispielsweise” oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung” oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung” eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nichtoptionale Merkmale, unangetastet bleiben.
  • In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur.
  • Der Begriff der „lithographischen Erzeugung” bezeichnet hierbei die Erzeugung der Zielstruktur durch Belichten eines Photoresists in mindestens einem Belichtungsschritt mittels eines Lithographiestrahls oder mittels mehrerer Lithographiestrahlen, welche auch als „Lithographiestrahlenbündel” bezeichnet werden können, und mindestens einem anschließenden Entwicklungsschritt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet der „Lithographiestrahl” einen Lichtstrahl, welcher in dem auch als „Lithographie” bezeichneten Verfahren dazu eingesetzt wird, um während des Belichtungsschritts derart in eine Wechselwirkung mit dem Photoresist zu treten, dass der Photoresist in einer Weise verändert wird, dass nach erfolgter Durchführung des Entwicklungsschritts die gewünschte Zielstruktur in dem entwickelten Photoresist erhalten wird. Der Begriff der „Wechselwirkung” bezeichnet hierbei ein gegenseitiges Einwirken des Lithographiestrahl auf den Photoresist und umgekehrt, wodurch deren jeweilige Eigenschaften geändert werden können. Beispielsweise kann der Lithographiestrahl die Löslichkeit des Photoresists innerhalb einem Volumenelements des Photoresists ändern, wobei der Photoresist andererseits Einfluss auf einen Parameter des Lithographiestrahls ausüben kann.
  • Der „Photoresist”, welcher auch als „Fotolack” bezeichnet werden kann, umfasst ein lichtempfindliches Material, vorzugsweise ein Polymer, insbesondere ein Acrylat, ein Methylmethacrylat oder ein Ormocer. Abhängig von Absorptionseigenschaften des ausgewählten lichtempfindlichen Materials kann die Belichtung des Photoresists mit einer Wellenlänge in mindestens einem Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums, vorzugsweise dem sichtbaren, infraroten oder ultravioletten Spektralbereich erfolgen. Die Belichtung des Photoresists mit dem Lithographiestrahl kann hierbei eine Veränderung einer Eigenschaft des lichtempfindlichen Materials hervorrufen, insbesondere eine Veränderung einer Löslichkeit von belichteten Teilbereichen des lichtempfindlichen Materials, wobei sich, je nach ausgewähltem Material für den Photoresist, die Löslichkeit verringern (sog. „negativer Photoresist”) oder erhöhen kann (sog. „positiver Photoresist”). Je nach Art der Änderung lassen sich somit in dem an den mindestens einen Belichtungsschritt anschließenden Entwicklungsschritt die belichteten Teilbereiche des lichtempfindlichen Materials in dem positiver Photoresist bzw. die unbelichteten Teilbereiche des lichtempfindlichen Materials in dem negativen Photoresist herauslösen, wodurch die Zielstruktur erhalten werden kann.
  • In sog. „maskenbasierten Lithographieverfahren” kann hierbei zumindest ein Teil der Oberfläche des Photoresists gemeinsam flächig belichtet werden, wobei die unbelichteten Teilbereiche dadurch erhalten werden, dass eine oder mehrere Masken in einen Strahlengang des die Oberfläche des Photoresists beaufschlagenden Lichts eingebracht sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich jedoch nicht auf die genannten maskenbasierten Lithographieverfahren, sondern befasst sich mit einem sog. „direktschreibenden Lithographieverfahren”, in dem ein Lithographiestrahl oder mehrere vereinzelte Lithographiestrahlen derart fokussiert auf mindestens ein Volumenelement innerhalb des Volumens des Photoresists gerichtet werden, dass durch die Belichtung des Volumenelements mit dem mindestens einen Lithographiestrahl die gewünschte Eigenschaft des lichtempfindlichen Materials, insbesondere dessen Löslichkeit, innerhalb des Volumenelements verändert wird. Hierbei kann durch sog. „Ein-Photon-Lithographie” bereits die Wechselwirkung eines einzigen Photons mit dem lichtempfindlichen Material genügen, um die gewünschte Eigenschaft zu verändern. Im Unterschied hierzu kann in einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung jedoch die Wechselwirkung von zwei oder mehreren Photonen mit dem lichtempfindlichen Material im Rahmen einer sog. „Zwei-Photonen-Lithographie” oder „Mehr-Photonen-Lithographie” eingesetzt werden, um die gewünschte Eigenschaft zu verändern. Bei der Mehr-Photonen-Lithographie wird eine Photonendichte, die proportional zur Intensität ist, erzeugt, welche ausreichend ist, dass zwei oder mehrere Photonen an einer Reaktion beteiligt sein können. Im Spezialfall einer Wechselwirkung zweier Photonen wird dieser Effekt als „Zwei-Photonen Lithographie”, im allgemeinem Fall von mehreren Photonen als „Mehr-Photonen Lithographie” bezeichnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die hierfür erforderliche Intensität durch einen stark fokussierten, gepulsten Laser erzeugt werden, so dass die hierdurch in dem Photoresist erzeugten Volumenelemente, die auch als „Voxel” bezeichnet werden, in der Regel eine ellipsoidale Form annehmen, welche vorzugsweise derart ausgestaltet sind, dass sie ein möglichst geringes Aspektverhältnis von langer zu kurzer Halbachse aufweisen. Alternativ können mindestens zwei Lithographiestrahlen derart ausgerichtet werden, dass sie in einem gemeinsamen Brennpunkt sowohl in axialer als auch in lateraler Richtung über eng begrenzte Intensitätsmaxima verfügen. Diese Ausgestaltung wird auch als „Stereo-Lithographie” oder, im allgemeinen Fall von mehreren Lichtstrahlen, als „Mehrstrahl-Lithographie” bezeichnet, wobei sich die Begriffe „Stereo-Lithographie” oder „Mehrstrahl-Lithographie” sowohl auf einen Ein-Photonenprozess als auch auf Mehr-Photonenprozesse beziehen können.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff der „Ausgangstruktur” eine bereits bestehende, eine Topographie aufweisende Oberfläche, welche zur Durchführung eines lithographischen Verfahrens zumindest teilweise mit einem Volumen eines Photoresists versehen wird. Der Begriff der „Zielstruktur” bezeichnet dagegen eine Struktur oder einen Teilbereich einer Struktur, welche durch Anwendung des lithographischen Verfahrens erzeugt werden sollen. In Bezug auf die vorliegende Erfindung kann zusätzlich ein vorzugsweise mit dem vorliegenden Verfahren bereits erzeugter Teilbereich der Zielstruktur somit auch als Ausgangsstruktur für die Erzeugung eines nachfolgenden Teilbereichs der Zielstruktur verstanden werden. Der Begriff der „Ausgangstruktur” umfasst somit im Allgemeinen nicht nur die zu Beginn der Durchführung des vorliegenden Verfahrens vorhandene Struktur, sondern kann auch eine mit dem vorliegenden Verfahren bereits teilweise hergestellte Zielstruktur betreffen. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn Teilbereiche der Zielstruktur sukzessive hergestellt werden. Ebenso kann eine fertiggestellte Zielstruktur in bei einer weiteren Durchführung des vorliegenden Verfahrens wiederum als Ausgangsstruktur dienen.
  • Das vorliegende Verfahren ermöglicht insbesondere die Herstellung einer Zielstruktur in Form eines optischen Elements, welches aus der Gruppe, umfassend ein refraktives optisches Element, ein diffraktives optisches Element, ein reflektierendes optisches Element, einen optischen Wellenleiter oder eine Kombination hiervon, ausgewählt wird. Weitere Arten von Zielstrukturen sind jedoch denkbar.
  • Der Begriff „an” bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass zumindest ein Teilbereich der gewünschten Zielstruktur an zumindest einen Teilbereich der Ausgangsstruktur angrenzt, wodurch, wie unten näher erläutert wird, die Erzeugung zumindest des Teilbereichs der an die Ausgangsstruktur angrenzenden Zielstruktur zumindest den hierzu benachbarten Teilbereich der Ausgangsstruktur beeinflussen kann. Der Begriff „an” kann hierbei insbesondere einen Teilbereich der Zielstruktur bezeichnen, welcher auf einen in Strahlrichtung auf der Oberfläche gelegenen Teilbereich der Ausgangsstruktur aufgebracht wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Begriff „an” auch insbesondere einen Teilbereich der Zielstruktur bezeichnen, welcher in Strahlrichtung seitlich bezüglich eines Teilbereichs der Ausgangsstruktur erzeugt wird. Andere Ausgestaltungen sind denkbar, etwa die Erzeugung eines Hinterschnitts.
  • Wie bereits erwähnt, bezieht sich das vorgestellte Verfahren auf die Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur. Der Begriff der „nicht-planaren” Ausgangsstruktur bezeichnet im Unterschied zu einer „planaren Struktur”, deren Oberfläche eine nur in zwei Dimensionen des Raums ausgedehnte Topographie besitzt, eine dreidimensionale Struktur, welche eine Oberfläche aufweist, die über eine Ausdehnung in allen drei Dimensionen des Raums in Form einer Topographie verfügt, welche als Träger für die Zielstruktur dient. Bei der Ausgangsstruktur kann es sich insbesondere um eine nicht-planar strukturierte Oberfläche oder, alternativ oder zusätzlich, um eine Anordnung aus diskreten mikrotechnischen oder mikrooptischen Bauteilen handeln. Darüber hinaus können während des vorliegenden Verfahrens erzeugte Strukturen ebenfalls die Ausgangsstruktur für weitere Zielstrukturen bilden. Während es im Falle von planaren Ausgangsstruktur möglich ist, dass der gesamte Lithographiestrahl die planare Oberfläche der planaren Ausgangsstruktur ohne Beeinflussung beaufschlagen kann, kann die Beaufschlagung der nicht-planaren Ausgangsstruktur durch den mindestens einen Lithographiestrahl zu einer Wechselwirkung des mindestens einen Lithographiestrahls oder eines Teilbereichs hiervon mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur führen. Wie eingangs erwähnt, können hierbei transparente Teilbereiche der Ausgangsstruktur eine Veränderung einer Wellenfront des Lithographiestrahlenbündels oder eines Teilbereichs hiervon und damit eine Deformation des Strahlprofil des Lithographiestrahls bewirken oder intransparente Teilbereiche der Ausgangsstruktur eine Abschattung von Teilen des Lithographiestrahls hervorrufen. Alternativ oder zusätzlich kann die Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur auch zu einer optisch induzierten lokalen Veränderung der Ausgangsstruktur oder von Teilbereichen der bereits erzeugten Zielstruktur führen.
  • Die Beaufschlagung der nicht-planaren Ausgangsstruktur durch den mindestens einen Lithographiestrahl kann insbesondere dann zu einer nicht mehr vernachlässigbaren Wechselwirkung des mindestens einen Lithographiestrahls mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur führen, wenn der Lithographiestrahl eine hohe numerische Apertur aufweist. Die „numerische Apertur”, abgekürzt „NA”, ist eine dimensionslose Zahl, welche sich auf eine fokussierende Eigenschaft eines optischen Elements bezieht. Bei Lithographieobjektiven für die Zweiphotonenlithographie beträgt die objektseitige NA bevorzugt mehr als 0,5, besonders bevorzugt mehr als 0,8, insbesondere stellenweise mehr als 1, wenn eine Immersionsflüssigkeit verwendet wird oder wenn der Photoresist selbst als Immersionsflüssigkeit dient. Dies kann dazu führen, dass ein von dem konvergierenden Lithographiestrahl beschriebener Kegel im Wesentlichen einen kompletten Bereich zwischen der Belichtungsoptik und dem Brennpunkt des Lithographiestrahls ausfüllen kann und damit mit allen sich in dem Bereich befindlichen Teilbereichen der Ausgangsstruktur in Wechselwirkung treten kann.
  • Das vorliegende Verfahren zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur umfasst die folgenden Schritte, welche vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge, beginnend mit Schritt a) und endend mit Schritt d), durchgeführt werden, wobei ein oder mehrere, insbesondere aufeinanderfolgende Schritte, auch zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt werden können:
    • a) Erfassen einer Topographie einer Oberfläche einer nicht-planaren Ausgangsstruktur;
    • b) Verwenden mindestens eines Test-Parameters für den Lithographiestrahl und Ermitteln einer Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur sowie der hierdurch hervorgerufenen Veränderung des Lithographiestrahls und/oder der zu erzeugenden Zielstruktur;
    • c) Bestimmen mindestens eines Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl derart, dass die durch die Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur verursachte Veränderung des Lithographiestrahls und/oder der zu erzeugenden Zielstruktur verringert wird; und
    • d) Erzeugen der gewünschten Zielstruktur an der Ausgangsstruktur durch Belichten des Photoresists mittels des mindestens einen Lithographiestrahls unter Verwendung des mindestens einen Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl.
