DE102019214243A1

DE102019214243A1 - Optisches Gitter

Info

Publication number: DE102019214243A1
Application number: DE102019214243.5A
Authority: DE
Inventors: Valentin Jonatan Bolsinger; Ulrich Vogl; Jonas Metz
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2020-05-07
Also published as: DE102018218981A1

Abstract

Ein optisches Gitter (21) hat Beugungsstrukturen (24). Diese sind derart aufeinanderfolgend angeordnet, dass ihre Strukturperiode (T, T) über eine Gitterdimension (x) senkrecht zu einer Längserstreckung (y) der Beugungsstrukturen (24) von einer mittleren Strukturperiode um mehr als 0,1% abweicht. Es resultiert ein optisches Gitter, bei dem eine insbesondere lokale thermische Belastung einer Lichtfalle bei der Verwendung eines solchen optischen Gitters zur Falschlichtunterdrückung verringert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Gitter. Ferner betrifft die Erfindung einen EUV-Kollektor einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen Gitter, ein Beleuchtungssystem mit einem derartigen EUV-Kollektor, ein optisches System mit einem derartigen Beleuchtungssystem, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen optischen Gitters.
Ein EUV-Kollektor mit einem optischen Gitter ist bekannt aus der WO 2017/207401 A1 .
Ein optisches Gitter kann zur Unterdrückung von Falschlicht einer von Nutzlicht abweichenden Wellenlänge genutzt werden. Das Falschlicht kann dann vom optischen Gitter hin zu einer Lichtfalle (beam dump) gebeugt werden, wohingegen Nutzlicht einen anderen Weg nimmt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Gitter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine insbesondere lokale thermische Belastung einer Lichtfalle bei der Verwendung eines solchen optischen Gitters zur Falschlichtunterdrückung verringert wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein optisches Gitter mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es zur Unterdrückung von Falschlicht einer bestimmten Wellenlänge nicht erforderlich ist, Beugungsstrukturen auf einem optischen Gitter bereitzustellen, die exakt nur eine einzige Strukturperiode zur falschlichtunterdrückenden Beugung aufweisen. Beim erfindungsgemäßen optischen Gitter liegt eine Verteilung von Strukturperioden um eine mittlere Strukturperiode vor. Diese Verteilung kann diskret und/oder kontinuierlich sein. Die Verteilung der Strukturperioden kann also mehrere diskrete und voneinander verschiedene Strukturperioden aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Verteilung mindestens ein kontinuierliches Band von Strukturperioden mit einer endlichen Bandbreite aufweisen.
Die Verteilung von Strukturperioden führt zu einer Verbreiterung eines Beugungsmaximums von gebeugtem Falschlicht einer Wellenlänge, was eine thermische Belastung einer Lichtfalle, die im Bereich dieses Beugungsmaximums angeordnet sein kann, verringert. Temperaturspitzen an der Lichtfalle bzw. im Bereich der Lichtfalle können vermieden werden. Die Strukturperiode der linienhaften Beugungsstrukturen kann von einer mittleren Strukturperiode um mehr als 0,2%, um mehr als 0,3%, um mehr als 0,5%, um mehr als 1%, um mehr als 2%, um mehr als 3%, um mehr als 5% oder auch um mehr als 10% abweichen.
Bei den Beugungsstrukturen kann es sich um linienhafte Beugungsstrukturen handeln, also um Strukturen mit einem linienhaften Verlauf über eine optische Fläche des optischen Gitters. Ein derartiger linienhafter Verlauf kann längs gerade verlaufender Linien oder auch längs gekrümmter beispielsweise in Umfangsrichtung um ein Zentrum verlaufender Linien erfolgen. Bei einem derartigen linienhaften Verlauf erstrecken sich die Beugungsstrukturen jedenfalls abschnittsweise längs einer ersten Dimension, wobei eine Strukturperiode der Beugungsstrukturen in der optischen Fläche in einer zu dieser ersten Dimension senkrechten zweiten Dimension gemessen wird. Grundsätzlich kann auch längs dem dann abschnittsweise vorliegenden linienhaften Verlauf eine Periodizität vorliegen, es kann der linienhafte Verlauf also in vorgegebenen Abständen unterbrochen sein, sodass sich längs der ersten Dimension dann eine weitere Strukturperiode der Beugungsstrukturen in der optischen Fläche ergibt, was zu zusätzlichen Freiheitsgraden zur Verbreiterung eines Falschlicht-Beugungsmaximums insbesondere im Bereich einer Lichtfalle genutzt werden kann.
