DE10201143A1 - Precision mount manufacturing method for optical element especially of projection objective for semiconductor lithography, has weight of optical element distributed over positioning feet - Google Patents
Precision mount manufacturing method for optical element especially of projection objective for semiconductor lithography, has weight of optical element distributed over positioning feetInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer hochgenauen Fassung eines optischen Elementes in einem Objektiv. The invention relates to a method for producing a high-precision version of an optical element in one Lens.
Die Erfindung betrifft auch ein Meßverfahren zur Herstellung einer hochgenauen Fassung eines optischen Elementes und eine Meßeinrichtung hierfür. The invention also relates to a measuring method for manufacturing a highly accurate version of an optical element and a Measuring device for this.
Das optische Element kann eine Linse in einem Projektionsobjektiv für die Halbleiter-Lithographie sein. The optical element can be a lens in one Projection lens for semiconductor lithography.
Die Anforderungen an die Genauigkeit von Bearbeitungsverfahren von Auflageflächen, um eine sehr gleichmäßige Auflage des optischen Elementes, z. B. einer Linse, zu schaffen und um Deformationen der Linse zu vermeiden, werden immer höher. Dies gilt insbesondere für Projektionsobjektive in der Halbleiter- Lithographie. The requirements for the accuracy of machining processes of support surfaces to ensure a very even support of the optical element, e.g. B. a lens to create and around Avoiding lens deformation is getting higher. this applies especially for projection lenses in semiconductor Lithograph.
Objektive für die Halbleiter-Lithographie werden im allgemeinen aus einzelnen gefaßten Linsen zusammengesetzt. Die Einzelfassungen der Linsen besitzen Flanschflächen, an denen axial aufeinanderfolgende Linsenfassungen miteinander verschraubt werden. Die Ober- und Unterseiten der Flanschflächen sollen dabei möglichst eben und genau parallel zueinander sein, um bei der Verschraubung mechanische Verspannungen der Fassungen und damit in gleicher Weise der Linsen zu verhindern. Auch hierfür werden die Anforderungen an eine entsprechende Genauigkeit immer höher. Lenses for semiconductor lithography are generally used composed of individual lenses. The Individual versions of the lenses have flange surfaces on which they are axial successive lens frames screwed together become. The top and bottom sides of the flange surfaces should as flat as possible and exactly parallel to each other in order to Mechanical tensioning of the sockets and thus in the same way to prevent the lenses. For this, too the requirements for a corresponding accuracy always higher.
Zum allgemeinen Stand der Technik wird auf die DE 199 57 398 A1 verwiesen, in der ein Verfahren zum Richten der Auflageflächen von Auflagegliedern für eine Linse beschrieben ist. The general prior art is referred to in DE 199 57 398 A1 referenced in a method for straightening the bearing surfaces of support members for a lens is described.
Aus der 198 26 319 A1 und aus der dieser entsprechenden US 5,995,226 ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Ebenheit von Wafer-Oberflächen beschrieben. From 198 26 319 A1 and from the corresponding US 5,995,226 is a device for determining the flatness of Wafer surfaces described.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungsverfahren zur Herstellung von Fassungen von optischen Elementen zu schaffen, mit dem eine sehr hohe Genauigkeit erreicht werden kann. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Meßverfahren und eine Meßeinrichtung zu schaffen, womit mit einer hohen Meßgenauigkeit Fassungen vermessen werden können, insbesondere Auflageflächen von Auflagefüßchen und Flanschflächen. The present invention is based on the object Processing method for the production of frames of optical To create elements with a very high accuracy can be achieved. It is also the job of Invention to provide a measuring method and a measuring device with which frames are measured with a high degree of measuring accuracy can, in particular contact surfaces of support feet and Flange surfaces.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. According to the invention, this object is achieved by the in claim 1 mentioned features solved.
In Anspruch 2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer hochgenauen Fassung für eine Linse in einem Projektionsobjektiv für die Halbleiter-Lithographie beschrieben. In claim 2 is a method for producing a highly accurate mount for a lens in a projection lens for described the semiconductor lithography.
In den Ansprüchen 4 und 5 sind Meßverfahren zur Herstellung von hochgenauen Fassungen aufgezeigt. In claims 4 and 5 are measuring methods for the production of shown high-precision versions.
