DE102022212053A1

DE102022212053A1 - Verfahren zur herstellung einer reflexionsmindernden beschichtung sowie optisches element mit einer reflexionsmindernden beschichtung und halbzeug hierfür

Info

Publication number: DE102022212053A1
Application number: DE102022212053.1A
Authority: DE
Inventors: Stephan Six
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer reflexmindernden Beschichtung für ein optisches Element, insbesondere für eine optische Linse für eine Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Halbzeug für den Herstellungsprozess und ein optisches Element mit einer reflexmindernden Beschichtung, wobei die Beschichtung und das optische Element für eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich eines Arbeitslichts, bei dem das optische Element (1) verwendet werden soll, ausgelegt sind, wobei bei dem Verfahren auf dem optischen Element (1) eine Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden (3,5) und niedrigbrechenden (2,4) Interferenzschichten aufgebracht werden, wobei mindestens eine Schicht als Mischschicht (17) aus einem organischen und einem anorganischen Material gebildet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer reflexionsmindernden Beschichtung, einer sogenannten Antireflexionsbeschichtung, für ein optisches Element, insbesondere für eine optische Linse für eine Projektionsbelichtungsanlage, welche für eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich eines Arbeitslichts, bei dem das optische Element verwendet werden soll, ausgelegt ist, wobei bei dem Verfahren auf dem optischen Element eine Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten aufgebracht werden. Außerdem betrifft die Erfindung ein optisches Element mit einer entsprechenden reflexmindernden Beschichtung, insbesondere eine optische Linse für eine Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Halbzeug für die Herstellung eines optischen Elements mit einer reflexionsmindernden Beschichtung.
STAND DER TECHNIK
Reflexionsmindernde Beschichtungen bzw. Antireflexionsbeschichtungen für optische Elemente, wie beispielsweise Linsen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hierzu werden, wie in 1 gezeigt ist, auf dem optischen Element 1 mehrere Schichten aus abwechselnd Schichten mit niedrigem Brechungsindex (niedrigbrechende Schichten (2, 4, 6) und Schichten mit hohem Brechungsindex (hochbrechende Schichten (3, 5)) abgeschieden. Erfolgt die Abscheidung so, dass die Aufdampf - bzw. Abscheiderrichtung 8, mit der das abzuscheidende Material 9 auf die zu beschichtende Linse 1 bzw. die darauf bereits befindlichen Teilschichten 2 bis 5 auftrifft, im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche ist bzw. der Winkel zwischen der Aufdampfrichtung 8 und der Normalen der auf der Oberfläche, die bei der gezeigten schematischen Darstellung der 1 der optischen Achse 7 des optischen Elements 1 entspricht, so werden kompakte Schichten erzeugt, die sich in ihrem Brechungsindex nur deshalb unterscheiden, weil unterschiedliches Material verwendet wird, wie beispielsweise Siliziumdioxid und Magnesiumfluorid, welche als Materialeigenschaften unterschiedliche Brechungsindizes für bei Projektionsbelichtungsanlagen verwendetes Arbeitslicht aufweisen.
Wie sich aus den 3 und 4 ergibt, hängt der Reflexionsgrad einer derartig abgeschiedenen Antireflexionsbeschichtung stark von der Wellenlänge bzw. dem Wellenlängenbereich des verwendeten Arbeitslichts bzw. vom Einfallswinkel der Strahlung bzw. des Lichts ab. Dies zeigen die Kurven 12 in den Diagrammen der 3 und 4, die das Reflexionsverhalten von entsprechenden Antireflexionsbeschichtungen mit einer Vielzahl von kompakten, abwechselnd hoch - und niedrigbrechenden Teilschichten (2 bis 6) zeigen.
Um möglichst eine Oberfläche für eine Linse zu schaffen, die für eine große Bandbreite von Einfallswinkeln des Arbeitslichts und für große Wellenlängenbereiche des Arbeitslichts entspiegelt ist, ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, eine Antireflexionsbeschichtung vorzusehen, die eine äußere Abschlussschicht mit einem besonders niedrigen Brechungsindex aufweist. Dies ist beispielsweise in der DE 10 2012 205 869 A1 beschrieben.
