DE202011102876U1

DE202011102876U1 - Metallstreifenpolarisator

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Publication number: DE202011102876U1
Application number: DE201120102876
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2021-07-06

Abstract

–101n), wobei die Streifen (101a–101n) Wolfram aufweisen.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Metallstreifenpolarisator, wie er beispielsweise für Mikroskopanwendungen, in der Halbleiterinspektion oder in der Spektroskopie verwendet werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Das Prinzip von Polarisatoren auf der Basis von leitfähigen Metallstreifen, die auf einem dielektrischen Substrat periodisch angeordnet sind, ist seit geraumer Zeit bekannt, wie dies beispielsweise die Schrift G. Bird, M. Parrish Jr.: The wire grid as a near-infrared polarizer, JOSA, 50, pp. 886–891, 1960 zeigt. Die Herausforderung bei der Entwicklung von solchen Metallstreifenpolarisatoren für den UV-Bereich (UV-Ultraviolett) liegt zum einen in der Auswahl eines geeigneten Gittermaterials, um eine möglichst gute optische Funktion zu erzielen, und zum anderen in der geeigneten Herstellungstechnik, die es ermöglicht, binäre Gitter mit kleinen Perioden zu realisieren.
7 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines solchen Metallstreifenpolarisators. Dem Funktionsprinzip eines Metallstreifenpolarisators liegt zugrunde, dass die Transmission von TE polarisiertem Licht (elektrisches Feld schwingt parallel zu den Gitterstäben) wesentlich kleiner ist als die Transmission für TM polarisiertes Licht (elektrisches Feld schwingt senkrecht zu den Gitterstäben). Die optischen Eigenschaften eines Metallstreifenpolarisators werden maßgeblich durch die Transmission für TM polarisiertes Licht sowie dem Polarisationskontrast (Verhältnis der Transmission von TM polarisiertem Licht zu TE polarisiertem Licht) bestimmt.
Drahtgitterpolarisatoren für Anwendungen im UV-Bereich bis hin zu Wellenlängen von 250 nm wurden bereits für Aluminium und Iridium als Gittermaterial präsentiert (siehe dazu auch J. Wang et al.: High-performance, large area, deep ultraviolet to infrared polarizers based on 40 nm line/78 nm space nanowire grids, Applied Physics Letters, 90, 2007 und T. Weber et al.: Broadband Wolfram wire grid polarizer for UV applications, Optics Letters, 36), wobei die Periode der Gitterstruktur bei 100 nm liegt. Die optische Funktion für kleinere Wellenlängen konnte hierbei jedoch nicht nachgewiesen werden. Einen Ansatz für Polarisatoren mit einem Arbeitsbereich bis hin zu 100 nm auf der Basis von Silizium bzw. Aluminiumgittern wurde durch eine Reduzierung der Gitterperiode auf 33 nm in Y. Hong et al.: Silicon nanowire grid polarizer for very deep ultraviolet fabricated from a shear-aligned diblock copolymer template, Optics Letter, 32, 2007 gezeigt.
Jedoch existieren keine weiteren Konzepte, welche einen Metallstreifenpolarisator auch für einen Arbeitsbereich kleiner 200 nm ermöglichen, außerdem hat die Reduktion der Gitterperiode auf 33 nm den Nachteil, dass, im Vergleich zu einer Gitterperiode über 100 nm, ein größerer technologischer Aufwand bei der Fertigung eines solchen Metallstreifenpolarisators benötigt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept für einen Metallstreifenpolarisator zu schaffen, dass eine verbesserte Polarisation von Licht auch für Wellenlängen kleiner 200 nm ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Metallstreifenpolarisator gemäß Anspruch 1. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen Metallstreifenpolarisator mit Streifen, wobei die Streifen Wolfram aufweisen.
Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, dass ein verbessertes Konzept für einen Metallstreifenpolarisator geschaffen werden kann, der auch eine gute Polarisation von Licht für Wellenlängen kleiner 200 nm ermöglicht, wenn Streifen des Metallstreifenpolarisators, welche beispielsweise ein Polarisationsgitter des Metallstreifenpolarisators bilden, Wolfram aufweisen.
