DE102008011354B3 - Method for joining two components to a composite structure by "fusion bonding" and composite structure, optical element, holding device, projection lens and projection exposure apparatus produced thereby - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden mindestens einer ersten und einer zweiten Komponente (1, 2) zu einer Verbundstruktur (6) durch "fusion bonding", umfassend die Schritte: a) Aufbringen mindestens einer Schicht (3, 4) mit poröser Struktur auf eine Oberfläche (1a, 1b) jeder der Komponenten (1, 2), b) Anrauen der mindestens einen aufgebrachten Schicht (3, 4), c) Zusammenführen der Oberfläche (1a) der ersten Komponente (1) mit einer Oberfläche (2a) der zweiten Komponente (2), und d) Verbinden der Komponenten (1, 2) zu der Verbundstruktur (6) durch "fusion bonding". Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verbundstruktur (6), ein optisches Element und eine Haltevorrichtung für einen Wafer, die aus einer solchen Verbundstruktur gefertigt sind, sowie ein Projektionsobjektiv und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen optischen Element.The invention relates to a method for joining at least one first and one second component (1, 2) to a composite structure (6) by fusion bonding, comprising the steps of: a) applying at least one layer (3, 4) of porous structure b) roughening the at least one applied layer (3, 4), c) merging the surface (1a) of the first component (1) with a surface (2a) the second component (2); and d) bonding the components (1, 2) to the composite structure (6) by fusion bonding. The invention further relates to a composite structure (6), an optical element and a holding device for a wafer, which are manufactured from such a composite structure, as well as a projection objective and a projection exposure apparatus with such an optical element.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden mindestens einer ersten und einer zweiten Komponente zu einer Verbundstruktur durch „fusion bonding”, eine Verbundstruktur, ein optisches Element und eine Haltevorrichtung für einen Wafer, die aus einer solchen Verbundstruktur gefertigt sind, sowie ein Projektionsobjektiv und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen optischen Element.The The invention relates to a method for connecting at least one first and a second component to a composite structure by "fusion bonding", a Composite structure, an optical element and a holding device for one Wafers, which are made of such a composite structure, as well as a projection lens and a projection exposure system with such an optical element.
Bei der Herstellung optischer Elemente, z. B. Linsen oder Phasenschiebern, sowie bei der Herstellung mechanischer Elemente wie Haltevorrichtungen für Wafer ist es oft erwünscht, Komponenten mit ggf. unterschiedlichen optischen oder mechanischen Eigenschaften zu einer Verbundstruktur zu verbinden. Hierzu ist es bekannt, so genannte Bonding-Verfahren zu verwenden, wie zum Beispiel Niedrigtemperatur(„low temperature”)-Bonden, das üblicherweise bei Raumtemperatur oder etwas höherer Temperatur durchgeführt wird und bei dem zwischen den zusammenzufügenden Komponenten ein in der Regel flüssiges Fügemittel eingebracht wird, welches nachfolgend ausgehärtet wird. Daneben wird auch das so genannte Direktbonden („fusion bonding”) verwendet, bei dem die Materialien der Komponenten zusammengepresst und typischerweise bis knapp unterhalb der Übergangstemperatur aufgeheizt werden, um diese an einer Fügestelle miteinander zu verbinden, ohne dass es hierzu eines zusätzlichen Fügemittels bedarf. Die Verbundstruktur wird nachfolgend in der Regel mechanisch bearbeitet, um ein optisches Element mit der gewünschten Form zu erhalten. Am Ende dieses Prozesses kaue ein Element aus einem Material stehen, das in der Natur so nicht vorkommt.at the production of optical elements, eg. As lenses or phase shifters, and in the manufacture of mechanical elements such as wafer holding devices it is often desirable Components with possibly different optical or mechanical Properties to connect to a composite structure. This is It is known to use so-called bonding methods, such as Example low temperature ("low temperature ") - bonding, usually at Room temperature or slightly higher Temperature performed is and in which between the components to be assembled in the Usually liquid joining means is introduced, which is subsequently cured. Next to it will be too the so-called direct bonding ("fusion bonding ") used in which the materials of the components are compressed and typically heated to just below the transition temperature be around this at a joint to connect with each other, without this being an additional joining means requirement. The composite structure is subsequently usually mechanical edited to obtain an optical element with the desired shape. At the End of this process, chew an item out of a material, that does not occur in nature.
