DE102007008448A1

DE102007008448A1 - Verfahren zur Herstellung von Spiegelfacetten für einen Facettenspiegel

Info

Publication number: DE102007008448A1
Application number: DE102007008448A
Authority: DE
Inventors: Berndt Dr. Warm; Siegfried Dr. Rennon
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-08-21
Also published as: WO2008101656A8; EP2122393B1; WO2008101656A3; EP2122393A2; JP5337714B2; US20130100426A1; US20100007866A1; JP2010519725A; WO2008101656A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gesamtfacetten (5) aus Spiegelfacetten (3, 3') und Bodenfacetten (4, 4') für einen Facettenspiegel. Dabei werden Spiegelfacetten (3, 3') und Bodenfacetten (4, 4') jeweils separat voneinander gefertigt und die Spiegelfacetten (3, 3') erhalten eine polierte Oberfläche (7). Mittels der Bodenfacette (4, 4') werden die Spiegelfacetten auf einem Grundkörper (2) angeordnet, so dass die Winkelorientierung der polierten Oberfläche (7) zu einer Referenzfläche (8) des Grundkörpers (2) vorgegeben ist. Zum Erreichen der geforderten Genauigkeit der Winkelorientierung wird eine Messung der Winkelorientierung einer Spiegelfacette (3, 3') vorgenommen und eine Bodenfacette (4, 4') wird in der Weise bereitgestellt, dass nach einer Verbindung der Spiegelfacette (3, 3') mit der Bodenfacette (4, 4') die vorgegebene Winkelorientierung zur Referenzfläche (8) des Grundkörpers (2) mit einer vorgegebenen Genauigkeit erreicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gesamtfacetten für einen Facettenspiegel. Derartige Facettenspiegel werden insbesondere dazu verwendet, um in EUV-Lithographiesystemen für die Halbleiterherstellung möglichst gleichförmige Beleuchtungsverteilungen zu erzeugen. Aufgrund der optischen Charakteristika von EUV-Projektionsobjektiven ist es vorteilhaft, dass ein Beleuchtungssystem einer EUV-Belichtungsanlage eine ringförmige Intensitätsverteilung erzeugen kann. Üblicherweise enthalten EUV-Beleuchtungssysteme zwei Facettenspiegel, einen Feldfacettenspiegel sowie einen Pupillenfacettenspiegel; dabei zeigt der Feldfacettenspiegel eine Spiegelfläche mit rechteckiger Außenform.
Wesentliche Anforderungen an die genannten Facettenspiegel bestehen darin, einen vorgegebenen Reflexionswinkel mit einer Genauigkeit im Bereich von einigen 10 Winkelsekunden zu zeigen sowie eine reflektierende Oberfläche mit einer Oberflächenrauhigkeit von wenigen Nanometern zu besitzen.
Um die Anwendung möglichst vieler verschiedener Beleuchtungskonfigurationen (settings) zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, Gesamtfacetten mit bogenförmiger Außenform im Feldfacettenspiegel einzusetzen. Durch diese Maßnahme ergibt sich darüber hinaus der Vorteil, dass der nach dem Stand der Technik erforderliche feldformende Spiegel eingespart werden könnte, wodurch sich die Transmission des Gesamtsystems um annähernd 50% erhöhen würde. Eine wesentliche Schwierigkeit bei der Herstellung bogenförmiger Gesamtfacetten besteht jedoch darin, dass eine sehr hohe Winkelgenauigkeit und eine ebenfalls sehr hohe Oberflächengenauigkeit im Sinne einer geringen Oberflächenrauhigkeit nur sehr schwer gleichzeitig dargestellt werden kann.
Verfahren zum Herstellen von Gesamtfacetten für Facettenspie gel sind beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 100 30 495 A1 und aus der internationalen Patentanmeldung WO 2005/006081 A1 bekannt. Dabei wird in der DE 100 30 495 A1 ein Verfahren beschrieben, bei dem ein hochgenauer Grundkörper galvanisch hergestellt wird, auf dem die Spiegelfacetten aufgebracht werden bzw. bei dem die Spiegelfacetten hochgenau positioniert werden und der Grundkörper galvanisch aufgewachsen wird. Insbesondere bei der Verwendung von Spiegelfacetten aus Silizium ist das in der genannten Schrift beschriebene Verfahren jedoch mit einigen Schwierigkeiten verbunden. So ist es aufgrund der halbleitenden Eigenschaften von Silizium erforderlich, die Spiegelfacetten zunächst einem Beschichtungsprozess zu unterziehen, um sie für galvanische Verfahren zugänglich zu machen. Insbesondere ergeben sich offensichtlich bei der Anwendung der in der genannten Schrift beschriebenen Lehre Schwierigkeiten aus dem Handling der bereits endpolierten Oberflächen der Spiegelfacetten bei der Anordnung in Bezug zu dem Grundkörper.
