DE102007058105A1

DE102007058105A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung von optischen Elementen mittels Laserablation

Info

Publication number: DE102007058105A1
Application number: DE102007058105A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr. Freimann; Franz-Josef Dr. Stickel
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2009-06-10
Also published as: WO2009071421A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Bearbeitung von optischen Elementen sowie derartige optische Elemente, wobei in der Vorrichtung eine Werkstückhalterung zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks (1) und ein Bearbeitungslaser (4) zur Bereitstellung des für die Bearbeitung erforderlichen Bearbeitungslaserlichts sowie eine Dampferzeugungseinrichtung vorgesehen sind, mit welcher vor der zu bearbeitenden Oberfläche des optischen Elements eine Dampfphase mit einem Abtragungsmittel erzeugt werden kann. Weiterhin kann eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der zu bearbeitenden Oberfläche vorgesehen sein, wobei die Erfassungseinrichtung (8, 80, 180) so im Bezug zur zu bearbeitenden Oberfläche (2, 402) angeordnet ist, dass die Topographie der zu bearbeitenden Oberflächen während der Bearbeitung oder unmittelbar zwischen Bearbeitungsschritten ermittelbar ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von optischen Elementen mittels Lasermaterialbearbeitung, wobei eine Werkstückhalterung zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks, ein Bearbeitungslaser zur Bereitstellung des für die Bearbeitung erforderlichen Bearbeitungslaserlichts, eine Fokussieroptik zur Fokussierung des Bearbeitungslaserstrahls auf oder in die Nähe einer Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks und optional eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der zu bearbeitenden Oberfläche vorgesehen sind.
STAND DER TECHNIK
Die optischen Elemente von Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie zur Herstellung von Strukturen im Nanometerbereich beispielsweise für elektrotechnische Bauteile erfordern Oberflächen höchster Präzision. Dies betrifft zum Einen die Pass- bzw. Formgenauigkeit der an den optischen Elementen vorgesehenen optischen Flächen als auch zum Anderen die Güte der optischen Flächen hinsichtlich Rauheit. Darüber hinaus erfordert das optische Design von Beleuchtungssystemen und Projektionsobjektiven in Projektionsbelichtungsanlagen Formen der optischen Elemente, die schwierig herzustellen sind, wie beispielsweise asphärische optische Komponenten oder strukturierte optische Elemente.
Obgleich es eine Vielzahl von Herstellungsverfahren und Vorschlägen für Verbesserungen derartiger Herstellungsverfahren gibt, die bereits zu guten Ergebnissen führen, besteht ständig ein Bedarf neue und verbesserte Verfahren zu entwickeln, die einerseits eine hohe Präzision hinsichtlich der gewünschten Form der optischen Elemente sowie der Glattheit der erzeugten Oberflächen aufweisen als auch dem Bedürfnis einer effektiven Herstellung genügen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von optischen Elementen bereitzustellen, welche oben genannten Forderungen nach Präzision und Effektivität genügen. Insbesondere soll eine Vorrichtung und ein Verfahren angegeben werden, mit welchen extrem glatte und/oder hoch präzise sowie im kleinsten Maßstab definierte Flächen an optischen Elementen im industriellen Maßstab gefertigt werden können.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 34 sowie einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 38, 72 und 76 sowie optische Elemente mit den Merkmalen der Ansprüche 80 und 84. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass die oben angegebene Aufgabe dann in zufrieden stellender Weise gelöst werden kann, wenn eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt werden, bei welchen exakte Materialabträge in definierter, vorbestimmter Weise vorgenommen werden können. Dadurch lässt sich die Genauigkeit erhöhen, weil genau an den Stellen, an denen ein Materialabtrag erforderlich ist, dieser auch durchgeführt werden kann. Zudem wird die Effektivität gesteigert, weil nicht wie bei anderen Verfahren, z. B. beim Schleifen, statistisch zufällig entsprechend überschüssiges Material abgetragen wird, sondern ganz gezielt, so dass die Bearbeitungszeiten deutlich verkürzt werden können. Außerdem lassen sich auf diese Weise gezielte Strukturierungen der Oberflächen, beispielsweise zur Fehlerkorrektur, durchführen.
Bei der Suche nach einem geeigneten Materialabtragsverfahren ist gemäß der Erfindung die Laserbearbeitung und insbesondere die Laserablation sowie hierin wiederum das laserinduzierte Nassätzen (laser-induced wet etching) sowohl von der Rückseite als auch von der Frontseite ausgewählt worden. Die Grundzüge dieser aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sind beschrieben in X. Ding et al, Applied Physics A 75, 437–440 (2002) „Laserinduced back-side wet etching of fused silica with an aqueous solution containing organic molecules", X. Ding, Y. Kawaguchi, H. Niino, A. Yabe, Applied Physics A 75 641–645 (2002) "Laser-induced high-quality etching of fused silica using a novel aqueous medium"; Zhaoxin Wu, Hongbing Jiang, Quan Sun, Hengchang Guo, Hong Yang and Quihuang Gong, Journal of Optics A: Pure Appl. Opt. 6 (2004) 671–674 "Micro-ablation at the front and rear surfaces of a fused silica window by using a femtosecond laser pulse in air"; S. Campbell, F. C. Dear, D. P. Hand and D. T. Reid, Journal of Optics A: Pure Appl. Opt. 7 (2005) 162–168 "Single-pulse femtosecond laser machining of glass"; R. Böhme, S. Pissadakis, M. Ehrhardt, D. Ruthe and K. Zimmer, Journal of Physics D: Appl. Phys. 39 (2006) 1398–1404 "Ultrashort laser processing of transparent material at the interface to liquid"; R. Böhme, A. Braun, K. Zimmer, Applied Surface Science 186 (2002) 276–281 "Backside etching of UV-transparent materials at the interface to liquids.
Bei dem Verfahren wird ein gepulster Laserstrahl auf die zu bearbeitende Oberfläche oder in der Nähe davon fokussiert, wobei insbesondere durch Anordnung eines Abtragungsmittels auf den zu bearbeitenden Oberflächen, beispielsweise in Form einer organischen oder wässrigen Lösung eines organischen Mittels, die Effektivität gesteigert werden kann. Durch die Laserpulse werden nämlich in dem Abtragungsmittel Druckwellen sowie Blasen gebildet und eine lokale Überhitzung erzeugt, welche alle zum Materialabtrag mit beitragen.
Der Laserpuls kann hierbei von der Seite auf das Werkstück gerichtet werden, an der die zu bearbeitende Oberfläche vorliegt, oder bei entsprechend transparenten Materialien von der gegenüberliegenden Seite, also der von der zu bearbeitenden Oberfläche aus gesehenen Rückseite des Werkstücks. Zhaoxin Wu et al (s. o.) beschreiben jedoch für die Bearbeitung von Quarzglas von der Vorderseite in Luftumgebung, dass die Bearbeitungsqualität der Oberflächen äußerst schlecht ist.
Diesem Problem wird nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch begegnet, dass anstelle eines flüssigen Abtragungsmittels auf den zu bearbeitenden Oberflächen ein dampfförmiges Abtragungsmittel im Bereich der zu bearbeitenden Oberfläche bereitgestellt wird. Damit lassen sich sowohl gute Abtragungsergebnisse mit definierten, qualitativ hoch wertigen Oberflächen bei einer Lasereinstrahlung von der Vorder- als auch von der Rückseite erzielen.
Entsprechend weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bearbeitung von optischen Elementen mittels Lasermaterialbearbeitung eine Werkstückhalterung für das zu bearbeitende Werkstück und einen Bearbeitungslaser zur Bereitstellung des für die Bearbeitung erforderlichen Bearbeitungslaserlichts sowie eine Dampferzeugungseinrichtung auf, mit welcher vor der zu bearbeitenden Oberfläche des optischen Elements eine Dampfphase erzeugt werden kann, welche ein Abtragungsmittel umfasst. Unter Dampfphase ist hierbei nicht zu verstehen, dass es eine wasserdampfhaltige Atmosphäre ist, auch wenn dies möglich ist, sondern unter Dampf ist jede gasförmige Atmosphäre zu verstehen, in der entsprechende Komponenten im Gaszustand vorliegen.
Zur Dampferzeugung kann ein Verdampfen mit einer Heizeinrichtung vorgesehen sein, in der ein entsprechendes Abtragungsmittel, wie insbesondere organische Substanzen oder wässrige Lösungen von organischen Substanzen durch entsprechende Temperaturerhöhung verdampft. Insbesondere können auch alle anderen Materialien, die für das sog. laserinduzierte Nassätzen (laser-induced wet etching) verwendet werden, eingesetzt werden.
Darüber hinaus fehlt es bei den oben beschriebenen Verfahren aus dem Stand der Technik an der Möglichkeit, einerseits die exakte Position, an welcher ein Materialabtrag erforderlich ist, festzustellen und andererseits den Bearbeitungsort mit dem Bearbeitungslaserstrahl zu korrelieren. Ferner fehlt es an der Möglichkeit, die Abtragsmenge zu bestimmen und einzustellen.
Diesem Problem wird nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für welchen selbständig und unabhängig sowie in Kombination mit anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung Schutz begehrt wird, dadurch abgeholfen, dass eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, welche die Topographie der zu bearbeitenden Oberfläche im Zusammenhang mit der Bearbeitung, also während der Bearbeitung oder unmittelbar zwischen Bearbeitungsschritten, ermitteln bzw. erfassen kann.