  • Gemäß Schritt a) wird die Topographie der Oberfläche der nicht-planaren Ausgangsstruktur erfasst. Wie bereits erwähnt, kann hierbei die Topographie einer bereits bestehenden Oberfläche erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann hierbei ein vorzugsweise mit dem vorliegenden Verfahren bereits erzeugter Teilbereich der Zielstruktur als Ausgangsstruktur für die Erzeugung eines nachfolgenden Teilbereichs der Zielstruktur erfasst werden, insbesondere dann, wenn Teilbereiche der Zielstruktur zeitlich hintereinander hergestellt werden. Der Begriff des „Erfassens der Topographie” bezeichnet hierbei eine Ermittlung von geometrischen Daten der Oberfläche in einem dreidimensionalen Koordinatensystem, vorzugsweise einem kartesischen Koordinatensystem. Der Einsatz eines anderen Koordinatensystems, insbesondere eines zylindrischen Koordinatensystems oder eines Polar-Koordinatensystems kann jedoch, je nach Art der geometrischen Ausgestaltung der Oberfläche vorteilhaft sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung können zur Erfassung der Topographie der nicht-planaren Ausgangstruktur bekannte Daten aus einem Modell der Ausgangsstruktur, insbesondere Design-Daten wie CAD-Daten, herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Topographie der nicht-planaren Ausgangstruktur messtechnisch durch ein oder mehrere für diesen Zweck geeignete Messverfahren ermittelt werden. Vorzugsweise kann hierzu ein optisches Messverfahren eingesetzt werden, wobei eine zugehörige optische Messeinheit in die Lithographie-Einheit integrierbar oder separat hiervon ausgestaltet sein kann. Besonders vorteilhaft kann hierbei eine möglichst präzise Referenzierung der jeweiligen für die Messeinheit und die Lithographie-Einheit eingesetzten Koordinatensysteme sein. Bei den optischen Messverfahren kann die Erfassung der Oberflächentopographie vorzugsweise unter Verwendung einer Immersionsflüssigkeit erfolgen, wobei bei der für die Erzeugung der Zielstruktur vorgesehene Photoresist bevorzugt gleichzeitig als die Immersionsflüssigkeit dienen kann. Ein Verzicht auf die Verwendung der Immersionsflüssigkeit ist jedoch ebenfalls möglich. Zur optischen Erfassung der Topographie der Ausgangsstruktur kann vorzugsweise ein optisches Messverfahren ausgewählt aus der Gruppe umfassend konfokale Messverfahren, interferometrische Messverfahren, Messverfahren auf Basis von Trilateration, Triangulation oder Streifenprojektion, oder Verfahren der optischen Kohärenztomographie bzw. Kombinationen davon, eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann hierfür eine Kamera eingesetzt werden.
  • Gemäß Schritt b) wird mindestens ein Test-Parameters für den Lithographiestrahl verwendet, um eine dadurch hervorgerufenen Veränderung der zu erzeugenden Zielstruktur in Folge einer Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur zu ermitteln. Hierbei bezeichnet der Begriff des „Test-Parameters” voreingestellte Werte für den Lithographiestrahl, wobei sich die Werte aus fachmännisch geläufigen Überlegungen ergeben können. Insbesondere kann der Fachmann aufgrund vergleichbarer Ausgangsstrukturen und Zielstrukturen die Werte für die Test-Parameter für den Lithographiestrahl derart festlegen, dass hierdurch die Zielstrukturen möglichst in der gewünschten Weise an den Ausgangsstrukturen gebildet werden. Beispielsweise kann die Intensität des Lithographiestrahls geringfügig unterhalb des Zerstörungsschwellenwerts des Photoresists, aber oberhalb des Veränderungsschwellenwerts des Photoresists gewählt werden, insbesondere um eine möglichst hohe Auflösung für die Zielstruktur zu erreichen. Aufgrund einer Vielzahl an Test-Parametern, gemäß denen der Lithographiestrahl eingestellt werden kann, ergeben sich hierbei jedoch so große Freiheitsgrade, um die die Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur oder den bereits geschriebenen Teilbereichen der Zielstruktur auf die vom Fachmann gewünschte Größe einstellen zu können.
  • Die Verwendung des mindestens einen Test-Parameters für den Lithographiestrahl kann während eines testweise durchgeführten Belichtungsschritts, währenddessen der mit den Test-Parametern eingestellte Lithographiestrahl den Photoresist beaufschlagt, erfolgen. Insbesondere können die Test-Parameter, bevorzugt optische Leistung, Pulsdauer, Wellenlänge, Tastverhältnis oder Schreibgeschwindigkeit derart eingestellt werden, dass möglichst keine Veränderung des Photoresists auftritt. Während der Durchführung des Belichtungsschrittes können die Wechselwirkungen des Lithographiestrahls mit der dreidimensionalen Ausgangstruktur messtechnisch erfasst werden, beispielsweise durch die globale oder ortsaufgelöste Detektion von Licht, das an der Ausgangsstruktur gestreut oder von dieser reflektiert wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu können, wenn sowohl ein Modell der Ausgangsstruktur bzw. der bereits erstellen Teile der Zielstruktur als auch ein Modell der gewünschten Zielstruktur, insbesondere in Form Design-Daten wie CAD-Daten, vorliegt, entsprechende Simulationen oder Abschätzungen auf Basis bekannter Parameter des Lithographie-Systems durchgeführt werden. Die Durchführung von Simulationen ermöglich es insbesondere, die Schritte b) und c) mehrfach, vorzugsweise in iterativer Form zu wiederholen, vor allem um die Veränderung der zu erzeugenden Zielstruktur aufgrund der Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur in zunehmendem Maße zu verringern.
  • Insbesondere durch Vergleich mit der in Schritt a) erfassten Topographie der nicht-planaren Ausgangstruktur lassen sich während Schritt b) auftretenden Veränderungen des Lithographiestrahls aufgrund der Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur bzw. mit den bereits erzeugten Teilbereichen der Zielstruktur ermitteln. In diesem Zusammenhang kann es alternativ oder zusätzlich vorteilhaft sein zu ermitteln, inwieweit die Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur auch die Zielstruktur tatsächlich verändert. Bei einer teilweisen Abschattung des Lithographiestrahls kann es beispielsweise bereits ausreichen zu ermitteln, welcher Teil des Querschnitts des Lithographiestrahls abgeschattet wird, um dessen Leistung anpassen zu können. Der Begriff der „Veränderung des Lithographiestrahls” bezieht sich hierbei auf mindestens eine beobachtbare Änderung mindestens eines Parameters des Lithographie-Systems, welche in Folge der Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangstruktur bzw. mit den bereits erzeugten Teilbereichen der Zielstruktur auftritt. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann hierbei die Veränderung des Lithographiestrahls insbesondere durch Abschattung oder Reflexion des Lithographiestrahls an den Ausgangsstrukturen bzw. den bereits erzeugten Teilbereichen der Zielstruktur oder durch plasmonische Verstärkung des Lithographiestrahls an metallischen Bereichen an den Ausgangsstrukturen bzw. den bereits erzeugten Teilbereichen der Zielstruktur erfolgen. Die Veränderungen des Lithographiestrahles kann, muss aber nicht zu einer funktionsrelevanten Änderung der mit diesem Lithographiestrahl erzeugten Zielstruktur führen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung kann eine Ermittlung der Veränderungen des mindestens einen Lithographiestrahls oder der dadurch verursachten Veränderungen an der zu erwartenden Zielstruktur individuell für jedes zu belichtende Volumenelement der Zielstruktur erfolgen. Alternativ kann eine Gruppe von Volumenelementen betrachtet werden, welche denselben oder sehr ähnlichen Beeinträchtigungen des Lithographiestrahls unterworfen sind. In dieser Ausgestaltung lassen sich die Veränderungen vorzugsweise als Funktion einer oder mehrere Koordinaten eines Mittelpunkts eines Volumenelements beschreiben. In einem ersten Fall kann dies für eine für den Lithographiestrahl intransparente Kante zutreffen, welche eine derartige Abschattung bewirkt, dass hierdurch ein Abfall der Intensität im Brennpunkt des Lithographiestrahls und somit eine Deformation der Intensitätsverteilung in einer Umgebung des Brennpunkts in Abhängigkeit vom Abstand von der Kante auftritt. In einem weiteren Fall kann dies für eine Umgebung eines transparenten Teilbereichs der Ausgangsstruktur zutreffen, in welcher eine Verzerrung des Lithographiestrahls, folglich ein Abfall der Intensität im Brennpunkt des Lithographiestrahls und somit eine Deformation der Intensitätsverteilung in der Umgebung auftritt. Darüber hinaus kann zusätzlich zu dem Abfall der Intensität im Brennpunkt und der Deformation der Intensitätsverteilung in der Umgebung des Brennpunkts eine Verschiebung des Mittelpunkts des belichteten Volumenelements relativ zum geometrischen Brennpunkt des Lithographiestrahls auftreten.
  • Gemäß Schritt c) wird mindestens ein Korrektur-Parameter für den mindestens einen Lithographiestrahl bestimmt. Der Begriff des „Korrektur-Parameters” bezeichnet hierbei geänderte Parameter für den mindestens einen Lithographiestrahl, welche insbesondere auf Basis der während Schritt b) erfassten Veränderungen des mindestens einen Lithographiestrahls aufgrund dessen Wechselwirkung mit der Ausgangstruktur bestimmt werden, welche eine Veränderung des Lithographiestrahls und/oder der zu erzeugenden Zielstruktur bewirken. Vorzugsweise kann die Bestimmung des Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl individuell für jedes zu belichtende Volumenelement der Zielstruktur erfolgen. Alternativ kann eine Gruppe von Volumenelementen betrachtet werden, welche denselben oder sehr ähnlichen Beeinträchtigungen des Lithographiestrahls unterworfen sind. Der mindestens eine Korrektur-Parameter wird hierbei derart bestimmt, dass die Veränderung des Lithographiestrahls aufgrund seiner Wechselwirkung mit der Ausgangsstruktur verringert wird, um auf diese Weise eine Beeinträchtigung des Lithographiestrahls durch die bereits bestehende Ausgangsstruktur und/oder mindestens einen bereits erzeugten Teilbereich der Zielstruktur zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, kompensieren zu können.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der mindestens eine Korrektur-Parameter dadurch bestimmt, dass mindestens eine Anpassung des Lithographiestrahls erfolgt, wobei der mindestens eine Korrektur-Parameter vorzugsweise ausgewählt werden kann aus der Gruppe umfassend die Anpassung
    • – einer optischen Leistung,
    • – mindestens einer Wellenlänge,
    • – einer Schreibgeschwindigkeit,
    • – eines Querschnitts,
    • – eines Amplitudenprofils,
    • – eines Phasenprofils, und/oder
    • – einer Position
    mindestens eines Bereichs des Lithographiestrahls, d. h. des gesamten Lithographiestrahlenbündels oder lediglich eines ausgewählten Bereichs hiervon. In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Einstellung des mindestens einen Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl durch die Anpassung einer von dem Lithographiestrahl durchquerten Strahlformungseinheit, welche unten näher beschrieben wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung kann eine Anpassung der optischen Leistung des Lithographiestrahls erfolgen. Dadurch lassen sich insbesondere die Auswirkungen einer teilweisen Verzerrung und/oder einer teilweisen Abschattung des Lithographiestrahls zumindest teilweise kompensieren. Beispielsweise kann die Leistung des Lithographiestrahls derart angepasst werden, dass sie geringfügig unterhalb des Zerstörungsschwellenwerts des Photoresists, jedoch oberhalb des Veränderungsschwellenwerts des Photoresists verbliebt, auch wenn der Lithographiestrahl zumindest teilweise abgeschattet und/oder verzerrt wird. Beispielsweise können die Auswirkungen einer mit dem Lithographiestrahl interagierenden transparenten oder intransparenten Kante durch eine Erhöhung der optischen Leistung des Lithographiestrahls beim Annähern des Lithographiestrahls an die Kante kompensiert werden. Für den Fall, dass ein gepulster Lithographiestrahl eingesetzt wird, ist es möglich, die optische Leistung des Lithographiestrahls durch Wahl eines Tastverhältnis, einer Wiederholrate, einer Form und/oder einer Dauer der hierfür verwendeten optischen Pulse anzupassen. Eine derartige Art der Anpassung kann insbesondere bei Mehr-Photonen-Prozessen, welche sehr empfindlich von einer Spitzenleistung der verwendeten optischen Pulse abhängen, vorteilhaft sein.