Eine entsprechende, äußere Abschlussschicht mit niedrigem Brechungsindex kann nach dem Stand der Technik dadurch erreicht werden, dass die Abscheidung des Materials unter einem hohen Aufdampf - bzw. Abscheidewinkel erfolgt, wie dies in der 2 schematisch dargestellt ist. Bei einer entsprechenden Beschichtung mit hohem Aufdampf - bzw. Abscheidewinkel, bei dem die Substratoberfläche gegenüber den auftreffenden Teilchen 9 verkippt ist und eine starke Neigung aufweist, ergibt sich eine nanoporöse Schicht 10, die einen niedrigeren Brechungsindex aufweist, als eine entsprechende kompakte Schicht aus dem gleichen Material.
Durch eine derartige poröse, niedrigbrechende Abschlussschicht einer Antireflexionsbeschichtung lässt sich eine extrem breitbandige Entspiegelung für große Lichteinfalls - und Wellenlängenbereiche erzeugen, wie sich aus den 3 und 4 durch die gezeigten Kurven 13 einer entsprechenden Antireflexionsbeschichtung ergibt. Mit einer derartigen Antireflexionsbeschichtung lässt sich eine Entspiegelung auch durch eine geringere Anzahl von Teilschichten realisieren, wobei ein dünner Schichtstapel eine geringere Absorption und Rauheit zur Folge hat, was sich ebenfalls vorteilhaft in Bezug auf Transmissionsverluste auswirkt. Außerdem kann mit einer dünneren Beschichtung die Verformung der Linse durch den Einfluss von Schichtspannungen verringert werden.
Nachteilig ist jedoch, dass eine derartige Beschichtung mit großem Aufdampf - bzw. Abscheidewinkel häufig in einer anderen Beschichtungsanlage erfolgen muss, da das zu beschichtende Substrat beispielsweise in einer geschwenkten Planetenachse bewegt werden muss. Entsprechend erhöhen sich die Bearbeitungszeit und das Risiko einer Verunreinigung innerhalb des Schichtstapels durch den Ein - und Ausbau des optischen Elements zwischen den Beschichtungsprozessen in den verschiedenen Beschichtungskammern. Ferner ist nachteilhaft, dass der Schichtdickenverlauf über die Linsenoberfläche bei einer Bewegung des zu beschichtenden Objekts nur schwer zu kontrollieren ist.
Des Weiteren ist nachteilig, dass bei einer Abscheidung der Teilschichten der Antireflexionsbeschichtung Säulen 11, sogenannte Kolumnen, innerhalb der Beschichtung gebildet werden, und zwar in einer Richtung parallel zur Aufdampf - bzw. Abscheiderichtung, sodass bei der Abscheidung unter einem großen Aufdampf - bzw. Abscheidewinkel die Kolumnen 11 gegenüber der Oberfläche des optischen Elements bzw. zur optischen Achse geneigt ausgebildet werden. Die dadurch erzeugte kolumnare Schichtmorphologie mit zur optischen Achse 7 geneigten Säulen 11 (siehe 2) verursacht Doppelbrechung.