Ein alternatives Herstellungsverfahren für Gesamtfacetten ist in der internationalen Patentanmeldung WO 2005/006081 A1 vorgestellt. Das beschriebene Verfahren ist jedoch ausgesprochen kostenintensiv, da nur sehr wenige Gesamtfacetten gleichzeitig hergestellt werden können. Ferner lassen sich mit dem beschriebenen Verfahren keine bogenförmigen Gesamtfacetten herstellen, da zur Justage der Gesamtfacetten nach der Lehre der WO 2005/06081 A1 ebene Seitenflächen der Gesamtfacetten notwendig sind.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Gesamtfacetten für einen Facettenspiegel bereitzustellen, das die Herstellung von Gesamtfacetten mit hoher Winkelgenauigkeit und gleichzeitig geringer Oberflächenrauhigkeit, insbesondere für bogenförmige Gesamtfacetten gestattet.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Varianten und Weiterbildungen der Erfindung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Gesamtfacetten für einen Facettenspiegel werden Spiegelfacetten und Bodenfacetten jeweils separat voneinander gefertigt. Dabei erhalten die Spiegelfacetten eine polierte Oberfläche und werden mittels einer Bodenfacette auf einem Grundkörper angeordnet. Die Winkelorientierung der polierten Oberfläche zu einer Referenzfläche des Grundkörpers ist dabei vorgegeben und die geforderte Genauigkeit der Winkelorientierung kann dadurch erreicht werden, dass zunächst eine Messung der Winkelorientierung einer Spiegelfacette vorgenommen wird und nachfolgend eine passende Bodenfacette bereitgestellt wird.
Dabei kann die passende Bodenfacette aus einer Mehrzahl von vorgefertigten Bodenfacetten durch eine Winkelmessung ausgewählt oder angepasst an die Geometrie der Spiegelfacette gefertigt werden.
Insbesondere können die Bodenfacetten und die Spiegelfacetten durch ein Bondverfahren miteinander zu Gesamtfacetten verbunden werden.
Ebenso besteht die Möglichkeit, die Bodenfacetten mit dem Grundkörper durch ein Bondverfahren zu verbinden.
Die Gesamtfacetten können vor der Montage auf dem Grundkörper insbesondere mittels eines Bondverfahrens zu Blöcken verbunden werden. Dabei kann nach dem Verbinden der Gesamtfacetten zu Blöcken eine Messung der Winkelorientierung der polierten Oberflächen der Spiegelfacetten erfolgen.
Es ist von Vorteil, wenn die der Spiegelfacette zugewandte Fläche der Bodenfacette einen größeren Flächeninhalt zeigt als die der Bodenfacette zugewandte Fläche der Spiegelfacette.
Für den Grundkörper kann das selbe Material gewählt werden wie für die Spiegel- bzw. Bodenfacette, welche insbesondere auch bogenförmig ausgebildet sein kann. Insbesondere kann der Grundkörper, die Spiegelfacette oder die Bodenfacette Silizium enthalten.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Herstellung von Facettenspiegeln erheblich vereinfacht und damit verbilligt werden.
Es zeigt:
1 einen Facettenspiegel mit einem Grundkörper und darauf angeordneten Gesamtfacetten,
2 das Grundprinzip der Erfindung,
3 eine schematische Darstellung der Verteilung der Winkel der Oberflächen der Boden- bzw. Spiegelfacetten,
4 zu Blöcken zusammengesetzte Gesamtfacetten,
5 eine Querschnittsdarstellung der Anordnung der Blöcke aus den Gesamtfacetten auf dem Grundkörper in einer ersten Ansicht,
6 eine Querschnittsdarstellung der Anordnung der Blöcke aus den Gesamtfacetten auf dem Grundkörper in einer zweiten Ansicht;
7 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagrammes;
8 eine Darstellung der Geometrien der Spiegel- und Bodenfacetten, und
9 die Anordnung der Spiegelfacetten auf dem Poliertragkörper.
