DE102010039779A1

DE102010039779A1 - Glas mit geringer wärmeausdehnung für euvl-anwendungen

Info

Publication number: DE102010039779A1
Application number: DE102010039779A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Edward Hrdina; Michael A. Müller; Barbara L. Stainbrook
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2011-03-24
Also published as: JP2011063505A; JP5800478B2; US20110052869A1; US8021755B2

Abstract

Ein Glas mit geringer Wärmeausdehnung schließt ein Glasgrundmaterial mit einer Vorderseite, einer Rückseite und einer Dicke und ein Glasbeschichtungsmaterial, das wenigstens auf die Vorderseite des Glasgrundmaterials aufgebracht ist, ein. Das Glasgrundmaterial besteht im Wesentlichen aus 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% Titandioxid und 80 Gew.-% bis 90 Gew.-% Siliziumdioxid. Das Glasbeschichtungsmaterial besteht auch im Wesentlichen aus Titandioxid und Siliziumdioxid, die Gesamtmenge an Titandioxid im Glasbeschichtungsmaterial ist jedoch kleiner als die Gesamtmenge an Titandioxid im Glasgrundmaterial. Ein Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaselement, das für Lithographie-Anwendungen im extremen Ultraviolett geeignet ist, besteht aus 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% Titandioxid und 80 Gew.-% bis 88 Gew.-% Siliziumdioxid und weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von im Wesentlichen 0 ΔL/L in einem Temperaturbereich von -20°C bis +100°C auf.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die Anmeldung beansprucht die Leistung der U. S. Provisional-Anmeldung Nr. 61/237895, die am 28. August 2009 eingereicht wurde.
HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein ein Glas mit geringer Wärmeausdehnung für Lithographie-Anwendungen im extremen Ultraviolett (extreme ultraviolet lithography, EUVL).
2. Beschreibung des Standes der Technik
Optische Lithographiesysteme weisen eine Systemauflösung, RES, auf, die von drei Parametern abhängig ist: einem prozessbedingten Faktor k₁, der Wellenlänge λ des einfallenden Lichts und der numerischen Apertur. Die nachfolgende Gleichung (1) zeigt die Beziehung zwischen RES, k1, λ und NA. RES = k₁ λ / NA (1)
Der Wert für RES bestimmt das kleinste Merkmal, das mit dem System gedruckt werden kann. Je kleiner der Wert von RES ist, desto kleiner ist das Merkmal, das gedruckt werden kann. RES ist umgekehrt proportional zu NA und direkt proportional zu k₁ und λ. Eine Kombination aus dem Verringern von k₁ und λ und einem Erhöhen von NA kann daher dazu verwendet werden, den Wert von RES zu senken. k₁, λ und NA können jedoch aufgrund von Verfahrens- und Materialbeschränkungen und, da die Auswahl von λ und NA auch die Tiefenschärfe (depth of focus, DOF) beeinflusst, wie in Gleichung (2) gezeigt ist, nicht unbegrenzt oder beliebig geändert werden.
In Gleichung (2) ist k₂ ein prozessbedingter Faktor. Allgemein ist eine große DOF gewünscht, wozu eine Kombination aus einer Erhöhung von k₂ und λ und einer Verringerung von NA erforderlich wäre – dies entspricht genau dem Gegenteil der Strategie zur Verringerung der RES.
