DE102005047207A1

DE102005047207A1 - Verfahren zum Überarbeiten eines optischen Elementes

Info

Publication number: DE102005047207A1
Application number: DE102005047207A
Authority: DE
Inventors: Jürgen HARTMAIER; Stephan Back; Alexander Dinger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2005-10-01
Filing date: 2005-10-01
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Ein mit einer Fassung (7) verbundenes optisches Element (4) wird dadurch überarbeitet, dass das optische Element (4) zunächst mittels eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens bearbeitet und nachfolgend beschichtet wird. Dabei wird das optische Element (4) vor dem Beschichtungsvorgang aus der Fassung (7) entfernt, um den Einsatz eines Beschichtungsverfahrens bei hohen Temperaturen zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überarbeiten eines an mehreren Kontaktpunkten mit einer Fassung verbundenen optischen Elementes, wobei das optische Element zunächst mittels eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens bearbeitet und nachfolgend beschichtet wird.
Im Rahmen der Herstellung von Objektiven optischer Apparate ist es häufig notwendig, die verwendeten optischen Elemente nach ihrem Einbau in das Objektiv erneut zu vermessen und -unter Berücksichtigung der jeweiligen spezifischen geometrischen Gegebenheiten – mittels eines weiteren Bearbeitungsschrittes nachzubearbeiten. Dabei schließt sich an die Nachbearbeitung der optischen Elemente in der Regel ein Beschichtungsvorgang an.
Üblicherweise wird die Beschichtung aufgebracht, während das optische Element beispielsweise eingelötet oder eingeklebt in seiner Fassung verbleibt. Hieraus ergibt sich jedoch die Problematik, dass es nicht möglich ist, das optische Element mittels eines heißen Beschichtungsverfahrens zu bearbeiten. Die für ein solches Verfahren notwendigen Temperaturen im Bereich von 300°C führen regelmäßig dazu, dass es zu Verspannungen zwischen optischem Element und Fassung kommt und Sprünge, Ausbrüche oder andere Beschädigungen das optische Element unbrauchbar machen. Bei optischen Elementen, z.B. bei Linsen, die in die Fassung geklebt sind, würde es bei diesen Temperaturen auch zu Klebehaltungsproblemen kommen.
Es ist damit nur möglich, ein gefasstes optisches Element mittels eines kalten Verfahrens bei ca. 40°C zu beschichten. Die mit derartigen Verfahren aufgebrachten Beschichtungen haben jedoch durchgängig den Nachteil, dass sie schlecht an der Oberfläche haften und eine relativ hohe Porosität zeigen, was zu einer hohen Kontaminierungs- und Strahlungsanfälligkeit der mittels dieser Verfahren behandelten Elemente führt. Insbeson dere kommt es zu Streulichtproblemen, Transmissionsverlusten und auch zu Aberrationen aufgrund strahlungsinduzierter Schichtveränderungen. Im Ergebnis führt dies zu einer verminderten Langzeitstabilität der mit dem konventionellen Verfahren hergestellten Objektive. Insbesondere bei Verwendung eines beschichteten optischen Elementes, wie z.B. einer Linse, in einem Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage zur Herstellung von Halbleiterelementen, wobei es auf eine höchste Präzision ankommt, können die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten problematisch sein.

Zum Stand der Technik bezüglich Projektionsobjektive wird allgemein auf die DE 102 25 265 A1 und die DE 102 46 828 A1 verwiesen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung und Beschichtung optischer Elemente zu schaffen, dass die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere die Herstellung von optischen Elementen mit einer robusten Beschichtung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem ein mit einer Fassung verbundenes optisches Element zunächst mittels eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens bearbeitet und nachfolgend beschichtet wird. Dabei wird das optische Element vor dem Beschichtungsvorgang aus der Fassung entfernt.

Es wird also erfindungsgemäß lediglich das optische Element selbst den Bedingungen des Beschichtungsvorganges ausgesetzt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass Beschichtungsverfahren verwendet werden können, bei denen gegenüber der konventionellen Vorgehensweise wesentlich höhere Temperaturen herrschen, weil die Problematik des unterschiedlichen thermomechanischen Verhaltens von Fassung und optischem Element nicht mehr vorliegt. Damit können zur Beschichtung insbesondere Verfahren eingesetzt werden, die bei einer Temperatur von ca. 300°C arbeiten. Mit derartigen Beschichtungsverfahren können wesentlich robustere und langzeitstabilere Beschichtungen auf das optische Element aufgetragen werden. Im Ergebnis lassen sich so optische Elemente besserer Qualität und Stabilität herstellen.

Als Oberflächenbearbeitungsverfahren kann in vorteilhafter Weise ein Ion-Beam-Figuring(IBF)-Verfahren verwendet werden.