Ein Beispiel für ein solches optisches Element ist die Abschlusslinse eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie, die sich z. B. aus mehreren Linsenschalen eines kristallinen Materials, z. B. Lutetium Aluminium Granat (LuAG, Lu3Al5O12), zusammensetzen kann, die jeweils um einen vorgegebenen Winkel zueinander verdreht angeordnet sind, um die natürliche Doppelbrechung in dem Material zu kompensieren.An example of such an optical element is the terminating lens of a projection lens for microlithography, which is z. B. from several lens shells of a crystalline material, for. B. Lutetium aluminum garnet (LuAG, Lu 3 Al 5 O 12 ), which are each arranged at a predetermined angle to each other twisted to compensate for the natural birefringence in the material.
Daneben
ist es z. B. aus der
In
der Mikrolithographie werden daneben zur Halterung eines Wafers
mechanische Vorrichtungen (wafer chuck, wafer stage, wafer table)
benötigt,
die zwar zum Teil monolithisch realisierbar, aber aufgrund der benötigten Baugrößen in der
Regel verhältnismäßig schwer
sind. Bei solchen Anwendungen ist daher häufig eine Verbundstruktur erwünscht, bei
der zur Gewichtsreduktion zwischen den zusammengefügten Komponenten
Hohlräume
gebildet sind. Ferner kann es erforderlich sein, in einem Teil der
Haltevorrichtung ein Material mit hoher Härte und damit hoher Dichte
einzusetzen, dessen Einsatz in einem anderen Teil der Verbundstruktur
nicht erforderlich ist, so dass dort zur Gewichtsreduktion ein Material mit
geringerer Dichte verwendet werden kann, sofern die Haltevorrichtung
als Verbundstruktur realisiert wird. In der Regel werden hierbei
Materialien miteinander verbunden, die einen ähnlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten
(coefficient of thermal expansion, CTE) aufweisen, wie in der
Für das „fusion bonding” werden in der Regel die zusammenzufügenden Oberflächen vorbereitet, indem diese aneinander angesprengt werden. Ansprengen ist eine Verbindung zweier Materialien, bei der Oberflächen nur durch molekulare Anziehungskräfte gehalten werden, d. h. es handelt sich um eine „lösbare” Verbindung, die (unter Einfluss von Feuchtigkeit oder Keilwirkung) teilweise oder vollständig gelöst werden kann. Für das Ansprengen müssen die zu fügenden Komponenten jedoch frei von Partikeln sein, was durch eine Oberflächenreinigung erreicht wird, und auf eine nahezu perfekte Oberflächenebenheit poliert werden. Bei den für das oben beschriebene optische Element wie für die Haltevorrichtung in der Regel benötigten Durchmessern von ca. 200 mm, entsprechend einer Fläche von ca. 400 cm2, tritt jedoch das Problem auf, dass herkömmliche Reinigungsmethoden wie Putzen mit Aceton oder Reiben mit Hirschleder zwar durchgeführt werden können, aber dennoch die Oberflächen nicht aneinander haften, da die Haftung von der absoluten Zahl der auf den Oberflächen vorhandenen verunreinigenden Partikel abhängt, die mit der Größe der Oberfläche ansteigt, selbst wenn eine Reinigung durchgeführt wird. Ohne einen solchen Reinigungsschritt ist ein großflächiges Ansprengen aber in der Regel nicht möglich, weshalb das „fusion bonding” bei großen Oberflächen nicht oder nur mit mangelhaften Resultaten durchgeführt werden kam.For "fusion bonding", the surfaces to be joined together are usually prepared by peeling them together. Wringing is a combination of two materials in which surfaces are held only by molecular attractive forces, ie it is a "releasable" compound which can be partially or completely dissolved (under the influence of moisture or wedge action). For wringing, however, the components to be joined must be free of particles, which is achieved by surface cleaning, and polished to a near perfect surface flatness. In the case of the above-described optical element as for the holding device usually required diameters of about 200 mm, corresponding to an area of about 400 cm 2 , but the problem arises that conventional cleaning methods such as cleaning with acetone or rubbing with deerskin although they can be carried out, yet the surfaces do not adhere to each other, since the adhesion depends on the absolute number of contaminant particles present on the surfaces, which increases with the size of the surface, even when cleaning is performed. Without such a cleaning step, however, large-area wringing is generally not possible, which is why "fusion bonding" did not occur on large surfaces or only with poor results.