Ferner besteht das Problem, dass, wenn das zu beschichtende optische Element 1 während der Beschichtung gedreht wird und gegebenenfalls eine stark gegenüber der Aufdampfrichtung geneigte Drehachse aufweist, die Schichtdicke der äußeren, porösen Schicht nur schwer einstellbar ist, sodass es am Linsenrand 14 zur Ausbildung einer geringeren Schichtdicke der äußeren porösen Schicht 10 kommen kann. Ein Beispiel hierfür ist in der 5 gezeigt, die ein optisches Element 1 mit gekrümmter Oberfläche zeigt, bei der die Abscheidung der äußeren, porösen Schicht 10 unter einem großen Aufdampf - bzw. Abscheidewinkel zur optischen Achse erfolgt, wobei durch den Pfeil angedeutet ist, dass das optische Element 1 während der Beschichtung um die optische Achse gedreht wird. Auf Grund der geringeren Schichtdicke der äußeren, porösen Schicht am Linsenrand 14 ist die Reflexionsdämpfung am Linsenrand vermindert, wie im Diagramm der 6 zu sehen ist, das die Reflexion von Arbeitslicht der Wellenlänge 365 nm in Abhängigkeit vom Lichteinfallswinkel für den Linsenrand 14 mit einer Schichtdicke von 60 nm und für die Linsenmitte mit einer Schichtdicke von 75 nm zeigt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer reflexionsmindernden Beschichtung für ein optisches Element bzw. ein entsprechendes optisches Element bereitzustellen, welche die Probleme und Nachteile aus dem Stand der Technik überwinden oder zumindest verringern und es ermöglichen, eine möglichst breitbandige Entspiegelung für einen großen Strahlungs - bzw. Arbeitslichteinfallswinkelbereich und einen großen Wellenlängenbereich des Arbeitslichts bereitzustellen, ohne dass das Problem der Doppelbrechung auftritt und wobei das Herstellungsverfahren einfach durchführbar sein soll. Außerdem soll die abgeschiedene Schichtdicke in allen Bereichen des optischen Elements sicher einstellbar sein und das Risiko von Verunreinigungen in der Antireflexionsbeschichtung soll vermindert werden. Ferner soll die Porosität der äußeren Abschlussschicht möglichst exakt einstellbar sein.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie optische Elemente oder ein Halbzeug hierfür mit den Merkmalen des Anspruchs 12 oder 19. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer reflexmindernden Beschichtung für ein optisches Element, insbesondere für eine optische Linse für eine Projektionsbelichtungsanlage, vorgeschlagen, wobei die Beschichtung für eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich eines Arbeitslichts, bei dem das optische Element verwendet werden soll, ausgelegt ist. Bei dem Verfahren wird auf dem optischen Element eine Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten aufgebracht, wobei mindestens eine Schicht als Mischschicht aus einem organischen Material, wie einem Polymer oder Graphit, und einem anorganischen Material gebildet wird. Durch eine homogene Mischung von organischem und anorganischem Material kann die Dichte der Mischschicht gegenüber einer Schicht, die nur aus dem anorganischen Material gebildet ist, reduziert werden, sodass entsprechend auch der Brechungsindex reduziert wird.
Entsprechend wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung für den unabhängig und in Kombination mit den anderen Aspekten der Erfindung Schutz begehrt wird, ein optisches Element beansprucht, auf dem eine Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten angeordnet ist, und wobei mindestens eine Schicht als Mischschicht aus einem organischen und einem anorganischen Material gebildet ist.
Die Mischschicht kann die organischen Bestandteile mit einer homogenen oder definiert variierende Partikelverteilung enthalten und / oder die mittlere oder maximale Partikelgröße der organischen Partikel kann kleiner / oder gleich 100 nm, insbesondere kleiner oder gleich 50 nm sein.
Mithilfe der Abscheidung eine Mischschicht aus einem organischen und einem anorganischen Material kann in dem Schichtstapel auch eine poröse, insbesondere nanoporöse Schicht erzeugt werden, bei der also Poren in einer Dimension von wenigen Nanometern bis zu einigen 100 nm enthalten sind und die deshalb einen niedrigen Brechungsindex aufweist. Zur Erzeugung der Poren kann das organische Material nach der Abscheidung der Mischschicht aus einem organischen und einem anorganischen Material wieder aus der Mischschicht entfernt werden, sodass die gewünschten Poren entstehen. Da entsprechend bei diesem Verfahren die Abscheidung der Mischschicht unter einem kleinen Abscheidewinkel erfolgen kann, sind die Kolumnen der kolumnaren Schichtmorphologie weniger stark gegenüber der Oberfläche des optischen Elements bzw. der optischen Achse des optischen Elements verkippt, sodass die Doppelbrechung reduziert werden kann.
Entsprechend wird auch ein Halbzeug zur Herstellung eines optischen Elements mit einer reflexmindernden Beschichtung, insbesondere zur Herstellung einer optischen Linse für eine Projektionsbelichtungsanlage, vorzugsweise hergestellt nach zumindest einem Teil des hier beschriebenen Verfahrens beansprucht, wobei das Halbzeug ein optisches Element aufweist, auf dem eine Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten angeordnet ist, und wobei mindestens eine Schicht als Mischschicht aus einem organischen und einem anorganischen Material gebildet ist.