Mehrere Typen von Beugungsstrukturen nach Anspruch 2 führen zu einer Verteilung der Beugungsintensitäten von Falschlicht einer Wellenlänge auf eine entsprechende Anzahl von Beugungsmaxima. Die den verschiedenen Typen zugeordneten Strukturperioden können als diskrete, voneinander verschiedene Strukturperioden vorliegen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass jeder der Typen der Beugungsstrukturen seinerseits eine kontinuierliche Verteilung von Strukturperioden um eine mittlere Typ-Strukturperiode aufweist. Es können zwei Typen, drei Typen, vier Typen, fünf Typen oder noch mehr Typen von Beugungsstrukturen vorliegen. Die Strukturperioden der verschiedenen Beugungsstruktur-Typen können voneinander um mehr als 2%, um mehr als 3%, um mehr als 4%, um mehr als 5% oder auch um mehr als 10% abweichen.
Eine doppelperiodische Anordnung nach Anspruch 3 ist in der Herstellung vergleichsweise wenig aufwendig.
Strukturperioden mit einer Häufigkeitsverteilung nach Anspruch 4 erzeugen eine vorteilhafte Ausschmierung eines Falschlicht-Beugungsmaximums. Die Halbwertsbreite kann größer sein als 2%, kann größer sein als 3%, kann größer sein als 4%, kann größer sein als 5% oder kann auch größer sein als 10% der häufigsten Strukturperiode.
Eine Normalverteilung nach Anspruch 5 lässt sich mit statistischen Verfahren bei der Strukturerzeugung realisieren.
Ein Zu- oder Abnehmen der Strukturperioden nach Anspruch 6 führen ebenfalls zu einem vorteilhaften Ausschmieren eines Falschlicht-Beugungsmaximums. Eine derartige Zu- oder Abnahme wird auch als Drift der Strukturperiode bezeichnet.
Die Vorteile einer optischen Komponente nach Anspruch 7 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das optische Gitter bereits erläutert wurden.
Bei der optischen Komponente mit dem erfindungsgemäßen optischen Gitter kann es sich um einen EUV-Kollektor handeln. Alternativ oder zusätzlich zu einem Kollektor kann das optische Gitter beispielsweise auf einer Komponente einer Beleuchtungsoptik und/oder einer Projektionsoptik einer Lithographie-Projektionsbelichtungsanlage zum Einsatz kommen. Beispiele hierfür sind Facetten eines Feldfacettenspiegels, Facetten eines Pupillenfacettenspiegels, ein Falt- oder Kondensorspiegel einer Beleuchtungsoptik, der im Strahlengang vor einem Objektfeld angeordnet sein kann, oder ein Spiegel einer Projektionsoptik. Bei der optischen Komponente, die das optische Gitter trägt, kann es sich um eine Freiformflächenkomponente handeln.
Alternativ kann das optische Gitter auch als Bestandteil eines Spektrometers oder als Bestandteil eines Laserresonators zum Einsatz kommen.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 8, eines optischen Systems nach Anspruch 9 und 10 sowie einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das optische Gitter bzw. den EUV-Kollektor bereits erläutert wurden. Bei der EUV-Lichtquelle kann es sich um eine Plasma-Lichtquelle handeln, wobei das der EUV-Erzeugung dienende Plasma über einen Pumplicht-Laser erzeugt wird. Eine Pumplicht-Wellenlänge kann im Bereich von 10,6 µm liegen.