Aus
der
Die
Unter der Web-Adresse „www.heise.de/newsticker/meldung/76740” ist ein so genannter Klettverschluss zur Erzeugung einer lösbaren Verbindung von Halbleiterchips bekannt geworden, bei dem die Oberfläche eines Silizium-Bauelements z. B. durch Ionenbeschuss aufgeraut und dadurch eine feine Struktur aus Siliziumnadeln erzeugt wird. Durch den Klettverschluss soll auf das Erhitzen der Komponenten zum Herstellen einer festen Verbindung verzichtet werden können.Under the web address "www.heise.de/newsticker/meldung/76740" is a so-called Velcro closure to produce a detachable connection of Semiconductor chips have become known in which the surface of a Silicon device z. B. roughened by ion bombardment and thereby a fine structure of silicon needles is generated. Through the velcro intended to heat the components to produce a solid Connection can be dispensed with.
Weitere
Vergehausweisen zum direkten Bonden sind bekannt aus
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden zweier Komponenten, welches ein Direktbonden („fusion bonding”) auch großer zusammenzufügender Oberflächenbereiche ermöglicht, eine Verbundstruktur, ein optisches Element sowie eine Haltestruktur für einen Wafer gefertigt aus der Verbundstruktur, ein Projektionsobjektiv und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen optischen Element bereitzustellen.task It is the object of the invention to provide a method for connecting two components, which direct bonding ("fusion bonding ") also great zusammenzufügender surface areas allows one Composite structure, an optical element and a support structure for one Wafer made of the composite structure, a projection lens and a projection exposure apparatus with such an optical Provide element.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend die Schritte: a) Aufbringen mindestens einer Schicht mit poröser Struktur auf eine Oberfläche jeder der Komponenten, b) Anrauen der mindestens einen aufgebrachten Schicht, c) Zusammenführen der Oberfläche der ersten Komponente mit einer Oberfläche der zweiten Komponente, und d) Verbinden der Komponenten zu der Verbundstruktur durch „fusion bonding”. Die Erfinder haben erkannt, dass das üblicher Weise dem „fusion bonding” vorausgehende Ansprengen dadurch ersetzt werden kann, dass zwei Oberflächen aufeinander gelegt werden, von denen zumindest eine angeraut ist, was ebenfalls zu einer Fixierung der beiden Oberflächen relativ zueinander führt (vgl. Klettverschluss), so dass in einem nachfolgenden Schritt das „fusion bonding” durchgeführt werden kann.These Task is done according to a solved first aspect of the invention by a method of the type mentioned above, comprising the steps: a) applying at least one layer of porous structure to a surface of each b) roughening the at least one applied layer, c) Merge the surface the first component having a surface of the second component, and d) joining the components to the composite structure by fusion bonding ". The inventors have recognized that the usual way of "fusion bonding "preliminary Wringing can be replaced by two surfaces facing each other be laid, of which at least one is roughened, which also leads to a fixation of the two surfaces relative to each other (see Velcro), so that in a subsequent step, the "fusion bonding" can be performed.
Hierbei wird auf das Material der ersten Komponente eine zusätzliche, in der Regel polykristalline Schicht aufgebracht, die eine poröse Struktur aufweist, so dass diese besonders einfach angeraut werden kann. Üblicher Weise wird auf die weiteren zu verbindenden Komponenten ebenfalls eine solche Schicht aufgebracht, um eine gute Fixierung der Oberflächen aneinander zu ermöglichen. Es ist aber alternativ ggf. auch möglich, nur die erste Komponente mit einer solchen Schicht zu versehen.in this connection is added to the material of the first component an additional, usually polycrystalline layer applied, which is a porous structure has, so that it can be easily roughened. usual The way to the other components to be connected also such a layer applied to a good fixation of the surfaces together to enable. However, it is alternatively possible, if possible, only the first component to be provided with such a layer.