Bislang bot die Wellenlänge λ des einfallenden Lichts die meisten Möglichkeiten für Änderungen, wobei derzeit existierende Lithographiesysteme von 248 nm zu 193 nm und zu 157 nm hin geändert wurden. Mit einer Wellenlänge des einfallenden Lichts von 13 nm, macht EUVL einen großen Sprung weg von den derzeit existierenden Lithographiesystemen und bietet eine höhere Auflösung und eine größere Tiefenschärfe als dies mit den derzeit existierenden Lithographiesystemen möglich ist. EUVL-Tools bzw. -Werkzeuge sind darauf abgestellt, Merkmale mit einer Größe von kleiner als 100 nm drucken zu können. Die Kommerzialisierung der EUVL-Werkzeuge war jedoch nicht leicht. Beispielsweise wird extreme Ultraviolettstrahlung (EUV) leicht von nahezu allen bekannten Materialien absorbiert, wodurch es unmöglich ist, die in derzeitigen Lithographiesystemen verwendeten reflektierenden Optiken an EUVL-Systeme anzupassen. Es mussten reflektierende Optiken und Masken für die EUVL-Systeme entwickelt werden. Diese reflektierenden Optiken enthalten üblicherweise reflektierende Multischicht-(ML-)Beschichtungen auf einem Substrat. Eine reflektierende Multischicht besteht aus abwechselnd angeordneten Schichten aus Materialien mit hohem und niedrigem Reflexionsvermögen, üblicherweise aus sich abwechselnden Schichten aus Mo und Si oder Mo und Be.
Substratmaterialien für EUV reflektierende Optiken und Masken müssen strenge Anforderungen hinsichtlich ihres Wärmeausdehnungskoeffizienten (coefficient of thermal expansion, CTE) und ihrer Oberflächenrauigkeit erfüllen, da jede Ausdehnung oder Unebenheit dieser Materialien während des Druckens das Drucken der Merkmale verzerren kann. Insbesondere ist es für reflektierende bildgebende Optiken und Masken wichtig, dass das Substrat bei der Anwendungstemperatur einen CTE von nahezu null aufweist. Üblicherweise wird Glas oder Glaskeramik mit einem geringen CTE als Substratmaterial verwendet. ZERODUR^®-Glaskeramik, hergestellt von Schott AG, und Ultra-Low Expansion (ULE^®)-Glas, hergestellt von Corning Incorporated, wurden als Substratmaterialien für EUVL-Anwendungen bestimmt. ULE^®-Glas ist ein Titandioxidsilikatglas mit einem Titanoxid-(TiO₂-)Gehalt von 5 bis 10 Gew.-%. Code 7972 ULE^®-Glas weist einen mittleren CTE von 0 ± 30 ppb/°C zwischen 5°C und 35°C auf. ULE^®-Glas ist auch in hohem Maße polierbar. Die U. S. Patentanmeldung Nr. 2008/01 321 50 A1 (Arserio et al.) beschreibt ein Verfahren zum Polieren von ULE-Glas bis zu einer Rauigkeit mit hoher Ortsfrequenz von weniger als 0,20 nm rms (quadratischer Mittelwert, root means square). Üblicherweise ist für EUVL-Anwendungen eine Rauigkeit mit hoher Ortsfrequenz in einem Bereich von 0,005 bis 0,30 nm rms gewünscht.
Der CTE ändert sich mit der Temperatur. Ein Null-Übertritt des CTE eines Materials entspricht der Temperatur, bei der der CTE des Materials 0 ppb/°C beträgt. Derzeit ist im Gebiet der EUVL ein Glasmaterial mit 0 ± 5 ppb/°C bei 20°C gewünscht. Code 7972 ULE^®-Glas erfüllt dieses Kriterium mit Null-Übertritt des CTE bei 20°C. Code 7972 ULE^®-Glas weist auch eine stabile Wärmeexpansion in einem Temperaturbereich von etwa 0°C bis 40°C auf, was bei der derzeitigen Generation der EUVL-Anwendungen gut funktioniert. Bei der nächsten Generation der EUVL-Anwendungen mit Hochenergiequellen und erhöhten Wärmegradienten, werden die Eigenschaften des EUV-Materials noch zwingender werden. Bei diesen zukünftigen EUVL-Anwendungen ist ein Glas mit geringer Wärmeausdehnung über einen breiteren Temperaturbereich als es mit dem derzeit erhältlichen ULE^®-Glas möglich ist, und das poliert werden kann, um die Anforderungen an die Oberflächenrauigkeit zu erfüllen, gewünscht.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Glas mit einer geringen Wärmeausdehnung ein Glasgrundmaterial mit einer Vorderseite, einer Rückseite und einer Dicke und ein Glasbeschichtungsmaterial, das wenigstens auf die Oberfläche des Glasgrundmaterials aufgebracht wurde, auf. Das Glasgrundmaterial besteht im Wesentlichen aus 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% Titandioxid und 80 Gew.-% bis 90 Gew.-% Siliziumdioxid. Das Glasbeschichtungsmaterial besteht auch im Wesentlichen aus Titandioxid und Siliziumdioxid. Die Gesamtmenge an Titandioxid in dem Glasbeschichtungsmaterial ist jedoch kleiner als die Gesamtmenge an Titandioxid in dem Glasgrundmaterial.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht ein Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaselement, das für Lithographie-Anwendungen im extremen Ultraviolettbereich geeignet ist, aus 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% Titandioxid und 80 Gew.-% bis 90 Gew.-% Siliziumdioxid und weist einen Wärmeexpansionskoeffizienten von im Wesentlichen 0 ΔL/L in einem Temperaturbereich von –20°C bis +100°C auf.