Es wurde herausgefunden, dass Wolfram als Gittermaterial für Metallstreifenpolarisatoren eine optische Funktion im tiefen UV-Bereich (auch kleiner 200 nm) ermöglicht, die deutlich oberhalb der Parameter liegt, die mit gängigen Materialien erzielt werden können. Weiterhin hat zusätzlich zur guten optischen Funktion im UV-Bereich Wolfram als Gittermaterial einen breitbandigen Polarisationseffekt bis in den sichtbaren Spektralbereich.
Ein Vorteil von Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorlegenden Erfindung ist daher, dass auch eine optische Option im tiefen UV-Bereich (kleiner 200 nm) erreicht werden kann, und zusätzlich ein breitbandiger Polarisationseffekt bis in den sichtbaren Spektralbereich erreicht wird.
Des Weiteren müssen bei Metallstreifenpolarisatoren unter der Verwendung von Wolfram als Gittermaterial nicht, wie in Y. Hong et al.: Silicon nanowire grid polarizer for very deep ultraviolet fabricated from a shear-aligned diblock copolymer template, Optics Letter, 32, 2007 gezeigt, sehr kleine Perioden verwendet werden, um eine gute optische Funktion zu erhalten, eine Herstellung von Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen ist damit vereinfacht.
Figurenkurzbeschreibung
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schrägansicht auf einen Metallstreifenpolarisator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2a ein Diagramm zum Vergleich der TM Transmission in Abhängigkeit der Wellenlänge für Beispielgitter verschiedener Materialien;
2b ein Vergleich des Polarisationskontrasts in Abhängigkeit der Wellenlänge für die Beispielgitter aus 2a;
3a ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit von TM Transmission und Polarisationskontrast in Abhängigkeit von einem Füllfaktor eines Polarisationsgitters;
3b ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit von TM Transmission und Polarisationskontrast in Abhängigkeit von einer Steghöhe eines Polarisationsgitters;
4a ein Diagramm zur Darstellung des spektralen Verhaltens eines Metallstreifenpolarisators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezüglich der Transmission in TM und TE Polarisation;
4b ein Diagramm zur Darstellung des spektralen Verhaltens des Metallstreifenpolarisators von 3a bezüglich des Polarisationskontrastes;
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6a–6d schematische Darstellungen von Zwischenstufen, wie sie bei der Herstellung eines Metallstreifenpolarisators unter Nutzung des Verfahrens aus 5 entstehen können; und
7 eine schematische Darstellung eines Metallstreifenpolarisators.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Bevor im Folgenden Ausführungsbeispiele der vorlegenden Erfindung anhand der beiliegenden Figuren detailliert beschrieben werden, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente oder Elemente gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen werden und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Beschreibungen von Elementen mit denselben Bezugszeichen sind daher untereinander austauschbar.
1 zeigt eine Schrägansicht auf einen Metallstreifenpolarisator 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Metallstreifenpolarisator 100 weist Streifen 10la bis 101n auf, welche Wolfram aufweisen. Wie in 1 gezeigt, können diese Streifen 101a bis 101n auf einem Substrat 102, genauer gesagt auf einer Oberfläche 103 des Substrats 102 angeordnet sein. Das Substrat 102 kann dabei ein transparentes Substrat sein. Beispielsweise kann das Substrat 102 für Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von λ > 100 nm und λ < 1200 nm transparent sein. Der in 1 gezeigte Metallstreifenpolarisator 100 kann daher ein Polarisator mit einem spektralen Arbeitsbereich von Infrarot bis in den UV-Bereich sein, wobei die Streifen 101a bis 101n ein Polarisationsgitter des Metallstreifenpolarisators 100 bilden. Das Polarisationsgitter weist als Gittermaterial Wolfram auf. Das Substrat 102 kann beispielsweise Glas, Quarzglas, Plexiglas oder ein transparentes Polymermaterial aufweisen.
Wie in 1 weiter gezeigt, können die Streifen 101a bis 101n beabstandet voneinander auf der Oberfläche 103 des Substrats 102 angeordnet sein und sich in einer gemeinsamen Erstreckungsrichtung, gekennzeichnet durch einen Pfeil 104 entlang der Oberfläche 103 des Substrats 102 erstrecken.
Querschnitte 105a bis 105n der Streifen 101a bis 101n können vollständig aus Wolfram gebildet sein, oder in anderen Warten können die Streifen 101a bis 101n vollständig aus Wolfram gebildet sein, bzw. aus Wolfram bestehen.