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann eine Anpassung der Schreibgeschwindigkeit, mit welcher der Lithographiestrahl den Photoresist in lateraler Richtung überstreicht, erfolgen. Insbesondere indem die Bewegungsgeschwindigkeit des Brennpunkts des Lithographiestrahls im Photoresist angepasst wird, kann – bei konstanter optischer Leistung – die mittels des Lithographiestrahls deponierte Dosis im Photoresist mit abnehmender Geschwindigkeit zunehmen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann eine Anpassung des Querschnittes des Lithographiestrahls erfolgen. In vielen Fällen kann es wünschenswert sein, einen durch die Topographie der Ausgangsstruktur veränderten Bereich des Strahlengangs abzuschatten, beispielsweise um eine Beschädigung der Ausgangsstruktur durch eine starke Bestrahlung bei einer Lithographiewellenlänge zu verhindern oder um Veränderungen des Polymerisationsprozesses im Photoresist durch Interferenz des ungestörten Bereichs des Lithographiestrahls mit dem durch die Ausgangsstruktur veränderten Bereich des Lithographiestrahls zu vermeiden. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn optisch hochbrechende stark absorbierende oder stak reflektierende, beispielsweise metallische Elemente der Ausgangsstruktur mit dem Lithographiestrahl in Wechselwirkung stehen. In diesem Fall kann durch lokale Überhöhungen des elektrischen Feldes oder durch absorptionsinduzierte Erwärmung eine Zersetzung des Photoresists auftreten, welche zu einer Blasenbildung oder zu einer Mikro-Explosion führt und dadurch die Zielstruktur und/oder die Ausgangsstruktur unbrauchbar macht. In ähnlicher Weise kann eine Verringerung des Querschnittes des Lithographiestrahls eine teilweise Abschattung des Lithographiestrahls bewirken, welche dazu beitragen kann, Interferenzeffekte abzuschwächen oder zu vermeiden, die durch Ausgangsstrukturen verursacht werden, welche bei der Lithographiewellenlänge reflektierende Teilbereiche aufweisen. Hierzu kann beispielsweise die Form des Lithographiestrahls derart verändert werden, dass möglichst keine oder höchstens eine geringe räumliche Überlappung zwischen dem einfallendem Lithographiestrahl und einem durch die reflektierenden Teilbereiche erzeugten Lithographiestrahl auftreten können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann eine Anpassung einer Positionierung des Lithographiestrahls in Bezug auf eine Struktur in dem Photoresist erfolgen. Die Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur kann zu einer Verzerrung des Strahlengangs und damit zu einer Abweichung des Brennpunkts des verzerrten Lithographiestrahls von einem nominellen Brennpunkt eines ungestört im Photoresist propagierenden fiktiven Lithographiestrahls führen. Diese Abweichung kann beispielsweise dadurch kompensiert werden, dass die Position des zum fiktiven ungestörten Lithographiestrahl gehörenden nominellen Brennpunkts durch eine Ansteuerung einer Strahlformungseinheit, welche zu einer Beeinflussung einer Amplituden- oder Phasenverteilung des Lithographiestrahls eingerichtet ist, korrigiert werden kann. Alternativ lässt sich die Abweichung des Brennpunkts des verzerrten Lithographiestrahls vom nominellen Brennpunkt eines ungestört im Photoresist propagierenden fiktiven Lithographiestrahls durch eine entsprechende Anpassung der Strahlposition durch Scanspiegel des Lithographie-Systems kompensieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann eine Anpassung mindestens einer Lithographiewellenlänge erfolgen. Wie bereits erwähnt, kann es bei einer Ausgangsstruktur, welche über bei der Lithographiewellenlänge λ1 stark reflektierende Teilbereiche verfügt, zu unerwünschten Interferenzen zwischen einfallendem und reflektiertem Licht kommen. Diese daraus resultierenden Veränderungen der belichteten Struktur können durch die eine dynamische Anpassung der Lithographiewellenlänge λ1 oder durch die Verwendung zusätzlicher Lithographiewellenlängen λ2, λ3, ... abgeschwächt oder verhindert werden. Beispielsweise ist es möglich, die Lithograhiewellenlänge λ1 während des Belichtungsschritts so anzupassen, dass keine oder nur eine geringe Reflektion des Lithographiestrahls durch die Ausgangsstruktur erfolgt. Bei dielektrischen Schichtstapeln kann die Lithographiewellenlänge λ1 derart gewählt werden, dass sie den Schichtstapel durchdringt und so nur eine geringe Reflektion aufweist. Ein ähnlicher Effekt kann erreicht werden, wenn eine zweite Wellenlänge λ2, eingesetzt wird, welche keine oder nur eine sehr geringe Reflektion durch die Ausgangsstruktur erfährt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Wellenlänge λ3 auch so gewählt werden, dass sie im Vergleich zur ersten Lithographiewellenlänge λ1 stark phasenverschoben reflektiert wird. Dadurch kann erreicht werden, dass die durch die Interferenzen bei der ersten Lithographiewellenlänge λ1 entstehenden räumlichen Veränderungen der Intensität teilweise oder vollständig kompensiert werden. Die Verwendung weiterer Wellenlängen kann hierbei entweder dynamisch und im Laufe des Lithographieverfahrens variabel oder statisch erfolgen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die Anpassung lediglich einen Teilbereich des Lithographiestrahls betreffen. Die Veränderung der Intensitätsverteilung in einem Volumenelement durch die Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur kann durch eine Veränderung, insbesondere eine Verzerrung, des Lithographiestrahls oder eines Bereichs des Lithographiestrahls ganz oder teilweise kompensiert werden. Zu diesem Zweck kann die Strahlformungseinheit eine räumlich variable Amplituden-Modulation und/oder Phasen-Modulation auf den Schreibstrahl aufprägen, welche auf die für das jeweilige Volumenelement oder die ausgewählte Gruppe von Volumenelementen zu erwartenden Veränderungen angepasst ist. Alternativ oder zusätzlich kann hierbei ein Teilbereich des Lithographiestrahls auch vollständig blockiert werden.
  • Die Anpassung kann einzelne Maßnahmen oder Kombinationen hiervon betreffen. Zur Quantifizierung der Veränderungen des Lithographiestrahls sowie der daraus resultierenden Veränderungen der Intensitätsverteilung im Brennpunkt können hierzu neben der Oberflächentopographie weitere Informationen herangezogen werden, beispielsweise über Zusammensetzung und optische Eigenschaften der Teilbereiche der Ausgangsstruktur, welche den Lithographiestrahl beeinflussen können. Wie bereits erwähnt, kann der Korrektur-Parameter separat für jedes Volumenelement oder für eine ganze Gruppe von Volumenelementen, welche ähnlichen Beeinträchtigungen unterworfen sind, bestimmt werden.
  • In einer besonderen Ausgestaltung kann insbesondere bei Zielstrukturen mit großen Volumina die Zielstruktur in einen inneren Teilbereich und in einen oberflächennahen Teilbereich zerlegt werden, wobei unterschiedliche Korrektur-Parameter für den inneren Teilbereich und den oberflächennahen Teilbereich verwendet werden. Für den oberflächennahen Teilbereich kann hierbei der Korrektur-Parameter unter der Maßgabe einer größtmöglichen Maßhaltigkeit und Oberflächengüte der Struktur bestimmt werden und kann daher im Hinblick auf eine hierfür vorteilhafte Form des Volumenelements ausgewählt und optimiert werden, während für den inneren Teilbereich der Zielstruktur die Maßgabe einer hohen Schreibgeschwindigkeit, einer möglichst homogenen Polymerisierung und/oder einem geringem algorithmischen Aufwand angelegt wird.
  • In einer besonderen Ausgestaltung können die Schritte b) und c) mehrfach wiederholt werden, insbesondere um eine iterative Annäherung an möglichst vorteilhafte Korrektur-Parameter zu erzielen. Auf diese Weise kann eine bessere Kompensation der Veränderungen des Lithographiestrahls aufgrund der Wechselwirkung mit der Ausgangsstruktur erzielt werden.
  • Gemäß Schritt d) erfolgt das Belichten des Photoresists mittels des mindestens einen Lithographiestrahls unter Verwendung des mindestens einen Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl, wodurch die gewünschte Zielstruktur an der Ausgangsstruktur erzeugt wird. Eine Nachführung der ortsabhängigen Lithographie-Parameter kann hierbei kontinuierlich gemeinsam mit der Bewegung des Lithographiestrahls relativ zur nicht-planaren Ausgangsstruktur erfolgen oder, alternativ, abschnittsweise, so dass Gruppen von Volumenelementen unter Verwendung derselben Korrektur-Parameter belichtet werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist es vorteilhaft, einen durch die nicht-planare Ausgangsstruktur veränderten Bereich, Teil oder Teilbereich des Lithographiestrahls durch eine Einstellung der Strahlformungseinheit zu modifizieren und gleichzeitig den von der nicht-planaren Ausgangsstruktur nicht veränderten Bereich, Teil oder Teilbereich des Lithographiestrahls derart zu beeinflussen, dass sich eine gewünschte geometrische Eigenschaft im Bereich des zu erzeugenden Volumenelements ergibt. Hierbei kann der mindestens eine Korrektur-Parameter vorzugsweise gemäß den folgenden Teilschritten i) bis iii) bestimmt werden:
    • i) Ermitteln eines ersten Bereichs des Lithographiestrahls, in welchem der Lithographiestrahl einen Mittelpunkt des Volumenelements ohne Wechselwirkung mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur erreicht;
    • ii) Ermitteln eines zweiten Bereichs des Lithographiestrahls, in welchem der Lithographiestrahl auf einem Weg zu dem Mittelpunkt des Volumenelements mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur in Wechselwirkung tritt; und
    • iii) Modifizieren des ersten Bereichs oder des zweiten Bereichs des Lithographiestrahls durch eine Einstellung mindestens eines Teilbereichs der Strahlformungseinheit.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung kann Teilschritt iii) sowohl ein Blockieren des zweiten Bereichs des Lithographiestrahls durch eine Einstellung eines zweiten Teilbereiches der Strahlformungseinheit als auch ein Ermitteln einer Einstellung für den ersten Teilbereich der Strahlformungseinheit in einer Weise, dass ein Intensitätsmaximum des zweiten Bereichs des Lithographiestrahls im Mittelpunkt des Volumenelements auftritt, umfassen.
  • Insbesondere kann das Ermitteln einer Einstellung des mindestens einen Teilbereichs der Strahlformungseinheit während Teilschritt iii) derart erfolgen, dass für die sich im Bereich des Volumenelements einstellende Intensitätsverteilung eine geometrische Eigenschaft, insbesondere ein Gütekriterium in Form einet Testmetrik, festgelegt wird. Die gewünschte geometrische Eigenschaft kann hierbei vom verwendeten Lithographieverfahren abhängen und kann eine festgelegte Art einer räumlichen Ausdehnung des Intensitätsmaximums um den Mittelpunkt des Volumenelements vorsehen, beispielsweise eine Halbwertsbreite des Volumenelements. Die zugehörige Einstellung der Strahlformungseinheit lässt sich dann z. B. auf Basis eines geeigneten Modells numerisch ermitteln. Hierzu kann beispielsweise ein Gütekriterium definiert werden, das eine gegebene geometrische Eigenschaft durch eine reelle Zahl bewertet, wobei das Gütekriterium durch geeignete direkte oder iterative Verfahren optimiert werden kann. Bei auf Zwei-Photonen-Polymerisation beruhenden Verfahren ist es beispielsweise wünschenswert, eine räumlich möglichst konzentrierte Intensitätsverteilung mit einer möglichst hohen Spitzenintensität und einer möglichst geringen räumlicher Ausdehnung in alle drei Raumrichtungen erhalten. Zu diesem Zweck lässt sich z. B. eine Summe von zentralen Momenten zweiter Ordnung der Intensitätsverteilung als zu minimierende Zielgröße verwenden.
  • In einer alternativen Ausgestaltung kann, insbesondere bei Kenntnis der im zweiten Bereich des Lithographiestrahls auftretenden Veränderungen, Teilschritt iii) derart durchgeführt werden, dass eine die Veränderung kompensierende Einstellung des zweiten Teilbereichs der Strahlformungseinheit vorgenommen wird. Die genaue Einstellung des zweiten Teilbereichs kann dabei ebenfalls auf die Optimierung des von der geometrischen Eigenschaft des Volumenelements abgeleiteten Gütekriteriums abzielen. Entsprechend kann sich die Optimierung dann auch über den gesamten Querschnitt des Lithographiestrahls erstrecken, wobei die Auswirkung der Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur durch ein geeignetes Modell berücksichtigt wird. Bei geeigneter Auslegung der Strahlformungseinheit ist es weiterhin möglich, optische Leistung aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich des Lithographiestrahls zu verlagern.
  • In allen Teilschritten i) bis iii) können neben der Einstellung der Strahlformungseinheit weitere Korrektur-Parameter ermittelt werden. So kann es vorteilhaft sein, die Einstellung der Strahlformungseinheit mit einer auf diese Einstellungen abgestimmten Anpassung der optischen Leistung im Lithographiestrahl oder mit einer Anpassung von Pulsdauern oder Tastverhältnissen zu kombinieren.