Diese und weitere Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden ausführlich beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt schematisch ein Glas mit geringer Wärmeausdehnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein Diagramm, dass den Verlauf des Ausdehnungsvermögens einer Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaskeramik, die 15 Gew.-% Titandioxid enthält, eines Silizium-Titandioxid-Glases, das 7,5 Gew.-% Titandioxid enthält, und einer Lithium-Aluminiumsilikat-Glaskeramik zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. In dieser ausführlichen Beschreibung können zahlreiche spezielle Details angegeben sein, die ein vollständiges Verständnis der Erfindung vermitteln sollen. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, wann die Erfindung ohne manche oder alle dieser speziellen Details ausgeführt werden kann. An anderen Stellen können allgemein bekannte Merkmale und/oder Verfahrensschritte nicht ausführlich beschrieben sein, um die Erfindung nicht unnötig zu verschleiern. Daneben bezeichnen gleiche oder identische Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaselement bereit, das zur Verwendung in EUVL-Anwendungen der heutigen und zukünftiger Generationen geeignet ist. In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Glas mit geringer Wärmeausdehnung bereit, das zur Verwendung als Substratmaterial in EUVL-Anwendungen der heutigen und zukünftiger Generationen geeignet ist. Das Glas mit geringer Wärmeausdehnung kann für Objekttische, Spiegel, Masken und Gehäuse verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen das Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaselement und das Glas mit geringer Wärmeausdehnung eine stabile Wärmeausdehnung über den verwendeten Temperaturbereich von etwa –20°C bis +100°C auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen das Silizium-Titandioxid-Glaselement und das Glas mit geringer Wärmeausdehnung eine stabile Wärmeausdehnung über den verwendeten Temperaturbereich von etwa –20°C bis +150°C auf. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt die stabile Wärmeausdehnung einen CTE von im Wesentlichen null über den angegebenen verwendeten Temperaturbereich auf.