Abmessungen der Streifen 101a bis 101n können identisch sein, so können beispielsweise Breiten b₁ bis b_n und/oder Höhen h₁ bis h_n und/oder Längen l₁ bis l_n der Streifen 101a bis 101n (in einem Toleranzbereich ±5%) identisch sein.
Die Streifen 101a bis 101n können ein binäres Polarisationsgitter des Metallstreifenpolarisators 100 bilden, das heißt, an einer Stelle des Metallstreifenpolarisators 100 ist entweder ein Streifen 101a bis 101n ausgebildet oder nicht. Das heißt, ein einfallender Lichtstrahl trifft entweder auf einen Streifen 101a bis 101n (und damit auf Wolfram) oder direkt auf die Oberfläche 103 des Substrats 102.
Aufgrund der beabstandeten Anordnung der Streifen 101a bis 101n sind zwischen den Steifen 101a bis 101n sogenannte Gittergräben 106a bis 106n ausgebildet. Diese Gittergräben 106a bis 106n sind freiliegende Bereiche der Oberfläche 103 des Substrats 102. Wie in 1 gezeigt, kann das Polarisationsgitter periodisch sein, d. h. die Breiten b₁ bis b_n der Streifen 101a bis 101n sind identisch und Breiten der Gittergräben 106a bis 106n sind auch identisch. Eine Periode dieses periodischen Polarisationsgitters ist daher eine Summe aus einer Breite b₁ bis b_n der Streifen 101a bis 101n und einer Breite eines der Gittergräben 106a bis 106n.
Eine Höhe h₁ bis h_n der Streifen 101a bis 101n kann beispielsweise als Steghöhe bezeichnet werden und beispielsweise in einem Bereich von 1 nm bis 1000 nm oder 10 nm bis 500 nm oder 50 nm bis 300 nm liegen.
Eine Breite b₁ bis b_n der Streifen 101a bis 101n kann auch als Stegbreite bezeichnet werden und in einem Bereich von 1 nm bis 500 nm oder 5 nm bis 250 nm oder 10 nm bis 80 nm liegen.
Eine Funktion des in 1 gezeigten Metallstreifenpolarisators 100 besteht darin, dass wenn ein Abstand (eine Breite der Gittergräben 106a bis 101n) der Streifen 101a bis 101n klein genug gegenüber einer Wellenlänge λ einer einfallenden Strahlung ist, aufgrund der guten Leitfähigkeit der Streifen 101a bis 101n ein erster Anteil der Strahlung (der TE polarisierte Anteil) mit elektrischem Feld parallel zur Erstreckungsrichtung der Streifen 101a bis 101n (gekennzeichnet durch den Pfeil 104) reflektiert wird und ein zweiter Anteil der Strahlung (der TE polarisierte Anteil) mit elektrischem Feld senkrecht zur Richtung der Streifen 101a bis 101n (zumindest in einem bestimmten Prozentsatz) transmittiert wird, d. h. durchgelassen wird.
Ein Polarisator wird typischerweise basierend auf seinen Eigenschaften bezüglich der TM Transmission und eines Polarisationskontrasts beschrieben. Sowohl TM Transmission als auch TE Transmission wird dabei typischerweise in Prozent angegeben, d. h. ein Wert der TM Transmission bzw. der TE Transmission gibt an, wie viel von dem in der jeweiligen Richtung polarisierten Strahlung durch das Polarisationsfilter hindurchgelassen wird.
Der Polarisationskontrast oder das Polarisationsverhältnis eines Polarisators ist dabei typischerweise der Wert der TM Transmission geteilt durch den Wert der TE Transmission.
2a zeigt in einem Diagramm Werte der TM Transmission in Abhängigkeit der Wellenlänge für ein beispielhaftes Polarisationsgitter unter Nutzung verschiedener Materialien. Eine Wellenlänge ist dabei in einem Bereich von 150 nm bis 400 nm an der Abszissenachse aufgetragen, die TM Transmission ist in einem Bereich von 0% bis 100% an der Ordinatenachse aufgetragen. Die Parameter des verwendeten Beispielgitters sind eine Periode von 100 nm, eine Gitterhöhe von 150 nm und eine Stegbreite von 30 nm. Für eine Anwendung eines Polarisators in einem Wellenbereich um 200 nm ist in diesen Spektralbereich eine hohe Transmission in TM Polarisation kombiniert mit einem hohen Polarisationskontrast vorteilhaft.