Die Mischschicht kann insbesondere als Abschlussschicht der Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten abgeschieden werden, um eine Abschlussschicht mit besonders niedrigem Brechungsindex zu bilden. Entsprechend kann auch nur eine einzige Mischschicht abgeschieden werden. Allerdings ist es auch denkbar mehrere poröse Teilschichten auf diese Weise zu bilden.
Aufgrund der Tatsache, dass bei der Abscheidung der Mischschicht auf eine Bewegung des zu beschichtenden optischen Elements und vorzugsweise auf eine Rotation um eine gegenüber der Abscheiderichtung geneigte Rotationsachse verzichtet werden kann, kann auch die Schichtdicke über der Mischschicht einfach in exakter Weise eingestellt werden, beispielsweise durch entsprechende abschattende Elemente, wie Beschichtungsblenden oder dergleichen. Entsprechend ist es möglich, die Mischschicht mit einer höheren Schichtdicke am Rand des optischen Elements abzuscheiden, sodass auch die daraus entstehende poröse Schicht eine höhere Schichtdicke am Rand aufweist, um für höhere Lichteinfallswinkel am Rand des optischen Elements bei zugleich geringeren Einfallswinkeln in der Mitte des optischen Elements eine gute Entspiegelung über die gesamte Oberfläche des optischen Elements zu erreichen. Insgesamt kann dadurch der Schichtdickenverlauf über der gesamten Oberfläche des optischen Elements homogen oder in beliebiger Weise eingestellt werden.
Zudem lässt sich der Anteil der organischen Komponente in der Mischschicht insbesondere durch geeigneten Einsatz von Blenden sowohl lokal auf der Linsenoberfläche als auch in vertikaler Richtung über die Schichtdicke hinweg variieren und gezielt einstellen, sodass auch die entsprechende Porosität in gleicher Weise einstellbar ist. Folglich kann der Brechungsindexverlauf, der mit der Porosität bzw. Dichte der Schicht korreliert, über der abgeschiedenen Schicht durch die Einstellung der Porosität bzw. des Anteils der organischen Komponente variiert werden oder konstant gehalten werden.
Nach Abscheiden der Mischschicht, z.B. als Abschlussschicht der herzustellenden Antireflexionsschicht, kann eine Schicht vollständig aus organischem Material abgeschieden werden, wenn diese beispielsweise als Schutzschicht der bereits aufgebrachten Beschichtung für den weiteren Bearbeitungsprozess oder für Messungen der Oberflächenmorphologie Verwendung finden kann.
Entsprechend kann eine auf der Mischschicht abgeschiedene reine Schicht aus organischem Material ebenso wieder entfernt werden, wie das organische Material aus der Mischschicht wieder entfernt wird, um eine poröse Schicht mit niedrigem Brechungsindex zu bilden.
Das Entfernen des organischen Materials kann durch Ätzen erfolgen, bei dem lediglich das organische Material gelöst wird, aber die anorganischen Bestandtele nicht angegriffen werden. Insbesondere kann das organische Material durch Bestrahlung mit ultraviolettem (UV) - Licht oder Ionenbestrahlung in sauerstoffhaltiger Atmosphäre in flüchtige Komponenten umgewandelt werden, wobei durch die Strahlung erzeugtes Ozon mit dem organischen Material zu flüchtigen Bestandteilen, wie CO, CO₂ oder H₂O reagieren kann. Auch andere, insbesondere nasschemische Ätzverfahren sind denkbar.
Vorteilhaft ist, wenn das Ätzen in der Beschichtungsanlage erfolgt kann. Dies ist beispielsweise beim Ätzen mit Hilfe von Ozon möglich, wenn die Beschichtungsanlage keine Bestandteile aufweist, die durch Ozon angegriffen werden. Entsprechend kann das Ozon dann auch zur Reinigung der Beschichtungsanlage beitragen.
Wie bereits erwähnt, kann die Beschichtung so erfolgen, dass das abzuscheidende Material unter einem kleinen Aufdampf - oder Abscheidewinkel bzw. Auftreffwinkel, insbesondere einem Auftreffwinkel relativ zur optischen Achse oder zur Oberflächennormale von kleiner oder gleich 30°, vorzugsweise kleiner oder gleich 15° oder 5°, auf das optische Element oder die bereits darauf befindlichen Schichten auftrifft, sodass der Effekt der Doppelbrechung reduziert werden kann.