Herstellungsverfahren nach den Ansprüchen 12 bis 14 haben sich in der Praxis bewährt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 in einem Meridionalschnitt einen Lichtweg hin zu und von einem Plasma-Quellbereich einer EUV-Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanalage nach 1, wobei insbesondere eine beugende, falschlichtunterdrückende Wirkung eines optischen Gitters auf einem EUV-Kollektorspiegel dargestellt ist, der eine erste, EUV-Nutzlicht führende Komponente nach dem EUV-Quellbereich darstellt;
3 einen Schnitt durch eine Ausführungsform des optischen Gitters, wobei eine Schnittebene senkrecht auf einer Längserstreckung der Beugungsstrukturen des optischen Gitters steht;
4 Falschlicht-Intensitätsverteilung einer Beugungsintensität einer Variante des Gitters nach 3, aufgenommen in einem Fernfeld des Kollektorspiegels;
5 und 6 in zu den 3 und 4 ähnlicher Darstellung einen Schnitt durch Beugungsstrukturen sowie eine Falschlicht-Intensitätsverteilung für eine weitere Ausführung des optischen Gitters;
7 und 8 in zu den 3 und 4 ähnlicher Darstellung einen Schnitt durch Beugungsstrukturen sowie eine Falschlicht-Intensitätsverteilung für eine weitere Ausführung des optischen Gitters;
9 starkschematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Beugungsstrukturen eines optischen Gitters; und
10 schematisch in einer Seitenansicht eine weitere Ausführung einer Vorrichtung zur Herstellung der Beugungsstrukturen des optischen Gitters.

Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht bzw. Abbildungslicht 3, die nachfolgend noch weiter erläutert wird. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm, erzeugt. Das Beleuchtungs- bzw. Abbildungslicht 3 wird nachfolgend auch als EUV-Nutzlicht bezeichnet.
Bei der Lichtquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Lichtquelle mit einer EUV-Nutzwellenlänge von 13,5 nm oder um eine Lichtquelle mit einer EUV-Nutzwellenlänge von 6,9 nm oder 7 nm handeln. Auch andere EUV-Nutzwellenlängen sind möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 von der Lichtquelle 2 hin zu einem Objektfeld 4 in einer Objektebene 5 dient eine Beleuchtungsoptik 6. Letztere umfasst einen in der 1 stark schematisch dargestellten Feldfacettenspiegel FF und einen im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nachfolgenden, ebenfalls stark schematische dargestellten Pupillenfacettenspiegel PF. Zwischen dem Pupillenfacettenspiegel PF, der in einer Pupillenebene 6a der Beleuchtungsoptik angeordnet ist, und dem Objektfeld 4 ist ein feldformender Spiegel 6b für streifenden Einfall (GI-Spiegel, grazing incidence Spiegel) im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 angeordnet. Ein derartiger Gl-Spiegel 6b ist nicht zwingend.
Nicht näher dargestellte Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels PF sind Teil einer Übertragungsoptik, die ebenfalls nicht dargestellte Feldfacetten des Feldfacettenspiegels FF einander überlagernd in das Objektfeld 4 überführen und insbesondere abbilden. Für den Feldfacettenspiegel FF einerseits und den Pupillenfacettenspiegel PF andererseits kann eine Ausführung genutzt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Eine derartige Beleuchtungsoptik ist beispielsweise bekannt aus der DE 10 2009 045 096 A1 .
Mit einer Projektionsoptik bzw. abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet. Hierfür einsetzbare Projektionsoptiken sind beispielweise bekannt aus der DE 10 2012 202 675 A1 .
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie der verschiedenen Ausführungen der Projektionsoptik 7 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft in der 1 nach links und die z-Richtung in der 1 nach oben. Die Objektebene 5 verläuft parallel zur xy-Ebene.
Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 sind rechteckförmig. Alternativ ist es auch möglich, das Objektfeld 4 und Bildfeld 8 gebogen bzw. gekrümmt, also insbesondere teilringförmig auszuführen. Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 haben ein xy-Aspektverhältnis größer als 1. Das Objektfeld 4 hat also eine längere Objektfelddimension in der x-Richtung und eine kürzere Objektfelddimension in der y-Richtung. Diese Objektfelddimensionen verlaufen längs der Feldkoordinaten x und y.