1 zeigt zur Verdeutlichung der geometrischen Verhältnis se einen Facettenspiegel 1 mit einem Grundkörper 2 und darauf angeordneten Gesamtfacetten 5. Die Gesamtfacetten 5 sind dabei bogenförmig ausgebildet und gruppenweise auf dem Grundkörper 2 des Facettenspiegels 1 angeordnet. Dabei können mehrere hundert Gesamtfacetten 5 auf dem Grundkörper 2 angebracht sein; in dem in 1 dargestellten Beispiel sind ca. 300 Gesamtfacetten 5 gezeigt.
In 2 ist das Grundprinzip der Erfindung dargestellt. Im Gegensatz zu der monolithisch hergestellten einstückigen Gesamtfacette 6 nach dem Stand der Technik, die im linken Figurenteil 2a dargestellt ist, wird nach der Lehre der Erfindung die Gesamtfacette 5 aus einer Spiegelfacette 3 und einer Bodenfacette 4 bzw. einer Spiegelfacette 3' und einer Bodenfacette 4' gebildet. In Teilfigur 2b ist eine erste Variante dargestellt, wie ein vorgegebener Winkel zwischen der polierten Oberfläche 7 zur Referenzfläche des Grundkörpers 8 eingestellt werden kann. Dabei wird die Spiegelfacette 3 im wesentlichen mit einem rechteckigen Querschnitt realisiert und die der Spiegelfacette 3 zugewandte Fläche mit dem gewünschten Winkel gegenüber der Referenzfläche des Grundkörpers 8 orientiert. Alternativ kann auch, wie in der Teilfigur 2c dargestellt, die Spiegelfacette 3' mit einem einem Parallelogramm entsprechenden Querschnitt ausgebildet sein. Auch in diesem Fall lässt sich eine korrekte Orientierung der polierten Oberfläche 7' zur Referenzfläche des Grundkörpers 8 erreichen.
In dem in 2 gezeigten Beispiel weist die polierte Oberfläche 7 bzw. 7' der Spiegelfacette 3 bzw. 3' die geforderte Oberflächenrauhigkeit auf. Verfahrensbedingt kann die der Bodenfacette 4 bzw. 4' zugewandte Oberfläche der Spiegelfacette 3 bzw. 3' hinsichtlich ihres Winkels nicht mit einer hinreichend genauen Orientierung gestaltet werden. Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung wird die gewünschte Orientierung der polierten Oberfläche 7 bzw. 7' zur Referenzfläche des Grundkörpers 8 nun dadurch erreicht, dass die Bodenfacette 4 bzw. 4' in geeigneter Weise bereitgestellt, d. h. entweder gefertigt oder ausgewählt, wird. Die beiden Oberflächen der Bo denfacette und der Spiegelfacette, die einander zugewandt sind, können dabei plan und eben oder auch sphärisch sein; die Bodenfacette 4 bzw. 4' und/oder die Spiegelfacette 3 bzw. 3' können aus Silizium bestehen.