  • Mittels der Teilschritte i) bis iii) lässt sich die Einstellung der Strahlformungseinheit separat für jedes Volumenelement oder, alternativ, für eine Gruppe von Volumenelementen ermitteln. Zur Ermittlung des zweiten Bereichs ist es im letzteren Fall vorteilhaft, sicher zu stellen, dass der zweite Bereich des Lithographiestrahls für keines der Volumenelemente aus der betroffenen Gruppe der Volumenelemente mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur in Wechselwirkung tritt. Das bietet sich beispielsweise dann an, wenn die Zielstruktur große Bereiche mit nahezu identischen raumwinkelabhängigen Profilen aufweist oder die Belichtungsdauer für einzelne Volumenelemente wesentlich geringer ist als die Zeit, die zur Re-Konfiguration der optischen Strahlformungseinheit erforderlich ist. Letzteres kann typischerweise der Fall sein, wenn die laterale Positionierung des Lithographiestrahls durch einen spiegelbasierten Strahlscanner mit Antwortzeiten im Sub-Millisekunden-Bereich erfolgt, während die zur Strahlformung verwendeten Elemente, wie z. B. ein räumlicher Modulator für Licht (spatial light modulator, SLM), Antwortzeiten im Millisekunden-Bereich aufweisen.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine auch als „Lithographie-System” bezeichnete Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur durch Belichten eines Photoresists mittels mindestens einem Lithographiestrahl nach einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Vorrichtung umfasst hierbei mindestens:
    • – eine Lithographie-Einheit zur Erzeugung eines Lithographiestrahls und zur Positionierung des Lithographiestrahls innerhalb eines Photoresists;
    • – eine Strahlformungseinheit, welche zu einer Beeinflussung einer Amplituden- und/oder Phasenverteilung des Lithographiestrahls eingerichtet ist; und
    • – eine Datenverarbeitungseinheit, welche zu einer Ansteuerung der Lithographie-Einheit und der Strahlformungseinheit eingerichtet ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit ferner dazu eingerichtet ist, um Strukturdaten der zu erzeugenden Zielstruktur und Korrekturdaten zur Korrektur der durch eine Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur hervorgerufenen Veränderung des Lithographiestrahls zu speichern.
  • Die Lithographie-Einheit dient somit zur Erzeugung des Lithographiestrahls und zur Positionierung des Lithographiestrahls innerhalb des Photoresists, welcher gleichzeitig auch als Immersionsflüssigkeit verwendet werden kann. Die Positionierung des Lithographiestrahls kann hierbei durch die Bewegung des Lithographiestrahls, z. B. mittels Strahlscannern, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verschiebung der Ausgangsstruktur mittels einer Verschiebeeinrichtung, insbesondere eines Verschiebetisches, auf welchem die Ausgangsstruktur angeordnet ist, vorgenommen werden. Die Lithographie-Einheit kann eine optische Lichtquelle mit steuerbarer Ausgangsleistung umfassen, z. B. eine Lichtquelle konstanter Ausgangsleistung und einem nachgeschalteten optischen Modulator. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die Bewegung des Lithographiestrahls und die Anpassung der im Strahl geführten optischen Leistung synchronisiert werden können. Damit wird es beispielsweise möglich, beim Annähern des Brennpunkts an eine den Lithographiestrahl verändernde Kante der nicht-planaren Ausgangsstruktur die optische Leistung im Lithographiestrahl beim Annähern an die Kante zu erhöhen.
  • Der Begriff der „Strahlformungseinheit” bezeichnet ein optisches System, welches dazu eingerichtet, um die Amplituden- und Phasenverteilung des Lithographiestrahls einzustellen. Die Strahlformungseinheit kann, sofern entsprechend kurze Antwortzeiten vorliegen, vorzugsweise synchron zur Strahlbewegung angesteuert werden. Alternativ kann sie so betrieben werden, dass für Teilbereiche der Zielstruktur dieselben Einstellungen der Strahlformungseinheit verwendet werden. Die Strahlformungseinheit kann vorzugsweise mindestens ein steuerbares optisches Element aufweisen, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe umfassend räumliche Modulatoren für Licht (spatial light modulator, SLM), Mikrospiegelarrays, Flüssigkristall-Arrays, deformierbare Spiegel, oder steuerbare Blenden. Darüber hinaus kann sie über andere optische Systeme mit steuerbaren oder nichtsteuerbaren optischen Bauteile, wie z. B. Linsen, Spiegel, Beugungsgitter, diffraktive optische Elemente oder Hologramme, verfügen. Die optischen Elemente können hierbei in Reflektion oder Transmission betrieben werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Strahlformungseinheit aus einem räumlichen Lichtmodulator bestehen, welcher räumlich vor dem Lithographie-Objektiv angebracht ist und eine Modulation von Amplitude und Phase im Querschnitt des Lithographiestrahls erlaubt. Alternativ kann die Strahlmodifikationseinheit räumlich vor einem optischen Scanner angebracht werden, so dass die Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Strahlformungseinheit unbeeinflusst von einer Bewegung des Lithographiestrahls bleibt.
  • Die Datenverarbeitungseinheit ist dazu eingerichtet, um die optische Lithographie-Einheit sowie die Strahlformungseinheit anzusteuern. Die Datenverarbeitungseinheit verfügt hierzu über einen Datenspeicher, in dem Strukturdaten der zu erzeugenden Zielstruktur und Korrekturdaten zur Korrektur der durch die Interaktion des Lithographiestrahls mit der dreidimensionalen Ausgangsstruktur hervorgerufenen Störungen hinterlegt sind. Abhängig von Speicherkapazität und Rechenleistung der Datenverarbeitungseinheit können die Strukturdaten und die Korrekturdaten für die komplette Zielstruktur hinterlegt sein oder, alternativ, werden die Strukturdaten und/oder die Korrekturdaten nur für jeweils einen Teilabschnitte der Zielstruktur gespeichert und bei Bedarf aus einer externen Datenverarbeitungseinheit nachgeladen.
  • Die Korrekturdaten können direkt als Steuerdaten für die optische Lithographie-Einheit und/oder für die Strahlformungseinheit abgelegt werden. Vorzugsweise umfassen die Korrekturdaten hierzu die gemäß Schritt c) ermittelten Korrektur-Parameter. Die Erfassung der nicht-planaren Ausgangsstruktur in Verbindung mit einem Modell des Lithographie-Systems kann dabei durch die Datenverarbeitungseinheit des Lithographie-Systems und/oder durch die externe Datenverarbeitungseinheit durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Strukturdaten und/Korrekturdaten in einem Datenspeicher abgelegt werden, aus denen die Datenverarbeitungseinheit Steuerdaten für die optische Lithographie-Einheit und/oder für die Strahlformungseinheit erzeugen kann.
  • Zur Verarbeitung von bekannten Daten aus einem Modell der Ausgangsstruktur, insbesondere von Design-Daten wie CAD-Daten, zur Durchführung der in Schritt a) beschriebenen Erfassung der Topographie der nicht-planaren Ausgangstruktur kann die Datenverarbeitungseinheit und/oder die externe Datenverarbeitungseinheit eingesetzt werden. Alternativ dazu können auch messtechnische Verfahren zum Einsatz kommen. Zu diesem Zweck kann das Lithographie-System zusätzlich über eine optische Messeinheit verfügen. Die optische Messeinheit kann hierbei vorzugsweise auf dem Prinzip der Konfokal-Mikroskopie, der optischen Kohärenztomographie, der Triangulation, der Streifenprojektion, der Interferometrie oder der optischen Laufzeitmessung beruhen. Alternativ oder zusätzlich kann die optische Messeinheit eine Kamera aufweisen. Ferner ist es möglich, zur messtechnischen Erfassung der Oberflächentopographie der dreidimensionalen Ausgangsstruktur zumindest teilweise dieselben optischen Elemente zu verwenden, die auch für die lithographische Erzeugung der Zielstruktur eingesetzt werden. Damit lassen sich in vorteilhafter Weise Abbildungsfehler der Optiken des Lithographie-Systems und/oder der optischen Messeinheit zumindest teilweise kompensieren.
  • Für weitere Einzelheiten in Bezug auf die vorliegende Vorrichtung wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur auf. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe tritt überall dort auf, wo nicht-planare hochaufgelöste Zielstrukturen mit hoher Präzision und Formtreue an bestehenden Ausgangsstrukturen erzeugt werden sollen. Neben Anwendungen im Bereich der Mikro- und Nanotechnologie ist ein Einsatz auch in einem weiten Bereich der Laser-Materialbearbeitung, z. B. dem Laserauftragsschweißen, an vorgefertigten nicht-planaren Ausgansstrukturen denkbar.
  • Erfindungsgemäße Verfahren können z. B. bei der Herstellung photonischer Wirebonds gemäß US 8,903,205 B2 oder US 9,034,222 B2 zum Einsatz kommen, insbesondere dann, wenn ein photonischer Wirebond realisiert werden soll, der unmittelbar an die vertikale Facette eines integriert optischen Chips anschließt. Dies ist beispielsweise bei der Anbindung von facettenemittierenden Lasern oder Halbleiterverstärkern oder von siliziumphotonischen Chips mit entsprechend präparierten Koppelstellen an der Chipkante der Fall.
  • Ähnliche Probleme wie bei der Anbindung photonischer Wirebonds an vertikale Facetten halbleiterbasierter integriert-optischer Chips ergeben sich auch bei der Ankopplung an optische Fasern oder vertikale Facetten von Glas-basierten Chips, allerdings kommt es hier zu keiner vollständigen Abschattung des mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur in Wechselwirkung stehenden Bereichs des Lithographiestrahls, da der zugehörige Teilbereich der nicht-planaren Ausgangsstruktur aus einem bei der Lithographiewellenlänge transparenten Material besteht. Dieses Material besteht unterscheidet sich im Hinblick auf den Brechungsindex vom meist als Immersionsflüssigkeit verwendeten Photoresist, was zu einer Störung von Phasenfronten im Bereich des Lithographiestrahls und damit zu einer Deformation der Intensitätsverteilung in der Umgebung des Brennpunkts des Lithographiestrahls führen kann.
  • Erfindungsgemäße Verfahren lassen sich nicht nur bei der Herstellung photonischer Wirebonds, sondern auch zur lithographischen Erzeugung von Mikrolinsen an dreidimensionalen Ausgangsstrukturen wie z. B. facettenemittierenden integriert-optischen Chips verwenden. Um Eigenschaften mikrofluidischer Kanäle und Systeme beeinflussen zu können, kann es weiterhin sinnvoll sein, die Oberfläche dieser nicht-planaren Strukturen zu modifizieren. Hierbei kann es zu einer partiellen Beeinträchtigung des Lithographiestrahls kommen, die sich mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Maßnahmen abschwächen oder kompensieren lässt.
