DE102005019716A1 - Optical system including optical element with its support useful for projection objectives in microlithography has nickel or hard material coating of optical element surface and optical element consisting of refractive crystalline material - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein optisches System mit einem optischen Element und mit Lagereinrichtungen für das optische Element nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The The invention relates to an optical system with an optical element and with storage facilities for the optical element according to the closer defined in the preamble of claim 1 Art.
Derartige optische Systeme mit einem optischen Element und entsprechenden Lagereinrichtungen, wie beispielsweise in einer Fassung gelagerte Linsen, Abschlußplatten oder dergleichen, sind allgemein bekannt. Häufig wird das optische Element dabei zum Erzielen einer sehr hohen Genauigkeit hinsichtlich seiner Position mit entsprechenden Lagereinrichtungen fest verbunden, beispielsweise verklebt. Um den Eintrag von Spannungen in das optische Element zu verhindern, sind die Lagereinrichtungen dabei häufig als einzelne Auflagefüßchen ausgebildet. Ein Verkleben mit diesen Füßchen bedeutet nun, dass das optische Element praktisch nicht mehr von der Lagereinrichtung zu entfernen ist, das optische System also nur unter sehr großem Aufwand demontiert werden kann.such optical systems with an optical element and corresponding Storage devices, such as lenses mounted in a socket, end plates or the like, are well known. Often the optical element becomes doing so to achieve a very high accuracy in terms of his Position firmly connected to corresponding storage facilities, for example bonded. To the entry of stresses in the optical element To prevent this, the storage facilities are often as formed individual support feet. A bonding with these feet means Now, that the optical element is practically out of the storage facility To remove, so the optical system only at great expense can be dismantled.
Ist es nun erforderlich, dass das optische Element in dem optischen System ohne allzu großen Aufwand auswechselbar ist, wie beispielsweise bei einer Abschlußplatte in einem Objektiv für die Halbleiter-Lithographie, ist es außerdem bekannt, das optische Element in der Art einer Dreipunktlagerung auf Kugelelementen oder dergleichen zu lagern. Damit wird erreicht, dass das optische Element, sofern es ausgetauscht bzw. demontiert und später wieder montiert wird, reproduzierbar und positionsgenau plaziert werden kann. Die Fixierung der Position muß dann jedoch über Federelemente oder dergleichen erfolgen, welche ihrerseits wiederum Kräfte und Verformungen auf das optische Element aufprägen.is it is now required that the optical element in the optical System without too much effort is interchangeable, such as in a closure plate in a lens for Semiconductor lithography, it is also known, the optical Element in the manner of a three-point bearing on ball elements or to store the like. This ensures that the optical element, if it is exchanged or disassembled and later reassembled, reproducible and can be placed accurately positioned. The fixation of the position must then however over Spring elements or the like take place, which in turn turn personnel and imprint deformations on the optical element.
Die eingesetzten optischen Elemente sind sehr häufig aus einem kristallinen Material. Insbesondere im Bereich der Halbleiter- Lithographie hat sich der Einsatz von Kalziumfluorid (CaF2), aufgrund seiner günstigen optischen Eigenschaften bewährt. Ein derartiges kristallines Material ist jedoch hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften häufig sehr kritisch, so dass es beispielsweise bei Überschreiten einer punktuellen Spannung oder Flächenpressung sehr leicht zu einem Versatz einzelner Gitterebenen gegeneinander kommen kann, welche das optische Element hinsichtlich der optischen Abbildungsqualität unbrauchbar machen.The optical elements used are very often made of a crystalline material. Particularly in the field of semiconductor lithography, the use of calcium fluoride (CaF 2 ) has proven its worth due to its favorable optical properties. However, such a crystalline material is often very critical with regard to its mechanical properties, so that, for example, when a punctiform stress or surface pressure is exceeded, it is very easy to offset individual lattice planes which make the optical element unusable with regard to the optical imaging quality.
Des weiteren kennt der Stand der Technik Beschichtungen von optischen Elementen, beispielsweise reflektierende Metallbeschichtungen zur Herstellung von Spiegeln, wobei diese Beschichtung auf ein Trägermaterial, das sogenannte Substrat, aufgebracht wird.Of Further, the prior art knows coatings of optical Elements, such as reflective metal coatings for Production of mirrors, this coating being based on a carrier material, the so-called substrate is applied.
Es ist die Aufgabe der oben genannten Erfindung, ein optisches System mit einem optischen Element und Lagereinrichtungen zu schaffen, welches eine lösbare und exakte Lagerung des optischen Elements sicherstellt, wobei eine mechanische oder chemische Beeinträchtigung des optischen Elements unterbleibt bzw. minimiert wird.It is the object of the above invention, an optical system to provide with an optical element and storage facilities which is a detachable and ensures exact storage of the optical element, wherein a mechanical or chemical impairment of the optical element is omitted or minimized.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention this Object by the mentioned in the characterizing part of claim 1 Characteristics solved.