Es hat sich dabei bewährt, dass das optische Element mittels einer haftenden Verbindung in der Fassung angeordnet, beispielsweise in die Fassung gelötet ist. Lötverfahren stellen eine einfache Möglichkeit zur Verbindung von Komponenten dar. Derartige Verfahren sind technisch ausgereift und gut automatisierbar. Darüber hinaus bieten Lötstellen den besonderen Vorteil, auf einfache Weise durch Erwärmung gelöst werden zu können, sodass der Ausbau des in die Fassung gelöteten optischen Elementes ohne großen Aufwand bewerkstelligt werden kann. Selbstverständlich sind zur Fixierung des optischen Elementes in der Fassung auch andere Möglichkeiten, wie z.B. Einkleben, denkbar.

Zum Entfernen des optischen Elementes aus der Fassung hat es sich dabei besonders bewährt, die haftende Verbindung zunächst in ihrer Haftkraft zu reduzieren und anschließend das optische Element mittels einer geführten, vorzugsweise gedämpften Relativbewegung aus der Fassung zu entfernen. Auf diese Weise können Beschädigungen des optischen Elementes wirksam vermieden werden. Für die oben genannten Löt- bzw. Klebeverbindungen besteht eine vorteilhafte Möglichkeit darin, die Haftkraft zum Lösen der Verbindungen dadurch zu reduzieren, dass man die Verbindungen – ggf. lokal – erwärmt.

Nach dem Beschichtungsvorgang kann das optische Element wieder in die ursprünglich verwendete Fassung eingebracht werden, sodass der Aufwand und der Verbrauch an Komponenten bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gering gehalten wird.

Alternativ ist es auch denkbar, dass das optische Element nach dem Beschichtungsvorgang in eine neue Fassung eingebracht wird.

Um die Justage zu erleichtern, kann das optische Element nach dem Beschichtungsvorgang mit der Fassung über gegenüber den ursprünglichen Kontaktpunkten versetzte neue Kontaktpunkte verbunden werden. Mit dieser Maßnahme wird dem Umstand Rechnung getragen, dass nach dem Entfernen des optischen Elementes aus der Fassung sowohl auf der Fassung als auch auf dem optischen Element selbst Reste von Lot oder einem anderen Verbindungsmittel verbleiben, die eine genaue Ausrichtung des optischen Elementes in der Fassung erschweren könnten, wenn die gleichen Kontaktpunkte bzw. Kontaktstellen gewählt werden.