  • Weitere Anwendungsbereiche können sich dadurch ergeben, dass die während eines Lithographieprozesses erzeugten Zielstrukturen als Ausgangsstrukturen für nachfolgende Prozesse dienen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein flüssiger Photoresist genutzt wird. In diesem Fall können die zu fertigenden Strukturen so ausgelegt werden, dass sie schon während des Lithographieverfahrens vorzugsweise selbstragend sind, d. h., neu geschriebene Strukturen schließen sich bevorzugt an die Ausgangsstruktur oder an bereits geschriebene Teilbereiche der Zielstruktur an, um eine Verschiebung von Teilbereichen zu verhindern. Komplexe Strukturen können daher in vielen Fällen nicht scheibenweise aufgebaut werden, sondern lassen sich mit dem vorliegenden Verfahren schrittweise vor anderen Teilen der Zielstruktur fertigen und bilden so gleichzeitig die Ausgangsstruktur für zukünftige Teile der Zielstruktur.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, insbesondere in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • Die Ausführungsbeispiele sind schematisch in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Hierbei bezeichnen gleiche Bezugsziffern in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche Elemente bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
  • Im Einzelnen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines direktschreibenden optischen Lithographieverfahrens unter Verwendung von Zwei-Photonen-Polymerisation: a) Aufgabe der Erfindung; b) Darstellung einer sukzessiven Herstellung von Teilbereichen der Zielstruktur; und c) ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Lösung durch Anpassung des Strahlquerschnittes;
  • 2 eine schematische Darstellung eines direktschreibenden optischen Lithographieverfahrens unter Verwendung von Zwei-Photonen-Polymerisation auf stark reflektierenden Teilbereichen einer nicht-planaren Ausgangsstruktur: a) Aufgabe der Erfindung; b) ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Lösung durch Anpassung eines für die Polymerisation verwendeten optischen Spektrums; c) ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Lösung durch eine Anpassung des Strahlprofils;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (Lithographie-System) zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur;
  • 4 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines photonischen Wirebonds, welcher unmittelbar an eine vertikale Facette eines integriert optischen Chips anschließt: a) schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens, b) Rasterelektronenmikroskop-(REM-)Aufnahme einer erfindungsgemäß hergestellten Struktur, c) schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung Herstellungsverfahrens;
  • 5 eine schematische Darstellung einer Simulation zur Auswirkung einer abschattenden Kante auf einen Lithographiestrahl: a) schematische Darstellung eines Modellsystems, b) Verlauf der Intensität eines Lithographiestrahls im Brennpunkt, c)–e) jeweilige Intensitätsverteilungen in der Nähe des Brennpunkts bei einer Annäherung des Lithographiestrahls an die Kante;
  • 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer schematischen Darstellung der Erzeugung einer Zielstruktur in der Nähe der Facette einer lichtleitenden optischen Faser: a) Verlauf der Intensität eines Lithographiestrahls als Funktion des Abstands von der Faser-Facette, b) Verlauf der Verschiebung des Punktes maximaler Intensität als Funktion des Abstands des nominellen Brennpunkts von der Faser-Facette, c) Verlauf der Intensität eines Lithographiestrahls im Brennpunkt, d) elektronenmikroskopische Aufnahme eines Wellenleitertapers an der Endfläche einer Einmoden-Faser, e)–g) elektronenmikroskopische Aufnahmen von photonischen Wirebonds, h) schematische Darstellung des Verfahrens zur Erzeugung der Zielstruktur in der Nähe der Faser-Facette, i) schematische Darstellung einer Faser;
  • 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur lithographischen Erzeugung von mikrooptischen Linsen an nicht-planaren Ausgangsstrukturen, wie z. B. facettenemittierenden integriert-optischen Chips: a) schematische Darstellung des Verfahrens zur Erzeugung der mikrooptischen Linsen, b) und c) elektronenmikroskopische Aufnahmen von erfindungsgemäß hergestellten mikrooptischen Linsen;
  • 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur lithographischen Erzeugung von Mikrostrukturen an einer nicht-planaren mikrofluidischen Ausgangstruktur; und
  • 9 ein Vergleichsbeispiel, bei welchem eine bereits erzeugte Zielstruktur beim Belichten einer nachfolgenden Zielstruktur in Wechselwirkung mit einem Bereich des Lithographiestrahls tritt: a) schematische Darstellung des Verfahrens zur Erzeugung der Zielstruktur, b) elektronenmikroskopische Aufnahmen einer nicht erfindungsgemäß hergestellten Zielstruktur, wobei die bereits erzeugte Zielstruktur den Lithographiestrahl derart beeinflusst, dass die gewünschte Zielstruktur nicht erhalten wird.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Lösung der zugrundeliegenden Aufgabe am Beispiel eines auf Zwei-Photonen-Polymerisation beruhenden direktschreibenden optischen Lithographieverfahrens.
  • Zur Erzeugung einer Zielstruktur 030 aus einem Photoresist 100 auf einer nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 wird, wie in 1a) dargestellt, ein stark fokussierter Lithographiestrahl 060 mit hoher numerischer Apertur eingesetzt, wobei der Photoresist 100 bevorzugt gleichzeitig als Immersionsflüssigkeit genutzt werden kann. Ein Bereich 070 des Lithographiestrahls 060 trifft hierbei auf einen Teilbereich 011 der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 und tritt mit dieser in Wechselwirkung. Dies kann einerseits zu einer Veränderung der Intensitätsverteilung in einem Brennpunkt 065 des Lithographiestrahls 060 und damit zu einer Veränderung der so erzeugten Zielstruktur 030 führen. Andererseits kann die Wechselwirkung des Lithographiestrahls 060 mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 zu einer lokalen, optisch induzierten Veränderung des Teilbereiches 011 der Ausgangsstruktur 010 führen.
  • Wie 1b) zeigt, können in ähnlicher Weise wie die nicht-planare Ausgangsstruktur 010 auch Teile 014 von bereits erzeugten Teilbereichen 035 der Zielstruktur 030 in Wechselwirkung mit dem Lithographiestrahl 060 treten und diesen verändern, insbesondere wenn der Lithographiestrahl 060 an einen bereits erzeugten Teilbereich 035 der Zielstruktur 030 angeschlossen wird. In diesem Fall kann der bereits erzeugte Teilbereich 035 der Zielstruktur 030 als nicht-planare Ausgangsstruktur 010 für die Herstellung eines nachfolgenden Teilbereich 035 der Zielstruktur 030 verstanden werden.
  • Die in 1c) schematisch dargestellte erfindungsgemäße Lösung sieht eine dynamische Anpassung der Parameter des Lithographiestrahls 060 vor, so dass die durch die Wechselwirkung mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 verursachten Veränderungen verringert oder vollständig vermieden werden. In einer ersten Ausführung kann die Anpassung durch eine Veränderung einer optischen Leistung im Lithographiestrahl 060 erfolgen, welche einen durch die Wechselwirkung mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 verursachten Abfall der Intensität des Lithographiestrahls 060 im Brennpunkt 065 kompensiert. Darüber hinaus lässt sich eine Querschnittsform des Lithographiestrahls 060 derart anpassen, dass eine Wechselwirkung mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 vermieden oder die aus einer solchen Wechselwirkung ergebenden Veränderungen des Lithographiestrahls 060 ganz oder teilweise kompensiert werden. Dies lässt sich vorzugsweise durch eine zusätzlich in einen Strahlengang des Lithographiestrahls 060 eingebrachte Strahlformungseinheit 110 erreichen. Durch eine von einer Position des Lithographiestrahls 060 innerhalb der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 abhängige Ansteuerung der Strahlformungseinheit 110 wird es vorzugsweise möglich, den mit der Ausgangsstruktur 010 in Wechselwirkung tretenden Bereich 070 des Lithographiestrahls 060 vollständig abzudunkeln. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn damit optisch induzierte Modifikationen im mit dem Bereich 070 in Wechselwirkung tretenden Teilbereich 011 der Ausgangsstruktur 010 vermieden werden können.
  • Alternativ kann sich in einem Teilbereich 113 der Strahlformungseinheit 110 dem Bereich 070 des Lithographiestrahls 060 eine Amplituden- und/oder Phasenverteilung aufprägen lassen, welche die durch die Wechselwirkung mit dem Teilbereich 011 hervorgerufenen Veränderungen zumindest teilweise kompensieren kann. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn der Teilbereich 011 ein für die Lithographiewellenlänge transparentes Material aufweist, welches sich im Brechungsindex von dem gleichzeitig als Immersionsflüssigkeit verwendeten Photoresist 100 unterscheidet und daher eine Veränderung einer Phase des transmittierten Lichtes verursacht. Eine derartige Veränderung der Phase kann insbesondere dazu führen, dass es zu Interferenzen von den veränderten Bereichen 070 des Lithographiestrahls 060 mit aufgrund der Topographie 020 der Ausgangsstruktur 010 unveränderten Bereichen 080 des Lithographiestrahls 060 kommt, was eine Ausbildung von Nebenmaxima der Intensitätsverteilung im Brennpunkt 065 des Lithographiestrahls 060 und damit eine unkontrollierten Deformation eines belichteten Volumenelements 040 zur Folge haben kann.
  • Bezüglich des durch die Topographie 020 der Ausgangsstruktur 010 nicht beeinträchtigten Bereichs 080 des Lithographiestrahls 060 kann in einer besonderen Ausführung eine neutrale Einstellung der Strahlformungseinheit 110 gewählt werden, die das Licht im Teilbereich 112 ohne Amplituden- oder Phasenmodulation passieren lässt. Alternativ kann eine räumlich variable Amplituden- und/oder Phasenmodulation erzeugt werden, die zu einer gewünschten Intensitätsverteilung in dem zu belichteten Volumenelement 040 führt. Die zur Kompensation der Veränderungen verwendeten Strahlparameter, wie z. B. die optische Leistung oder die Einstellungen der Strahlformungseinheit 110, lassen sich entweder separat für jedes zu belichtende Volumenelement 040 bestimmen oder es werden, alternativ, dieselben Einstellungen für die Belichtung einer kompletten Teilstruktur verwendet. Zur Ermittlung der jeweiligen Parameter kann vorzugsweise ein entsprechendes Modell des Lithographie-Systems 090 und/oder der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 zugrunde gelegt werden.
  • 2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall des Auftretens von Interferenzen auf stark reflektierenden Ausgangsstrukturen 010.
  • 2a) stellt hierzu schematisch die zugehörige Aufgabe dar. In einer besonderen Ausführung, in welcher oberflächennahe Teilbereiche 025 der Ausgangsstruktur 010 bei der Lithographiewellenlänge stark reflektierend ausgestaltet sind, können eine Interferenz des einfallenden und des reflektierten Lithographiestrahls 060 und damit zumindest teilweise stehende optische Wellen auftreten. Dabei können sich in der Nähe der Oberfläche der Ausgansstruktur 010 Intensitätsminima bilden, in welchen eine zur Polymerisation des Photoresists 100 erforderliche Intensitätsschwelle nicht mehr erreicht werden kann. Dies wird hier beispielhaft durch einen sin2-förmigen Verlauf der Intensität I als Funktion einer vertikalen Koordinate z dargestellt. Eine derartige Aufgabenstellung kann beispielsweise bei der lithographischen Herstellung von 3D-Strukturen auf Emissionsfacetten von oberflächenemittierenden Lasern (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers, VCSEL) auftreten.
  • 2b) skizziert eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe durch eine Anpassung des für die Polymerisation verwendeten optischen Spektrums. Hierzu werden zusätzliche Lithographiewellenlängen λ2 und/oder λ3 eingesetzt, die entweder, wie für die Wellenlänge λ2 dargestellt, nicht reflektieren oder, wie am Beispiel der Wellenlänge λ3 erläutert, im Vergleich zu der ersten Lithographiewellenlänge λ1 mit einer starken Phasenverschiebung reflektiert werden. Die Verwendung weiterer Wellenlängen kann hierbei entweder dynamisch und im Laufe des Lithographieverfahrens variabel oder statisch erfolgen.
  • Wie 2c) schematisch zeigt, kann das Problem alternativ oder zusätzlich durch eine erfindungsgemäße Anpassung des Strahlprofils gelöst werden. Mittels der Strahlformungseinheit 110 kann der Lithographiestrahl 060 derart verändert werden, dass der von destruktiver Interferenz betroffene Teilbereiche 025 verkleinert oder vollständig eliminiert wird. Dies lässt sich vorzugsweise dadurch erreichen, dass durch eine partielle Abschattung des Lithographiestrahls 060 ein schräger Einfall des Lithographiestrahls 060 auf die Ausgangsstruktur 010 erzeugt werden kann.
  • 3 zeigt schematisch einer Darstellung eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung der Zielstruktur 030 an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur 010, welche im Folgenden auch als Lithographie-System 090 bezeichnet wird. Das Lithographie-System 090 umfasst hierbei eine optische Lithographie-Einheit 600 zur Erzeugung des Lithographiestrahls 060 und zur hochgenauen Positionierung des Lithographiestrahls 060 innerhalb des Photoresists 100, welcher, in dieser bevorzugten Ausführung, gleichzeitig als Immersionsflüssigkeit verwendet werden kann. Die Positionierung des Lithographiestrahls 060 kann hierbei entweder durch eine Bewegung des Lithographiestrahls 060, vorzugsweise mittels Strahlscannern, oder, alternativ, durch eine Verschiebung der Ausgangsstruktur 010 bei örtlich feststehendem Lithographiestrahl 060 mittels eines möglichst hochgenauen Verschiebetisches 620 erfolgen. Kombinationen dieser Ausführungen sind denkbar.
  • Zusätzlich umfasst das Lithographie-System 090 die Strahlformungseinheit 110, welche dazu eingerichtet ist, um die Amplituden- und/oder Phasenverteilung des Lithographiestrahls 060 zu verändern, sowie eine Datenverarbeitungseinheit 700, welche dazu eingerichtet ist, um die optische Lithographie-Einheit 600 und die Strahlformungseinheit 110 anzusteuern. Die Datenverarbeitungseinheit 700 kann vorzugsweise über einen Datenspeicher 750 verfingen, in dem sowohl Strukturdaten 770 der zu erzeugenden Zielstruktur 030 als auch Korrekturdaten 790 zu einer Korrektur der durch die Wechselwirkung des Lithographiestrahls 060 mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 hervorgerufenen Veränderungen hinterlegt sind. Abhängig von Speicherkapazität und Rechenleistung der Datenverarbeitungseinheit 700 können die Strukturdaten 770 und/oder die Korrekturdaten 790 entweder für die gesamte Zielstruktur 030 in dem Datenspeicher 750 hinterlegt sein, oder, alternativ, für Teilabschnitte der Zielstruktur 030 in dem Datenspeicher 750 gespeichert und bei Bedarf von einer optionalen zweiten Datenverarbeitungseinheit 800 nachgeladen werden.