Bevorzugt werden für die Komponente und die auf diese aufgebrachte Schicht Materialien mit derselben chemischen Zusammensetzung gewählt. Unter Materialien mit derselben chemischen Zusammensetzung werden Materialien verstanden, deren Aufbau (geometrische Struktur) unterschiedlich sein kann, deren chemische Strukturformel aber identisch ist. Insbesondere kann z. B. eine Schicht auf einer Komponente aus Spinell (MgAl2O4) durch Co-Beschichten von MgO und Al2O3 im Verhältnis 1:1 erzeugt werden. In diesem Fall unterscheidet sich der geometrische Aufbau der Schicht von der Spinell-Struktur, aber das Material der Schicht und der Komponente weisen dieselbe chemische Strukturformel auf, so dass dennoch eine gute Haftung der Schicht an der Komponente gewährleistet ist.Preferably, materials having the same chemical composition are selected for the component and the layer applied thereto. Materials with the same chemical composition are materials whose structure (geometric structure) may be different, but whose chemical structural formula is identical. In particular, z. Example, a layer on a component of spinel (MgAl 2 O 4 ) by co-coating of MgO and Al 2 O 3 in the ratio 1: 1 are generated. In this case, the geometric structure of the layer differs from the spinel structure, but the material of the layer and the component have the same chemical structural formula, yet a good adhesion of the layer to the component is ensured.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird für die zu verbindenden Komponenten das gleiche Material gewählt. Dieses Material stimmt bevorzugt mit dem Material der Schicht(en) überein. In obigem Beispiel kann so nach dem „fusion bonding” der Spinell-Schicht mit zwei Komponenten aus Spinell eine Verbundstruktur aus einem einzigen Material erhalten werden, des im Wesentlichen optisch homogen ist, da sich beim „fusion bonding” die poröse Schicht in eine kompakte Spinell-Schicht umwandelt.at an advantageous embodiment is for the components to be connected selected the same material. This Material preferably matches the material of the layer (s). In the above example, after the fusion bonding of the spinel layer with two components of spinel a composite structure of one single material, which is essentially optically homogeneous, because the "fusion bonding "the porous Layer converted into a compact spinel layer.
Bei einer bevorzugten Variante ist das Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Spinell (MgAl2O4), Aluminiumoxid (Al2O3) und LuAG (Lu3Al5O12), Cordierit (Mg2Al4Si5O18), Siliziumcarbid (SiC), (Quarz-)Glas und Glaskeramik, insbesondere Zerodur, ULE oder Clearceram. Insbesondere Spinell und Aluminiumoxid stellen neben LuAG aufgrund ihres hohen Brechungsindex geeignete Materialien für ein Abschlusselement eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie dar. Aufgrund der Baugröße der Abschlusslinse kann diese – je nach gewähltem Material – ggf. nicht aus einer einzelnen Komponente hergestellt werden. Beim Bonden der bei einem solchen Abschlusselement in der Regel großflächigen zu verbindenden Oberflächen tritt das Problem auf, dass diese nicht hinreichend gut gereinigt werden können, um ein Ansprengen zu ermöglichen. Es versteht sich, dass zur Herstellung eines optischen Elements neben den oben genannten, für UV-Strahlung transparenten Materialien auch andere für UV-Strahlung transparente Materialien verwendet werden können, die insbesondere bei der Verwendung als Abschlusselement eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie bei einer Wellenlänge von 193 nm einen Brechungsindex größer als Quarzglas aufweisen sollten. Aber auch für UV-Strahlung intransparente Materialien wie Cordierit oder Siliziumcarbid sind geeignete Materialien für die Komponenten der Verbundstruktur, insbesondere, wenn diese als Haltevorrichtung für einen Wafer verwendet werden soll.In a preferred variant, the material is selected from the group comprising: spinel (MgAl 2 O 4 ), alumina (Al 2 O 3 ) and LuAG (Lu 3 Al 5 O 12 ), cordierite (Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ) , Silicon carbide (SiC), (quartz) glass and glass ceramic, in particular Zerodur, ULE or Clearceram. In particular, spinel and alumina, in addition to LuAG due to their high refractive index suitable materials for a final element of a projection lens for Microlithography. Due to the size of the terminating lens - depending on the selected material - this may not be made from a single component. When bonding the in such a closure element usually large-scale surfaces to be joined, the problem arises that they can not be cleaned sufficiently well to allow wringing. It goes without saying that, in addition to the abovementioned materials which are transparent to UV radiation, it is also possible to use other materials which are transparent to UV radiation, in particular when used as the terminating element of a projection objective for microlithography at a wavelength of 193 nm should have a refractive index greater than quartz glass. However, non-transparent materials such as cordierite or silicon carbide are also suitable materials for the components of the composite structure, in particular if this is to be used as a holding device for a wafer.