Die Ansprüche 10 und 11 beschreiben Meßeinrichtungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen Meßverfahren. Claims 10 and 11 describe measuring devices for Implementation of the measuring method according to the invention.
Um möglichst geringe Deformationen eines optischen Elementes, z. B. einer Linse, zu erzielen, sollten die Auflagefüßchen alle die gleiche Steifigkeit besitzen. Außerdem sollten alle Auflageflächen bei einer Linse auf einer dem Linsenradius entsprechenden Kugeloberfläche liegen. To minimize the deformation of an optical element, z. B. a lens, the support feet should all have the same rigidity. Besides, everyone should Contact surfaces for a lens on a lens radius corresponding spherical surface.
Mit den bisher bekannten Meßmitteln und Richtmethoden war die Kontrolle der Genauigkeit der Auflagekräfte und die Deformation der Linse sehr schwierig zu bewerkstelligen, da die Formtoleranz gleich der maximalen zulässigen Linsendurchbiegung sein sollte, nämlich wenige µm. With the previously known measuring devices and straightening methods, the Control of the accuracy of the contact forces and the deformation the lens very difficult to do because the Shape tolerance should be equal to the maximum allowable lens deflection should, namely a few microns.
Erfindungsgemäß werden nun die Auflageflächen nach Feststellung der jeweiligen Lage so nachbehandelt, daß das Gewicht des optischen Elementes, z. B. der Linse, wenigstens weitgehend gleichmäßig auf alle Auflagefüßchen verteilt wird. Das Abtragsverfahren kann z. B. mit entsprechend hoher Genauigkeit in Form einer Ionenstrahlbearbeitung (Ion Beam Figuring), nachfolgend IBF- Verfahren genannt, durchgeführt werden. According to the invention, the contact surfaces are now determined the respective layer treated so that the weight of the optical element, e.g. B. the lens, at least largely is evenly distributed on all support feet. The Removal procedures can include B. with correspondingly high accuracy in the form of a Ion beam figuring, hereinafter IBF- Called procedure.
Wenn in einem sehr vorteilhaften Meßverfahren gemäß Anspruch 4 vorgesehen ist, daß eine indirekte Messung über die Deformation des optischen Elementes, z. B. der Linse, vorgenommen wird, können Schwankungen der Steifigkeit der Auflagefüßchen und Abweichungen der Auflage des optischen Elementes durch ihren Einfluß auf die Oberflächendeformation des optischen Elementes erfaßt werden. If in a very advantageous measuring method according to claim 4 it is provided that an indirect measurement of the deformation of the optical element, e.g. B. the lens is made can fluctuations in the stiffness of the support feet and Deviations in the support of the optical element due to their influence detected on the surface deformation of the optical element become.
Aus der erfaßten Oberflächenform und der durchschnittlichen Steifigkeit der Auflagefüßchen kann dann gegebenenfalls der notwendige Abtrag je Auflagefläche bestimmt werden. From the recorded surface shape and the average Stiffness of the support feet can then, if necessary necessary removal can be determined per contact surface.
Wenn das Abtragsverfahren nach dem IBF-Verfahren durchgeführt wird, kann dies mit einer Genauigkeit von wenigen nm durchgeführt werden. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß im Vergleich zu bekannten Verfahren, mit z. B. einem Richten über Laserstrahlen, keine Spannungen in das Material eingebracht werden. If the removal process is carried out according to the IBF procedure this can be done with an accuracy of a few nm be performed. The advantage of this method is that Comparison to known methods, with z. B. a judging Laser beams, no tension introduced into the material become.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren auch die Flanschflächen der Fassungen verbessert werden. In a very advantageous development of the invention with the method described above also Flange surfaces of the sockets can be improved.
Für das Meßverfahren zur Feststellung der Deformationen bzw. der Oberflächenform des optischen Elementes und auch zur Feststellung der Parallelität und Ebenheit der Flanschflächen kann eine interferometrische Messung eingesetzt werden. For the measuring method to determine the deformations or the surface shape of the optical element and also for Determination of the parallelism and flatness of the flange surfaces can an interferometric measurement can be used.