1 zeigt ein Glas 1 mit geringer Wärmeausdehnung, das ein Glasgrundmaterial 3 mit einer Vorderseite 5, einer Rückseite 7 und einer Dicke T aufweist. Das Glas 1 mit geringer Wärmeausdehnung weist ein Glasbeschichtungsmaterial 9 auf, das auf die Vorderseite 5 des Glasgrundmaterials 3 aufgebracht wurde. Das Glasbeschichtungsmaterial 9 kann auch auf die Rückseite 7 des Glasgrundmaterials 3 aufgebracht werden. Das Glasbeschichtungsmaterial 9 besteht aus einem in hohem Maße polierbaren Glas. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Glasbeschichtungsmaterial 9 auf eine Oberflächenrauigkeit von weniger als 0,2 nm rms poliert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Glasbeschichtungsmaterial 9 poliert und weist eine Rauigkeit mit hoher Ortsfrequenz in einem Bereich von 0,005 bis 0,3 nm rms auf. Das Glasbeschichtungsmaterial 9 weist eine Dicke t auf, die Dicke t des Glasbeschichtungsmaterials 9 ist jedoch nicht so groß, dass die Wärmebeständigkeit des Glaskeramikgrundmaterials 3 über den verwendeten Temperaturbereich wesentlich beeinträchtigt wird. Die Dicke t des Glasbeschichtungsmaterials 9 ist bevorzugt viel kleiner als die Dicke T des Glasgrundmaterials 3. Die Dicke des Glasbeschichtungsmaterials liegt üblicherweise in einem Bereich von 1 μm bis 500 μm nach dem Polieren. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Dicke des Glasbeschichtungsmaterials in einem Bereich von 1 μm bis 200 μm. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Glasbeschichtungsmaterial 9 im Wesentlichen Titandioxid (TiO₂) und Siliziumdioxid (SiO₂), wobei der Gehalt an TiO₂ in dem Glas größer als 0 Gewichtsprozent (Gew.-%) und kleiner als 12 Gew.-% ist. Als derartiges Glas ist beispielsweise ULE^®-Glas von Corning Incorporated erhältlich. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Glasbeschichtungsmaterial 9 im Wesentlichen Titandioxid (TiO₂) und Siliziumdioxid (SiO₂), wobei der Gehalt an TiO₂ in dem Glas in einem Bereich von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% liegt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Glasbeschichtungsmaterial im Wesentlichen Titandioxid (TiO₂) und Siliziumdioxid (SiO₂), wobei der Gehalt an TiO₂ in dem Glas in einem Bereich von 7 Gew.-% bis 9 Gew.-% liegt.
Das Glasgrundmaterial 3 weist eine stabile Wärmeausdehnung über einen gegebenen Temperaturbereich auf. Der Begriff „stabile Wärmeausdehnung” bedeutet, dass das Glas einen im Wesentlichen konstanten CTE über den speziellen Temperaturbereich aufweist. Das Glasgrundmaterial 3 enthält im Wesentlichen Titandioxid und Siliziumdioxid, wobei die Menge an Titandioxid in dem Glasgrundmaterial 3 wenigstens 10 Gew.-% beträgt und der Rest im Wesentlichen Siliziumdioxid ist. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Glasgrundmaterial 3 im Wesentlichen aus einem Siliziumdioxid-Titandioxid-Glas, das 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% Titandioxid und 80 Gew.-% bis 88 Gew.-% Siliziumdioxid enthält. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Gesamtmenge an Titandioxid in dem Glasgrundmaterial 3 in einem Bereich von 12 Gew.-% bis 17 Gew.-%. Die wesentlichen Bestandteile des bevorzugten Glasgrundmaterials 3 sind daher die gleichen wie diejenigen des Glasbeschichtungsmaterials 9, außer dass der TiO₂-Gehalt im Glasgrundmaterial 3 so ausgewählt ist, dass er größer ist als der TiO₂-Gehalt des Glasbeschichtungsmaterials 9. Es wurde festgestellt, dass der TiO₂-Gehalt die Polierbarkeit des TiO₂-SiO₂-Glases beeinflusst. Insbesondere ist ein TiO₂-SiO₂-Glas mit einem TiO₂-Gehalt in einem Bereich von 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% üblicherweise schwieriger zu polieren als ein TiO₂-SiO₂-Glas mit einem TiO₂-Gehalt in einem Bereich von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, wie nachfolgend erörtert ist. In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, in dem das Glasbeschichtungsmaterial 9 auf das Glasgrundmaterial 3 aufgebracht wird, kann jedoch ein polierbares oder poliertes Glas mit geringer Wärmeausdehnung mit einer stabilen Wärmeausdehnung über einen gegebenen Temperaturbereich der Verwendung erhalten werden, wobei eher das Glasbeschichtungsmaterial 9 als das Glasgrundmaterial 3 poliert wird. Wie nachfolgend in einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben ist, kann es auch möglich sein, ein nicht beschichtetes TiO₂-SiO₂-Glas mit einem hohen TiO₂-Gehalt, z. B. von 12 Gew.-% bis 20 Gew.-%, auf ein für EUVL-Anwendungen geeignetes Maß zu polieren, vorausgesetzt, dass das nicht beschichtete TiO₂-SiO₂-Grundglas bestimmte Kriterien hinsichtlich der Struktur des Titandioxids im Glas erfüllt.