Sofern nämlich die Erfassung der Topographie der zu bearbeitenden Oberfläche während der Bearbeitung oder aber zumindest derart mit der Bearbeitung der Oberfläche kombiniert erfolgt, dass durch die Topographieerfassung die für die weitere Bearbeitung erforderliche Posi tionierung gegenüber dem Bearbeitungslaser beibehalten werden kann, ist die Möglichkeit geschaffen, ganz gezielt überschüssiges Material definiert abzutragen. Insbesondere bedeutet hierbei das Erfordernis, die Topographie unmittelbar zwischen Bearbeitungsschritten zu erfassen, dass das zu bearbeitende Werkstück nicht aus der Werkstückhalterung, in welcher es gegenüber dem Bearbeitungslaserstrahl positioniert ist, entnommen werden muss. Vielmehr kann das Werkstück seine Position gegenüber dem Bearbeitungslaser bzw. Bearbeitungslaserstrahl vor und/oder nach einem Materialabtrag während der Erfassung der Topographie beibehalten.
Die Erfassungseinrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie ein Höhen- und Tiefenprofil verteilt über zumindest einen Teil der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks ermitteln kann. Hierbei kann zudem eine automatisierte Auswertung und Weiterverarbeitung von Messdaten zur Bestimmung eines Höhen- und Tiefenprofils vorgesehen sein. Entsprechend kann eine derartige Erfassungseinrichtung eine Datenverarbeitungsanlage mit entsprechenden Programmen umfassen.
Zur Vermessung des Höhen- und Tiefenprofils kann ein Interferometer oder ein konfokales Mikroskop Verwendung finden und somit von der Erfassungseinrichtung umfasst sein. Das Interferometer kann als Mirau-Interferometer ausgebildet sein, welches in Reflexion die Topographie vermisst, oder als Fizeau-Interferometer, welches das Werkstück im Durchtritt vermisst.
Die Erfassungseinrichtung kann weiterhin eine Kamera und/oder einen optischen Sensor aufweisen, um die von einem Interferometer oder einem konfokalen Mikroskop der Erfassungseinrichtung erzeugten optischen Erscheinungen aufzunehmen. Insbesondere kann hier eine CCD-Kamera zum Einsatz kommen, welche entsprechende Interferenzmuster erfassen kann. Aber auch andere geeignete Sensoren können hier eingesetzt werden.
Insbesondere bei Verwendung eines Fizeau-Interferometers und großen Höhenunterschieden im Oberflächenprofil, welche auch als Pfeilhöhen bezeichnet werden, kann auch ein Wellenfrontsensor, z. B. in Form eines Shack-Hartmann-Wellenfrontsensors, eingesetzt werden. Neben der Messung von großen Wellenfrontdeformationen besitzt ein derartiger Wellenfronsensor den Vorteil, dass viele Wellenlängen und Licht von räumlich und zeitlich inkohärenten Lichtquellen zum Einsatz kommen können. Außerdem ist ein derartiger Wellenfrontsensor vibrationsunempfindlich.
Die Erfassungseinrichtung kann auf der Bearbeitungsseite des zu bearbeitenden Werkstücks vorgesehen werden, und zwar insbesondere mit einer Erfassungsrichtung senkrecht auf die zu bearbeitende Oberfläche. Im Gegensatz zu einer seitlichen Anordnung einer Erfassungs- bzw. Beobachtungseinrichtung, wie sie beispielsweise von X. Ding et al in Appl. Phys. A75 641–645 (2002) beschrieben ist, ist damit eine Topographieerfassung und -vermessung möglich.
Obwohl mit der Anordnung der Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Topographie der zu bearbeitenden Oberfläche an der Seite der zu bearbeitenden Oberfläche somit ein empfindliches Messgerät vorgesehen ist, kann gleichwohl ein Abtragungsmittel auf der zu bearbeitenden Oberfläche vorgesehen sein, um laserinduziertes Nassätzen oder gasphasenunterstützte Laserbearbeitung durchführen zu können.
Entsprechend können Mittel zur Anordnung eines Abtragungsmittels auf oder an bzw. in der Nähe der zu bearbeitenden Oberfläche vorgesehen sein. Diese Mittel zur Anordnung eines Abtragungsmittels können Zu- und/oder Abführeinrichtungen für ein Abtragungsmittel umfassen, so dass das Abtragungsmittel, welches mit dem Bearbeitungslaserlicht zusammenwirkt, auf die zu bearbeitende Oberfläche aufgebracht oder an dieser oder in der Nähe davon angeordnet und von dieser wieder entfernt werden kann. Beispielsweise kann dies eine Düsenanordnung sein, mit der ein Trägergas, welches mit einem flüssigen Abtragungsmittel angereichert ist, über die zu bearbeitende Oberfläche bläst, so dass sich eine Adsorptionsschicht des in dem Trägergas gelösten Abtragungsmittels auf der zu bearbeitenden Oberfläche bildet (laserinduziertes Nassätzen). In gleicher Weise kann auch ein gasförmiges Abtragungsmittel, welches von einem Dampferzeuger kommt, zugeführt werden, ohne dass es sich jedoch auf dem zu bearbeitenden optischen Element niederschlägt. Dazu kann z. B. das zu bearbeitende optische Element beheizt werden. In diesem Fall der gasphasenunterstützten Lasermaterialbearbeitung liegt das Abtragungsmittel im Wesentlichen in Gasform vor der zu bearbeitenden Oberfläche vor.
Entsprechend kann das Abtragungsmittel in flüssiger oder gasförmiger Form, also zumindest gelöst in einem Trägergas oder in einem Gasgemisch, zugeführt werden.
Insbesondere kann somit ein Kanal zur Leitung eines von einer Dampferzeugungseinrichtung erzeugten Dampfes zur zu bearbeitenden Oberfläche des optischen Elements vorgesehen sein.
Darüber hinaus kann ein Gehäuse um die Werkstückhalterung und/oder die Dampferzeugungseinrichtung vorgesehen sein, um das Abtragungsmittel zurückzuhalten. Das Gehäuse kann dazu genutzt werden, dass das gasförmige Abtragungsmittel im Bereich vor der zu bearbeitenden Oberfläche konzentriert bleibt. Um das Laserbearbeitungslicht einstrahlen zu können, kann das Gehäuse eine Fensteranordnung aufweisen, welche ein transparentes Material für das Laserbearbeitungslicht aufweist. Alternativ kann im Gehäuse auch eine kleine Öffnung für den Eintritt des Bearbeitungslaserlichts vorgesehen sein.
Im Falle eines Gehäuses mit einer Fensteranordnung kann die Fensteranordnung so ausgebildet sein, dass sie durch einfache Wechselmechanismen leicht austauschbar ist und insbesondere im Falle einer Verunreinigung oder sonstigen Schädigung des Fensters ein schneller Austausch vorgenommen werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das Gehäuse so gestaltet sein, dass es die Werkstückhalterung und eine Dampferzeugungseinrichtung einschließt, so dass der von der Dampferzeugungseinrichtung erzeugte Dampf, also das gasförmige Abtragungsmittel, aufgrund des Gehäuses sich im Bereich vor der zu bearbeitenden Oberfläche konzentriert.
Die Mittel zur Anordnung eines Abtragungsmittels können weiterhin eine Abtragungsmittel-Begrenzungsplatte umfassen, die dazu dient, dass Abtragungsmittel gegenüber der Erfassungseinrichtung abzuschließen, so dass keine Kontamination der Erfassungseinrichtung mit dem Abtragungsmittel stattfindet. Hierbei kann die Abtragungsmittel-Begrenzungsplatte als separates Bauteil ausgebildet sein oder in die Erfassungseinrichtung integriert sein. Insbesondere ist es möglich, die Abtragsmittel-Begrenzungsplatte als Abschlussplatte eines Interferometers oder eines konfokalen Mikroskops auszubilden, so dass das konfokale Mikroskop bzw. das Interferometer in der Art eines Immersionsobjektivs ausgebildet sind oder einen entsprechenden Teil umfassen.
Wie weiter unten beschrieben wird, kann die Abschlussplatte der Erfassungseinrichtung neben der Funktion einer Abtragungsmittel-Begrenzungsplatte weitere Funktionen übernehmen.
Bei einer separaten Ausbildung der Abtragungsmittel-Begrenzungsplatte kann diese auswechselbar ausgestaltet sein und insbesondere als sog. verlorene Abtragungsmittel-Begrenzungsplatte vorgesehen sein, welche auf dem zu bearbeitenden Werkstück zusammen mit dem Abtragungsmittel angeordnet ist und zusammen mit dem Werkstück in die Vorrichtung eingebracht und/oder aus dieser entfernt wird. Dies ist beispielsweise möglich, wenn nur eine sehr dünne Schicht von Abtragungsmittel auf dem zu bearbeitenden Werkstück vorgesehen ist.
Die Abschlussplatte der Erfassungseinrichtung kann neben der Funktion als Abtragsmittel-Begrenzungsplatte zusätzlich die Funktion eines Filters und/oder einer sonstigen Komponente der Erfassungseinrichtung übernehmen. Beispielsweise kann bei der Verwendung eines Mirau-Interferometers für die Erfassungseinrichtung die Abschlussplatte als Strahlteiler ausgebildet sein, während bei Verwendung eines Fizeau-Interferometers die Abschlussplatte als Interferenz erzeugendes Bauteil, insbesondere als Keil, ausgebildet sein kann, so dass sich die zu bearbeitende Oberfläche in der sog. Fizeau Cavity befindet.
Der Bearbeitungslaser kann derart gestaltet sein, dass Laserpulse im Bereich ≤ 1000 ns oder ≤ 500 ns, bevorzugt ≤ 100 ns, insbesondere ≤ 50 ns, vorzugsweise ≤ 1.000 fs, höchst vorzugsweise ≤ 500 fs erzeugbar sind. Je kürzer die Laserpulse eingestellt und erzeugt werden können, desto kleinere Materialabträge sind erzielbar. Dies wiederum rührt dazu, dass ein genauerer Materialabtrag und eine Korrektur von kleinsten Topographieabweichungen möglich werden.