Bei einem Meßverfahren für die Flanschflächen der Fassung, die aus auf Abstand zueinander liegenden Ringstegen oder Teilringstegen gebildet sind, wird man in vorteilhafter Weise die Stege durch ein oder mehrere Verbindungsstege miteinander verbinden. Bei einer interferometrischen Messung ist dies erforderlich, da hierbei Höhenunterschiede von getrennten Flächen nur im Bereich unterhalb der Meßlänge sicher erfaßt werden können. Die zu vermessenden Flächen müssen deshalb höhenmäßig miteinander verbunden sein, da man andernfalls nur in Wellenlängenabständen entsprechende Informationen erhalten würde. In a measurement method for the flange surfaces of the socket, the from spaced ring webs or Partial ring webs are formed, you will advantageously the webs connect with one or more connecting bars. With an interferometric measurement this is necessary because here differences in height of separate areas only in the area below the measuring length can be detected reliably. The too Measuring areas must therefore be in height with each other be connected, otherwise you will only be at wavelength intervals would receive appropriate information.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens zur Herstellung von hochgenauen Fassungen und des Meßverfahrens nebst Meßeinrichtung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel. Advantageous refinements and developments of the method for the production of high-precision sockets and the measuring process along with measuring equipment result from the rest Subclaims and from the following in principle with reference to the drawing illustrated embodiment.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 ausschnittsweise eine Draufsicht auf eine Fassung einer Linse; FIG. 1 is a fragmentary plan view of a version of a lens;
Fig. 2 teilweise einen Querschnitt durch die Fassung nach der Fig. 1; und FIG. 2 partially a cross section through the socket according to FIG. 1; and
Fig. 3 einen Schnitt entsprechend dem nach der Fig. 2 mit einer interferometrischen Meßeinrichtung für Flanschflächen. Fig. 3 is a section corresponding to that of FIG. 2 with an interferometric measuring device for flange surfaces.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine an sich bekannte Fassung 1 mit einem Zentrierbund 2, an deren Umfangswand, mit oberen Flanschflächen 3 in Form von ringförmigen Stegen, die auf Abstand voneinander angeordnet sind bzw. entsprechend unterschiedliche Durchmesser aufweisen, und untere Flanschflächen 4, die ebenfalls in Form von Ringen über die Fassung 1 vorstehen. Die Fassung 1 ist in nicht näher dargestellter Weise in ein Objektiv 5 (gestrichelt dargestellt) eingebaut. Die Flanschflächen 3 und 4 können auch durch teilringförmige Stege gebildet werden, die sich somit nur abschnittsweise über die Fassung 1 erstrecken. Figs. 1 and 2 show a known holder 1 with a centering collar 2, on its peripheral wall, with the upper flange 3 in the form of annular lands, which are arranged at a distance from each other and having respective different diameters, and lower flange 4, which also protrude from the version 1 in the form of rings. The socket 1 is installed in a lens 5 (shown in broken lines) in a manner not shown. The flange surfaces 3 and 4 can also be formed by partially annular webs, which thus only extend in sections over the socket 1 .
Die Fassung 1 weist eine Vielzahl von über ihren inneren Umfang verteilt angeordneten Auflagefüßchen 6 auf, die jeweils mit Auflageflächen 7 versehen sind und die über dünne Stege 8 mit dem Grundkörper der Fassung 1 verbunden sind. Auf die Auflageflächen 7 wird eine Linse 9 als optisches Element (in der Fig. 1 lediglich teilweise gestrichelt dargestellt) aufgelegt. Auf diese Weise erhält man eine sehr weiche deformationsentkoppelte Lagerung der Linse 9 gegenüber Vibrationen und Erschütterungen von außen her. The socket 1 has a plurality of support feet 6 arranged distributed over its inner circumference, each of which is provided with support surfaces 7 and which are connected to the base body of the holder 1 via thin webs 8 . A lens 9 is placed on the support surfaces 7 as an optical element (only partially shown in broken lines in FIG. 1). In this way, a very soft deformation-decoupled mounting of the lens 9 against vibrations and shocks from the outside is obtained.
Die Auflagefüßchen 6 führen jedoch z. B. bei den hohen in der Halbleiter-Lithographie geforderten Genauigkeiten, zu einer Deformation der Linse 9, welche entsprechend der Anlage bzw. Andruckkraft der einzelnen Auflagefüßchen 6 über den Umfang verteilt unterschiedlich sein kann und sich dementsprechend negativ auf die Präzision des Objektives 5 auswirkt. The support feet 6 , however, lead z. B. at the high accuracies required in semiconductor lithography, to a deformation of the lens 9 , which can be distributed over the circumference in accordance with the system or contact pressure of the individual support feet 6 and accordingly has a negative effect on the precision of the objective 5 .