Bei einer weiteren Variante wird die Schicht aufgebracht mittels eines Verfahrens ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Physical Vapour Deposition (PVD, physikalische Gasphasenabscheidung), insbesondere thermisches Verdampfen, Elektronenstrahl-Verdampfen, Sputtern (Kathodenzerstäuben), Ionized Cluster Beam Deposition (ICVD, Clusterstrahltechnik) und Chemical Vapour Deposition (CVD, chemische Gasphasenabscheidung). Die genannten Verfahren betreffen Techniken zur Beschichtung von Substraten durch Dampfabscheidung, wobei zwischen physikalischer Dampfabscheidung, bei der keine chemische Reaktion beim Aufdampfen abläuft, und chemischer Dampfabscheidung mit einer solchen chemischen Reaktion unterschieden wird. Es versteht sich, dass auch Varianten der genannten Verfahren zum Einsatz kommen können, z. B. Magnetron-Sputtern, bei dem ein Niedertemperaturplasma in einem Edelgas (meist Argon) benutzt wird, um ein Target-Material abzutragen und auf einem gegenüber liegenden Substrat abzuscheiden, oder Ionenstrahl-Sputtern, bei dem zu diesem Zweck ein Ionenstrahl eingesetzt wird. Das Beschichten muss hierbei anders als sonst üblich nicht notwendiger Weise unter Vakuum erfolgen, da die Schicht porös sein soll. Zur Herstellung einer solchen porösen Schicht eignet sich besonders CVD bei Atmosphärendruck.at In a further variant, the layer is applied by means of a Method selected from the group comprising: Physical Vapor Deposition (PVD, physical Vapor deposition), in particular thermal evaporation, electron beam evaporation, Sputtering (Cathodic Sputtering), Ionized Cluster Beam Deposition (ICVD, Cluster Beam Technology) and Chemical Vapor Deposition (CVD, chemical vapor deposition). The mentioned Methods relate to techniques for coating substrates by Vapor deposition, wherein between physical vapor deposition, in which no chemical reaction takes place during vapor deposition, and chemical vapor deposition with such a chemical reaction a distinction is made. It is understood that also variants of said methods can be used z. B. magnetron sputtering, in which a low-temperature plasma in a Noble gas (usually argon) is used to remove a target material and on one opposite deposition of substrate or ion beam sputtering for which purpose an ion beam is used. The coating must be different than usual not necessarily done under vacuum, since the layer should be porous. to Production of such a porous Layer is particularly suitable for atmospheric pressure CVD.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante wird das Aufbringen der Schicht bei einer Beschichtungstemperatur von weniger als 1000°C, bevorzugt von weniger als 300°C durchgeführt. Hierdurch kann erreicht werden, dass poröse, polykristalline Schichten entstehen, was für das spätere Anrauen vorteilhaft ist.at In a particularly advantageous variant, the application of the layer at a coating temperature of less than 1000 ° C, preferably from less than 300 ° C carried out. In this way it can be achieved that porous, polycrystalline layers arise, what for the later one Roughing is beneficial.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante werden die Oberflächen der Komponenten zum Aufbringen der Schicht mit einer Oberflächenrauhigkeit von 1,0 nm rms oder weniger und bevorzugt einer Oberflächenebenheit von weniger als λ, insbesondere weniger als λ/2 bei λ = 632 nun bereitgestellt. Hierdurch kann das nachfolgende Aufbringen der Schicht erleichtert werden. Wenn die Verbundstruktur als optisches Element verwendet werden soll, ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Oberflächenrauhigkeit bei λ oder darunter liegt, wobei λ die Messwellenlänge von 632 nm (He-Ne-Laser) bezeichnet.at In a particularly advantageous variant, the surfaces of the Components for applying the layer with a surface roughness of 1.0 nm rms or less and preferably a surface flatness of less than λ, in particular less than λ / 2 at λ = 632 now provided. As a result, the subsequent application the layer are facilitated. If the composite structure as optical Element is to be used, it is particularly advantageous if the surface roughness at λ or below where λ is the Measuring wavelength of 632 nm (He-Ne laser).
Bei einer weiteren bevorzugten Variante wird die Oberfläche vor dem Beschichten gereinigt und entfettet, wodurch das Aufbringen einer Schicht mit für das Bonden besonders vorteilhaften Eigenschaften erleichtert werden kann.at In another preferred variant, the surface is present the coating is cleaned and degreased, thereby applying a layer with for the bonding particularly advantageous properties are facilitated can.
Bevorzugt wird die Schicht aufgebracht durch Co-Beschichten von mindestens zwei Konstituenten des Materials. Wie bereits oben am Beispiel von Spinell dargestellt, kann/können die Schicht/die Schichten aufgebracht werden, indem zwei oder mehr ihrer Konstituenten in einem solchen Verhältnis aufgedampft werden, dass sich die chemische Zusammensetzung des gewünschten Schichtmaterials einstellt.Prefers the coating is applied by co-coating at least two constituents of the material. As already mentioned above with the example of Spinel, can / can the layer (s) are applied by two or more their constituents are vaporized in such a ratio that the chemical composition of the desired layer material sets.