2a zeigt, dass genau in diesem Wellenbereich das Gittermaterial Wolfram die mit Abstand höchste Transmission erzielt. Der erzielte Wert der Transmission in TM Polarisation ist bei etwa 200 nm Wellenlänge nahezu doppelt so hoch wie für die im UV-Bereich benutzten Gittermaterialien Aluminium und Iridium.
2b zeigt in einem Diagramm den Polarisationskontrast in Abhängigkeit der Wellenlänge für das Beispielgitter aus den verschiedenen Materialien von 2a. An der Abszissenachse des Diagramms ist die Wellenlänge des einfallenden Lichts in einem Bereich von 190 nm bis 250 nm aufgetragen und an einer Ordinatenachse des Diagramms ist der Polarisationskontrast in einem Bereich von 0 bis 10.000 aufgetragen. Aus 2b wird deutlich, dass im gesamten aufgezeigten Wellenlängenbereich der Polarisationskontrast für das Gittermaterial Wolfram deutlich oberhalb der Werte für Aluminium und Iridium liegt.
Zusammenfassend zeigen die 2a und 2b die simulierten optischen Eigenschaften eines Metallstreifenpolarisators bezüglich Transmission in TM Polarisation (2a) und den Polarisationskontrast (2b) für verschiedene Materialien. Es wird dabei deutlich, dass Wolfram, insbesondere in dem unteren Wellenlängenbereich, um 200 nm sowohl eine maximale TM Transmission als auch einen maximalen Polarisationskontrast ermöglicht.
Ein Beispielgitter unter Verwendung von Wolfram hat damit unter den verschiedenen aufgezeigten möglichen Gittermaterialien die beste optische Funktion.
Zusätzlich wird weiterhin deutlich, dass ein Metallstreifenpolarisator unter Verwendung von Wolfram als Gittermaterial einen spektralen Arbeitsbereich von Infrarot bis in den UV-Bereich ermöglicht, da Wolfram über den gesamten Spektralbereich sowohl eine hohe TM-Transmission als auch einen hohen Polarisationskontrast ermöglicht.
Als Beispiel für einen Wolfram-Metallstreifenpolarisator gemäß einem Ausführungsbeispiel für Anwendungen bis im tiefen UV-Bereich (beispielsweise ≤ 200 nm) wird im Folgenden ein mögliches Element beschrieben, das eine Periode von 100 nm aufweist. Um die Parameter Transmission in TM und Polarisationskontrast für eine gezielte Anwendung einzustellen, ist es möglich, die Parameter Steghöhe und Stegbreite des Metallstreifenpolarisators zu variieren.
3a zeigt in einem Diagramm die Änderung der Transmission in TM und des Polarisationskontrastes in Abhängigkeit von der Stegbreite (beispielsweise die Breiten b₁ und b_n der Streifen 101a–101n des Metallstreifenpelarisators 100). Die Stegbreite ist in dem in 3a gezeigten Diagramm durch den Füllfaktor an der Abszissenachse dargestellt. Der Füllfaktor ist das Verhältnis von Stegbreite zu Periode. Weiterhin ist an dem Diagramm in 3a die TM Transmission in einem Bereich von 0% bis 100% an der Ordinatenachse dargestellt. Das Diagramm gilt für eine Wellenlänge von einfallendem Licht von 190 nm. Die Höhe des Gitters bzw. die Höhen h₁ bis h_n der Streifen 101a–101n beträgt bzw. betragen 150 nm. Es wird ersichtlich, dass mit zunehmendem Füllfaktor die Transmission in TM Polarisation stark absinkt und der Polarisationskontrast ansteigt.
Der Polarisationskontrast berechnet sich dabei wie folgt: Polarisationskontrast [dB] = 10 lg (T_TM/T_TE), wobei T_TM die Transmission in % für TM polarisierte Strahlung angibt und T_TE die Transmission in % für TE polarisierte Strahlung angibt.
In dem Diagramm ist die Kurve des Polarisationskontrastes durch eine Linie aus Dreiecken dargestellt und die Kurve der Transmission in TM Polarisation (also die Kurve der TM Transmission) mit einer Kurve aus Vierecken dargestellt. Wie bereits erwähnt, ist der Füllfaktur die Stegbreite geteilt durch die Periode P des Beispielpolarisationsgitters. Bei einem Füllfaktor von 0 ist die Stegbreite daher gleich 0 und der beispielhafte Metallstreifenpolarisator weist keine Streifen auf. Bei einem Füllfaktor von 1,0 ist die Stegbreite gleich der Periode P und ein Substrat des Metallstreifenpolarisators ist komplett mit Gittermaterial (Wolfram) bedeckt.