Bei der Fertigung der Bodenfacetten 4 bzw. 4' und der Spiegelfacetten 3 bzw. 3' streuen die Winkel der endbearbeiteten Flächen im Falle der Fertigung einer größeren Anzahl von Facetten gaussförmig um einen Sollwinkel. Die entsprechende Verteilung der Winkel der Oberflächen ist in 3 schematisch dargestellt. Dabei wird durch die durchgezogene Kurve die Streuung der Winkel der Oberfläche der Bodenfacette angedeutet, während durch die gestrichelte Kurve die Winkelverteilung der Oberfläche der Spiegelfacette angedeutet wird. Idealerweise liegen die Verteilungen übereinander. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, für beispielsweise eine Spiegelfacette, deren Oberfläche einen Winkel aufweist, der um einen bestimmten Betrag von dem eingestellten Sollwinkel (im Bereich der Symmetrieachse der Kurve) abweicht, eine Bodenfacette zu finden, durch die dieser Fehler gerade kompensiert wird, so dass sich im Ergebnis eine korrekte Ausrichtung der polierten Oberfläche 7 bzw. 7' zur Referenzfläche 8 des Grundkörpers ergibt. Es wird also zunächst die Winkelorientierung der polierten Fläche 7 bzw. 7' der Spiegelfacette 3 bzw. 3' vermessen und nachfolgend ebenfalls durch eine Winkelmessung die passende Bodenfacette 4 bzw. 4' ausgewählt. Somit lassen sich allein durch geschickte Auswahl der beiden zu verbindenden Facetten die Fehler, die aus Ungenauigkeiten in der Fertigung herrühren, kompensieren. Vorteilhaft ist es, wenn die Spiegelfacetten 3 bzw. 3' mit einer höheren Stückzahl produziert werden als die Bodenfacetten 4 bzw. 4', dadurch wird wirksam vermieden, dass eventuell keine Paare für einzelne gewünschte Gesamtfacetten mit der korrekten Winkelorientierung der reflektierenden Oberfläche 7 zusammengestellt werden können. Im Fall der Fertigung von Facetten für mehrere Facettenspiegel ist es ohnehin notwendig, vorab eine sehr hohe Anzahl von Spiegelfacetten 3 bzw. 3' und Bodenfacetten 4 bzw. 4' bereitzustellen, so dass Sonderfertigungen nicht erforderlich sind.
Die polierten Oberflächen 7 der Spiegelfacetten 3 bzw. 3' können dabei dadurch erzeugt werden, dass ein vergleichsweise großer Spiegel poliert wird und die bogenförmigen Spiegelfacetten mittels Erodieren aus dem Spiegel herausgeschnitten werden. Alternativ können fertig zugeschnitten bogenförmige Facetten in einer dichten Packung auf einem Poliertragkörper angeordnet werden und nachfolgend gemeinsam poliert werden, dieses Verfahren zeigt den Vorteil, dass es erheblich kostengünstiger ist als das vorangehend beschriebene. 9 zeigt die Anordnung der Spiegelfacetten 3 auf dem Poliertragkörper im Figurenteil 9a in einer Draufsicht und im Figurenteil 9b als Querschnittsdarstellung.
Eine Alternative zu der oben skizzierten Vorgehensweise besteht darin, zunächst eine Spiegelfacette 3 bzw. 3' auszuwählen und hinsichtlich ihrer Winkelorientierung genau zu vermessen. Danach kann festgelegt werden, mit welchen Winkeln die Oberflächen der zugehörigen Bodenfacette 4 bzw. 4' gefertigt werden müssen, um im Ergebnis eine korrekte Orientierung der polierten Oberfläche 7 zu der Referenzfläche des Grundkörpers 8 zu gewährleisten. Danach kann die Bodenfacette 4 bzw. 4' mit einer Genauigkeit von einigen zehn Sekunden so beschliffen werden, dass sich der passende Winkel ergibt.
In 8 sind zur weiteren Verdeutlichung die geometrischen Eigenschaften der Spiegel- und Bodenfacetten 3 bzw. 4 dargestellt. Dabei zeigt 8a eine Spiegelfacette 3 und 8b eine Bodenfacette 4 jeweils aus x, y, und z-Richtung mit den entsprechenden Krümmungsradien R1 bzw. R2.