  • 4 stellt ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines photonischen Wirebonds gemäß US 8,903,205 B2 oder US 9,034,222 B2 vor, bei welchem der photonische Wirebond unmittelbar an eine vertikale Facette eines integriert optischen Chips anschließen kann. Dies kann beispielsweise bei einer Anbindung von facettenemittierenden Lasern oder Halbleiterverstärkern oder von silizium-photonischen Chips mit entsprechend präparierten Koppelstellen an der Chipkante auftreten.
  • 4a) zeigt eine schematische Darstellung der damit verbundenen Aufgabe. Die Zielstruktur 030 ist hier als ein sog. photonischer Wirebond 300 ausgestaltet, welcher an einer einen Bauteilhalter 015, eine optische Faser 016 und einen integriert-optischen Chip 017 umfassende nicht-planare Ausgangsstruktur 010 angeschlossen wird. Unter dem „photonischen Wirebond” 300 wird hierbei eine Struktur verstanden, welche eine lateral ein- oder mehrmodige optische Verbindung zwischen zwei optischen Wellenleitern ermöglicht, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen einem auf dem integriert-optischen Chip 017 erzeugten Wellenleiter 019 und einem Wellenleiterkern 018 der optischen Faser 016, welche hier beispielhaft als Glasfaser ausgestaltet ist. Der photonische Wirebond 300 wird hierzu direkt an vertikalen Wellenleiter-Facetten der optischen Faser 016 und des integriert-optischen Chips 017 angeschlossen. Zur Herstellung wird ein optisches Immersionslithographie-Verfahren auf Basis der Zwei-Photonen-Polymerisation verwendet, bei dem der Photoresist 100 gleichzeitig als Immersionsflüssigkeit dient. Abhängig von der Lage des Brennpunkts 065 des Lithographiestrahls 060 tritt der mit der hohen numerischen Apertur der Lithographie-Optik 160 einhergehende, weit geöffnete Strahlkegel des Lithographiestrahls 060 in Wechselwirkung mit den als Teilbereichen 011, 012 des integriertoptischen Chips 017 oder der optischen Faser 016. Dies führt zu einer Veränderung der Bereiche 070, 071 des Lithographiestrahls 060 und damit zu einer Änderung der Intensitätsverteilung im jeweils belichteten Volumenelement 040 der zu erzeugenden Zielstruktur 030.
  • Die optische Faser 016 umfasst ein bei der Lithographiewellenlänge transparentes Material, dessen Brechungsindex sich vom Brechungsindex des Photoresists 100 unterscheidet. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass der in 4a) dargestellte Bereich 071 des Lithographiestrahls 060 durch eine partielle Reflexion an einer Grenzfläche zwischen der optischen Faser 016 und dem Photoresist 100 sowie durch eine Veränderung der optischen Phasenfronten beeinträchtigt wird, während der auf den bei der Lithographiewellenlänge intransparenten integriert-optischen Chip 017 auftreffende Bereich 070 des Lithographiestrahls 060 durch Reflexion an der Grenzfläche und/oder durch Absorption im Volumen des Teilbereichs 011 komplett abgeschattet wird. Dies hat insbesondere erhebliche Konsequenzen für diejenigen Volumenelemente 040, welche sich nahe an der Facette des integriert-optischen Chips 017 befinden, da dort nahezu die Hälfte der eingestrahlten optischen Leistung durch den integriert-optischen Chip 017 abgeschattet wird und somit die Schwelle für Zwei-Photonen-Polymerisation im Brennpunkt 065 des Lithographiestrahls 060 in vielen Fällen nicht mehr erreicht werden kann. Dies bewirkt, dass der photonische Wirebond 300 nicht mehr direkt an die Wellenleiterfacette des integriert-optischen Chips 017 anschließen kann, was zu hohen Einfügedämpfungen führen kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es jedoch, die sich aus der Wechselwirkung des Lithographiestrahls 060 mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 ergebenden Veränderungen der Zielstruktur 030 sowie unerwünschte optisch induzierte Veränderungen der Ausgangsstruktur 010 zu verringern bzw. vollständig zu vermeiden. 4b) zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-(REM-)Aufnahme einer Teststruktur, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Die hierfür verwendete nicht-planare Ausgangsstruktur 010 ist so beschaffen, dass bei der lithographischen Erzeugung der facetten-nahen Bereiche des photonischen Wirebonds 300 lediglich die Abschattung des Lithographiestrahls 060 durch den integriert-optischen Chip 017 auftritt. Die Auswirkungen auf die Intensitätsverteilung im Brennpunkt 065 des Lithographiestrahls 060 wurden erfindungsgemäß durch eine von der Position des zu schreibenden Volumenelements 040 abhängige Anpassung der Lithographie-Parameter verändert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde eine Erhöhung der optischen Leistung des Lithographiestrahls 060 eingesetzt, welche in guter Näherung als Funktion des in eine Ebene senkrecht zur Strahlachse projizierten Abstands 050 des Brennpunkts 065 von der den abgeschatteten Bereich 070 definierenden Kante 052 definiert werden kann. Damit ist es möglich, auch in facetten-nahen Bereichen die Schwelle zur Zwei-Photonen-Polymerisation zu erreichen und somit die photonischen Wirebonds 300, die direkt an die Wellenleiterfacette anschließen, durchgehend zu erzeugen. Allerdings führt die Erhöhung der Lithographie-Leistung in Facettennähe dazu, dass auch die mit der metallisierten Oberfläche des integriert-optischen Chips 017 in Wechselwirkung tretende optische Leistung beim Annähern des Brennpunkts 065 an die Kante 052 kontinuierlich erhöht wird. Durch Reflexionen und lokale Verstärkungen des optischen Feldes an der metallisierten Oberfläche kann es dabei zu ungewollten Polymerisationsreaktionen und optisch induzierten Mikroexplosionen im Photoresist kommen, was zur Erzeugung von Veränderungen 013 der Ausgangsstruktur in den mit dem Lithographiestrahl in Wechselwirkung stehenden Teilbereichen der Oberfläche des integriertoptischen Chips 017 oder zur völligen Zerstörung der Zielstrukturen 030 in der Nähe der Facette führen kann.
  • 4c) zeigt schematisch, wie zusätzlich die Wechselwirkung des Lithographiestrahls 060 mit der nicht-planaren Ausgansstruktur 010 verringert werden kann, indem das Lithographie-System 090 um eine zusätzliche Strahlformungseinheit 110 ergänzt wird, mit der die Bereiche 070, 071, 080 des Lithographiestrahls 060 verändert werden können. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel lässt sich damit vorzugsweise die mit einem intransparenten Teilbereich 011 der Ausgangsstruktur 010 in Wechselwirkung stehenden Bereiche 070 des Lithographiestrahls vollständig blockieren, indem der zugehörige Teilbereich 113 der Strahlformungseinheit 110 auf eine Transmission von Null geschaltet wird. Damit lassen sich die in 4b) dargestellten Auswirkungen vollständig vermeiden. Ähnlich kann mit dem Bereich 071 des Lithographiestrahls 060 verfahren werden, der mit einem transparenten Teilbereich 012 der Ausgangsstruktur 110 in Wechselwirkung steht. Hierzu eignen sich verschiedene Ausführungsformen.
  • In einer ersten Ausführungsform kann hierzu der Bereich 071 des Lithographiestrahls 060 vollständig blockiert werden, um zu verhindern, dass es zu Interferenzen des Lichtes aus dem durch die Topographie 020 der Ausgangsstruktur 010 nicht beeinträchtigten Bereich 080 des Lithographiestrahls 060 mit Licht aus dem Bereich 071 des Lithographiestrahls 060 kommt, der durch die Wechselwirkung mit dem transparenten Teilbereich 012 der Ausgangsstruktur 010 in seiner Phase verändert wurde. Eine derartige Interferenz kann dazu führen, dass es im Brennpunkt 065 des Lithographiestrahls 060 zur einer Ausbildung von Nebenmaxima der Intensitätsverteilung und damit zu einer unkontrollierten Deformation des belichteten Volumenelements 040 kommt (siehe 6 und die zugehörige Beschreibung).
  • Alternativ zum vollständigen Blockieren des Bereichs 071 des Lithographiestrahls 060 kann in einer weiteren Ausführungsform mit einer geeignet ausgestalteten Strahlformungseinheit 110 eine räumlich variable Änderung der Amplitude und/oder der Phase des Lithographiestrahls 060 vorgenommen werden, welche die durch die Wechselwirkung mit dem transparenten Bereich 071 des Lithographiestrahls 060 eingebrachte Veränderung entweder kompensiert oder im Zusammenwirken mit dieser Veränderung zu einer gewünschten Intensitätsverteilung im zu belichteten Volumenelement 040 führen kann. Im Hinblick auf den durch die Topographie 020 der Ausgangsstruktur 010 nicht veränderten Bereich 080 des Lithographiestrahls 060 kann in einer Ausführung eine neutrale Einstellung der Strahlformungseinheit 110 gewählt werden, die Licht im Teilbereich 112 ohne Amplituden- oder Phasenmodulation passieren lässt. In einer alternativen Ausführung kann eine räumlich variable Amplituden- und/oder Phasenmodulation erzeugt werden, die zu einer gewünschten Intensitätsverteilung im zu belichteten Volumenelement 040 führen kann.
  • 5 zeigt schematisch eine Simulation zur Darstellung einer Auswirkung einer abschattenden Kante 052 auf den Lithographiestrahl 060.
  • 5a) zeigt hierzu schematisch ein Modellsystem, welches einen Laserchip mit einem kantenemittierenden Laser auf Basis von III-V-Halbleitern InP oder InGaAsP umfasst. Die hierin verwendeten Materialien sind intransparent für das Licht der Lithographiewellenlänge, gleichzeitig verfügt das Bauteil auf der Oberfläche jedoch über Metallkontakte, die auftreffendes Licht reflektieren können. Es kann also davon ausgegangen werden, dass das mit dem Laserchip wechselwirkende Licht nicht zur Intensität in der Umgebung des Brennpunkts 065 des Lithographiestrahls 060 beiträgt.
  • Aus der Darstellung in 5b) geht hervor, dass die Abschattung des Lithographiestrahls 060 zu einem Absinken der maximalen in der Umgebung des Brennpunkts 065 des Lithographiestrahls 060 beobachtbaren Intensität beim Annähern des Brennpunkts 065 an die Facette des Laserchips führt. Die Größe d bezeichnet hierbei einen Abstand des Brennpunkts 065 des unbeeinträchtigten Lithographiestrahls 060 von der die Abschattung verursachenden Chip-Facette, während die auf der vertikalen Achse aufgetragene normierte Intensität I ein Verhältnis der für einen gegebenen Abstand d in der Umgebung des Brennpunkts 065 ermittelten maximalen Intensität zur maximalen Intensität des ungestörten Lithographiestrahls 060 bezeichnet, welche sich im Grenzfall d → ∞ ergibt. Die normierte Intensität I nimmt infolge der Abschattung und der damit verursachten Deformation der Intensitätsverteilung mit abnehmender Entfernung d ab. Die Simulationen wurden für ein Ausführungsbeispiel durchgeführt, in welchem sich der Brennpunkt 065 des unbeeinträchtigten Lithographiestrahls 060 auf der Höhe der aktiven Zone des Laserchips, also 2.6 μm unterhalb des abgeschatteten Bereichs 071 des Lithographiestrahls 060 definierenden Kante 052 befindet.
  • 5c) belegt, dass eine Annäherung an eine den Lithographiestrahl 060 abschattenden Kante 052 neben einer Abnahme der maximalen Intensität auch eine Deformation der Intensitätsverteilung in der Nähe des Brennpunkts 065 auftritt, wie die Intensitätsverteilung der in 5b) gekennzeichneten Punkte 1, 2 und 3 zeigt. Die Darstellungen der Intensität zeigen normierte Werte, die auf das jeweils in der Querschnittsfläche auftretende Maximum bezogen werden. Der Ursprung (0,0) des Koordinatensystems bezeichnet den Brennpunkt 065, der sich für den ungestörten, vollständig im als Immersionsflüssigkeit eingesetzten Photoresist 100 propagierenden Lithographiestrahl 060 ergibt. Bei großen Abständen (siehe Punkt 3) wird der Lithographiestrahl 060 nicht beeinflusst, so dass sich eine ungestörte, bzgl. der Ebene x = 0 symmetrische Verteilung ergibt. Mit kleineren Abständen kommt es neben der in 5b) dargestellten Intensitätsabnahme zusätzlich zu einer Verkippung und einer damit verbundenen Asymmetrie der Intensitätsverteilung in der Umgebung des Brennpunkts 065 (siehe Punkte 1 und 2). Die Verkippung kann zu einer Deformation des erzeugten Volumenelements 040 führen, die bevorzugt in einem Belichtungsschritt berücksichtigt werden kann. Außerdem kann es zu einer in 5b) kaum merklichen Verschiebung des Punktes maximaler Intensität vom fiktiven Brennpunkt des ungestörten Lithographiestrahls 060 kommen, die vorzugsweise durch eine Korrektur der Positionierung des Lithographiestrahls 060 kompensiert werden kann.