Ein ähnlicher Sachverhalt wird in 3b deutlich.
3b zeigt die Abhängigkeit der TM Transmission und des Polarisationskontrastes in Abhängigkeit von der Steghöhe bei einer Wellenlänge von 190 nm unter Konstanthaltung der Stegbreite. Hier ist der Füllfaktor auf 0,3 festgelegt und, wie bereits erwähnt, die Steghöhe ist variabel. Dazu ist in dem Diagramm in 3b die Steghöhe in einem Bereich von 0 nm bis 200 nm aufgetragen. Mit größer werdender Steghöhe kommt es zu einem Anstieg des Polarisationskontrastes und einem Abfall der Transmission in TM Polarisation.
Dieses in Abhängigkeit von Steghöhe und Stegbreite gegenläufige Verhalten von Transmission in TM und Polarisationskontrast hat zur Folge, dass für die Wahl der Gitterparameter für eine konkrete Anwendung ein Kompromiss zwischen Transmission und Polarisationskontrast gefunden werden soll, der den Anforderungen der Anwendung entspricht. So kann ein Metallstreifenpolarisator gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielsweise bei einer Wellenlänge von 190 nm für auf den Metallstreifenpolarisator einfallende Strahlung eine Transmission in TM Polarisationen im Bereich von 20% bis 80% aufweisen und einen Polarisationskontrast in einem Bereich von 5 dB bis 40 dB aufweisen.
4a und 4b zeigen die spektrale Abhängigkeit der Transmission (4a) und des Polarisationskontrastes (4b) von der Wellenlänge bei einem konkreten Designbeispiel eines Metallstreifenpolarisators gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Gitterparameter sind dabei so gewählt, dass eine Periode 100 nm, eine Steghöhe 250 nm und eine Stegbreite 10 nm beträgt. Ein Füllfaktor des beispielhaften Metallstreifenpolarisators, welcher als Basis für die Diagramme in 4a und 4b dient, ist daher 0,1. Die Parameter sind so gewählt, dass das Element eine möglichst hohe Transmission in TM Polarisation bis in den tiefen UV-Bereich (200 nm und weniger) ermöglicht.
Der spektrale Verlauf der Transmission ist in 4a dargestellt. Dazu ist die Wellenlänge in einem Bereich von 200 nm bis 800 nm an einer Abszissenachse des Diagramms aufgetragen und die Transmissionen im Bereich von 0% bis 100% an einer Ordinatenachse des Diagramms aufgetragen.
Der Polarisationskontrast in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist in einem Diagramm in 4b dargestellt. Auch hier ist an der Abszissenachse die Wellenlänge in einem Bereich von 200 nm bis 800 nm aufgetragen und an der Ordinatenachse der Polarisationskontrast in einem Bereich von 0 bis 800 aufgetragen. Aus 4a und 4b wird deutlich, dass das Element neben der sehr guten Funktion im UV-Bereich ebenfalls breitbandig bis in den sichtbaren Spektralbereich funktionstüchtig ist.
5 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur Herstellung eines Metallstreifenpolarisators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 500 weist einen ersten Schritt 501 des Herstellens eines Gitters (auch bezeichnet als Trägergitter) aus einem Trägermaterial auf einem Substrat auf.
In einem zweiten Schritt 502 des Verfahrens 500 kann auf dieses Gitter aus dem Trägermaterial Wolfram aufgebracht werden, beispielsweise unter Nutzung eines ALD-(atomic layer deposition – Atomlagenabscheidung)Prozesses oder eines Sputter-Prozesses (sogenannter Kathodenzerstäubungsprozess).
In einem dritten Schritt des Verfahrens 503 kann überschüssiges Wolfram aus Gittergräben und von Gitterstegen entfernt werden.
In einem vierten Schritt 504 des Verfahrens 500 kann abschließend das Trägergitter von dem Substrat entfernt werden, so dass sich lediglich die in 1 gezeigten Streifen 101a bis 101n auf dem Substrat befinden.