Das für das Arbeitslicht, bei dem das optische Element verwendet werden soll, transparente anorganische Material kann SiO₂, TiO₂, HfO₂, ZrO₂, LaF₃ oder MgF₂ sein, während das organische Material ein Polymer, insbesondere Polyethylen, Pentacen oder Graphit sein kann.
In Kombination mit anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung, wie dem Verfahren zur Herstellung einer reflexionsmindernden Beschichtung, und unabhängig davon wird ein optisches Element mit einer reflexmindernden Beschichtung, insbesondere eine optischen Linse für eine Projektionsbelichtungsanlage, vorgeschlagen, wobei auf dem optischen Element eine Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten angeordnet ist und als Abschluss des Schichtstapels aus hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten eine niedrigbrechende poröse Schicht angeordnet ist, wobei die poröse Schicht eine homogene oder definiert variierende Porosität aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die poröse Schicht eine kolumnare Schichtmorphologie aufweist, bei der die Längsachsen der Kolumnen in einem spitzen Winkel zur optischen Achse des optischen Elements oder parallel dazu angeordnet sind. Dies gilt auch für ein optisches Element mit einer Mischschicht aus organischem und anorganischem Material.
Der spitze Winkel kann kleiner oder gleich 30°, insbesondere kleiner oder gleich 15°, vorzugsweise kleiner oder gleich 10° sein und / oder die Veränderung des Porenanteils der porösen Schicht über der porösen Schicht kann kleiner oder gleich 10%, insbesondere kleiner oder gleich 5 % sein.
Die Porosität der porösen Schicht kann kleiner oder gleich 0,5, insbesondere kleiner oder gleich 0,3 sein und / oder die mittlere oder maximale Porengröße kann kleiner / oder gleich 100 nm, insbesondere kleiner oder gleich 50 nm sein.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in

1 eine Darstellung einer herkömmlichen Beschichtung einer Linse mit einer Antireflexionsbeschichtung,
2 eine weitere Darstellung der Beschichtung einer optischen Linse mit einer Antireflexionsbeschichtung nach dem Stand der Technik,
3 ein Diagramm, das die Reflexion bei einem Einfallswinkel von 0° in Abhängigkeit von der Wellenlänge für eine Antireflexionsbeschichtung mit und ohne äußerer, niedrigbrechender Schicht nach dem Stand der Technik zeigt,
4 ein Diagramm, das die Reflexion der Strahlung mit einer Wellenlänge von 365 nm in Abhängigkeit vom Strahlungseinfallswinkel für eine Antireflexionsbeschichtung mit und ohne äußerer, niedrigbrechender Schicht nach dem Stand der Technik zeigt,
5 eine Darstellung einer herkömmlichen Abscheidung einer Antireflexionsbeschichtung für ein optisches Element mit einer gekrümmten Oberfläche,
6 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Reflexion von Strahlung mit einer Wellenlänge von 365 nm vom Strahlungseinfall für den Linsenrand und die Linsenmitte bei unterschiedlicher Dicke der äußeren, porösen, niedrigbrechenden Schicht zeigt,
7 eine Darstellung der Herstellung einer erfindungsgemäßen Antireflexionsbeschichtung,
8 eine detaillierte Darstellung der äußeren abgeschiedenen Schicht der Antireflexionsbeschichtung aus 7,
9 eine detaillierte Darstellung der fertigen, äußeren, porösen, niedrigbrechenden Schicht aus den 7 und 8 und in
10 ein Diagramm, das die Reflexion von Strahlung mit der Wellenlänge von 365 nm in Abhängigkeit vom Strahlungseinfall für eine Antireflexionsbeschichtung mit niedrigbrechender, äußerer Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung mit unterschiedlichen Schichtdicken zeigt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die 6 zeigt ein Beispiel für die erfindungsgemäße Herstellung einer Antireflexionsbeschichtung, bei welcher als äußere Abschlussschicht eine Mischschicht 17 auf einem Stapel von abwechselnd niedrigbrechenden 2, 4 und hochbrechenden 3, 5 Interferenzschichten abgeschieden wird. Die Mischschicht besteht aus anorganischem Material 9, wie beispielsweise dem Material, aus dem die niedrigbrechenden Interferenzschichten 2, 4 des Schichtstapels gebildet sind, sowie einem organischen Material 15, wie einem Polymer oder Graphit.