Der Bearbeitungslaser kann sowohl auf der Seite der zu bearbeitenden Oberfläche als auch auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien zu bearbeiten. Insbesondere kann bei Vermeidung eines Durchtritts des Bearbeitungslaserstrahls durch das Material, also in dem Fall, in dem der Bearbeitungslaser bzw. zumindest der Bearbeitungslaserstrahl auf der Seite angeordnet ist, auf welcher auch die zu bearbeitende Oberfläche ist, vermieden werden, dass durch den Bearbeitungslaserstrahl eine Schädigung des Werkstücks im Werkstückinneren auftritt.
Um eine definiert örtlich begrenzte Bearbeitung der Oberfläche vornehmen zu können, kann eine Fokussieroptik im Strahlengang des Bearbeitungslaserlichts vorgesehen sein, mit deren Hilfe das Bearbeitungslaserlicht auf einen bestimmten Bereich der zu bearbeitenden Oberflä che oder einen Bereich kurz vor oder nach der zu bearbeitenden Oberfläche fokussiert werden kann.
Wie die Erfindung zeigt, ist die Anordnung des Bearbeitungslasers bzw. des Bearbeitungslaserstrahlengangs auf der Seite, auf welcher auch die zu bearbeitende Oberfläche sich befindet, trotz der zusätzlichen Anordnung einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Topographie der zu bearbeitenden Oberfläche möglich. Der Erfinder hat nämlich herausgefunden, dass die Fokussieroptik für das Bearbeitungslaserlicht, welche das Bearbeitungslaserlicht auf die zu bearbeitende Oberfläche oder einem Bereich davor bzw. danach fokussiert, zumindest durch einen Teil der Erfassungseinrichtung gebildet werden kann. Insbesondere ist es möglich, das Objektiv eines Interferometers, beispielsweise eines Mirau-Interferometers, als Fokussieroptik für den Bearbeitungslaser zu verwenden. Damit ist ein sehr kompakter Aufbau der Vorrichtung möglich. Entsprechend kann die Vorrichtung auch als mobile Vorrichtung ausgebildet werden, bei welcher die einzelnen Komponenten der Vorrichtung in tragbaren Behältern verstaut werden können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Fokussieroptik für das Bearbeitungslaserlicht zumindest durch einen Teil einer Projektionsbelichtungsanlage gebildet werden, wobei sich hier insbesondere das Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage eignet. Auf diese Weise kann mit dem Bearbeitungslaser die äußere Abschlussfläche eins Abschlusselements eines Projektionsobjektivs bearbeitet werden, beispielsweise eines Immersions-Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage, bei welchem zur Bearbeitung der äußeren Abschlussfläche des Abschlusselements anstatt der sonst üblichen Immersionsflüssigkeit ein Abtragungsmittel, insbesondere ein Fluid, vorgesehen werden kann. Anstelle des Wafers wird dann eine Erfassungseinrichtung in Bezug zum Abschlusselement angeordnet, so dass das Abschlusselement bearbeitet werden kann, ohne dass das Projektionsobjektiv zerlegt werden muss. Damit ist eine schnelle und effektive Korrektur von Abnutzungserscheinungen eines Abschlusselements beispielsweise eines Immersions-Projektionsobjektivs möglich.
Dies zeigt, dass die Fokussieroptik auch abbildende Eigenschaften aufweisen kann. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Masken oder Blenden, insbesondere variabel einstellbaren Blenden vorteilhaft, da damit eine Abbildung der Maske bzw. der Blende auf die zu bearbeitende Oberfläche oder einen Bereich davor vorgenommen werden kann, so dass die zu bearbeitende Oberfläche entsprechend der Form der Maske oder der Blende bearbeitet werden kann. Durch entsprechende Austauschmöglichkeiten für die Masken oder Blenden bzw. verstellbare oder einstellbare Masken oder Blenden können für den Einzelfall angepasste Bearbeitungslaserlichtformen eingestellt werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn im Strahlengang des Bearbeitungslaserlichts eine Strahlformungs- und/oder Strahlhomogenisierungsoptik vorgesehen ist, welche eine möglichst homogene Ausleuchtung der Maske bzw. der Blende ermöglicht.
Für den Fall der dampfphasengestützten Lasermaterialbearbeitung, bei welcher das Abtragungsmittel in Gasform vor der zu bearbeitenden Oberfläche vorliegt, kann es vorteilhaft sein, die zu bearbeitende Oberfläche bzw. das zu bearbeitende Werkstück, d. h. das zu bearbeitende optische Element, zu heizen bzw. allgemein in seiner Temperatur einzustellen, so dass eine Kondensation des gasförmigen Abtragungsmittels an der zu bearbeitenden Oberfläche vermieden wird. Allerdings ist es auch denkbar, dass eine gemischte Form aus laserinduziertem Nassätzen, also Vorliegen eines Flüssigkeitsfilms des Abtragungsmittels auf der zu bearbeitenden Oberfläche, und gasphasenunterstützter Lasermaterialbearbeitung mit gasförmigem Vorliegen des Abtragungsmittels vor der zu bearbeitenden Oberfläche, genutzt wird. In bestimmten Anwendungsfällen, nämlich insbesondere der Bearbeitung von der Vorderseite, kann jedoch die reine gasphasengestützte Lasermaterialbearbeitung vorteilhaft sein. Entsprechend kann eine Temperiereinrichtung zur Temperierung des zu bearbeitenden optischen Elements vorgesehen sein, insbesondere eine Heizeinrichtung, die das zu bearbeitende optische Element auf dieselbe oder eine ähnliche Temperatur bringt, wie das gasförmige Abtragungsmittel, um Kondensationen zu vermeiden.
Um eine exakte und effektive Positionierung des zu bearbeitenden Werkstücks bzgl. des Bearbeitungslaserstrahls zu ermöglichen, kann ein Pilotlaser vorgesehen sein, welcher mit einer Wellenlänge betrieben wird, die für die Erfassungseinrichtung und/oder den Nutzer der Vorrichtung über zusätzliche Beobachtungsmöglichkeiten sichtbar ist. Der Pilotstrahllaser wird dabei so angeordnet, dass der Pilotlaserstrahl zumindest teilweise denselben Strahlengang wie der Bearbeitungslaser nutzt und insbesondere auf dieselbe Stelle fokussiert ist wie der Bearbeitungslaserstrahl. Damit ist es möglich, den Pilotstrahllaser zur Positionierung des Werkstücks in Bezug auf den Bearbeitungslaser zu nutzen, so dass anhand der von der Erfassungseinrichtung vorliegenden Topographie eine exakte Auswahl des Bearbeitungsortes ermöglicht wird.
Um den gewünschten Bearbeitungsort mit dem Fokus des Bearbeitungslasers in Übereinstimmung zu bringen, kann eine Ausrichtvorrichtung vorgesehen sein, mittels der der Bearbeitungslaser ausgerichtet und bewegt werden kann. Die Ausrichtvorrichtung kann dabei so vorgesehen sein, dass gleichzeitig mit dem Bearbeitungslaser auch der Pilotstrahllaser und die entsprechende Fokussieroptik sowie weiterer erforderliche Komponenten bewegt und ausgerichtet werden können. Dies ist in einfacher Weise dann realisierbar, wenn Pilotstrahllaser, Bearbeitungslaser und Fokussieroptik an einem gemeinsamen Schlitten oder dergleichen angeordnet sind und zusammen bewegt werden. Entsprechend kann eine starre Verbindung zwischen Pilotstrahllaser und Bearbeitungslaser bzw. Pilotstrahllaser, Bearbeitungslaser und Fokussieroptik und weiteren Komponenten vorliegen.
Um jedoch eine Ausrichtung und Anpassung von Pilotstrahllaser und Bearbeitungslaser zu ermöglichen, kann es vorteilhaft sein, wenn Pilotstrahllaser und Bearbeitungslaser bewegbar zueinander ausgebildet sind, beispielsweise über ein Getriebe, um Pilotstrahllaser und Bearbeitungslaser gegeneinander justieren zu können, so dass immer gewährleistet ist, dass der Fokus des Bearbeitungslasers und der Fokus des Pilotstrahllasers übereinstimmen. Entsprechend kann auch lediglich eine Ausrichtvorrichtung vorgesehen sein, mittels der die Anordnung von Pilotstrahllaser und Bearbeitungslaser zueinander justiert bzw. kalibriert werden kann. Dies ist beispielsweise möglich, wenn der Bearbeitungslaser und die dazu erforderliche Fokussieroptik sowie weitere Komponenten ortsfest gegenüber der Werkstückhalterung angeordnet sind. In diesem Fall kann lediglich die Werkstückhalterung beweglich ausgebildet sein, um die Ausrichtung bzw. Anpassung des gewünschten Bearbeitungsortes auf den Fokus des Bearbeitungslasers vorzunehmen. Dazu kann die Werkstückhalterung einen Manipulator umfassen, welcher es ermöglicht, dass das in der Werkstückhalterung vorgesehene Werkstück im dreidimensionalen Raum bewegt werden kann. Insbesondere sind translatorische Bewegungen, also Schiebebewegungen entlang dreier unabhängiger Raumachsen, beispielsweise der kartesischen xyz-Koordinaten möglich. Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft, Kipp- oder Drehbewegungen um die entsprechenden unabhängigen Raumachsen vornehmen zu können, um das Werkstück optimal gegenüber dem Bearbeitungslaserstrahl positionieren und ausrichten zu können, so dass am Bearbeitungsort ein im Wesentlichen senkrechtes Auftreffen des Laserstrahls auf die zu bearbeitende Oberfläche erfolgt.
Durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist es somit möglich, einerseits mit dampfphasenunterstützter Lasermaterialbearbeitung Oberflächen von Bauteilen, insbesondere optischen Elementen, und vor allem auch transparenten optischen Elementen zu bearbeiten sowie andererseits die Topographie einer zu bearbeitenden Oberfläche zu erfassen und entsprechend der Erkenntnisse über die Topographie gezielt und definiert Materialabträge über flüssigphasen- oder dampfphasenunterstützte Lasermaterialabtragung vorzunehmen.
Entsprechend wird nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen von Bauteilen und insbesondere optischen und vorzugsweise transparenten optischen Elementen bereitgestellt, bei welchem mittels einer Dampferzeugungseinrichtung eine Dampfphase eines Abtragungsmittels erzeugt und im Bereich vor der zu bearbeitenden Oberfläche bereitgestellt wird, wobei ein Bearbeitungslaser bereitgestellt wird, welcher vorzugsweise pulsförmiges Laserbearbeitungslicht in die Dampfphase und die zu bearbeitende Oberfläche einstrahlen kann, so dass an der Oberfläche Material entfernt wird.
Die Dampferzeugung, also allgemein die Überführung des Abtragungsmittels in den gasförmigen Zustand, kann durch Erhitzen erfolgen, wobei das Abtragungsmittel auf eine Temperatur im Bereich von 70°C bis 120°C, insbesondere 80°C bis 100°C erhitzt werden kann. Die Temperaturen sind im bestimmten Umfang abhängig von dem Abtragungsmittel, so dass für andere geeignete Abtragungsmittel andere Temperaturen eingestellt werden können.
Entsprechend kann auch das gasförmige Abtragungsmittel, also der erzeugte Dampf eine entsprechende Temperatur von 70°C bis 120°C, insbesondere 80°C bis 100°C aufweisen.
Um zu vermeiden, dass das gasförmige Abtragungsmittel an dem zu bearbeitenden Werkstück kondensiert, kann auch das zu bearbeitende optische Element auf dieselbe Temperatur im Bereich von 70°C bis 120°C, vorzugsweise 80°C bis 100°C erhitzt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für welchen wiederum unabhängig und selbstständig sowie in Kombination mit den anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung Schutz begehrt wird, wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zur Bearbeitung von optischen Elementen ein Bearbeitungslaser bereitgestellt wird, mittels dem Material von der Oberfläche des zu bearbeitenden optischen Elements entfernt werden kann. Darüber hinaus wird eine Erfassungseinrichtung bereitgestellt, mittels der zumindest für einen Bereich der Oberfläche des zu bearbeitenden optischen Elements die Topographie erfasst werden kann. Darüber hinaus werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine bewegliche Werkstückhalterung und/oder eine Ausrichtvorrichtung für den Bearbeitungslaser bereitgestellt, mittels denen eine exakte Anordnung des Bearbeitungsortes gegenüber dem Bearbeitungslaserfokus möglich ist. Mit diesen Maßnahmen ist somit gewährleistet, dass eine exakte und determinierte Bearbeitung der Oberfläche des zu bearbeitenden optischen Elements erzielt werden kann. Hierbei ist es wählbar, ob zuerst die Ausrichtung und Anordnung des Werkstücks im Bezug zum Bearbeitungslaserfokus erfolgt und anschließend die Erfassung der Topographie vorgenommen wird oder umgekehrt. Im ersten Fall, wenn zunächst die Positionierung des Bearbeitungsortes der zu bearbeitenden Oberfläche gegenüber dem Bearbeitungslaserfokus vorgenommen wird, kann nach der Erfassung der Topographie bestimmt werden, ob und wie viel Materialabtrag an dem Bearbeitungsort erforderlich ist. Bei der anderen Variante wird zunächst die Topographie erfasst und anhand der Topographie der Bearbeitungsort ausgewählt. Die bewegliche Werkstückhalterung und/oder die Ausrichtvorrichtung für den Bearbeitungslaser werden dann so gesteuert, dass der ausgewählte Bearbeitungsort mit dem Bearbeitungslaserfokus zusammenfällt.
Vorteilhafterweise kann die Erfassungseinrichtung für die Topographie gleichzeitig für die Überprüfung der exakten Anordnung des Bearbeitungsortes gegenüber dem Bearbeitungslaserfokus genutzt werden, beispielsweise durch Beobachtung der zu bearbeitenden Oberfläche und des Pilotstrahllaserfokus durch ein Interferenzmikroskop.
Obwohl, wie oben beschrieben, die Anpassung bzw. Positionierung von Werkstück bzw. Bearbeitungsort und Bearbeitungslaserstrahlfokus sowohl durch eine Bewegung der Werkstückhalterung als auch durch eine Ausrichtung des Bearbeitungslasers möglich ist, ist die Bewegung der Werkstückhalterung bevorzugt, während der Bearbeitungslaser ortsfest gegenüber der Werkstückhalterung angeordnet sein kann, da dadurch Positionsungenauigkeiten des Bearbeitungslasers vermieden werden können. In diesem Fall ist es beispielsweise möglich, lediglich zu Beginn einer Bearbeitung die Anordnung bzw. Ausrichtung des Bearbeitungslasers einmal zu Beginn einer Bearbeitung zu überprüfen bzw. zu kalibrieren. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass eine Kalibrierung des Pilotstrahllasers vorgenommen wird, so dass eine exakte Übereinstimmung des Bearbeitungslaserstrahlfokus mit dem Pilotstrahllaserfokus vorliegt. Damit ist der Bearbeitungslaserstrahlfokus festgelegt und die Positi onierung des Bearbeitungsortes bezüglich des Bearbeitungslaserfokus kann dann durch die Manipulation der beweglichen Werkstückhalterung erfolgen.
Insgesamt kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass zeitlich und/oder örtlich schrittweise bzw. taktweise eine Erfassung und/oder Bearbeitung erfolgt, wobei zwischen Erfassung der Topographie und Materialabtrag gewechselt werden kann. Der Wechsel kann dabei immer abwechselnd nach einzelnen Schritten erfolgen oder es können Topographieerfassungen nach mehreren Bearbeitungsschritten, die unmittelbar hintereinander vorgenommen werden, durchgeführt werden.
Die Erfassung und/oder die Bearbeitung der zu bearbeitenden Oberfläche können dabei scannend über die Oberfläche erfolgen. Dabei können beliebige Kombinationen zwischen zeitlich und/oder örtlich schrittweiser oder bereichsweiser Erfassung und/oder Bearbeitung erfolgen. So kann beispielsweise die zu bearbeitende Oberfläche schrittweise abgescannt werden und nach jedem Scanschritt eine Erfassung und Bearbeitung erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, bei jedem Scanschritt mehrere Bearbeitungsschritte und/oder dazwischen Erfassungsschritte vorzusehen.
Die Positionierung bzw. Anordnung der zu bearbeitenden Oberfläche bzw. des Bearbeitungsortes zum Bearbeitungslaserstrahl bzw. Bearbeitungslaserstrahlfokus kann durch wiederholte Bewegungen der Werkstückhalterung, insbesondere translatorische Bewegungen bzw. Drehungen oder Verschwenkungen um unabhängige Raumachsen erfolgen.
Die Überwachung der exakten Positionierung kann durch einen Pilotlaserstrahl erfolgen, der während der Positionierung des Werkstücks bzw. optischen Elements überlagert dem Bearbeitungslaserstrahlfokus erzeugt wird, um die Position des Bearbeitungslaserstrahlfokus anzuzeigen. Um die exakte Positionierung zu verbessern, kann das Zusammenfallen von Bearbeitungslaserstrahlfokus und Pilotlaserstrahlfokus an einem Ort vor Beginn der Bearbeitung oder in bestimmten Zeitintervallen kalibriert werden, wobei beispielsweise durch eine Ausrichtvorrichtung für den Pilotlaserstrahl eine entsprechende Anpassung vorgenommen werden kann.
Die Lasermaterialbearbeitung kann sowohl durch laserinduziertes Nassätzen, also mit Vorliegen einer Flüssigphase an der zu bearbeitenden Oberfläche, als auch durch dampfphasenun terstützte Lasermaterialbearbeitung erfolgen, bei welcher das Abtragungsmittel lediglich in gasförmiger Form vor der zu bearbeitenden Oberfläche vorliegt. Darüber hinaus sind Mischformen möglich. Insbesondere kann eine Flüssigphase an der Oberfläche auch durch Adsorption des Abtragungsmittels aus der Gasphase erzeugt werden.
Das für die Lasermaterialberarbeitung verwendete Abtragungsmittel kann ein organisches Mittel oder eine organische oder wässrige Lösung eines organischen Mittels sein. Darüber hinaus sind flüssige und/oder gasförmige Mischungen von Abtragungsmitteln und Lösungs- oder Trägersubstanzen, wie Wasser oder Luft möglich. Das Abtragungsmittel kann insbesondere Ethanol, Toluol, Azeton und/oder Acetylazeton umfassen.
Insbesondere kann das Abtragungsmittel einen Stoff umfassen, welcher durch das Bearbeitungslaserlicht zur Fluoreszenz angeregt wird, so dass auch das Auftreffen des Bearbeitungslaserlichts in der Erfassungseinrichtung erfassbar ist. Dies ist vorteilhaft, um beispielsweise die Kalibrierung zwischen Bearbeitungslaser und Pilotstrahllaser vorzunehmen oder wenn kein Pilotstrahllaser vorgesehen werden soll, so dass das Bearbeitungslaserlicht zur Positionierung von Bearbeitungsort und Bearbeitungslaserfokus verwendet wird.