Die Schritte 501 bis 504 des Verfahrens 500 können beispielsweise zu einem gemeinsamen Schritt der Herstellung von Streifen, welche Wolfram aufweisen, zusammengefasst werden. Insbesondere kann bei dem Herstellen der Streifen Wolfram auf das Trägergitter durch Nutzung des oben genannten ALD-Prozesses aufgebracht werden. Dieser ALD-Prozess ermöglicht im Gegensatz zu Prozessen, wie beispielsweise Sputtern, ein Abscheiden von sehr dünnen und homogenen Materialschichten (im Atomlagenbereich) auf komplexen Oberflächen.
Insbesondere in Verbindung mit Wolfram lässt sich dieser genannte ALD-Prozess sehr gut anwenden, so dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Metallstreifenpolarisators schaffen, welches eine vereinfachte Herstellung eines Metal1streifenpolarisators ermöglicht.
Das Verfahren 500 soll im Folgenden anhand der 6a bis 6d detaillierter beschrieben werden. Die Herstellung eines oben beschriebenen Metallstreifenpolarisators stellt aufgrund der geringen Strukturgrößen eine hohe Anforderung an den Herstellungsprozess. Eine Möglichkeit der Herstellung ist ein Frequenzverdoppelungsprozess, wie er mit Hilfe des Verfahrens 500 durchgeführt werden kann und anhand der 6a bis 6d kurz dargestellt ist.
In dem ersten Schritt 501 des Verfahrens 500 wird ein Trägergitter 601 mit doppelter Periode (beispielsweise 200 nm) aus einem Trägermaterial hergestellt. In anderen Worten wird das Trägergitter 601 aus dem Trägermaterial auf einem Substrat 102 angeordnet. Das Trägergitter 601 kann beispielsweise durch eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Trägerstreifen gebildet werden. Eine Anzahl der Trägerstreifen kann beispielsweise halb so groß sein, wie eine Anzahl von Wolframstreifen bei dem herzustellenden Metallstreifenpolarisator. Das Trägergitter 601 kann aus einem Material gebildet sein, welches sich selektiv (beispielsweise in einem Ätzschritt) zu Wolfram entfernen lässt.
6a zeigt den unfertigen Metallstreifenpolarisator nach diesem Schritt 501.
In dem zweiten Schritt 502 wird das Trägergitter 601 in einem Sputter- oder ALD-Prozess mit Wolfram überschichtet, so das sich an den Seitenwänden (also an den Trägerstreifen) des Trägergitters 601 Metall (Wolfram) ablagert. Der unfertige Metallstreifenpolarisator nach dem Schritt 502 ist in 6b zu sehen.
Im Schritt 503 des Verfahrens 500 wird in einem Ätzprozess das Material (überschüssiges Wolfram) aus den Gittergräben und auf den Gitterstegen entfernt. Dieser Ätzprozess kann beispielsweise ein anisotroper Ätzprozess sein, beispielsweise durch einen Ionenbeschuss. Der unfertige Metallstreifenpolarisator nach dem Schritt 503 ist in 6c gezeigt, es wird deutlich, dass der Metallstreifenpolarisator bereits die Streifen 101a bis 101n auf dem Substrat 102 ausgebildet hat, jedoch ist auch das Trägergitter 601 noch auf dem Substrat 102 angeordnet.
In dem vierten Schnitt 504 wird daher in einem letzten Ätzschritt das Trägergitter 601 entfernt. Auch dieser Ätzschritt kann ein anisotroper oder isotroper Ätzschritt sein, beispielsweise eine reaktiver Ätzprozess. Als Struktur bleibt somit ein Metallgitter (das Polarisationsgitter gebildet durch die Streifen 101a bis 101n) mit der halben Periode P des Trägergitters 601, also in dem konkreten Beispiel mit P = 100 nm zurück. Diese Struktur, also der fertige Metallstreifenpolarisator ist in 6d gezeigt. 6d zeigt daher eine schematische Darstellung eines Metallstreifenpolarisators mit Streifen 101 bis 101n, welche Wolfram aufweisen. Zusammenfassend sollen nun auch mal einige Aspekte von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung genannt werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen Metallstreifenpolarisator, unter anderem für tiefe UV-Anwendungen.
Für eine Herstellung mittels eines Frequenzverdopplungsprozesses ist Wolfram aufgrund seiner Abscheidbarkeit in einem ALD-Prozess besser geeignet als Materialien, die anderweitig abgeschieden werden müssen. Ausführungsbeispiel lassen sich dadurch unter Nutzung eines ALD-Verfahrens einfacher herstellen als Metallstreifenpolarisatoren, welche andere Materialien als Gittermaterial verwenden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen Metallstreifenpolarisator für DUV-Anwendungen (DUV – Deep Ultra Violet, tiefultraviolett).