Das U. S.-Patent Nr. 3,690,855 (Schultz) offenbart ein binäres Glas, das im Wesentlichen TiO₂ und SiO₂ enthält, wobei der TiO₂-Gehalt in einem Bereich von etwa 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% liegt. Schultz offenbart, dass das binäre Glas, das im Wesentlichen TiO₂ und SiO₂ enthält, wobei der TiO₂-Gehalt in einem Bereich von etwa 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% liegt, einen negativen CTE in einem nicht gehärteten Zustand über einen Bereich von –200°C bis +700°C aufweist. Schultz offenbart ferner, dass das Glas, das den negativen CTE im nicht gehärteten Zustand aufweist, durch Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 700°C und dem Erweichungspunkt des Glases gehärtet werden kann, um eine Zunahme des CTE des Glases innerhalb des Temperaturbereichs von –200°C bis +700°C zu erreichen. Das bedeutet, dass das TiO₂-SiO₂-Glas mit 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% TiO₂ gehärtet werden kann, um innerhalb des Temperaturbereichs von –200°C bis +700°C einen CTE von null zu erreichen. Schultz offenbart ein TiO₂-SiO₂-Glas, das 15 Gew.-% TiO₂ und 85 Gew.-% SiO₂ enthält, das nach einer Wärmebehandlung bei 900°C einen CTE von im Wesentlichen null über den gesamten Messbereich von –200°C bis +500°C zeigt. 2 zeigt den Verlauf des Ausdehnungsvermögens des TiO₂-SiO₂-Glases, das 15 Gew.-% TiO₂ und 85 Gew.-% SiO₂ enthält, nach dem Härten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen wird das Glaskeramikgrundmaterial 3 aus 1 durch Erzeugen eines TiO₂-SiO₂-Glases mit dem geeigneten TiO₂-Gehalt, wie vorstehend beschrieben ist, hergestellt. Das TiO₂-SiO₂-Glas wird durch Wärmebehandlung gehärtet, um einen gewünschten CTE in einem Bereich von –200°C bis +700°C zu erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Glasgrundmaterial 3 im Wesentlichen einen CTE von null in einem Bereich von etwa 10°C bis 100°C auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Glasgrundmaterial 3 einen CTE von null in einem Bereich von etwa –20°C bis 100°C auf. ”Ein CTE von im Wesentlichen null” bedeutet üblicherweise 0 +/– 5 ppb/K. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Glasgrundmaterial 3 einen CTE von +/– 5 ppb/K bei 20°C und einen Anstieg des Wärmeausdehnungskoeffizienten mit der Temperatur von weniger als 1 ppb/K² über einen Temperaturbereich von 10°C bis 80°C auf. Die vorstehend angegebenen Temperaturbereiche für einen CTE von null schließen jedoch nicht aus, dass das Glasgrundmaterial 3 einen CTE von null über einen größeren Temperaturbereich aufweisen kann. Allgemein kann das Glasgrundmaterial 3 einen CTE von null über einen Temperaturbereich von –200°C bis +700°C aufweisen.