Um nun eine möglichst geringe Linsendeformation zu erzielen, sollten die Stege 8 der Auflagefüßchen 6 alle eine gleiche Steifigkeit besitzen. Darüber hinaus sollen alle Auflageflächen 7 auf einer dem Linsenradius entsprechenden Kugeloberfläche liegen. Dies bedeutet, das Gewicht des optischen Elementes soll weitgehend gleichmäßig auf alle Auflagefüßchen 6 verteilt werden. In order to achieve the lowest possible lens deformation, the webs 8 of the support feet 6 should all have the same rigidity. In addition, all contact surfaces 7 should lie on a spherical surface corresponding to the lens radius. This means that the weight of the optical element should be distributed largely evenly over all the support feet 6 .
Hierzu ist es vorab erforderlich festzustellen, welche Kräfte von den Auflagefüßchen 6 jeweils auf die Linse 9 ausgeübt werden. For this purpose, it is necessary to determine in advance which forces are exerted on the lens 9 by the support feet 6 .
Durch eine indirekte Messung über die Deformation der Linse 9 können nun Schwankungen in den Steifigkeiten der Auflagefüßchen 6 und Abweichungen der Linsenauflage durch deren Einfluß auf die Oberflächendeformation der Linse 9 erfaßt werden. By an indirect measurement via the deformation of the lens 9 can now fluctuations of the lens support can be detected by their influence on the surface deformation of the lens 9 in the stiffness of the bearing feet 6 and deviations.
Aus der auf diese Weise ermittelten Oberflächenform und der durchschnittlichen Steifigkeit der Auflagefüßchen 6 kann dann in einer Nachbehandlung ein notwendiger Abtrag je Auflagefüßchen 6 bestimmt werden. From the surface shape determined in this way and the average rigidity of the support feet 6 , a necessary removal per support foot 6 can then be determined in a post-treatment.
Für den entsprechenden Abtrag an einer Auflagefläche 7 kann vorzugsweise das IBF-Verfahren verwendet werden, wobei eine Genauigkeit von wenigen nm erreichbar wird. Falls größere Abtragungen erforderlich sind, kann dieses Verfahren gegebenenfalls auch mehrfach angewendet werden. The IBF method can preferably be used for the corresponding removal on a contact surface 7 , an accuracy of a few nm being achievable. If larger removals are required, this procedure can also be used several times if necessary.
Zur Vermessung der Flanschflächen 3 und 4 mit einer sehr hohen Meßgenauigkeit wird ein interferometrisches Meßverfahren verwendet. Hierfür sollte die zu messende Fläche, in diesem Fall die beiden Flanschflächen, bereits eine Rauhigkeit im Bereich von wenigen nm besitzen. An interferometric measuring method is used to measure the flange surfaces 3 and 4 with a very high measuring accuracy. For this, the surface to be measured, in this case the two flange surfaces, should already have a roughness in the range of a few nm.
Für ein interferometrisches Meßverfahren ist es jedoch erforderlich, daß die Flanschflächen 3 bzw. 4, die in Ringform oder in Teilringform vorgesehen sind, durch Querstege 10 miteinander verbunden sind. For an interferometric measuring method, however, it is necessary that the flange surfaces 3 and 4 , which are provided in the form of a ring or in the form of a partial ring, are connected to one another by cross webs 10 .