Das Abtragungsmittel kann einen Brechungsindex ≥ 1 aufweisen, um beispielsweise im Zusammenhang mit der Verwendung eines Mirau-Interferometers eine gute Tiefenschärfe zu ermöglichen. Insbesondere ist der Brechungsindex des Abtragungsmittels im Verhältnis zum Brechungsindex des zu bearbeitenden Werkstücks wichtig, um beispielsweise für das Mirau-Interferometer eine Reflexion des Erfassungslichts an der Werkstückoberfläche zu gewährleisten.
Beim Fizeau-Interferenzmikroskop wird über die Differenz der Brechungsindices von Abtragungsmittel und zu bearbeitendem Werkstück die Wellenfrontabweichung beeinflusst.
Durch die Erfassungseinrichtung kann nicht nur der Bearbeitungsort erfasst und bestimmt werden, sondern es kann aufgrund der ermittelten Topographie auch die erforderliche Abtragsmenge definiert werden.
Auf Basis dieser Information kann dann bestimmt werden, wie die Abtragsparameter, also die Bearbeitungsdaten, zu wählen sind, um auf Basis der bekannten Abtragsfunktion des Bearbei tungslaser im Bezug zum zu bearbeitenden Werkstück den gewünschten Materialabtrag zu erzielen. Die Abtragsfunktion gibt an, welcher Abtrag eines bestimmten Materials bei bestimmten Abtragsparametern, wie Bearbeitungslaser-Wellenlänge, Pulsdauer, Pulsrate, Anzahl der Pulse, Strahlenstärke im Fokus usw. zu erwarten sind.
Für das Verfahren kann insbesondere Laserlicht aus dem ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere mit einer Wellenlänge im Bereich von 248 nm eingesetzt werden, wozu insbesondere ein Excimerlaser Verwendung finden kann.
Die Pulsdauern, mit denen das Laserlicht in gepulster Art und Weise eingestrahlt wird, können im Bereich von ≤ 100 ns, insbesondere ≤ 50 oder 25 ns, vorzugsweise ≤ 1000 fs, höchst vorzugsweise ≤ 500 fs liegen.
Die Pulswiederholfrequenz kann im Bereich von 1 bis 100 Hz, insbesondere 5 bis 75 Hz und vorzugsweise 10 bis 50 Hz gewählt werden, während die Energiedichten des Laserlichts in einem Bereich von 5 bis 30 J/cm², vorzugsweise 10 bis 20 J/cm² liegen können.
Die zu bearbeitenden optischen Elemente können insbesondere Quarzglas, d. h. SiO2-Glas, ULE (ultra low expension)-Glas, Calciumfluorid und Zerodur umfassen.
Das vorliegende Verfahren kann für die Formgebung von optischen Elementen, beispielsweise von Asphären, oder für die Erzeugung von Strukturen auf optischen Elementen eingesetzt werden. Darüber hinaus ist mit diesem Verfahren eine Glättung und/oder Korrektur von Oberflächen möglich, da der Materialabtrag im Bereich von 0,1 nm bis 2 mm variierbar ist. Insbesondere sind Abträge im Bereich von 1 nm bis 500 μm sowie vorzugsweise 50 nm bis 100 μm möglich. Darüber hinaus kann die Bearbeitung so erfolgen, dass eine vorhandene Oberflächenrauheit erhalten bleibt, insbesondere bei optisch rauen Oberflächen. Unter optisch rauen Oberflächen sind hierbei Oberflächen zu verstehen, bei denen die maximalen Niveauunterschiede, also die Pfeilhöhen der Oberflächenrauigkeit im Bereich von einem Viertel der Wellenlänge des Lichts liegen, welches im Bezug auf die Oberfläche eingesetzt wird. Alternativ können der R_a-Wert oder der R_q-Wert der Oberfläche im Bereich von einem Viertel der Wellenlänge des verwendeten Lichts liegen.
Entsprechend werden nach weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung, für die selbstständig und in Kombination mit anderen Aspekten Schutz begehrt wird, ein Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen und entsprechende optische Elemente bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können nämlich optische Elemente hergestellt werden, welche eine mittlere Rauheit zumindest in Teilen ihrer Oberflächen aufweisen, welche im Bereich ≤ 20 nm, insbesondere ≤ 10 nm liegt. Die mittlere Rauheit ist hierbei definiert als der mittlere Abstand der Oberfläche zu einer Mittellinie, wobei die Mittellinie das Oberflächenprofil so schneidet, dass die Summe der betragsmäßigen Profilabweichungen bezogen auf die Mittellinie minimal wird.
Neben einer Glättung der Oberfläche mit möglichst niedrigen Rauheitswerten kann auch die Einstellung einer definierten Rauheit beispielsweise mit Werten der mittleren Rauheit im Bereich von 2 bis 8 nm, vorzugsweise 4 bis 6 nm, z. B. 5 nm oder 0,05 bis 0,5 nm, vorgesehen werden.
Die Rauheit kann hierbei bezogen werden auf bestimmte, vorher definierte Oberflächenbereiche, beispielsweise Oberflächenbereiche mit einer Kantenlänge oder einem Durchmesser in der Größenordnung von 50 μm bis 2 mm, vorzugsweise 100 μm bis 1 mm oder im Bereich von 500 μm, so dass bezogen auf eine sog. Ortsfrequenz des Oberflächenprofils eine definierte Rauheit gegeben ist.
Insbesondere kann auch eine Mikro- oder Nanostrukturierung der Oberfläche vorgenommen werden, wobei hier ebenfalls in Oberflächenbereichen mit einer Kantenlänge oder einem Durchmesser in der Größenordnung bis herunter auf einige μm, insbesondere 20 μm und darüber Höheneinstellungen der Oberfläche im Bereich eines Bruchteils eines nm, insbesondere einige nm und darüber vorgenommen werden können.
Entsprechend lassen sich verschiedene optische Elemente, wie optische Linsen, Spiegel, diffraktive optische Elemente, Streuscheiben und dergleichen mit Oberflächen erzeugen, die über die gesamte Oberfläche oder definierte Teile davon bestimmte Rauheiten oder Strukturierungen aufweisen. Entsprechend der Laserablation ist die Oberfläche derartiger optischer Elemente durch eine Kraterstruktur mit mindestens einem, vorzugsweise mehreren nebeneinander und/oder überlagert zueinander angeordneten Kratern gekennzeichnet, wobei die Krater eine hohikugelartige bzw. sackloch-, schüssel- oder pfannenartige Form aufweisen. Der Durchmesser der Krater oder die Kanten der den Krater einhüllenden Polygone liegt im Bereich des Durchmessers des Bearbeitungslaserfokus, also im Bereich von einigen μm, insbesondere 20 μm oder mehr bis hin zu einigen 100 μm, beispielsweise 500 μm.
Durch die Verdampfung des Materials bei der Laserablation können die Krater angeschmolzene Oberflächen bzw. Oberflächenbereiche aufweisen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Zeichnungen zeigen hierbei in rein schematischer Weise in
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 eine weitere Ausführungsform einer Erfassungseinrichtung für die Vorrichtun gen der 1 bis 3;
5 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
6 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
7 eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
8 eine siebte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbin dung mit einer Projektionsbelichtungsanlage;
9 eine Darstellung einer interferometrischen Aufnahme;
10 eine schematische Darstellung einer interferometrischen Aufnahme mit Über lagerung eines Pilotlaserstrahles;
11 ein Ablaufdiagramm für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
12 Schnittdarstellungen eines zu bearbeitenden Oberflächenbereiches gemäß dem
Fortschritt der Bearbeitung;
13 weitere Schnittdarstellungen eines zu bearbeitenden Oberflächenbereiches ge mäß dem Fortschritt der Bearbeitung;
14 eine achte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
15 eine Darstellung einer neunten Ausführungsform;
16 ein Ablaufdiagramm zur Korrektur lokaler Passefehler auf optischen Elemen ten mittels der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß den 14 und 15;
17 eine schematische Darstellung eines lokalen Passefehlers einer optisch rauen Oberfläche;
18 die Darstellung der Oberfläche aus 17 nach erfolgter Korrektur;
19 eine schematische Darstellung der Anwendung der Ausführungsform der 14 zur Strukturierung von optischen Oberflächen;
20 eine 3-dimensionale Darstellung eines Teils eines strukturierten optischen E lements;
21 eine zehnte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Ver bindung mit einer Projektionsbelichtungsanlage;
22 und 23 eine Darstellung der Korrektur von Abbildungsfehlern durch Strukturierung von optischen Flächen mittels der Erfindung; und in
24 eine schematische Darstellung eines Oberflächenbereichs.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung von optischen Elementen mittels Laserablation.
In 1 ist ein transparentes Werkstück 1 dargestellt, dessen Oberfläche 2 mittels Laserablation bearbeitet werden soll.
Das Werkstück 1, welches beispielsweise ein optisches Element für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie sein kann, ist in einer nicht näher dargestellten Werkstückhalterung gelagert. Die Werkstückhalterung weist einen Mechanismus 3 zur Bewegung des Werkstückes 1 auf, so dass das Werkstück 1 entlang der unabhängigen Raumachsen x, y, z eines kartesischen Koordinatensystems verschieblich gelagert ist.