Vor dem Härten kann das TiO₂-SiO₂-Glas für das Glasgrundmaterial 3 unter Verwenden irgendeines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens zum Herstellen von hochqualitativem Glas, z. B. einem Flammenhydrolyseverfahren, einem Dampfabscheidungsverfahren oder einem Solgel-Verfahren, hergestellt werden. Das Glasbeschichtungsmaterial 9 wird als dünner Film auf die Vorderseite 5 und optional auf die Rückseite 7 des Glasgrundmaterials 3 aufgebracht. Das Glasbeschichtungsmaterial 9 kann vor oder nach Behandeln des TiO₂-SiO₂-Glases auf das Glasgrundmaterial 3 aufgebracht werden, um den gewünschten CTE zu erhalten. Das Glasbeschichtungsmaterial 9 kann mit Hilfe von Techniken, wie beispielsweise Solgel- oder Dampfabscheidung, in einem zweiten Herstellungsschritt auf dem TiO₂-SiO₂-Glas oder der Glaskeramik abgeschieden werden. Alternativ dazu kann das Glasbeschichtungsmaterial 9 mittels Dampfabscheidung oder Flammenhydrolyse in einem einstufigen Herstellungsverfahren durch Ändern der Zusammensetzung des Rauchstroms aufgebracht werden, d. h., wenn das TiO₂-SiO₂-Glas ebenfalls mittels Dampfabscheidung oder Flammenhydrolyse hergestellt wird. Alternativ dazu kann das Glasbeschichtungsmaterial 9 mittels verschiedener Klebetechniken, wie beispielsweise optischem Kleben, Fusionsbonden bzw. -kleben bei niedrigen Temperaturen und Glasmassen-Bonding, an das Glasgrundmaterial 3 geklebt werden.
Vorstehend wurde bereits angegeben, dass der TiO₂-Gehalt die Polierbarkeit eines TiO₂-SiO₂-Glases beeinflusst. Es hat sich insbesondere als schwierig herausgestellt, ein TiO₂-SiO₂-Glas mit einem Titandioxidgehalt von 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% auf eine geringe Oberflächenrauigkeit zu polieren. Ohne sich an eine bestimmte Theorie zu binden, wird vermutet, dass sich bei einem TiO₂-SiO₂-Glas mit 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% Titandioxid wenigstens ein Teil des Titandioxids während der Bildung des TiO₂-SiO₂-Glases oder als Folge einer der am Glas vorgenommenen Wärmebehandlungen in einem sechsfachen Koordinationszustand befindet, wohingegen sich das Titandioxid bei Konzentrationen unterhalb von 12 Gew.-% und insbesondere unterhalb von 10 Gew.-% in einem vierfachen Koordinationszustand befindet und dazu neigt, in diesem Zustand zu verbleiben. Als Folge davon wird das sechsfach koordinierte Titandioxid während der Verfestigung des TiO₂-SiO₂-Glases nicht perfekt in das Glas eingebaut oder bewirkt Fehlstellen oder eine Bildung kleiner Kristalle (die beobachtet wird, wenn der Titandioxidgehalt mehr als etwa 17 Gew.-% beträgt) in der Glasstruktur und, wenn das TiO₂-SiO₂-Glas poliert wird, bewirkt das Vorhandensein von Fehlstellen oder Kristallen auf der polierten Oberfläche eine Zunahme der Rauigkeit des Glases. Als Folge davon ist ein TiO₂-SiO₂-Glas mit einem Titandioxidgehalt von 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% für bestimmte EUV-Optiken, wie beispielsweise Spiegel, nicht so gut geeignet, wie ein TiO₂-SiO₂-Glas mit einem Titandioxidgehalt von weniger als 12 Gew.-%. Die anderen Eigenschaften des TiO₂-SiO₂-Glases mit 12 Gew.-% bis 20 Gew.-%, wie beispielsweise, dass sie bei höheren Temperaturen, die bei manchen EUVL-Anwendungen auftreten, stabil sind, machen sie zu einem beliebteren Material bei diesen Anwendungen als TiO₂-SiO₂-Glas mit 5–10 Gew.-%. Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Polierbarkeit eines TiO₂-SiO₂-Glases mit 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% bis zu dem Punkt, an dem das Glas für die EUVL-Anwendung geeignet ist, Verbessert werden, indem eine Beschichtung aus einem TiO₂-SiO₂-Glas mit weniger als 12 Gew.-% Titandioxid auf der Oberfläche des Glases vor dem Polieren aufgebracht wird. In manchen Ausführungsformen liegt der Titandioxidgehalt in einem Bereich von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%. Das Beschichtungsglas glättet die Rauigkeit von TiO₂-SiO₂-Glas mit 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% aus, so dass während des Polierens Teile mit einer Beschichtung aus TiO₂-SiO2-Glas mit 5–10 Gew.-% auf einer Grundlage aus Ti₂SiO₂-Glas mit 12–20 Gew.-% aufgrund der geringeren Oberflächenrauigkeit der beschichteten Teile für EUVL-Anwendungen geeignet sind. Dies ist besonders für Spiegel oder reflektierende Optiken wichtig.