In einer vorteilhaften Variante wird die Schicht mit einer Dicke von 500 nm oder weniger, bevorzugt von 100 nm oder weniger aufgebracht. Durch das Aufbringen einer dünnen Schicht kann diese beim nachfolgenden Tempern während des „fusion bondings” verhältnismäßig effizient in eine kompakte Materialschicht umgewandelt werden, so dass das Verfahren bei geringer Prozessdauer durchgeführt werden kann.In In an advantageous variant, the layer with a thickness of 500 nm or less, preferably 100 nm or less. By applying a thin This layer can be relatively efficient in subsequent annealing during fusion bonding be converted into a compact material layer, so that the process can be carried out at low process duration.
Bevorzugt wird das Anrauen mittels eines Verfahrens durchgeführt, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: trockenes Ätzen, nasses Ätzen und Ionenstrahl-Beschießen. Die Oberflächen werden bei allen Verfahren nur so weit angeraut, dass diese sich beim anschließenden „fusion bonding” nicht relativ zueinander verschieben können. Durch das Anrauen wird hierbei eine Schicht mit einer säulenartigen, dem oben erwähnten Klettverschluss verwandten Struktur erzeugt.Prefers roughening is carried out by means of a procedure that selected is from the group comprising: dry etching, wet etching and Ion beam bombardment. The surfaces are roughened in all processes only so far that they themselves during the subsequent "fusion bonding "not can move relative to each other. By roughening this is a layer with a columnar, the above mentioned Velcro generated related structure.
In einer besonders vorteilhaften Variante werden die Oberflächen nach dem Zusammenführen bei einem statischen Druck von mehr als 1 bar fixiert, was für das nachfolgende „fusion bonding” günstig ist.In a particularly advantageous variant, the surfaces after merging fixed at a static pressure of more than 1 bar, which is for the subsequent "fusion bonding "is favorable.
Vorteilhafter Weise erfolgt das „fusion bonding” bei einer Temperatur von maximal 2100°C, bevorzugt 1500°C, besonders bevorzugt von maximal 1300°C. Durch eine nicht zu hohe Temperatur beim Bonden kann erreicht werden, dass Deformationen durch die Erhöhung der Viskosität in der Nähe der Übergangstemperatur möglichst gering ausfallen. Die Temperatur beim Bonden kann so hoch gewählt werden; dass ein Anschmelzen der Oberflächen erfolgt, d. h. es kann z. B. bei Spinell eine Temperatur von ca. 2100°C bzw. bei Aluminiumoxid eine Temperatur von ca. 2000°C erreicht werden. Das „fusion bonding” wird hierbei bevorzugt unter einem Prozessgas wie z. B. Argon oder Sauerstoff durchgeführt.Advantageously, the fusion bonding takes place at a temperature of at most 2100 ° C., preferably 1500 ° C., more preferably of at most 1300 ° C. By not too high a temperature during the bonding can be achieved that deformations by the increase of the viscosity in the proximity of the Transition temperature as low as possible. The temperature during bonding can be chosen so high; that a melting of the surfaces takes place, ie it can, for. In the case of spinel, for example, a temperature of about 2100 ° C. or, in the case of aluminum oxide, a temperature of about 2000 ° C. can be achieved. The "fusion bonding" is in this case preferably under a process gas such. As argon or oxygen carried out.
In einer vorteilhaften Variante erfolgt das „fusion bonding” bei einer Temperatur von 70% oder weniger, bevorzugt von 60% oder weniger der Schmelztemperatur der Schicht. In diesem Fall erfolgt das „fusion bonding” durch versteckte Diffusion bzw. Migration, so dass kein Anschmelzen der zu verbindenden Oberflächen notwendig ist.In In an advantageous variant, the fusion bonding takes place in one Temperature of 70% or less, preferably 60% or less the melting temperature of the layer. In this case, the "fusion bonding "through hidden diffusion or migration, so that no melting of the to be joined surfaces necessary is.