Die Ausrichtung des optischen Elementes in der Fassung kann mittels Markierungen, insbesondere sogenannter Azimutmarkierungen, auf dem optischen Element und der Fassung vorgenommen werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Azimutorientierung beibehalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich besonders dazu an, Linsen oder andere optische Elemente eines Halbleiterlithograpie-Objektives end- bzw. nachzuarbeiten. Gerade die in der Halbleiterlithographie eingesetzten optischen Elemente sind im täglichen Einsatz extremen Beanspruchungen ausgesetzt. Der Ausfall dieser Komponenten zu teuren Standzeiten, sodass eine robuste, langlebige Beschichtung der verwendeten optischen Elemente besonders wünschenswert ist.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.
Es zeigt:
1 ein Flussdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren, und
2 eine Draufsicht auf eine in einer Fassung aufgenommen Linse.
Gemäß Flussdiagramm nach 1 wird von einer noch nicht abschließend bearbeiteten Linse (im Folgenden als Rohling bezeichnet), beispielsweise für ein dioptrisches Lithographieob jektiv ausgegangen. Der Rohling ist dabei an einzelnen Kontaktpunkten im Bereich seines Umfangs in eine Fassung eingelötet oder eingeklebt.
In einem ersten Schritt wird der Rohling in der Fassung in das Objektiv eingebaut und in eingebautem Zustand vermessen, um die Parameter für die nachfolgende Oberflächenbearbeitung zu ermitteln. Zur weiteren Bearbeitung muss der Rohling aus dem Objektiv ausgebaut werden. Die Oberflächenbearbeitung selbst erfolgt beispielsweise mittels des so genannten IBF-(Ion-Beam-Figuring)-Verfahrens; der Rohling verbleibt dabei in der Fassung. Nach dem Abschluss der Oberflächenbearbeitung wird der Rohling in der Fassung wieder in das Objektiv eingebaut und es schließt sich ein weiterer Messvorgang an. Ergibt die Messung, dass eine weitere Bearbeitung des Rohlings notwendig ist, wird dieser wieder ausgebaut und erneut bearbeitet; dieser Vorgang wird wiederholt, bis der Rohling die gewünschten Abmessungen und das gewünschte Oberflächenprofil aufweist.
Anschließend wird der Rohling aus der Fassung entfernt, um ihn für die nachfolgende Beschichtung vorzubereiten. Hierzu werden Fassung und Rohling lokal im Bereich der Kontaktpunkte erhitzt. Dies führt dazu, dass sich das Lot oder der Kleber an den Kontaktpunkten verflüssigt und die Linse auf schonende Weise aus der Fassung entfernt werden kann. Die lokale Erhitzung lediglich im Bereich der Kontaktpunkte hat den Vorteil, dass weder die Fassung noch die Linse selbst in einem Ausmaß erwärmt werden, das zu Verspannungen zwischen Fassung und Linse und damit möglichen Schädigungen der Linse führt.
Eine geeignete Methode und eine Vorrichtung zum Entfernen einer Linse aus einer Fassung sind in der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 24 222 A1 beschrieben. Diese Methode und die Vorrichtung können zur Realisation der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise angewendet werden. Dabei gewährleistet das in der genannten Schrift beschriebene Verfahren einen schnellen, schonenden Ausbau der Linse aus der Fassung.
Nachdem die Linse aus der Fassung entfernt wurde, wird sie mittels eines Beschichtungsverfahrens bei Temperaturen von ca. 200°C mit einer Beschichtung versehen.
Sobald die Linse abgekühlt ist, wird sie wieder in die Fassung eingebaut. Justageprobleme beim Einbau werden dabei dadurch vermieden, dass die Linse mit der Fassung an neuen Kontaktpunkten, die gegenüber den alten Kontaktpunkten versetzt angeordnet sind, verbunden wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Lot- oder Kleberreste an den alten Kontaktpunkten zu keinem Versatz der Linse in der Fassung führen.
Dies wird insbesondere dadurch erleichtert, dass die Fassung eine Anzahl von Aufnahmeflächen aufweist, von denen zunächst nur die Hälfte an den Kontaktpunkten mit der Linse verbunden werden. Nach dem Beschichten der Linse wird diese über die zweite, zunächst nicht benutzte Hälfte der Aufnahmeflächen mit der Fassung verbunden.
2 zeigt eine Linse 4 in einer Fassung 7. Dabei weist die Fassung 7 einen Außenring 1 sowie einen Innenring 2 auf, auf der Aufnahmefläche 3 angeordnet sind. Die korrekte Orientierung der Linse 4 in der Fassung 7 wird dabei dadurch erreicht, dass sowohl die Linse 4 als auch die Fassung 7 eine Azimutmarkierung 5 bzw. 6 aufweisen, die während der Verfestigung des Lots oder des Klebers an den Kontaktpunkten zur Deckung gebracht werden.
In einem letzten Schritt wird die beschichtete, gefasste Linse wieder in das Objektiv eingebaut.
Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, optische Elemente mit einer Beschichtung zu versehen, die gegenüber Kontaminationen eine verringerte Anfälligkeit zeigt und darüber hinaus robust gegenüber strahlungsindizierten Schichtveränderungen und daraus resultierenden Aberrationen ist. Ferner führt die verwendete Beschichtung zu einer Minimierung von Streulicht bei einer Anwendung der optischen Elemente und damit zu einer Erhöhung und Stabilisierung der Transmission.
Im Ergebnis wird eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer und eine erhöhte Ausfallsicherheit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten optischen Elemente erreicht.

Claims

Verfahren zum Überarbeiten eines mit einer Fassung (7) verbundenen optischen Elementes (4), wobei das optische Element (4) zunächst mittels eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens bearbeitet und nachfolgend beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (4) vor dem Beschichtungsvorgang aus der Fassung (7) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsvorgang bei einer Temperatur von ca. 200°C erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Oberflächenbearbeitungsverfahren ein Ion-Beam-Figuring-Verfahren verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (4) mit der Fassung (7) mittels einer haftenden Verbindung verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (4) in der Fassung (7) gelötet angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (4) in der Fassung (7) geklebt angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (4) aus der Fassung (7) dadurch entfernt wird, dass die haftende Verbindung in ihrer Haftkraft reduziert wird und das optische Element (4) eine geführte Relativbewegung gegenüber der Fassung (7) erfährt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung gedämpft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (4) nach dem Beschichtungsvorgang wieder in die ursprünglich verwendete Fassung (7) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (4) nach dem Beschichtungsvorgang in eine neue Fassung (7) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das an mehreren Kontaktpunkten mit der Fassung (7) verbundene optische Element (4) nach dem Beschichtungsvorgang mit der Fassung (7) über neue Kontaktpunkte verbunden wird, die gegenüber den ursprünglichen Kontaktpunkten versetzt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des optischen Elementes (4) in der Fassung (7) mittels Azimutmarkierungen (5, 6) auf dem optischen Element (4) und der Fassung (7) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem optischen Element (4) um eine Komponente eines Halbleiterlithograpie-Objektives, insbesondere eine Linse, handelt.