Für die Projektionsoptik 7 kann eines der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Abgebildet wird hierbei als Objekt mit dem Objektfeld 4 zusammenfallender Ausschnitt einer Reflexionsmaske 10, die auch als Retikel bezeichnet wird. Das Retikel 10 wird von einem Retikelhalter 10a getragen. Der Retikelhalter 10a wird von einem Retikelverlagerungsantrieb 10b verlagert.
Die Abbildung durch die Projektionsoptik 7 erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 11 in Form eines Wafers, der von einem Substrathalter 12 getragen wird. Der Substrathalter 12 wird von einem Wafer- bzw. Substratverlagerungsantrieb 12a verlagert.
In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 13 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 11 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 14 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Eine bildfeldseitige numerische Apertur (NA) der Projektionsoptik 7 ist in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 11 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 11 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 11 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich. Diese Verlagerungen erfolgen synchronisiert zueinander durch entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsantriebe 10b und 12a.
2 zeigt einen Strahlengang hin zu und von einem Quellbereich 15 der EUV-Lichtquelle 2 und zeigt insbesondere eine falschlichtunterdrückende Wirkung eines EUV-Kollektors 16.
Pumplicht 17, zum Beispiel die Emission eines CO₂-Lasers, wird in den Quellbereich 15 fokussiert und interagiert mit einem nicht näher dargestellten Targetmedium, welches einerseits EUV-Nutzlicht 3 mit einer EUV-Nutzwellenlänge, zum Beispiels von 6,9 nm oder von 13 nm, und Falschlicht 19 mit einer von der EUV-Nutzwellenlänge abweichenden Wellenlänge abstrahlt. Wesentliche Anteile des Falschlichts 19 haben die Wellenlänge des Pumplichts 17.
Sowohl das EUV-Nutzlicht 3 als auch das Falschlicht 19 werden von einer Spiegelfläche 20 des EUV-Kollektors 16 reflektiert.
Die Spiegelfläche 20 weist ein optisches Gitter 21 mit Beugungsstrukturen auf, die in der 2 nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Das optische Gitter 21 dient zur beugenden Ablenkung des Falschlichts 19, sodass ausschließlich das EUV-Nutzlicht 3 eine Zwischenfokusblende 21a passiert, die in einer Zwischenfokusebene 22 angeordnet ist. Die Zwischenfokusebene 22 stellt eine Bildebene des Quellbereichs 15 dar. Entsprechend ist die Spiegelfläche 20 des EUV-Kollektors 16 mit der Grundform einer Kegelschnitt-Fläche ausgeführt. Bei der in der 2 dargestellten Ausführung ist die Spiegelfläche 20 mit der Grundform einer Ellipsoid-Fläche ausgeführt, in deren einem Brennpunkt der Quellbereich 15 angeordnet ist und in deren anderem Brennpunkt ein Zwischenfokus (IF, intermediate focus) 23 in der Zwischenfokusebene 22 liegt.
3 zeigt in einem Schnitt eine Periodizität von Beugungsstrukturen einer ersten Ausführung des optischen Gitters 21, welches bei dem EUV-Kollektor zum Einsatz kommen kann. Eine Schnittebene nach 3 verläuft in einer xz-Ebene des dargestellten Koordinatensystems. Eine Gitterfläche des optischen Gitters erstreckt sich parallel zur xy-Ebene in der 3.
Die Beugungsstrukturen 24 sind in der 3 senkrecht zu deren Längserstreckung y geschnitten, erstrecken sich also senkrecht zur Zeichenebene der 3. Die Beugungsstrukturen 24 sind doppelperiodisch ausgeführt und sind gebildet aus einer alternierenden Abfolge eines ersten Beugungsstruktur- Typs 25 mit Strukturperiode T₁ und einem zweiten Beugungsstruktur-Typ 26 mit einer zweiten Strukturperiode T₂ . Die beiden Strukturperioden T₁ , T₂ sind voneinander verschieden, wobei dieser Unterschied in der 3 stark übertrieben dargestellt ist. Das Verhältnis (T₁-T₂)/(T₁+T₂) liegt betragsweise im Bereich zwischen 0,02 und 0,2. Eine Strukturperiode T_i , gemessen senkrecht zur Längserstreckung y der Beugungsstrukturen 24, also längs der x-Richtung in der 3, weicht von einer mittleren Strukturperiode T_mean = (T₁+T₂)/2 jeweils um mehr als 1 Prozent ab. Dabei gilt: T₁> 1,01 T_mean und T₂ < 0,99 T_mean.