Um die versteckte Diffusion zu erzeugen, muss in der Regel aber eine Temperatur erreicht werden, die zumindest bei mehr als 50% der Schmelztemperatur der Schicht liegt. Es versteht sich, dass beim Verbinden von zwei Schichten aus unterschiedlichen Schichtmaterialien die Schmelztemperatur der Schicht mit dem höheren Schmelzpunkt die relevante Schmelztemperatur ist.Around but to create the hidden diffusion usually has one Temperature can be achieved, at least at more than 50% of the melting temperature the layer lies. It is understood that when connecting two Layers of different layer materials the melting temperature the layer with the higher Melting point is the relevant melting temperature.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist realisiert in einer Verbundstruktur, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren wie oben beschrieben, mit mindestens einer ersten und zweiten Komponente aus dem gleichen Material, die an zwei Oberflächen miteinander verbunden sind, wobei zwischen den Oberflächen eine Zwischenschicht eingebracht ist, welche durch „fusion bonding” der Komponenten mit mindestens einer auf eine Oberfläche jeder der Komponenten aufgebrachten, angerauten Schicht mit poröser Struktur gebildet ist. Hierbei bestehen die Komponente und die auf diese aufgebrachte Schicht bevorzugt aus Materialien mit derselben chemischen Zusammensetzung. Insbesondere bestehen auch die Komponenten aus dem gleichen Material, so dass im Falle von für UV-Strahlung transparenten Komponenten eine optisch homogene Verbundstruktur erhalten werden kam.One second aspect of the invention is realized in a composite structure, in particular produced according to the method as described above, with at least a first and second component of the same Material attached to two surfaces connected to each other, wherein between the surfaces of a Intermediate layer is introduced, which by "fusion bonding" of the components with at least one applied to a surface of each of the components, roughened layer with porous structure is formed. Here are the component and the on this applied layer preferably of materials with the same chemical Composition. In particular, the components also consist of the same material, so in the case of transparent to UV radiation Components are obtained an optically homogeneous composite structure came.
Eine Verbundstruktur, bei der mehrere Komponenten auf die oben beschriebene Weise übereinander angeordnet werden, kann zur Formung eines optischen Elements, z. B. eines Abschlusselements eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie, eingesetzt werden. Alternativ kann aus einer solchen Verbundstruktur auch eine Haltevorrichtung für einen Wafer, insbesondere ein Wafer-Chuck oder ein Wafer-Tisch, hergestellt werden.A Composite structure in which multiple components to those described above Way over each other can be arranged to form an optical element, for. B. a final element of a projection lens for microlithography used become. Alternatively, from such a composite structure and a Holding device for a wafer, in particular a wafer chuck or a wafer table, getting produced.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich die Zwischenschicht über eine Fläche von mindestens 100 cm2, bevorzugt von mindestens 400 cm2. Derart große Flächen können nur sehr schwer durch Ansprengen miteinander verbunden werden, so dass das Verbinden auf die oben beschriebene Weise die einzige Möglichkeit darstellt, eine solche Verbundstruktur zu erzeugen.In a particularly advantageous embodiment, the intermediate layer extends over an area of at least 100 cm 2 , preferably of at least 400 cm 2 . Such large areas are very difficult to connect to each other by wringing, so that the connection in the manner described above is the only way to produce such a composite structure.
Bei
einer vorteilhaften Variante ist das Material der Komponenten polykristallin.
Polykristalline Materialien können
zur Herstellung von optischen Elementen in der Mikrolithographie
verwendet werden, wie in der eingangs zitierten
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist verwirklicht in einen optischen Element, welches gefertigt ist aus einer Verbundstruktur wie oben beschrieben. Das optische Element wird hierbei typischer Weise durch mechanische Bearbeitung aus der z. B. zylinderförmigen Verbundstruktur geschnitten, um die gewünschte Form für die jeweilige Anwendung zu erhalten.One Another aspect of the invention is realized in an optical Element which is made of a composite structure as above described. The optical element is typically through mechanical processing from the z. B. cylindrical composite structure cut, to the desired Form for to get the particular application.
Ein Aspekt der Erfindung ist verwirklicht in einer Haltevorrichtung für einen Wafer, insbesondere einen Wafer-Chuck oder Wafer-Tisch, der aus der oben beschriebenen Verbundstruktur gefertigt ist. In solchen aus mehreren Komponenten zusammengefügten Haltevorrichtungen können auf besonders einfache Weise Hohlräume gebildet werden. Ferner können unterschiedliche Bereiche der Haltevorrichtungen aus verschiedenen, an die Erfordernisse des jeweiligen Bereichs angepassten Materialtypen hergestellt werden.One Aspect of the invention is realized in a holding device for one Wafer, in particular a wafer chuck or wafer table, made of the composite structure described above is made. In such composed of a plurality of components holding devices can on particularly simple way cavities be formed. Furthermore, can different areas of the holding devices from different, Material types adapted to the requirements of the respective area getting produced.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung ist verwirklicht in einem Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie zur Abbildung einer Struktur auf ein lichtempfindliches Substrat mit mindestens einem solchen optischen Element, welches bevorzugt ein Abschlusselement des Projektionsobjektivs darstellt. Derartige Abschlusselemente weisen insbesondere bei Projektionsobjektiven für die Immersionslithographie eine große Dicke auf, um die Strahlung des Projektionsobjektivs in die Immersionsflüssigkeit einzukoppeln. Abschlusselemente aus Materialien, welche nicht in der hierfür erforderlichen Dicke erhältlich sind, wie z. B. Spinell oder Aluminiumoxid, können auf die oben beschriebene Weise aus einer Verbundstruktur erzeugt werden.Yet Another aspect of the invention is realized in a projection lens for the Microlithography for imaging a structure onto a photosensitive Substrate with at least one such optical element, which preferably represents a closure element of the projection lens. such End elements have in particular projection lenses for the Immersion lithography a big one Thickness on to the radiation of the projection lens into the immersion liquid couple. End elements made of materials that are not in the one for this required thickness are available, such as As spinel or alumina, can on the above described Way can be generated from a composite structure.