  • 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel betreffend die Erzeugung der Zielstruktur 030 in der Nähe einer Faserfacette. Im Unterschied zu der in den 4 und 5 dargestellten Anbindung der photonischen Wirebonds 300 an vertikale Facetten von halbleiterbasierten integriert-optischen Chips 017 tritt bei der Ankopplung an optische Fasern oder vertikale Facetten von glasbasierten Chips keine vollständigen Abschattung des mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 in Wechselwirkung stehenden Bereichs 071 des Lithographiestrahls 060 auf, da der zugehörige Teilbereich 012 der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 ein bei der Lithographiewellenlänge transparentes Material umfasst. Das transparente Material weist jedoch einen von dem meist als Immersionsflüssigkeit verwendeten Photoresist 100 verschiedenen Wert für den Brechungsindex auf, was zu einer Veränderung der Phasenfronten im Bereich 071 des Lithographiestrahls 060 und damit zu einer Deformation der Intensitätsverteilung in der Umgebung des Brennpunkts 065 des Lithographiestrahls 060 führt.
  • In den 6a), b), c) und h) sind beispielhafte Simulationen für die Erzeugung einer Zielstruktur in der Nähe einer Faser-Facette dargestellt. Gemäß 6h) umfasst die nicht-planare Ausgangsstruktur 010 in diesem Ausführungsbeispiel eine Glasfaser, die in den als Immersionsflüssigkeit dienenden Photoresist 100 eingebettet ist. Zur Analyse des Einflusses der Glasfaser wird für diese durch optisch homogene zylindrische Körper 010 für den Mantel ein Brechungsindex von 1,4537 bei einer Lithographiewellenlänge von 780 nm angenommen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden zwar die Abmessungen der Glasfaser verringert, um Simulationszeiten und Speicherbedarf zu reduzieren. Dieses Ausführungsbeispiel erlaubt aber bereits die qualitative Analyse der wesentlichen Auswirkungen; beim Übergang auf eine reale Glasfaser ändern sich nur die quantitativen Parameter. Der Brennpunkt 065 des Lithographiestrahls 060 mit einer numerischen Apertur von 1,3 wird entlang der Längsachse des Zylinders an dessen Stirnfläche herangeführt, so dass ein Bereich 071 des Lithographiestrahls 060 mit dem Zylinder in Wechselwirkung tritt. Die Auswirkungen auf die Intensitätsverteilung in der Umgebung des Brennpunkts 065 des Lithographiestrahls 060 hängen vom Abstand d von der Stirnfläche des Zylinders und vom Radius r des Zylinders ab.
  • 6a) zeigt die für eine bestimmte optische Leistung im Lithographiestrahl 060 durch Simulation ermittelte maximale Intensität, die proportional zum Amplitudenquadrat des elektrischen Feldes |E|2 ist, als Funktion des auf den Faserradius r normierten Abstandes d, wobei die Intensitätswerte auf den weit entfernt von der Faserfacette (d/r = 2) auftretenden Maximalwert normiert wurden. Um die Rechenzeiten des hierfür verwendeten Finite-Difference-Time-Domain-(FDTD-)Algorithmus zu verringern, wurden nur kleine Faserradien bis 15 μm analysiert. Für sehr kleine Faserradien (r = 7.5 μm) ergibt sich hierbei ein kontinuierlicher Abfall der normierten Intensität bei Annäherung an die Facette, während die normierte Intensität für größere Faserradien (r ≥ 10.5 μm) ein Minimum von ca. 0.43 bei einem Abstand von d/r = 0.13 erreicht.
  • 6c) liefert eine Erklärung für diese Beobachtung. Eine Überlagerung von aus dem durch die Topographie 020 der Ausgangsstruktur 010 nicht beeinträchtigten Bereich 080 des Lithographiestrahls 060 mit Licht aus dem infolge der Wechselwirkung mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 in der Phase veränderten Bereich 071 des Lithographiestrahls 060 führt zu Interferenzen und damit zu Nebenmaxima der Intensitätsverteilung in der Umgebung des Brennpunkts 065 des Lithographiestrahls 060. Die Nebenmaxima rücken für abnehmende Abstände d von der Faserfacette an das Hauptmaximum heran und verschmelzen für d → 0 schließlich mit dem Hauptmaximum, was zu einer Erhöhung der Intensität führt. Ähnliche Effekt können auch für praktisch relevante Durchmesser gängiger Eimodefasern (r = 62.5 μm) auftreten.
  • Die Abnahme der Spitzenintensität im Strahlquerschnitt beim Annähern an die Stirnfläche einer Glasfaser kann erfindungsgemäß durch mindestens einen Korrektur-Parameter, insbesondere durch eine Anpassung der optischen Leistung im Lithographiestrahl 060, kompensiert werden. Diese Art der Kompensation wurde zur Herstellung der in 6d) dargestellten, sich von links nach rechts konisch verjüngenden Zielstruktur 030 in Form eines Wellenleiter-Tapers, der direkt an die Endfacette einer Standard-Einmoden-Faser anschließt, angewandt. In diesem Ausführungsbeispiel wurde die optische Leistung P im Lithographiestrahl beim Annähern des Brennpunkts 065 an die Faserfacette gemäß einer stückweisen linearen Funktion erhöht, die näherungsweise die reziproken Werte der durch die Simulation ermittelten normierte Intensität I gemäß 6a) für große Faserradien widerspiegelt. Ähnliche Verfahren wurden auch zur Herstellung der an Glasfaserfacetten angesetzten photonischen Wirebonds in den 6e) und f) eingesetzt, um möglichst verlustarme optische Übergänge zwischen dem Wellenleiterkern der Glasfaser (Modefelddurchmesser ca. 10 μm) und dem photonischen Wirebond (Modenfelddurchmesser < 5 μm) zu schaffen.
  • Neben einer Veränderung der maximalen in der Umgebung des Brennpunkts 065 des Lithographiestrahls 060 auftretenden Intensität kann die Wechselwirkung mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 auch eine räumliche Verschiebung des Punktes maximaler Intensität bewirken. So führt beispielsweise die Annäherung des Brennpunkts 065 des Lithographiestrahls 060 mit hoher numerischer Apertur an die Endfacette einer in den Photoresist 110 (n = 1,52) eingebetteten Glasfaser (Mantel der Glasfaser: n1 = 1,4537 und Kern der Glasfaser n0 ≈ 1,4589) dazu, dass sich der Punkt maximaler Intensität leicht auf das Lithographie-Objektiv zubewegt. Dies ergibt sich aus 6c). Für einen Abstand von d = 0.5 μm verschiebt sich der Punkt maximaler Intensität von z = 0 zu negativen Werten von z, was einer Bewegung in Richtung des Lithographie-Objektives entspricht. Das Koordinatensystem wurde hierbei so gewählt, dass z = 0 der nominellen Lage des Brennpunkts 065 entspricht, wenn sich der Lithographiestrahl 060 ungestört in dem als Immersionsflüssigkeit dienenden Photoresist 100 ausbreiten kann.
  • 6b) zeigt eine quantitative Analyse der Verschiebung Δz des Punktes maximaler Intensität als Funktion des Abstandes des nominellen Brennpunkts 065 von der Facette. Die Simulation wurde anhand eines einfachen zylindrischen Modellkörpers mit einem Radius von r = 15 μm aus Quarzglas durchgeführt. Für dieses Modell ergab sich eine Verschiebung Δz von 1.5 μm in Richtung des Lithographie-Objektivs für einen lateralen Abstand von 1.7 μm zwischen dem nominellen Brennpunkt 065 und der Facette. Dies führt, wie sich aus 6g) ergibt, zu Abweichungen 310 bei der Geometrie der erzeugten Zielstruktur 030, welche sich erfindungsgemäß durch eine Korrektur der Positionierung des Lithographiestrahls 060 verringern oder vermeiden lassen.
  • Wie beispielhaft in 6h) dargestellt, kann sich alternativ oder zusätzlich zur Anpassung der Leistung und der Position des Lithographiestrahls 060 durch eine Strahlformungseinheit 110 eine Anpassung des Strahlprofiles an die durch die nicht-planare Ausgangsstruktur 010 verursachten Veränderungen des Lithographiestrahls 060 erreichen lassen. Die Einstellungen der Strahlformungseinheit werden auf Basis der bekannten Topographie 020 der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 ermittelt. Für ein gegebenes zu belichtendes Volumenelement 040 werden dabei zunächst die Bereiche 071 und 080 des Lithographiestrahls 060 ermittelt, die mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 110 in Wechselwirkung stehen bzw. nicht in Wechselwirkung stehen.
  • Dies lässt sich gemäß den 6h) und i) vorzugsweise durch eine vom Mittelpunkt 041 des Volumenelements 040 ausgehende Projektion der Topographie 020 der nicht-planaren Ausgansstruktur 010 erreichen. In einer besonderen Ausführung wird hierzu der mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 in Wechselwirkung stehende Bereich 071 des Lithographiestrahls 060 durch eine entsprechende Einstellung des zugehörigen Teilbereichs 111 der Strahlformungseinheit 110 blockiert. Für den nicht mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 in Wechselwirkung stehenden Bereich 080 des Lithographiestrahls 060 wird dagegen eine Einstellung des zugehörigen Teilbereiches 112 der Strahlformungseinheit 110 ermittelt, die zu einer räumlich möglichst konzentrierten Intensitätsverteilung mit möglichst hoher Spitzenintensität und möglichst geringer Ausdehnung in alle drei Raumrichtungen führt. Als numerisch zu minimierendes Gütekriterium lässt sich in diesem Zusammenhang beispielsweise die Summe der zentralen Momente zweiter Ordnung der Intensitätsverteilung verwenden. Die Einstellung der Strahlformungseinheit 110 lässt sich entweder separat für jedes Volumenelement 040 oder, alternativ, für eine Gruppe von Volumenelementen 040 ermitteln; im letzteren Fall wird zur Ermittlung des Bereichs 080 des Lithographiestrahls 060 bevorzugt sichergestellt, dass der Bereich 080 des Lithographiestrahls 060 für kein Volumenelement 040 aus der gewählten Gruppe mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur 010 in Wechselwirkung tritt.
  • In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für das vorliegende Verfahren zur lithographischen Erzeugung von mikrooptischen Linsen 400 an nicht-planaren Ausgangsstrukturen wie z. B. facettenemittierenden integriert-optischen Chips, dargestellt.
  • 7a) zeigt schematisch die Herstellung facettennaher Volumenelemente 040, wobei ein Bereich 070 des Lithographiestrahls 060 derart in Wechselwirkung mit der Ausgangsstruktur 010 in Form eines integriert-optischen Chips, an dessen Facette die mikrooptische Linse 400 erzeugt wird, tritt, dass eine Anpassung der Lithographie-Parameter gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft ist. In einem ersten Ausführungsbeispiel lässt sich der durch die Wechselwirkung mit dem Chip bewirkte Abfall der in der Nähe des Brennpunkts 065 auftretenden Spitzenintensität durch eine Erhöhung der Lithographie-Leistung zumindest näherungsweise kompensieren, wobei die in den 7b) und c) dargestellten mikrooptischen Linsen 400 erhalten wurden. Zur Vermeidung von Veränderungen der Intensitätsverteilung durch Interferenz mit dem durch die nicht-planare Ausgangsstruktur veränderten Bereichs 070 des Lithographiestrahls 060 lässt sich der Lithographiestrahl 060 durch eine entsprechende Einstellung des Teilbereiches 111 der Strahlformungseinheit 110 blockieren. Alternativ oder zusätzlich kann der dem unveränderten Bereich 080 des Lithographiestrahls 060 zugeordnete Bereich 112 der Strahlformungseinheit so eingestellt werden, dass sich vorzugsweise eine räumlich möglichst konzentrierte Intensitätsverteilung mit möglichst hoher Spitzenintensität und möglichst geringer Ausdehnung in alle drei Raumrichtungen ergibt. Die Einstellung der Strahlformungseinheit 110 lässt sich entweder separat für jedes Volumenelement 040 oder, alternativ, für eine Gruppe von Volumenelementen 040 ermitteln. Bei genauer Kenntnis der durch die nicht-planare Ausgangsstruktur 010 eingebrachten Veränderungen des Bereichs 080 des Lithographiestrahls 060 lassen sich diese auch durch eine entsprechende Einstellung des Teilbereichs 111 der Strahlformungseinheit 110 kompensieren.