Strukturhöhen h der beiden Beugungsstruktur-Typen 25, 26, gemessen längs der z-Richtung, also senkrecht zur Gitterfläche xy, sind gleich.
4 zeigt für eine Variante einer Ausführung von Gitter-Beugungsstrukturen einer entsprechenden Variante eines optischen Gitters eine Falschlicht-Beugungs-Intensitätsverteilung I als Funktion einer Ortskoordinate, gemessen in einem Fernfeld des Kollektors 16. Das optische Gitter dieser Variante, deren Falschlicht-Beugungs-Intensitätsverteilung in der 4 angegeben ist, hat eine Strukturperiode T, die entsprechend einer Sinusfunktion periodisch abhängig von der x-Koordinate der Beugungsstruktur größer und kleiner wird. Die in der 3 dargestellten Beugungsstruktur-Typen 25, 26 mit den Strukturperioden T₁ , T₂ können als beispielhafte Vertreter dieser Beugungsstrukturen mit periodisch größer und kleiner werdender Strukturperiode aufgefasst werden, weswegen die Intensitätsverteilung nach 4 nachfolgend anhand der Ausführung des optischen Gitters nach 3 beschrieben wird.
Aufgrund der verschiedenen Beugungsstruktur-Typen 25, 26 ergibt sich auch dann, wenn das Falschlicht 19 ein und dieselbe Wellenlänge hat, eine Verbreitung eines Beugungsmaximums 27 über die Ortskoordinate x im Vergleich zu einem einzelnen, im Idealfall singulären Beugungspeak. Diese Verbreitung des Beugungsmaximums 27 im Bereich von Ortskoordinaten x_BD einer Lichtfalle (beam dump) führt dazu, dass eine entsprechende, in der Zwischenfokusebene 22 und insbesondere auf der Zwischenfokusblende 21a angeordnete Lichtfalle lokal weniger stark thermisch durch das Falschlicht 19 belastet wird.
Die Intensitätsverteilung nach 4 ist radialsymmetrisch um den Zwi-schenfokus 23, der in der 4 bei x=0 liegt. Anstelle der Ortskoordinate x kann also auch ein radialer Abstand r vom Zwischenfokus 23 gesetzt werden.
5 und 6 zeigen zu den 3 und 4 ähnliche Darstellungen einer weiteren Ausführung einer Beugungsstruktur 28, die beim optischen Gitter 21 alternativ oder zusätzlich zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 4 und insbesondere in Zusammenhang mit den 3 und 4 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Strukturperioden T_i der einzelnen Beugungsstrukturen 28_i, die wiederum jeweils als binäre Strukturen gleicher Strukturhöhe h ausgeführt sind, folgen einer Strukturperioden-Häufigkeitsverteilung. Diese Häufigkeitsverteilung hat eine Halbwertsbreite, die größer ist als 1% der am häufigsten vorkommenden Strukturperiode. Eine Häufigkeitsverteilung P(T) der Strukturperioden um eine am häufigsten vorkommende Strukturperiode T₀ kann als Normalverteilung bzw. Gauß-Verteilung beschrieben werden. Eine Standardabweichung der Normalverteilung kann im Bereich zwischen 0,01 und 0,15 liegen.
6 zeigt die sich mit den Beugungsstrukturen 28 ergebende Falschlicht-Beugungs-Intensitätsverteilung über die Ortskoordinate x in der Zwischenfokusebene 22.