Das Werkstück kann also in der xy-Ebene innerhalb der Bewegungsgrenze des Mechanismus 3 in jede Position gebracht werden und zudem senkrechte dazu angehoben und abgesenkt werden. Damit kann ein Ort der zu bearbeitenden Oberfläche 2 des Werkstückes 1 an einem beliebigen Punkt innerhalb des Raumes angeordnet werden.
Zudem kann eine Verkippung des Werkstückes 1 um die entsprechenden Raumachsen x, y und z möglich sein, so dass auch eine entsprechende Ausrichtung der zu bearbeitenden Oberfläche 2 möglich ist.
Zur Bearbeitung des Werkstückes 1 ist ein Laser 4 vorgesehen, welcher Laserpulse erzeugen kann. Das von dem Laser 4 erzeugte Laserlicht 5 wird über eine Fokussieroptik 6 im Wesentlichen senkrecht auf die zu bearbeitende Oberfläche 2 fokussiert. Der Laser 4 ist hierbei an der der zu bearbeitenden Oberfläche 2 gegenüberliegenden Seite des Werkstückes 1 angeordnet, so dass das Laserlicht 5 durch das transparente Werkstück 1 hindurch läuft, um die zu bearbeitenden Oberfläche 2 zu erreichen.
Die Fokussieroptik 6 kann bei kleinen numerischen Aperturen, beispielsweise 0,1 oder 0,2 ein Achromat sein, während es sich bei höheren Aperturen empfehlen kann eine achromatisch korrigierte Fokussieroptik 6 einzusetzen.
Auf dem zu bearbeitenden Werkstück 1 ist auf der zu bearbeitenden Oberfläche 2 ein Abtragungsfluid 7 vorgesehen, welches in Wechselwirkung mit dem Bearbeitungslaserlicht 5 des Bearbeitungslasers 4 tritt, wobei das Bearbeitungslaserlicht 5 durch die Fokussieroptik 6 auf die zu bearbeitenden Oberfläche 2 fokussiert ist. Durch entsprechende Laserpulse werden in dem Abtragungsfluid Schockwellen und Blasen sowie lokale Überhitzungen und Mehrphotonenprozesse oder andere noch unerforschte Prozesse erzeugt, welche zu einem Materialabtrag an der zu bearbeitenden Oberfläche 2 führen. Durch Wahl geeigneter Abtragsparameter, wie beispielsweise der verwendeten Bearbeitungslaser-Wellenlänge, der Pulsdauer, der Pulsrate, der Anzahl der Pulse, der Bestrahlungsstärke im Fokus usw. kann der Materialabtrag bestimmt werden. Beispielsweise können KrF-Exzimer Laser mit Wellenlängen im Bereich von 248 nm eingesetzt werden, welche Laserlichtpulse mit einer Pulsdauer von 30 ns erzeugen und Bestrahlungsstärken von einigen 100 mJ/cm², beispielsweise 400 mJ bis 1500 mJ/m² erzeugen. Bei einem entsprechenden Abtragungsfluid, welches ein organisches Mittel oder eine organische Lösung, z. B. Pyren in Aceton, Tetrachlorethylen oder Cyclohexan sein kann, können Materialabträge im Bereich von einigen 10 nm erreicht werden.
Bei kürzeren Pulsen im fs-Bereich, beispielsweise 500 fs, können z. B. bei einem Abtragungsmittel, welches durch eine Lösung von Pyren in Toluen gebilden sein kann, und gerin geren Bestrahlungsstärken im Bereich von einigen 10 mJ/cm², Abträge im Sub-Nanometer-Bereich erzielt werden.
Damit ist eine breite Einsatzmöglichkeit gegeben, die von sehr kleinen Materialbträgen im Bereich von 0,1 nm pro Puls bis zu großen Abtragen von einigen Millimetern reicht. Entsprechend kann eine derartige Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren von der Formgebung in der Mikrooptik-Fertigung, beispielsweise für die Herstellung von Field Defining Elements (FDE) für Lithographiebeleuchtungsoptiken über die Bildung von Asphären bis hin zur gezielten Glättung von Oberflächen mit Abträgen im Nanometerbereich eingesetzt werden. Insbesondere für die gezielte Glättung von Oberflächen, welche auch als deterministische Glättung bezeichnet werden kann, ist es erforderlich den Ort der Bearbeitung und den Umfang der Bearbeitung also die Abtragsmenge bzw. die Abtragstiefe genau feststellen zu können.
Entsprechend weist die erfindungsgemäße Vorrichtung, von der in 1 eine erste Ausführungsform dargestellt ist, eine Erfassungseinrichtung 8 auf, mit welcher während der Bearbeitung oder zumindest zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten, beispielsweise einzelnen Laserpulsen oder Serien von Laserpulsen, die zu bearbeitende Oberfläche 2 hinsichtlich ihrer Topographie, also dem Höhen- und Tiefenprofil erfasst werden kann. Folglich ist in der Vorrichtung der 1 eine Erfassungseinrichtung 8 vorgesehen, welche auf der Seite des Werkstückes 1 angeordnet ist, an welcher auch die Bearbeitung erfolgt bzw. die zu bearbeitende Oberfläche 2 vorliegt. Bei der gezeigten Erfassungseinrichtung 8 handelt es sich um ein Mirau-Interferometer, welches in Reflexion arbeitet, d. h. der zur interferometrischen Darstellung des Höhenprofils verwendete Lichtstrahl wird von der entsprechenden Oberfläche reflektiert.
Die Erfassungsseinrichtung 8 gemäß der Ausführungsform der 1 in Form eines Mirau-Interferometers umfasst eine Lichtquelle 9 und einen Kollimator 10, die rein schematisch dargestellt sind.
Das erzeugte Strahlenbündel 11 des Erfassungslichts wird durch einen Strahlteiler 12 zumindest teilweise in ein Objektiv 13 abgelenkt, welches das Erfassungslicht 11 auf die zu bearbeitende Oberfläche 2 fokussiert. Zwischen dem Objektiv 13 des Interferenzmikroskops (Erfassungseinrichtung 8) und der zu bearbeitenden Oberfläche 2 ist ein Teilerspiegel 16 und eine Platte 14 mit Spiegelfleck 15 als Vergleichsfläche für die interferometrische Abbildung vor gesehen. Das Erfassungslicht 11 wird somit an dem Teilerspiegel 16 teilweise reflektiert, über den Spiegelfleck 15 ein zweites Mal reflektiert, um an dem Teilerspiegel 16 ein letztes Mal reflektiert zu werden. Dieses Licht wird entsprechend mit dem an der zu bearbeitenden Oberfläche 2 reflektierten Licht, welches durch den Teilerspiegel 16 hindurchgeht, überlagert, so dass Interferenz entsteht. Durch Variation des Interferenzmusters aufgrund der Oberflächentopographie der zu bearbeitenden Oberfläche 2 kann ein Höhen- und Tiefenprofil der Oberfläche 2 erzeugt werden. Die Erfassung der Interferenzerscheinungen und deren Abweichungen erfolgt über eine Kamera 17, welcher ein Okular 18 vorgeschaltet ist.
Mit der Erfassungseinrichtung 8 kann somit ein räumliches Höhenprofil der zu bearbeitenden Oberfläche 2 erfasst werden, wobei aus diesen Erkenntnissen der zu bearbeitende Bereich der Oberfläche 2 bestimmt und ausgewählt werden kann. Insbesondere kann auch bestimmt werden welcher Materialabtrag beispielsweise für eine Glättung der Oberfläche 2 erforderlich ist. Dies kann zumindest teilweise automatisiert über entsprechende Steuerungen und Regelungen, die programmtechnisch in einer Datenverarbeitungsanlage realisiert sein können, erfolgen.
Um eine absolut exakte Positionierung des Bearbeitungslaserstrahles 5 auf der zu bearbeitenden Oberfläche 2 zu ermöglichen, ist ein Pilotstrahllaser 20 vorgesehen, welcher über einen dichroitischen Strahlteiler 21 in den Strahlengang des Bearbeitungslasers 4 eingekoppelt wird und über die Fokussieroptik 6 auf den selben Punkt fokussiert wird.
Der Pilotstrahllaser 20 wird mit einer Wellenlänge betrieben, welche in der Erfassungseinrichtung 8 erfassbar ist. Auf diese Weise ist es möglich in der Erfassungseinrichtung 8, also in dem Interferenzmikroskop bei der Ausführungsform der 1, die Überlagerung des Pilotlaserstrahlfokus mit dem bestimmten Bearbeitungsort an der zu bearbeitenden Oberfläche zu überprüfen.
Um sicher zu stellen, dass der Pilotstrahllaser 20 und der Bearbeitungslaser 4 ihr Laserlicht in den selben Ort fokussieren kann der Fokus des Pilotstrahllasers 20 und der Fokus des Bearbeitungslasers 4 bei der Installation der Vorrichtung, bei Beginn der Bearbeitung oder in bestimmten Zeitintervallen kalibriert oder justiert werden. Hierzu ist eine Ausrichtvorrichtung 22 vorgesehen, welche es ermöglicht den Pilotstrahllaser 20 in Bezug zum Bearbeitungslaser 4 und zur Fokussiereinrichtung 6 so zu bewegen, dass der Fokus des Pilotstrahllasers 2 mit dem Fokus des Bearbeitungslasers 4 zusammenfällt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 ist somit der Bearbeitungslaser 4 mit der Fokussieroptik ortsfest gegenüber der Werkstückhalterung angeordnet und lediglich der Pilotstrahllaser 20 kann über eine Ausrichtvorrichtung 22 derart ausgerichtet werden, dass die Foki der Laser 4 und 20 sich gegenseitig überlagern. Die Anpassung von Werkstück 1 und Bearbeitungslaser 4, also die genaue Positionierung des Bearbeitungsortes auf der zu bearbeitenden Oberfläche 2 in Bezug auf den Bearbeitungslaser 4, erfolgt somit bei diesem Ausführungsbeispiel einzig und allein durch die bewegliche Werkstückhalterung. Alternativ wäre es auch denkbar eine Ausrichtung des Bearbeitungslasers bzgl. der Werkstückhalterung zu ermöglichen und eine entsprechende Ausrichtvorrichtung zur Bewegung des Bearbeitungslasers 4 mit der Fokussierungsoptik 6 und dem Pilotstrahllaser 20 vorzusehen. Zudem könnte wiederum eine Bewegung von Pilotstrahllaser 20 bzgl. des Bearbeitungslasers 4 zur entsprechenden Kalibrierung vorgesehen sein. Insgesamt ist somit zu erkennen, dass durch eine vielfältige Gestaltung von Bewegungsmechanismen eine exakte Positionierung des Bearbeitungslaserstrahlfokus 23 auf der zu bearbeitenden Oberfläche 2 möglich ist.