Nach der Bereitstellung der Paare von Spiegel- und Bodenfacetten 3, 3', 4, 4' werden diese unter Verwendung eines Bondverfahrens zu Gesamtfacetten zusammengesetzt. Derartige Verfahren lassen sich sehr gut für Kristalle wie insbesondere Silizium verwenden; es ergibt sich eine sehr feste, dauerhafte und gut wärmeleitende Verbindung. Vor dem Zusammensetzen zu Gesamtfacetten oder auch zu einem anderen geeigneten Zeitpunkt im Pro zess können die Spiegelfacetten beschichtet werden. Danach werden die Gesamtfacetten zu Blöcken 9 zusammengesetzt, wie sie in 4 dargestellt sind. Diese Blöcke lassen sich auch in 1 auf dem Grundkörper 2 angeordnet erkennen. 4 zeigt die Blöcke 9 im oberen Figurenteil in einer Draufsicht und im unteren Figurenteil in einer Querschnittsdarstellung. Auch zum Zusammensetzen der Gesamtfacetten 5 zu den Blöcken 9 kann das Bondverfahren in vorteilhafter Weise eingesetzt werden. Dabei werden die Winkel der Oberflächen der Gesamtfacetten 5 jedes Blocks 9 nach der Montage geprüft. Die Anordnung der Gesamtfacetten 5 zu Blöcken 9 bietet den Vorteil, dass bei Fehlern im Zusammenbau nicht der gesamte Facettenspiegel, sondern nur der entsprechende Block 9 fehlerhaft ist. Naturgemäß verbleiben zwischen den Gesamtfacetten 5 im Facettenspiegel Lücken, da jede Gesamtfacette 5 einen eigenen vorgegebenen Winkel aufweist. Die Dimensionen dieser Lücken liegen im Bereich einiger zehn Mikrometer. Diese Problematik lässt sich jedoch dadurch minimieren, dass das optische Design durch eine entsprechende Auswahl der Winkel der Gesamtfacetten, die nebeneinander liegen, geeignet gewählt wird. Um einen guten Zusammenhalt der Blöcke 9 und eine gute Wärmeleitfähigkeit zwischen den Blöcken 9 zu gewährleisten, werden die Bodenfacetten 4 bzw. 4' etwas größer dimensioniert als die Spiegelfacetten 3 bzw. 3'. Auf diese Weise verbleiben zwischen den Bodenfacetten 4 bzw. 4' keine Lücken. Nachdem die Blöcke 9 gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, werden diese auf die Referenzfläche 8 des Grundkörpers gesetzt und dort entweder wiederum mit Hilfe eines Bondverfahrens fixiert oder auch geschraubt. Dabei besteht der Grundkörper aus demselben Material wie die Gesamtfacetten 5, also im vorliegenden Beispiel aus Silizium.
In den 5 bzw. 6 ist in einer Querschnittsdarstellung die Anordnung der Blöcke 9 aus den Gesamtfacetten 5 auf dem Grundkörper 2 aus zwei senkrecht zueinander stehenden Blickrichtungen gezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10030495 A1 [0004, 0004]
- WO 2005/006081 A1 [0004, 0005]
- WO 2005/06081 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Gesamtfacetten (5) aus Spiegelfacetten (3, 3') und Bodenfacetten (4, 4') für einen Facettenspiegel, wobei Spiegelfacetten (3, 3') und Bodenfacetten (4, 4') jeweils separat voneinander gefertigt werden und wobei die Spiegelfacetten (3, 3') mindestens eine polierte Oberfläche (7) erhalten und mittels der Bodenfacette (4, 4') auf einem Grundkörper (2) angeordnet werden und wobei die Winkelorientierung der polierten Oberfläche (7) zu einer Referenzfläche (8) des Grundkörpers (2) vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erreichen der geforderten Genauigkeit der Winkelorientierung eine Messung der Winkelorientierung einer Spiegelfacette (3, 3') vorgenommen wird und eine Bodenfacette (4, 4') in der Weise bereitgestellt wird, dass nach einer Verbindung der Spiegelfacette (3, 3') mit der Bodenfacette (4, 4') die vorgegebene Winkelorientierung zur Referenzfläche (8) des Grundkörpers (2) mit einer vorgegebenen Genauigkeit erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfacette (4, 4') aus einer Mehrzahl von vorgefertigten Bodenfacetten (4, 4') durch eine Winkelmessung ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfacette (4, 4') angepasst an die Geometrie der Spiegelfacette (3, 3') gefertigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfacetten (4, 4') und die Spiegelfacetten (3, 3') durch ein Bondverfahren miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfacetten (4, 4') mit dem Grundkörper (2) durch ein Bondverfahren verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Gesamtfacetten (5) vor der Montage auf dem Grundkörper (2) insbesondere mittels eines Bondverfahrens zu Blöcken (9) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden der Gesamtfacetten (5) zu Blöcken (9) eine Messung der Winkelorientierung der polierten Oberflächen (7) der Spiegelfacetten (3, 3') vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Spiegelfacette (3, 3') zugewandte Fläche der Bodenfacette (4, 4') einen größeren Flächeninhalt aufweist als die der Bodenfacette (4, 4') zugewandte Fläche der Spiegelfacette (3, 3').
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) aus demselben Material besteht wie die Spiegelfacette (3, 3') bzw. die Bodenfacette (4, 4').
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfacetten (3, 3') bogenförmig ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2), die Spiegelfacette (3, 3') oder die Bodenfacette (4, 4') Silizium enthalten.