7 und 8 zeigen in wiederum den 3 und 4 entsprechenden Darstellungen eine weitere Ausführung für das optische Gitter 21 mit Beugungsstrukturen 29. Strukturperioden T_i der einzelnen, wiederum binär mit gleicher Strukturhöhe h ausgeführten Beugungsstrukturen 29_i nehmen längs der Ortskoordinate x, also senkrecht zur Zeichenebene der 7 sich erstreckenden Längserstreckung der Beugungsstrukturen 29_i , monoton, insbesondere streng monoton, zu. Es gilt also T₁<T₂<T₃<T₄<... Alternativ kann das optische Gitter 21 mit den Beugungsstrukturen 29 auch so angeordnet sein, dass die Strukturperiode T_i in Richtung der Ortskoordinate x monoton und insbesondere streng monoton abnimmt.
Eine Strukturperiode T(x) als Funktion der Ortskoordinate kann allgemein geschrieben werden als T=T₀+c•x. In diesem Fall ist die Zunahme der Strukturperiode T linear.
8 zeigt wiederum eine resultierende Falschlicht-Beugungs-Intensitätsverteilung für die Beugungsstrukturen 29 nach 7.
Die Beugungsstrukturen 24, 28, 29 können mithilfe eines Laser-Strukturierungsverfahrens, also durch Einsetzen eines Materialbearbeitungslasers, realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich können diese Beugungsstrukturen 24, 28, 29 mithilfe eines Masken-Belichtungsverfahrens oder auch über ein holografisches Strukturerzeugungsverfahren hergestellt werden. Wiederum alternativ oder zusätzlich können die Beugungsstrukturen 24, 28 oder 29 durch mechanischen Materialabtrag, beispielsweise durch spanende Bearbeitung, z.B. durch Drehen oder Fräsen, hergestellt werden.
Zur Herstellung der Beugungsstrukturen 24, 28, 29 können auch andere materialabtragende oder materialauftragende Verfahren zum Einsatz kommen, beispielsweise die Prägelithographie oder ein additives Verfahren wie zum Beispiel 3D-Druck.
Soweit ein Materialabtrag zum Einsatz kommt, kann dieser chemisch erfolgen, beispielsweise durch ein Ätzverfahren, oder physikalisch, beispielsweise mechanisch oder elektromagnetisch, durch Ionenbeschuss oder galvanisch, optisch durch Laserabtrag oder thermisch durch Schmelzen.
Ein Materialauftrag kann auch mittels PVD oder CVD erfolgen.
Bei den Strukturierungsverfahren kann auf ein Substrat ein Lack aufgetragen werden, der dann belichtet wird, wobei anschließend ein Ätzverfahren zur Strukturbildung stattfindet.
Beim Bearbeiten des Substrats kann eine Relativbewegung zwischen dem Substrat und einer Strukturierungseinheit zur Erzeugung der Beugungsstruktur stattfinden.
Beim Bearbeiten kann also ein mechanischer und/oder ein elektromagnetischer Abtrag von Substratmaterial erfolgen.
Anhand der 9 und 10 werden nachfolgend Varianten von Herstellungsvorrichtungen und Herstellungsverfahren für Beugungsstrukturen entsprechend den vorstehend beschriebenen Beugungsstrukturen 24, 28 und 29 erläutert.
9 zeigt eine Ausführung der Herstellungsvorrichtung 30 mit einem Schreibkopf 31 zur Fertigung der Beugungsstrukturen 24, 28 bzw. 29.
Der Schreibkopf 31 ist mit einem freien Ende eines Robotorarms 32 verbunden. Der Roboterarm 32 wird über eine Steuervorrichtung 33 zur Schreibpositionierung des Schreibkopfs 31 gesteuert und insbesondere mit Hilfe von mindestens einem Aktor der Steuervorrichtung 33 in mindestens einem Freiheitsgrad der Translation oder Rotation bewegt. Die Steuervorrichtung 33 kann den Roboterarm 32 mit 2, 3, 4 oder 5 Freiheitsgraden bewegen.