Ein Aspekt der Erfindung ist verwirklicht in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Immersionslithographie mit einem Projektionsobjektiv wie oben beschrieben, bei dem das optische Element dem lichtempfindlichen Substrat gegenüber liegend angeordnet ist, wobei zwischen dem lichtempfindlichen Substrat und dem optischen Element eine Immersionsflüssigkeit eingebracht ist. Wie bereits erwähnt, weist das optische Element in diesem Fall eine besonders große Dicke auf, so dass dieses vorteilhafter Weise aus einer Verbundstruktur gefertigt wird.One aspect of the invention is realized in a projection exposure apparatus for immersion lithography with a projection lens as described above, in which the optical element is disposed opposite to the photosensitive substrate, wherein an immersion liquid is introduced between the photosensitive substrate and the optical element. Like him already In this case, the optical element has a particularly large thickness, so that this is advantageously made of a composite structure.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of exemplary embodiments the invention, with reference to the figures of the drawing, the invention essential Details show, and from the claims. The individual characteristics can each individually for one or more in any combination in a variant be realized the invention.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:embodiments are shown in the schematic drawing and are in the explained below description. Show it:
In
Die
poröse
Struktur der Schicht
Die
beiden in
Es
versteht sich, dass durch die Wiederholung der oben beschriebenen
Verfahrensschritte mehrere Komponenten aufeinander gestapelt werden
können,
so dass Verbundstrukturen von nahezu beliebiger Höhe erzeugt
werden können.
Weiterhin kann die Fügestelle,
d. h. die Zwischenschicht
Neben
denn oben dargestellten Beispiel, bei dem Spinell als Material der
Verbundstruktur
Die
auf die oben beschriebene Weise hergestellte Verbundstruktur
Die
Projektionsbelichtungsanlage
Hinter
dem Beleuchtungssystem
Hinter
der auch als Maskenebene bezeichneten Ebene
Das
optische Element
Das
optische Element
Neben
der Herstellung von Verbundstrukturen aus für UV-Strahlung transparenten
Materialien kann das oben beschriebene Verfahren auch zur Herstellung
von Verbundstrukturen eingesetzt werden, die für UV-Strahlung nicht oder nur
teilweise transparent sind. Insbesondere ist dies bei Haltevorrichtungen
für einen
Wafer möglich,
dessen Komponenten typischer Weise aus Cordierit (Mg2Al4Si5O18), Siliziumcarbid
(SiC), Glas oder Glaskeramik, insbesondere Zerodur, ULE oder Clearceram
bestehen. Zwei Beispiele für
solche Haltevorrichtungen werden im Folgenden anhand der
In
Es
versteht sich, dass die Verbundstruktur
Die
beiden Komponenten
Auf
der oberen Komponente
Auf
den beiden einen Grundkörper
der Stützstruktur
Der
so gebildete Wafer-Tisch
Erst mittels des oben dargestellten Verfahrens wird es möglich, Komponenten an großen Flächen von ca. 400 cm2 und mehr durch „fusion bonding” miteinander zu verbinden. Es versteht sich, dass das oben beschriebene Verfahren bzw. die Verbundstruktur nicht nur in der Mikrolithographie, sondern auch in anderen Gebieten vorteilhaft eingesetzt werden können, z. B. in der Röntgen-Teleskopie oder in Laserbearbeitungsanlagen.It is only by means of the method described above that it becomes possible to connect components to one another by large areas of approximately 400 cm 2 and more by fusion bonding. It is understood that the method described above or the composite structure can be used advantageously not only in microlithography, but also in other areas, for. B. in the X-ray telescope or in laser processing systems.
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