In der Fig. 3 ist beispielsweise eine Meßeinrichtung für ein interferometrisches Meßverfahren dargestellt. Die Messung ist dabei über Teilinterferenzen durchgeführt, die zwischen einer Masterplatte 11 und der Fassung 1 entstehen. Die Masterplatte 11 liegt unter den Flanschflächen 4 und besitzt einen Durchmesser, der größer ist als der der Fassung 1. Dies bedeutet, der Randbereich der Masterplatte 11 steht über die Fassung 1 hinaus. Auf die oberen Flanschflächen 3 ist eine zweite Platte 12 aufgelegt, die den gleichen Außendurchmesser aufweist wie die Masterplatte 11, jedoch eine Ringform besitzt, damit sie über den inneren Teil der Fassung 1 der Linse 9 gestülpt und über die Flanschflächen 3 gesetzt werden kann. Um Deformationen der Fassung 1 zu vermeiden, können die beiden Platten 11 und 12 gegebenenfalls auch mit geringem Abstand zu den Flanschflächen 3 und 4 angeordnet werden. In FIG. 3, a measuring device is shown, for example, for an interferometric measuring method. The measurement is carried out via partial interferences that arise between a master plate 11 and the holder 1 . The master plate 11 is located below the flange surfaces 4 and has a diameter that is larger than that of the socket 1 . This means that the edge area of the master plate 11 projects beyond the socket 1 . On the upper flange surfaces 3 , a second plate 12 is placed, which has the same outer diameter as the master plate 11 , but has a ring shape, so that it can be placed over the inner part of the frame 1 of the lens 9 and placed over the flange surfaces 3 . In order to avoid deformation of the socket 1 , the two plates 11 and 12 can optionally also be arranged at a short distance from the flange surfaces 3 and 4 .
Um zu vermeiden, daß die ebenen Grenzflächen 14 und 16 der transparenten Meßplatten 11 und 12 selbst Interferenzmuster erzeugen, die sich dem die Meßinformation enthaltenen Interferenzmuster überlagern würden, sind die Meßplatten 11 und 12 keilförmig, z. B. mit einem Keilwinkel von 5° auszuführen. In order to avoid that the flat interfaces 14 and 16 of the transparent measuring plates 11 and 12 themselves generate interference patterns which would overlap the interference pattern containing the measuring information, the measuring plates 11 and 12 are wedge-shaped, e.g. B. with a wedge angle of 5 °.
Zur Messung der Ebenheit der unteren Flanschflächen 4 wird über ein Interferometer 13a die Interferenz mit der planen Grenzfläche 14 der Masterplatte 11 ausgewertet. To measure the flatness of the lower flange surfaces 4 , the interference with the flat interface 14 of the master plate 11 is evaluated via an interferometer 13 a.
Die Ebenheit der oberen Flanschflächen 3 wird durch die Interferenz mit einem Interferometer 13b an der Grenzfläche 16 der oberen ringförmigen Meßplatte 12 gemessen. The flatness of the upper flange surfaces 3 is measured by the interference with an interferometer 13 b at the interface 16 of the upper annular measuring plate 12 .
Die Parallelität zwischen den oberen Flanschflächen 3 und den unteren Flanschflächen 4, die durch den Pfeil 15 angedeutet ist, wird über die Parallelität der beiden Platten 11 und 12 bzw. den Grenzflächen 14 und 16 über ein Interferometer 17 gemessen, wobei die Grenzflächen 14 und 16 jeweils die Seiten der Platten 11 und 12 sind, die zueinander gerichtet sind. The parallelism between the upper flange surfaces 3 and the lower flange surfaces 4 , which is indicated by the arrow 15 , is measured via the parallelism of the two plates 11 and 12 or the interfaces 14 and 16 via an interferometer 17 , the interfaces 14 and 16 are respectively the sides of the plates 11 and 12 facing each other.
Für die Auswertung der Ergebnisse sind die Interferometer 13a, 13b und 17 mit entsprechenden Auswerteeinrichtungen versehen. For the evaluation of the results, the interferometers 13 a, 13 b and 17 are provided with corresponding evaluation devices.
Claims (15)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2002101143 DE10201143A1 (en) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | Precision mount manufacturing method for optical element especially of projection objective for semiconductor lithography, has weight of optical element distributed over positioning feet |
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DE2002101143 DE10201143A1 (en) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | Precision mount manufacturing method for optical element especially of projection objective for semiconductor lithography, has weight of optical element distributed over positioning feet |
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DE2002101143 Withdrawn DE10201143A1 (en) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | Precision mount manufacturing method for optical element especially of projection objective for semiconductor lithography, has weight of optical element distributed over positioning feet |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012206545A1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-03-21 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Optical assembly of optical imaging device used in microlithography for production of microelectronic circuits, has connecting unit with elastic element that generates coordinated supporting force in supported state of lens |
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2002
- 2002-01-15 DE DE2002101143 patent/DE10201143A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102012206545A1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-03-21 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Optical assembly of optical imaging device used in microlithography for production of microelectronic circuits, has connecting unit with elastic element that generates coordinated supporting force in supported state of lens |
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