Bei der Herstellung der Beugungsstruktur 24, 28 bzw. 29 wird der Schreibkopf 31 längs einer Bewegungsbahn über den entsprechenden Bereich eines Substrats 35 für das optische Gitter 21 bewegt und erzeugt hierbei beispielsweise mechanisch oder optisch die jeweilige Beugungsstruktur. Es findet also eine Relativbewegung zwischen dem Substrat 35 des optischen Gitters 21 und dem Schreibkopf 31 als Strukturierungseinheit statt. Beim Bearbeiten des Substrats mit dem Schreibkopf 31 kann ein mechanischer oder elektromagnetischer Abtrag von Substratmaterial erfolgen. Ein mechanischer Abtrag kann mithilfe von spanender Bearbeitung erfolgen.
Bei einem optischen Herstellen der Beugungsstrukturen kann eine Belichtung eines mit einem Fotolack 34 versehenen Substrates 35 für das optische Gitter 21 mit einer Lichtquelle 36 erfolgen, wie dies bei der Ausführungsform der Herstellvorrichtung 30 nach 10 dargestellt ist. Die Belichtungs-Strukturierung kann mithilfe einer die Beugungsstrukturen spezifizierenden Maske erfolgen, die entweder direkt auf dem mit dem Fotolack 34 versehenem Substrat 35 aufgebracht ist oder die auf das Substrat 35 abgebildet wird. Eine entsprechende Belichtungs-Strukturierung kann auch mittels eines Hologramms geschehen.
Zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden die Reflexionsmaske 10 bzw. das Retikel und das Substrat bzw. der Wafer 11 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 10 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 11 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 11 und somit das mikrostrukturierte Bauteil erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2017/207401 A1 [0002]
DE 102009045096 A1 [0023]
DE 102012202675 A1 [0024]

Claims

Optisches Gitter (21) mit Beugungsstrukturen (24; 28; 29), die derart aufeinanderfolgend angeordnet sind, dass ihre Strukturperiode (T_i) über eine Gitterdimension (x) senkrecht zu einer Längserstreckung (y) der Beugungsstrukturen (24; 28; 29) von einer mittleren Strukturperiode (T_mean) um mehr als 0,1% abweicht.
Optisches Gitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beugungsstrukturen (24) multiperiodisch aufeinanderfolgend angeordnet sind, sodass mehrere Typen (25, 26) von Beugungsstrukturen mit jeweils einer zugeordneten Strukturperiode (T₁, T₂) vorliegen, wobei die Strukturperioden (T₁, T₂) der verschiedenen Typen (25, 26) der Beugungsstruktur (24) voneinander um mehr als 1% abweichen.
Optisches Gitter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beugungsstruktur-Typen (25, 26) doppelperiodisch aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Optisches Gitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturperioden (T_i) der Beugungsstrukturen (28) einer Häufigkeitsverteilung mit einer Halbwertsbreite folgen, die größer ist als 1% der häufigsten Strukturperiode.
Optisches Gitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Häufigkeitsverteilung als Normalverteilung beschrieben werden kann.
Optisches Gitter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturperioden (T_i) der Beugungsstrukturen (29) über die Gitterfläche senkrecht zur Längserstreckung der Beugungsstrukturen (29) monoton zunehmen oder monoton abnehmen.
Optische Komponente (16) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem optischen Gitter (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Beleuchtungssystem mit einer optischen Komponente (16) nach Anspruch 7 zur Führung von Beleuchtungslicht (3) einer Lichtquelle (2) hin zu einem Objektfeld (4), in dem ein abzubildendes Objekt (10) anordenbar ist.
Optisches System mit einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 8 und einer Projektionsoptik (7) zur Abbildung des Objektfeldes (4) in ein Bildfeld (8), in dem ein Substrat (11) anordenbar ist.
Optisches System nach Anspruch 9 mit einer EUV-Lichtquelle (2).
Projektionsbelichtungsanlage mit einem optischen System nach Anspruch 10.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Gitters (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines optischen Substrats (35), - Bearbeiten des Substrats (35) zur Erzeugung der Beugungsstrukturen (24; 28; 29).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bearbeiten des Substrats (35) eine Relativbewegung zwischen dem Substrat (35) und einer Strukturierungseinheit (31) zur Erzeugung der Beugungsstrukturen (24; 28; 29) stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bearbeiten ein mechanischer oder elektromagnetischer Abtrag von Substratmaterial erfolgt.