Wie in der 7 zu sehen ist, bildet sich eine Mischschicht 17 aus, in der die organischen Partikel 15 in der Schicht aus anorganischem Material eingelagert sind. Ein optisches Element mit einer derartigen Antireflexionsbeschichtung weist auf Grund der niedrigeren Dichte des organischen Materials in der Mischschicht mit der Mischschicht eine Schicht mit einem niedrigeren Brechungsindex auf und kann entsprechend bereits als optisches Element verwendet werden. Darüber hinaus kann das optische Element mit einer derartigen Beschichtung auch als Halbzeug dienen, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt das organische Material 15 wieder aus der Mischschicht 17 entfernt wird, sodass in dem Bereich, in dem das organische Material 15 in der Mischschicht vorgelegen hat, nunmehr Poren 20 ausgebildet sind, wie dies in 8 zu sehen ist, sodass als Abschlussschicht der Antireflexionsbeschichtung eine poröse Schicht 21 mit Nanoporen 20 vorliegt.
Das Entfernen des organischen Materials 15 aus der Mischschicht 17 kann durch entsprechendes Ätzen erfolgen, bei welchem das organische Material 15 aufgelöst wird, während das anorganische Material nicht angegriffen wird. In dem Ausführungsbeispiel der 7 ist gezeigt, dass dies durch Bestrahlung mit ultravioletter (UV) - Strahlung oder durch Ionenbestrahlung in sauerstoffhaltige Atmosphäre erfolgen kann, wobei durch die hochenergetische Strahlung mit UV - Licht oder Ionen Ozon gebildet wird, welches mit dem organischen Material 15 zu leichtflüchtigen Verbindungen wie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und / oder Wasserdampf reagiert.
Auf diese Weise kann eine gezielte Einstellung der Porosität in der porösen Schicht 21 vorgenommen werden. Durch die Abscheidung der Mischschicht 17 mit niedrigem Aufdampf - bzw. Abscheidewinkel bzw. mit einer Abscheiderichtung parallel zur Normalen der Oberfläche oder zur optischen Achse kann eine Schichtmorphologie eingestellt werden, bei der sich eventuell bildende Kolumnen 11 parallel zur optischen Achse erstrecken, sodass der Effekt einer möglichen Doppelbrechung minimiert wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: optisches Element, Linse
2: niedrigbrechende Schicht
3: hochbrechende Schicht
4: niedrigbrechende Schicht
5: hochbrechende Schicht
6: niedrigbrechende Schicht
7: optische Achse, Oberflächennormale
8: Aufdampfrichtung
9: abzuscheidendes Material, auftreffende Teilchen
10: niedrigbrechende, poröse Schicht
11: Säulen
12: Kurve für Schichtstapel ohne äußere poröse, niedrigbrechende Schicht
13: Kurve für Antireflexionsbeschichtung mit äußerer, poröser, niedrigbrechender Schicht
14: Linsenrand
15: Polymermaterial
16: Beschichtungsblende
17: Mischschicht
18: UV - Strahlung
19: Ozon
20: Poren
21: poröse, niedrigbrechende Schicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012205869 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer reflexmindernden Beschichtung für ein optisches Element, insbesondere für eine optische Linse für eine Projektionsbelichtungsanlage, welche für eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich eines Arbeitslichts, bei dem das optische Element (1) verwendet werden soll, ausgelegt ist, wobei bei dem Verfahren auf dem optischen Element (1) eine Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden (3,5) und niedrigbrechenden (2,4,21) Interferenzschichten aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht als Mischschicht (17) aus einem organischen und einem anorganischen Material gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischschicht (17) als Abschlussschicht der Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten abgeschieden wird und / oder nur eine einzige Mischschicht (17) abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischschicht (17) mit einer höheren Schichtdicke am Rand des optischen Elements abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Mischschicht (17) eine reine organische Schicht abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Material (15) aus der Mischschicht (17) wieder entfernt wird, um eine poröse Schicht (21) mit niedrigem Brechungsindex zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Mischschicht (17) abgeschiedene Schicht aus organischem Material wieder entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des organischen Materials (15) durch Ätzen erfolgt, insbesondere durch ultraviolettes (UV) - Licht oder Ionenbestrahlung in sauerstoffhaltiger Atmosphäre und / oder mit Ozon.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden der Mischschicht (17) in der gleichen Beschichtungsanlage erfolgt wie das Abscheiden der übrigen Teilschichten der reflexionsmindernden Schicht und / oder das Ätzen in der Beschichtungsanlage erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung so erfolgt, dass das abzuscheidende Material unter einem kleinen Auftreffwinkel, insbesondere einem Auftreffwinkel relativ zur optischen Achse von kleiner oder gleich 30°, vorzugsweise kleiner oder gleich 15° oder 5°, auf das optische Element (1) oder die bereits darauf befindlichen Schichten (2,3,4,5) auftrifft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Material (9) für das Arbeitslicht transparent ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Material SiO₂ oder MgF₂ ist und / oder das organische Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die Polymere, Polyethylen, Pentacen und Graphit umfasst.