Dadurch, dass die Beschichtung des optischen Elements ausschließlich im Bereich der Lagereinrichtungen, also nicht im optisch wirksamen bzw. aktiven Bereich des optischen Elements erfolgt, muß an die Beschichtung keinerlei optischer Anspruch gestellt werden. Die Beschichtung kann also aus einem Material sein, welches hinsichtlich seiner Materialeigenschaft ideal an die Art und Ausführung der Lagereinrichtungen angepaßt ist. Die Beschichtung kann beispielsweise mechanische Belastungen des Materials des optischen Elements vermeiden oder ein Material beinhalten, welches eine wieder lösbare Anhaftung des optischen Elements erleichtert.Thereby, that the coating of the optical element exclusively in Area of storage facilities, so not in the optically effective or active region of the optical element, must be connected to the Coating no optical claim can be made. The coating can therefore be made of a material which, in terms of its material properties ideal for the type and design adapted to the storage facilities is. The coating can, for example, mechanical loads avoid the material of the optical element or a material include a releasable adhesion of the optical Elements facilitated.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist dazu die Beschichtung zumindest in Teilbereichen als Hartstoffbeschichtung ausgebildet. Somit kann beispielsweise beim Einsatz einer Dreipunktlagerung die durch die Lagereinrichtungen in das optische Element eingetragene Spannung sowie die lokale Flächenpressung minimiert werden. Die Lagerelemente der Dreipunktlagerung, als Gegenelemente zu dem optischen Element, sind im allgemeinen Kugeln, welche eine wenigstens annähernd punktförmige Auflage sicherstellen. Eine derartige punktförmige Auflage bedeutet nun jedoch, dass eine besonders hohe Hertz'sche Pressung auftritt, welche das im allgemeinen sehr spröde, beispielsweise kristalline Material, des optischen Elements belastet. Es können hier punktuelle Spannungen auftreten, welche gegebenenfalls oberhalb der zulässigen Schubspannungen liegen.In a particularly favorable Embodiment of the invention is the coating at least formed in partial areas as hard material coating. Thus, can For example, when using a three-point bearing by the Storage facilities in the optical element registered voltage as well as the local surface pressure be minimized. The bearing elements of the three-point bearing, as counter-elements to the optical element, are generally balls, which a at least approximately punctiform edition to ensure. Such a punctiform edition now means However, that a particularly high Hertzian pressure occurs, which in the general very brittle, For example, crystalline material, the optical element charged. It can here point voltages occur, which may be above the permissible Shear stresses are.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Hartstoffbeschichtung im Bereich dieses Auflagepunktes läßt sich nun ein Überschreiten von lokal zulässigen Werten der Schubspannung vermeiden. Die Flächenpressung wird aufgrund der Hartstoffbeschichtung nicht mehr punktuell eingeleitet, sondern auf einen etwas größeren Bereich verteilt, ihr Absolutwert sinkt lokal ab, die mechanische Belastung des optischen Elements geht zurück.by virtue of the hard material coating according to the invention In the area of this support point can now be exceeded from locally permissible Avoid values of shear stress. The surface pressure is due to the hard coating no longer punctually initiated, but on a slightly larger area distributed, their absolute value decreases locally, the mechanical load the optical element goes back.
Des weiteren bietet die Hartstoffbeschichtung den Vorteil, dass sich das Lagerelement, beispielsweise die Kugel, nicht mehr oder nicht mehr so stark wie bei unbeschichteten optischen Elementen in das Material des optischen Elements eindrückt. Kommt es nun zu einer thermischen Ausdehnung, kann eine rein gleitende Bewegung zwischen dem optischen Element und der punktuellen Auflagefläche stattfinden. Der Eintrag von Spannungen durch formschlüssiges Aneinanderhaften der Teile in das optische Element, welche wiederum die optischen Abbildungseigenschaften beeinflussen würden, läßt sich somit vermeiden oder zumindest reduzieren.Furthermore, the hard coating offers tion the advantage that the bearing element, for example, the ball, no longer or not as strong press as in uncoated optical elements in the material of the optical element. If there is now a thermal expansion, a purely sliding movement between the optical element and the punctiform bearing surface can take place. The introduction of stresses by form-fitting adherence of the parts in the optical element, which in turn would affect the optical imaging properties, can thus be avoided or at least reduced.
In einer besonders günstigen, entweder alternativ einsetzbaren oder auch mit der Hartstoffbeschichtung kombinierbaren Ausges taltung der Erfindung ist das Material der Beschichtung zumindest in Teilbereichen magnetisch leitend.In a particularly favorable, either alternatively usable or with the hard material coating Combinable Ausges taltung the invention is the material of Coating at least in some areas magnetically conductive.