Ausführungsbeispiele beinhalten die Verwendung von Wolfram als Material für Metallstreifenpolarisatoren, das eine Polarisation von Licht für Wellenlängen kleiner 200 nm ermöglicht.
Ausführungsbeispiele können ihre Verwendung finden für Mikroskopanwendungen, Halbleiterinspektionen und Spektroskopie.
Obwohl der in 1 gezeigte Metallstreifenpolarisator 100 lediglich vier Streifen 101a bis 101n aufweist, so können Metallstreifenpolarisatoren gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine beliebige Mehrzahl von Streifen 101a bis 101n aufweisen.
Obwohl weiterhin bei dem in 1 gezeigten Metallstreifenpolarisator 100 die Breiten b₁ bis b_n, die Höhen h₁ bis h_n, die Längen l₁ bis l_n der Streifen 101a bis 101n und die Abstände zwischen den Streifen 101a bis 101n konstant sind, so können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen diese Werte auch zwischen den verschiedenen Streifen 101a bis 101n variieren.
Obwohl in den vorherigen Ausführungsbeispielen Querschnitte der Streifen 101a–101n durchgehend aus Wolfram gebildet waren, so kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ein innerer Bereich eines Streifens aus einem anderen Material, beispielsweise Aluminium, gebildet sein und ein äußerer Bereich, beispielsweise eine Schicht um das Aluminium herum, auf die die einfallende Strahlung trifft, aus Wolfram gebildet sein.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann statt Wolfram auch eine Legierung verwendet werden, welche mindestens 5%, mindestens 18%, mindestens 25%, mindestens 50% oder mindestens 90% Wolfram aufweist.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

G. Bird, M. Parrish Jr.: The wire grid as a near-infrared polarizer, JOSA, 50, pp. 886–891, 1960 [0002]
J. Wang et al.: High-performance, large area, deep ultraviolet to infrared polarizers based on 40 nm line/78 nm space nanowire grids, Applied Physics Letters, 90, 2007 [0004]
T. Weber et al.: Broadband Wolfram wire grid polarizer for UV applications, Optics Letters, 36 [0004]
Y. Hong et al.: Silicon nanowire grid polarizer for very deep ultraviolet fabricated from a shear-aligned diblock copolymer template, Optics Letter, 32, 2007 [0004]
Y. Hong et al.: Silicon nanowire grid polarizer for very deep ultraviolet fabricated from a shear-aligned diblock copolymer template, Optics Letter, 32, 2007 [0011]

Claims

Metallstreifenpolarisator (100) mit Streifen (101a–101n), wobei die Streifen (101a–101n) Wolfram aufweisen.
Metallstreifenpolarisator (100) gemäß Anspruch 1, der ferner ein transparentes Substrat (102) aufweist, wobei die Streifen (101a–101n) beabstandet voneinander auf einer Oberfläche (103) des Substrats (102) angeordnet sind und sich in einer gemeinsamen Erstreckungsrichtung (104) entlang der Oberfläche (103) des Substrats (102) erstrecken.
Metallstreifenpolarisator (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei Querschnitte (105a–105n) der Streifen (101a–101n) durchgehend aus Wolfram gebildet sind.
Metallstreifenpolarisator (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, der ferner ein Substrat (102) aufweist, welches zumindest für Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von λ > 150 nm und λ < 800 nm transparent ist.
Metallstreifenpolarisator (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Höhe (h₁–h_n) der Streifen (101a–101n) in einem Bereich von 10 nm bis 350 nm liegt.
Metallstreifenpolarisator (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Breite (b₁–b_n) der Streifen (101a–101n) in einem Bereich von 5 nm bis 80 nm liegt.
Metallstreifenpolarisator (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem bei einer Wellenlänge von 190 nm für auf den Metallstreifenpolarisator (100) einfallende Strahlung eine Transmission in M Polarisation in einem Bereich von 20% bis 80% liegt und ein Polarisationskontrast in einem Bereich von 5 dB bis 30 dB liegt.
Metallstreifenpolarisator (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ein Füllfaktor in einem Bereich von 0,1 bis 0,8 liegt.