Optisches Elements mit einer reflexmindernden Beschichtung, insbesondere optische Linse für eine Projektionsbelichtungsanlage, vorzugsweise hergestellt nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf dem optischen Element (1) eine Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden (3,5) und niedrigbrechenden (2,4) Interferenzschichten angeordnet ist, wobei das optische Element und die Beschichtung für eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich eines Arbeitslichts, bei dem das optische Element (1) verwendet werden soll, ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht als Mischschicht (17) aus einem organischen und einem anorganischen Material gebildet ist
Optisches Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischschicht (17) als Abschlussschicht der Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten angeordnet ist und / oder nur eine einzige Mischschicht angeordnet ist.
Optisches Element nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der nach außen gerichteten Seite der Mischschicht (17) eine reine Polymerschicht angeordnet ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die SiO₂,TiO₂, HfO₂, ZrO₂, LaF₃ oder MgF₂ umfasst, und / oder das organische Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die Polymere, Polyethylen, Pentacen und Graphit umfasst.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischschicht (17) eine kolumnare Schichtmorphologie aufweist, bei der die Längsachsen der Kolumnen (11) in einem spitzen Winkel zur optischen Achse (7) des optischen Elements (1) oder parallel dazu angeordnet sind.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere oder maximale Partikelgröße von organischen Partikeln in der Mischschicht (17) kleiner / oder gleich 100 nm, insbesondere kleiner oder gleich 50 nm ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischschicht (17) am Rand des optischen Elements eine höhere Schichtdicke aufweist als im inneren Bereich.
Optisches Element mit einer reflexmindernden Beschichtung, insbesondere eine optischen Linse für eine Projektionsbelichtungsanlage, vorzugsweise hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei auf dem optischen Element (1) eine Vielzahl von abwechselnd hochbrechenden (3,5) und niedrigbrechenden (2,4,21) Interferenzschichten angeordnet ist, wobei das optische Element und die Beschichtung für eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich eines Arbeitslichts, bei dem das optische Element (1) verwendet werden soll, ausgelegt ist, und wobei als Abschluss des Schichtstapels aus hochbrechenden und niedrigbrechenden Interferenzschichten eine niedrigbrechende poröse Schicht (21) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schicht (21) eine homogene oder definiert variierende Porosität und / oder eine kolumnare Schichtmorphologie aufweist, bei der die Längsachsen der Kolumnen (11) in einem spitzen Winkel zur optischen Achse (7) des optischen Elements (1) oder parallel dazu angeordnet sind.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel kleiner oder gleich 30°, insbesondere kleiner oder gleich 15°, vorzugsweise kleiner oder gleich 10° ist und / oder die Veränderung des Porenanteils der porösen Schicht über der porösen Schicht kleiner oder gleich 10%, insbesondere kleiner oder gleich 5 % ist.
Optisches Element nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der porösen Schicht kleiner oder gleich 0,5, insbesondere kleiner oder gleich 0,3 ist und / oder die mittlere oder maximale Porengröße kleiner / oder gleich 100 nm, insbesondere kleiner oder gleich 50 nm ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schicht (21) am Rand des optischen Elements eine höhere Schichtdicke aufweist als im inneren Bereich.