Unter magnetisch leitend ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass das Material beispielsweise als metallisches Material ausgebildet ist und von einem Magneten angezogen werden kann.Under magnetically conductive in this context is to be understood that the material is formed, for example, as a metallic material is and can be attracted by a magnet.
Dazu können beispielsweise die Lagereinrichtungen mit magnetischen Elementen versehen sein, so dass ein magnetisches Anhaften bzw. Lösen bei einer Veränderung des magnetischen Flusses bzw. einem Abschalten oder Entfernen des Magneten zwischen dem optischen Element und den Lagereinrichtungen erreicht werden kann. Auch dies fördert in idealer Weise die Austauschbarkeit des optischen Elements. In Kombination mit der oben genannten Dreipunktlagerung bleibt das optische Element außerdem in hohem Grad hinsichtlich seiner Position reproduzierbar.To can For example, the storage facilities with magnetic elements be provided so that a magnetic sticking or loosening at a change the magnetic flux or a shutdown or removal of the Magnet between the optical element and the storage facilities can be achieved. This also promotes the ideal Interchangeability of the optical element. In combination with the above-mentioned three-point bearing, the optical element also remains in high degree of its position reproducible.
Neben diesem rein magnetisch leitenden bzw. magnetisierbaren Material wäre es prinzipiell auch denkbar, dass die Beschichtung selbst permanentmagnetische Eigenschaften aufweist. Da jedoch zur Erzeugung von derartigen magnetischen Eigenschaften, also dem Umstand, dass die Beschichtung selbst als Magnet ausgebildet ist, eine entsprechende Warmbehandlung bzw. Hochtemperaturbehandlung des Materials erforderlich ist, macht dies beim Einsatz in optischen Elementen häufig keinen Sinn, da durch die Einleitung der hohen Temperaturen entsprechende Eigenspannungen oder dergleichen in dem optischen Element entstehen können.Next this purely magnetically conductive or magnetizable material would it be in principle also conceivable that the coating itself permanent magnetic Features. However, since for the production of such magnetic Properties, ie the fact that the coating itself as Magnet is formed, a corresponding heat treatment or high temperature treatment The material required makes this possible when used in optical Elements frequently no sense, as by the introduction of high temperatures appropriate Residual stresses or the like arise in the optical element can.
Bei einer entsprechenden Ausgestaltung des optischen Elements, beispielsweise wenn keine derartig hohen optischen Anforderungen an das optische Element gestellt werden, könnte jedoch durchaus auch eine Beschichtung mit permanentmagnetischen Eigenschaften zum Lagern bzw. Halten des optischen Elements sinnvoll sein. Die Qualitätsansprüche an die optischen Elemente sind in der Projektionsoptik in der Mikrolithographie sehr hoch. Geringere – verglichen mit normalen optischen Systemen immer noch hohe – Anforderungen stellt die Beleuchtungsoptik in der Mikrolithographie.at a corresponding embodiment of the optical element, for example if no such high optical demands on the optical Element could be put but also a coating with permanent magnetic Properties for storing or holding the optical element makes sense be. The quality demands on the optical elements are in the projection optics in microlithography very high. Lower - compared With normal optical systems still high demands Illumination optics in microlithography.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the remaining dependent claims and the embodiments illustrated below with reference to the drawing.
Es zeigt:It shows:
In
Bei
dem optischen Element
Handelt
es sich bei dem optischen Element
Durch
Halteelemente wird das optische Element
Wie
bereits vorstehend erwähnt,
kann es sich um ein optisches Element
Um
nun die vergleichsweise hohen lokalen Kräfte, welche aufgrund der punktuellen
Auflage auf den Kugeln
In
der Darstellung gemäß
Als
Material für
die Beschichtung
Neben
der direkten Verwendung von magnetischen Elementen für die Lagereinrichtungen
Besonders
günstig
für die
Positionierung des optischen Elements
Besonders
günstig
ist es nun, wenn sich die beiden oben genannten Eigenschaften der
Beschichtung
Um
derartige Eigenschaften zu erzielen, könnte die Beschichtung
Diese
Pufferschicht bzw. Verbindungsschicht
Neben
dem hier dargestellten Aufbau mit zwei Schichten
Der
bevorzugte Einsatzzweck eines derartigen optischen Systems
In
Die
Projektionsbelichtungsanlage
Das
grundsätzliche
Funktionsprinzip sieht dabei vor, dass die in das Reticle
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005019716A DE102005019716A1 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Optical system including optical element with its support useful for projection objectives in microlithography has nickel or hard material coating of optical element surface and optical element consisting of refractive crystalline material |
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ID=37085057
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