2 zeigt das Ausdehnungsvermögen eines TiO₂-SiO₂-Glases des U. S.-Patents 3,390,855 mit 15 Gew.-% TiO₂ und 85 Gew.-% SiO₂. 2 zeigt ferner das Ausdehnungsvermögen eines ULE^®-Glases mit 7.5 Gew.-% (nominell 7.5 Gew.-% TiO₂, 92.5 Gew.-% SiO₄), erhältlich von Corning Incorporated, und einer CER-VIT^®-Glaskeramik (Lithiumaluminiumsilikat), erhältlich von Owens-Illinois, Toledo, Ohio. Sowohl bei der CER-VIT^®-Glaskeramik als auch bei ULE^®-Glas mit 7.5 Gew.-% TiO₂ liegt der im Wesentlichen ”flache” Bereich des Ausdehnungsvermögens bei etwa 50°C bis etwa +90°C. Das Beschichten des Glases mit 15 Gew.-% TiO₂ mit einem TiO₂-SiO₂-Glas, das weniger als 12 Gew.-% Titandioxid und in manchen Ausführungsformen weniger als 10 Gew.-% Titandioxid enthält, stellt ein Substrat bereit, das aus einem Grundglas mit einer Beschichtung auf der Oberfläche besteht. Die beschichtete Oberfläche kann entsprechend der erforderlichen Rauigkeitswerte poliert werden und das polierte Substrat wird die für fortgeschrittene Anwendungen von EUV-Systemen erforderliche Wärmebeständigkeit aufweisen. Während das Glasbeschichtungsmaterial auf das Glasgrundmaterial aufgebracht wird, kann es poliert werden, um ein poliertes Glas mit geringer Wärmeausdehnung zu erhalten. Das Glasbeschichtungsmaterial kann auf eine gewünschte Oberflächenrauigkeit, z. B. eine Rauigkeit mit einer mittleren Ortsfrequenz von Peak-to-Valley (zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Punkt) von weniger als 10 nm und einer Rauigkeit mit einer hohen Ortsfrequenz in einem Bereich von 0,005 bis 0,30 nm rms poliert werden. Das Glasbeschichtungsmaterial kann unter Verwenden einer abrasiven Aufschlämmung, wie es zum Beispiel im der U. S.-Patentveröffentlichung Nr. 2008/01 321 50 A1 (Arserio et al.) beschrieben ist, poliert werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann nicht beschichtetes TiO₂-SiO₂-Glas mit 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% poliert werden und eine Oberflächenrauigkeit von weniger als 0,2 nm rms aufweisen. In diesen Ausführungsformen und insbesondere, wenn das Glas auf Rauigkeit mit einer mittleren Ortsfrequenz von Peak-to-Valley von weniger als 10 nm und einer Rauigkeit mit einer hohen Ortsfrequenz in einem Bereich von 0,005 bis 0,30 nm rms poliert werden kann, ist die Aufbringung einer Beschichtung aus TiO₂-SiO₂-Glas, das weniger als 10 Gew.-% TiO₂ enthält, auf das Grundglas optional. Das polierte, nicht beschichtete Glas wird eine stabile Wärmeausdehnung über einen Temperaturbereich von etwa –20°C bis etwa +100°C bereitstellen. Ohne sich an eine bestimmte Theorie halten zu wollen, wird vermutet, dass TiO₂-SiO₂-Glas mit 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% TiO₂-SiO₂ selbst dann auf eine Oberflächenrauigkeit von weniger als 0,2 nm rms poliert werden kann, wenn sich TiO₂-SiO₂-Ruß während der Glasbildung abscheidet, so dass die Bildung von sechsfach koordiniertem TiO₂ minimal oder null ist. Das heißt, dass das gesamte oder im Wesentlichen das gesamte TiO₂ in dem Siliziumdioxid-Titandioxid-Glas vierfach koordiniertes TiO₂ ist.