  • 8 zeigt schematisch die Herstellung von Zielstrukturen 030 in Form von Mikrostrukturen 500 an nicht-planaren mikrofluidischen Ausgangstrukturen 010. Die Mikrostrukturen 500 werden hierbei an den Seitenwänden einer dreidimensionalen Mikrofluidik-Struktur durch Zwei-Photonen-Lithographie erzeugt. Hierbei kommt es zu einer partiellen Veränderung des Lithographiestrahls 060, deren Auswirkungen durch die in den übrigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Maßnahmen ganz oder teilweise kompensiert werden können.
  • 9a) zeigt schematisch die Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei welchem eine bereits erzeugte Zielstruktur 030 beim Belichten einer nachfolgenden weiteren Zielstruktur 031 in Wechselwirkung mit einem Bereich 070 des Lithographiestrahls 060 tritt. Die bereits geschriebene Zielstruktur 030 kann somit als nicht-planare Ausgangsstruktur 010 für einen nachfolgenden Belichtungsschritt zur Erzeugung der weiteren Zielstruktur 031 aufgefasst werden. In vielen Fällen kann sich eine derartige Konstellation zumindest teilweise durch Wahl einer Abfolge der Belichtungsschritte vermeiden lassen, was im vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgrund der Größe der Zielstrukturen 030 nicht möglich ist. Jede der Zielstrukturen 030, 031 füllt hier ein eigenes Schreibfeld des Lithographie-Systems und wird daher vorzugsweise in einem einzigen Arbeitsgang erzeugt, insbesondere da ein Wechsel zwischen verschiedenen Schreibfeldern nachteilig ist.
  • 9b) zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme von mit direktschreibender Lithographie ohne Anwendung der erfindungsgemäßen Korrektur-Parameter hergestellten Zielstrukturen 030, 031. In diesem Beispiel verändert die Kante 052 der bereits erzeugten Zielstruktur 030 den Lithographiestrahl 060 beim nachfolgenden Erzeugen der weiteren Zielstruktur 031 so, dass die Zielstruktur 031 links von der bereits erzeugten Struktur 030 in einem Teilbereich 053 nicht korrekt belichtet wird. Mit der in 9a) dargestellten Strahlformungseinheit 110 lässt sich erfindungsgemäßen der unveränderte Bereich 080 des Lithographiestrahls 060 entsprechend anpassen, um auch die weitere Zielstruktur 031 in dem Teilereich 053 korrekt zu belichten.
  • Bezugszeichenliste
    • 010
    Nicht-planare Ausgangsstruktur
    011, 012
    Mit dem Lithographiestrahl in Wechselwirkung stehende Teilbereiche der Ausgangsstruktur
    013
    Veränderungen der Ausgangsstruktur in den mit dem Lithographiestrahl in Wechselwirkung stehenden Teilbereichen
    014
    Mit dem Lithographiestrahl in Wechselwirkung stehender Teilbereich der bereits gefertigten Zielstruktur
    015
    Bauteilhalter
    016
    Optische Faser
    017
    Integrier-optischer Chip
    018
    Integriert-optischer Wellenleiter
    019
    Wellenleiterkern einer Glasfaser
    020
    Topographie der nicht-planaren Ausgangsstruktur
    025
    Bei der Lithographiewellenlänge stark reflektierende Teilbereiche der Ausgangsstruktur
    030, 031
    Zielstruktur
    035
    Teilbereiche der bereits gefertigten Zielstruktur, welche bei der Belichtung nachfolgender Teilbereiche mit dem Lithographiestrahl in Wechselwirkung treten
    037
    innerer Teilbereich der Zielstruktur
    038
    oberflächennaher Teilbereich der Zielstruktur
    040
    Volumenelement der Zielstruktur
    041
    Mittelpunkt des Volumenelements
    050
    Abstand des Mittelpunkt des Volumenelements von einer den Lithographiestrahl verändernden Kante
    052
    Den Lithographiestrahl verändernde Kante
    053
    Aufgrund der Veränderung des Lithographiestrahls durch die Kante nicht korrekt belichteter Teilbereich
    060
    Lithographiestrahl
    065
    Brennpunkt (Fokus) des Lithographiestrahls
    070, 071
    Aufgrund der Topographie der Ausgangsstruktur veränderter (zweiter) Bereich des Lithographiestrahls
    080
    Aufgrund der Topographie der Ausgangsstruktur unveränderter (erster) Bereich des Lithographiestrahls
    090
    Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur (Lithographie-System)
    100
    Photoresist
    110
    Strahlformungseinheit
    111, 112, 113
    Teilbereiche der Strahlformungseinheit zur Veränderung von Bereichen des Lithographiestrahls
    160
    Belichtungsoptik
    210
    Messeinheit zur Erfassung der Topographie der Ausgangsstruktur
    300
    Photonischer Wirebond
    310
    Sich durch die Wechselwirkung des Lithographiestrahls mit der Ausgangsstruktur ergebende Veränderungen in der Geometrie des photonischen Wirebonds
    400
    Mikrooptische Linse
    500
    Mikro- oder nanoskalige Struktur
    600
    Lithographie-Einheit
    620
    Verschiebetisch
    700
    Datenverarbeitungseinheit
    750
    Datenspeicher
    770
    Die Zielstruktur beschreibende Daten
    790
    Daten zur Korrektur der durch die Wechselwirkung mit der Ausgangsstruktur hervorgerufenen Veränderungen des Lithographiestrahls
    800
    Weitere Datenverarbeitungseinheit
    900
    Optische Messeinheit

Claims (15)

  1. Verfahren zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur (030) an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur (010) durch Belichten eines Photoresists (100) mittels mindestens eines Lithographiestrahls (060), umfassend die folgenden Schritte: a) Erfassen einer Topographie (020) einer Oberfläche einer nicht-planaren Ausgangsstruktur (010); b) Verwenden mindestens eines Test-Parameters für den Lithographiestrahl (060) und Ermitteln einer Wechselwirkung des Lithographiestrahls (060) mit der Ausgangsstruktur (010) sowie der hierdurch hervorgerufenen Veränderung des Lithographiestrahls (060) und/oder der zu erzeugenden Zielstruktur (030); c) Bestimmen mindestens eines Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl (060) derart, dass die durch die Wechselwirkung des Lithographiestrahls (060) mit der Ausgangsstruktur (010) verursachte Veränderung des Lithographiestrahls (060) und/oder der zu erzeugenden Zielstruktur (030) verringert wird; und d) Erzeugen der gewünschten Zielstruktur (030) an der Ausgangsstruktur (010) durch Belichten des Photoresists (100) mittels des mindestens einen Lithographiestrahls (060) unter Verwendung des mindestens einen Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl (060).
  2. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Verfahrensschritte b) und c) iterativ derart ausgeführt werden, dass hierdurch die Veränderung der zu erzeugenden Zielstruktur (030) aufgrund der Wechselwirkung des Lithographiestrahls (060) mit der Ausgangsstruktur (010) zunehmend verringert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der Topographie (020) der Oberfläche der nicht-planaren Ausgangsstruktur (010) unter Verwendung von bekannten Daten aus einem Modell der nicht-planaren Ausgangsstruktur (010) oder unter Verwendung eines zur Ermittlung der Topographie (020) der Oberfläche eingerichteten Messverfahrens oder Kamera erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Korrektur-Parameter für den Lithographiestrahl (060) eine Anpassung – einer optischen Leistung, – mindestens einer Wellenlänge, – einer Schreibgeschwindigkeit, – eines Querschnitts, – eines Amplitudenprofils, – eines Phasenprofils, und/oder – einer Position – mindestens eines Bereichs (070, 071) des Lithographiestrahls (060) umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Korrektur-Parameter für den Lithographiestrahl (060) die Anpassung einer von dem Lithographiestrahl (060) durchquerten Strahlformungseinheit (110) umfasst, wodurch die Anpassung einer Amplituden- und/oder Phasenverteilung des Lithographiestrahls (060) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die nicht-planare Ausgangsstruktur (010) eine mit dem Lithographiestrahl (060) wechselwirkende Kante (052) aufweist, deren Einfluss durch eine Erhöhung der optischen Leistung des Lithographiestrahls (060) beim Annähern des Lithographiestrahls (060) an die Kante (052) zumindest teilweise kompensiert wird.
  7. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die optische Leistung zumindest eines Bereichs (070, 071) des Lithographiestrahls (060) bei einer Annäherung des Lithographiestrahls (060) an der sich an der Ausgangsstruktur (010) befindliche Kante (052), welche eine zumindest teilweise Abschattung des Lithographiestrahls (060) bewirkt, erhöht wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Korrektur-Parameter gemäß den folgenden Teilschritten bestimmt wird: i) Ermitteln eines ersten Bereichs (080) des Lithographiestrahls (060), in welchem der Lithographiestrahl (060) einen Mittelpunkt (041) eines Volumenelements (040) ohne Wechselwirkung des Lithographiestrahls (065) mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur (010) erreicht; ii) Ermitteln eines zweiten Bereichs (071) des Lithographiestrahls (060), wobei der Lithographiestrahl (060) auf einem Weg zu dem Mittelpunkt (041) des Volumenelements (040) mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur (010) in Wechselwirkung tritt; und iii) Modifizieren des ersten Bereichs (070) oder des zweiten Bereichs (071) des Lithographiestrahls (060) durch eine Einstellung mindestens eines Teilbereichs (111, 112) der Strahlformungseinheit (110).
  9. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei Teilschritt iii) ein Blockieren des zweiten Bereichs (071) des Lithographiestrahls (060) durch eine Einstellung eines zweiten Teilbereiches (112) der Strahlformungseinheit (110) und ein Ermitteln einer Einstellung für einen ersten Teilbereich (111) der Strahlformungseinheit (110) in einer Weise, dass eine gewünschte Intensitätsverteilung des ersten Bereichs (070) des Lithographiestrahls (060) in einer Umgebung des Mittelpunkts (041) des Volumenelements (040) auftritt, umfasst.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zielstruktur (030) in einen inneren Teilbereich (037) und einen oberflächennahen Teilbereich (038) zerlegt wird, wobei das Bestimmen des mindestens eines Korrektur-Parameters für den Lithographiestrahl (060) derart erfolgt, dass für den oberflächennahen Teilbereich und für den inneren Teilbereich (037) voneinander verschiedene Korrektur-Parameter ermittelt werden.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zu erzeugenden Zielstruktur (030) mindestens ein optisches Element aufweist, ausgewählt aus der Gruppe umfassend ein refraktives optisches Element, ein diffraktives optisches Element, einen optischen Wellenleiter oder eine Kombination hiervon.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die nicht-planare Ausgangsstruktur (010) mindestens ein optisches Element aufweist, ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine Glasfaser mit mindestens einem lichtleitenden Kern, einen kantenemittierenden integriert-optischen Chip, einen Halbleiterlaser oder eine Kombination hiervon.
  13. Vorrichtung zur lithographischen Erzeugung einer Zielstruktur (030) an einer nicht-planaren Ausgangsstruktur (010) durch Belichten eines Photoresists (100) mittels mindestens einem Lithographiestrahl (060) nach einem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mindestens umfassend – eine Lithographie-Einheit (600) zur Erzeugung eines Lithographiestrahls (060) und zur Positionierung des Lithographiestrahls (060) innerhalb eines Photoresists (100); – eine Strahlformungseinheit (110), welche zu einer Beeinflussung einer Amplituden- und/oder Phasenverteilung des Lithographiestrahls (060) eingerichtet ist; und – eine Datenverarbeitungseinheit (610), welche zu einer Ansteuerung der Lithographie-Einheit (600) und der Strahlformungseinheit (110) eingerichtet ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit (610) ferner dazu eingerichtet ist, um Strukturdaten der zu erzeugenden Zielstruktur (030) und Daten zur Korrektur der durch eine Wechselwirkung des Lithographiestrahls (060) mit der nicht-planaren Ausgangsstruktur (010) hervorgerufenen Veränderung des Lithographiestrahls (060) zu speichern.
  14. Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, ferner umfassend eine optische Messeinheit (900), welche zur Erfassung der Topographie (020) der nicht-planaren Ausgangstruktur (010) eingerichtet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, wobei die Strahlformungseinheit (110) mindestens eine der folgenden Einrichtungen umfasst: – einen räumlichen Modulator für Licht (SLM); – einen Flüssigkristall-basierten Modulator; – einen akusto-optischen Modulator (AOM); – einen elektro-optischen Modulator (EOM); – eine ansteuerbaren Blende; und/oder – ein Mikrospiegel-Array.
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