Obwohl die Erfindung nur anhand einer begrenzten Anzahl an Ausführungsformen beschrieben wurde, wird ein Fachmann im Lichte der Offenbarung erkennen, dass andere Ausführungsformen ausgearbeitet werden können, ohne dabei von dem hierin offenbarten Umfang der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung sollte entsprechend nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3690855 [0018]
US 3390855 [0022]
US 2008/0132150 A1 [0022]

Claims

Glas mit geringer Wärmeausdehnung, umfassend: ein Glasgrundmaterial mit einer Vorderseite, einer Rückseite und einer Dicke, wobei das Glasgrundmaterial im Wesentlichen aus 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% Titandioxid und 80 Gew.-% bis 90 Gew.-% Siliziumdioxid besteht; und ein Glasbeschichtungsmaterial, das wenigstens auf die Vorderseite des Glasgrundmaterials aufgebracht wird, wobei das Glasbeschichtungsmaterial im Wesentlichen aus Titandioxid und Siliziumdioxid besteht und wobei eine Gesamtmenge des Titandioxids in dem Glasbeschichtungsmaterial kleiner ist als die Gesamtmenge des Titandioxids im Glasgrundmaterial.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge des Titandioxids im Glasbeschichtungsmaterial weniger als 12 Gew.-% beträgt.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge des Titandioxids im Glasbeschichtungsmaterial in einem Bereich von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% liegt.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge des Titandioxids im Glasbeschichtungsmaterial in einem Bereich von 7 Gew.-% bis 9 Gew.-%.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge des Titandioxids im Glasgrundmaterial wenigstens 12 Gew.-% beträgt.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 5, wobei das Glasgrundmaterial einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der in einem Temperaturbereich von etwa 10°C bis 100°C im Wesentlichen null ist.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 5, wobei das Glasgrundmaterial einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der bei 20°C +/– 5 ppb/K beträgt und einen Anstieg des Wärmeausdehnungskoeffizienten mit der Temperatur von weniger als 1 ppb/K² über einen Temperaturbereich von 10°C bis 80°C aufweist.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 1, wobei das Glasbeschichtungsmaterial poliert ist und eine Rauigkeit mit einer hohen Ortsfrequenz in einem Bereich von 0,005 bis 0,3 nm rms aufweist.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge an Titandioxid im Glasbeschichtungsmaterial in einem Bereich von 12 Gew.-% bis 17 Gew.-% liegt.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 1, wobei eine Dicke des Glasbeschichtungsmaterials kleiner als eine Dicke des Glasgrundmaterials ist.
Glas mit geringer Wärmeausdehnung nach Anspruch 10, wobei die Dicke des Glasbeschichtungsmaterials in einem Bereich von 1 μm bis 500 μm liegt.
Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaselement, das für Lithographie-Anwendungen im extremen Ultraviolett geeignet ist, wobei das Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaselement aus 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% Titandioxid und 80 Gew.-% bis 88 Gew.-% Siliziumdioxid besteht und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von im Wesentlichen 0 ΔL/L in einem Temperaturbereich von –20°C bis +100°C aufweist.
Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaselement nach Anspruch 12, mit wenigstens einer auf eine Oberflächenrauigkeit von weniger als 0,2 nm rms polierten Oberfläche.
Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaselement nach Anspruch 12, das aus 12 Gew.-% bis 16 Gew.-% Titandioxid und 80 Gew.-% bis 84 Gew.-% Siliziumdioxid besteht.
Siliziumdioxid-Titandioxid-Glaselement nach Anspruch 12, wobei die 12 Gew.-% bis 20 Gew.-% Titandioxid im Wesentlichen aus vierfach koordiniertem Titandioxid bestehen.