Im Strahlengang des Pilotstrahllasers 20 bzw. des Bearbeitungslaser 4 ist weiterhin ein Shutter 24 vorgesehen, mit welchem der Strahlengang 24, beispielsweise zur Beobachtung des Pilotlaserstrahlfokus unterbrochen werden kann.
Mit der gezeigten Ausführungsform der 1 ist es nunmehr möglich das zu bearbeitenden Werkstück 1 an der Oberfläche 2 mit dem Bearbeitungslaser 4 in gezielter Art und Weise zu bearbeiten, also einen Materialabtrag vorzunehmen. Dieser kann durch die Erfassungseinrichtung 8 überwacht und gesteuert werden, wobei durch Vorsehen entsprechenden Datenverarbeitungsanlagen (nicht gezeigt) eine weitgehend automatisierte Bearbeitung erzielt werden kann.
Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgmäßen Vorrichtung zur Bearbeitung von optischen Elementen. Die Ausführungsform der 2 weist zum Teil identische Komponenten zu der Ausführungsform der 1 auf, so dass diese Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind, und nachfolgend nicht noch einmal separat beschrieben sind. Entsprechend wird hierzu auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
Die Ausführungsform der 2 unterscheidet sich von derjenigen der 1 durch eine unterschiedliche Erfassungseinrichtung 80. Im Übrigen weist die Vorrichtung mit der Werkstückhalterung (nicht gezeigt) und einem entsprechenden Bewegungsmechanismus 3 sowie dem Bearbeitungslaser 4 und Pilotstrahllaser 20 und entsprechender Fokussieroptik 6 den identischen Aufbau wie die Ausführungsform der 1 auf.
Die Erfassungseinrichtung 80 weist ein Fizeau-Interferometer auf, welches wiederum eine Lichtquelle 90 und einen Kollimator 100 sowie eine Interferometeroptik 120 mit einer Kamera 117 umfasst. Das Fizeau-Interferometer unterscheidet sich von dem Mirau-Interferenzmikroskop der 1 dadurch, dass der Erfassungslichtstrahl 111 nicht nur an der Oberfläche 2 des Werkstücks 1 reflektiert wird, sondern teilweise durch das Werkstück 1 hindurch tritt und an der gegenüberliegenden Seite 30 reflektiert wird. Dadurch kommt es aufgrund der Topographie der Oberfläche 2 zu einem Gangunterschied der Erfassungslichtstrahlen 111, welche an der Oberfläche 2 und an der Werkstückunterseite 30 reflektiert werden, wobei es durch die Topographie an der zu bearbeitenden Oberfläche 2 zu Wellenfrontdeformationen kommt, die eine Beeinflussung des Interferenzmusters bewirken. Betrachtet man beispielsweise eine Vertiefung der Pfeilhöhe h im Bereich des Bearbeitungslaserstrahlfokus 23 so ergibt sich aufgrund des Abtragungsfluids 7 eine Wellenfrontabweichung W = 2 (n_Fluid – n_Werkstück) h. Diese Wellenfrontdeformation ist als Störung des Interferenzmusters, welches durch die keilförmige Abschlussplatte 116 mit der Fizeau-Referenzfläche 118 erzeugt wird, feststellbar und entsprechend auswertbar. Die Abschlussplatte 116 weist eine Keilform auf, um eine weitere Reflexion des Erfassungslichts 111 an der der Referenzfläche 118 gegenüberliegenden Grenzfläche in Richtung Interferometeroptik 120 zu vermeiden.
Eine derartige Ausfübrungsform bietet sich für größere Topographieunterschiede auf der zu erfassenden bzw. zu bearbeitenden Oberfläche 2 an. Damit sind Topographieunterschiede bis in den Millimeterbereich mit der Kamera 117 interferenzmikroskopisch beobachtbar.
Die Abschlussplatte 116, die gleichzeitig die Fizeau-Referenzfläche 118 bereitstellt, übernimmt in der 2 ebenso wie die Abschlussplatte 16 der Ausführungsform der 1 die zusätzliche Funktion als Begrenzungsplatte für das Abtragungsmittel 7 zu wirken.
Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführungsform der 2 entspricht, so dass wiederum gleiche Bezugszeichen für identische Komponenten verwendet werden, ohne diese wiederholt zu beschreiben.
Für die Feststellung größerer Wellenfrontdeformationen ist anstelle der Kamera 117 ein Shack-Hartmann-Wellenfrontsensor bei der Erfassungseinrichtung 80 vorgesehen. Der Shack-Hartmann-Wellenfrontsensor 121 besteht aus einem Mikrolinsenarray 123 und einem entsprechenden Detektor 122, beispielsweise einer CCD-Kamera. Der Shack-Hartmann-Wellenfrontsensor ermöglicht die Ermittlung größerer Wellenfrontdeformationen, so dass größere Topographieunterschiede mit großen Teilhöhen h ermittelt werden können. Die Kalibrierung des Wellenfrontsensores erfolgt mitsamt Abschlussplatte 116, Kollimator 100 und Interferometeroptik 120 durch Einbringung einer vorab bestimmen Planplatte oder eines Keils anstelle des Werkstücks und Durchführung einer Kalibriermessung.
Die 4 zeigt eine weitere Möglichkeit einer Erfassungseinrichtung für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in den 1 bis 3 dargestellt worden sind und nachfolgend in den 5 bis 8 noch dargestellt werden.
Die Erfassungseinrichtung 180 stellt das Schema eines konfokalen Mikroskops bzw. Konfokalmikroskopes dar. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass das Licht einer Lichtquelle 182 durch einen Lochblende 183 über einen Strahlteiler 184 und eine Optik auf die Fokusebene 186 fokussiert wird. Die Fokusebene 186 ist identischen mit der zu bearbeitenden Oberfläche 2 bzw. liegt in deren Bereich, so dass die Bereiche, die in der Fokusebene 186 liegen, das Erfassungslicht 185 so reflektieren, dass es über die Optik 187 und den halbdurchlässigen Strahlteiler 184 durch die Lochblende 188 in den Detektor 189 bzw. in eine entsprechende Kamera gelangen kann. Bereiche der Oberfläche im Fokus erscheinen damit hell, während andere Bereiche dunkel bleiben. Damit kann durch Verschiebung des Fokus der Optik 187 eine Topographie der zu bearbeitenden Oberfläche 2 vollständig erfasst werden, so dass auch hier eine entsprechende zielgenaue Bearbeitung der zu bearbeitenden Oberfläche 2 erfolgen kann.
Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung von optischen Elementen mittels Laserablation, wobei wiederum die Komponenten der Ausführungsform der 5, welche identisch zu vorangegangenen Komponenten sind, mit den selben Bezugszeichen versehen sind und nicht näher erläutert werden. Die Ausführungsform der 5 entspricht in Teilen derjenigen der 1, bei welcher ein Mirau-Interferenzmikroskop als Erfassungseinrichtung 8 Verwendung findet.
Die in der 5 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich jedoch von derjenigen der 1 darin, dass der Bearbeitungslaserstrahl 5 nicht von der Rückseite des Werkstückes 1 auf die zu bearbeitende Oberfläche 2 eingestrahlt wird, sondern von der Seite, auf der die zu bearbeitende Oberfläche 2 liegt. Vorteilhafterweise kann hier das Bearbeitungslaserlicht 5 zumindest teilweise denselben Strahlengang nutzen, wie das Erfassungslicht 11 des Mirau-Interferenzmikroskopes. Hierzu wird das Bearbeitungslaserlicht 5 über einen dichroitischen Strahlteiler 21 in den Strahlengang des Erfassungslichts 11 eingekoppelt und über das Objektiv 13 des Interferenzmikroskopes auf die zu bearbeitende Oberfläche 2 fokussiert.
Darüber hinaus ist bei der Ausführungsform der 5 kein Pilotstrahllaser vorgesehen, wie beispielsweise bei der Vorrichtung der 1. Um gleichwohl feststellen zu können, wo der Bearbeitungslaserstrahl 5 auf die zu bearbeitende Oberfläche 2 auftrifft, kann dem Abtragungsfluid 7, welches sich auf der zu bearbeitenden Oberfläche 2 unterhalb der Abschlussplatte 16 befindet, ein fluoreszierender Stoff beigegeben werden, welcher mit dem Bearbeitungslaserlicht 5 wechselwirkt, also durch das Bearbeitungslaserlicht 5 zur Fluoreszenz angeregt wird. Auf diese Weise kann ohne das zusätzliche Vorsehen eines Pilotstrahllasers im Interferenzmikroskop 8 der Auftreffpunkt des Bearbeitungslaserstrahles 8 ermittelt werden.
Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche sich von der Ausführungsform der 5 lediglich darin unterscheidet, dass das Abtragungsfluid 7 in einer sehr dünnen Schicht aufgebracht ist und die Begrenzungsplatte 25 für das Abtragungsfluid separat zur Abschlussplatte 16 der Erfassungseinrichtung 8 vorgesehen ist.
Die Begrenzungsplatte 25 ist in dieser Ausführungsform auswechselbar ausgebildet, so dass die transparente Begrenzungsplatte 25 zusammen mit dem Werkstück 1 und dem darauf angebrachten Abtragungsfluid 7 nach Beendigung der Bearbeitung entfernt wird.
Das Abtragungsfluid liegt bei dieser Version lediglich in einer Dicke im Bereich von 10 μm bis 100 μm vor.
Die 7 zeigt eine weitere Abwandlung der Vorrichtungen aus den 5 und 6 dahingehend, dass das Abtragungsfluid als dünne Adsorbatschicht 70 auf der zu bearbeitenden Oberfläche 2 des Werkstücks 1 aufgebracht wird. Hierzu wird das Abtragungsfluid in Form einer Flüssigkeit in einem Trägergas 72 angereichert, welches durch ein Fluidreservoir 71 geleitet wird. Das in der Gasphase gelöste Fluid adsorbiert auf der zu bearbeitenden Oberfläche 2, wenn das mit dem Fluid angereicherte Gas 72 über die zu bearbeitende Oberfläche 2 geleitet wird. Dazu ist eine entsprechende Düsenvorrichtung 73 vorgesehen, welche das mit Fluid angereicherte Gas 72 auf die Oberfläche des Werkstücks 1 leitet.
Die 8 zeigt mit einem Projektionsobjektiv einen Teil einer Projektionsbelichtungsanlage, welche Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sein kann. Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Abschlussfläche eines Projektionsobjektivs zu bearbeiten, wenn dieses während der Nutzung, beispielsweise als Immersionsobjektiv eine Schädigung erfahren haben sollte. Zu diesem Zweck kann eine Laserstrahlerzeugungseinheit, wie sie in der 1 mit dem Bearbeitungslaser 4, der Fokussieroptik 6 und dem Pilotstrahllaser 20 sowie den entsprechenden Hilfsbauteilen wie Strahlteiler 21, Shutter 24 und Ausrichtvorrichtung 22 gezeigt ist, in den Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage eingeführt werden.
Ein entsprechender Mechanismus zur Anordnung der Lasererzeugungseinheit im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage kann ebenfalls vorgesehen sein.
Wie die 8 zeigt, wird durch eine entsprechende Lasererzeugungseinheit ein Bearbeitungslaserfokus 23 gemäß dem Bezugszeichen, wie es auch in der 1 verwendet wird, in einer Ebene 53 erzeugt, welche beabstandet zur Maskenebene 50 der Projektionsbelichtungsanlage ist, in welcher üblicherweise das durch das Projektionsobjektiv 51 abgebildete Retikel angeordnet ist. Durch die beabstandete Ausbildung des Bearbeitungslaserfokus 23 in der Fokusebene 53 wird der Bearbeitungslaserfokus auf die äußere Abschlussfläche 54 des Abschlusselements 55 abgebildet, so dass diese Fläche bearbeitet werden kann. Entsprechend definiert die Abbildungseigenschaft des Projektionsobjektivs den Abstand der Fokusebene 53 von der Maskenebene 50.
Anstelle eines Wafers bzw. Substrats, auf dessen fotoempfindliche Schicht üblicherweise das Retikel abgebildet wird, ist gegenüberliegend der zu bearbeitenden Abschlussfläche 54 eine Erfassungseinheit 8 vorgesehen, welche wiederum in gleicher Weise wie die Erfassungseinheit 8 der 1 ausgebildet sein kann. Alternativ ist selbstverständlich auch eine Erfassungseinheit 180, wie sie in 4 dargestellt ist, denkbar.
Die 9 zeigt die Oberfläche eines optischen Spiegels, wie er beispielsweise für die EUV (extrem ultra violett)-Lithographie eingesetzt werden kann. Wie durch die hellen und dunklen Bereiche, deren Maßstab auf der rechten Seite des Bildes angegeben ist, gezeigt ist, sind in dem dargestellten Flächenbereich Höhenunterschiede vorhanden, so dass entsprechende Berge und Täler vorliegen. Nach dem Höhenmaßstab der rechten Skala reichen diese von einer Nulllinie 0,2 nm in jede Richtung, so dass insgesamt Höhenunterschiede von 0,4 nm feststellbar sind.
Wird nun gemäß der vorliegenden Erfindung ein Pilotlaserstrahl der interferometrischen Darstellung überlagert, wie dies beispielsweise in 10 mit der Pilotlaserstrahltaille 200 gezeigt ist, so kann gezielt eine Glättung vorgenommen werden, indem Berge abgetragen werden. In 10 entsprechen die Linien 201 Höhenlinien, die Orte mit gleicher Höhe auf dem gezeigten Flächenbereich des zu bearbeitenden optischen Elements mit den Koordinaten xy angeben. Die Höhenlinien 201 entsprechen somit den hellen und dunklen Bereichen der 9.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 10 ist der Pilotlaserstrahl im Bereich einer entsprechenden Erhöhung angeordnet, so dass bei Auslösen eines Bearbeitungslaserpulses ein Laserfokus genau an der Stelle des Pilotlaserstrahls erzeugt wird. Damit kann gezielt und exakt die entsprechende Erhöhung abgetragen werden. Im Gegensatz zu rein statistischen Glättungsverfahren, bei denen rein zufällig durch vielfache Bewegung eines Glättungswerkzeugs über eine Werkstoffoberfläche ein Abtrag der hervorstehenden Berge stattfindet, kann mit den vorgestellten Vorrichtungen und dem entsprechenden Verfahren hierzu eine exakte und genau vorbestimmte Glättung, also eine deterministische Glättung vorgenommen werden.
Die 11 zeigt in einem Ablaufdiagramm die entsprechende Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nach dem Start 300 wird zunächst das zu bearbeitende Werkstück in die Werkstückhalterung eingebracht. Um das Werkstück für die nachfolgenden Schritte richtig zu positionieren, kann die Anordnung so erfolgen, dass durch Betätigung des Bewegungsmechanismus der Werkstückhalterung der Pilotlaserstrahlfokus genau auf der Oberfläche des zu bearbeitenden optischen Elements zum Liegen kommt. Damit ist eine erste Referenzposition zur nachfolgenden Erfassung der Topographie gegeben. Die Anordnung der zu bearbeitenden Oberfläche im Fokus des Pilotstrahllasers kann durch die Erfassungseinheit, also das Interferenzmikroskop oder ein Konfokalmikroskop überwacht werden. Alternativ kann bei Verwendung eines fluoreszierenden Abtragungsfluids, welches zu Beginn des Bearbeitungsverfahrens ebenfalls auf der zu bearbeitenden Oberfläche aufgebracht wird, die Anordnung des Werkstücks durch Beobachtung des Fokus des Bearbeitungslaserlichts eingestellt werden.
Im nächsten Schritt 302 wird nach einer ersten Topographieerfassung durch Verschiebung und/oder Verkippung des Werkstücks mittels des Bewegungsmechanismus der Werkstückhalterung ein interessierender Bereich der zu bearbeitenden Oberfläche ausgewählt. Im nachfolgenden Schritt 303 wird die Topographie des ausgewählten Bereichs der zu bearbeitenden Oberfläche hinsichtlich der exakten Höhen und Tiefen erfasst. Danach kann im Schritt 304 aus der erfassten Werkstücktopographie und Daten zur Abtragsfunktion ein Bearbeitungsdatenfeld bestimmt werden, welches zumindest Teile der Abtragungsparameter, wie beispielsweise Pulsdauer, Bestrahlungsstärke, Anzahl der Pulse usw. umfasst. Die dafür zugrunde liegende Abtragsfunktion bestimmt sich aus dem abzutragenden Material, dem verwendeten Abtragungsfluid, der verwendeten Bearbeitungslasereigenschaften, wie Wellenlänge usw., die vorzugsweise für einzelne Anwendungsfälle in entsprechenden Speichermitteln hinterlegt sein können.
Im Schritt 305 wird dann die Bearbeitung entsprechend des berechneten Bearbeitungsdatenfeldes vorgenommen. Danach kann eine Wiederholung des Schritts 303 erfolgen, um zu überprüfen, ob das angestrebte Ergebnis erzielt worden ist. Ist eine weitere Bearbeitung erforderlich, werden die Schritte 304 und 305 noch einmal durchlaufen. Wird beim Schritt 303 festgestellt, dass keine weitere Bearbeitung erforderlich ist, werden die Schritte 304 und 305 ausgelassen. Entsprechend können die Schritte 303 bis 305, welche die Schrittfolge 307 darstellen, wiederholt durchlaufen werden, bis das gewünschte Ergebnis festgestellt wird.
Danach kann der Schritt 302 erneut durchgeführt werden, d. h. ein neuer zu bearbeitender Bereich ausgewählt werden. Dem schließt sich dann wiederum die Schrittfolge 307 an, wobei der Schritt 302 und die Schrittfolge 307 ebenfalls so lange wiederholt werden können, und zwar als Schrittfolge 306, bis die gesamte Oberfläche des Werkstücks erfasst und ggf. bearbeitet ist. Ist der gesamte Bereich des Werkstücks erfasst bzw. ggf. bearbeitet, wird im Schritt 308 das Werkstück aus der Werkstückhalterung entfernt und gesäubert, so dass das Abtragungsfluid entfernt wird. Damit ist das Ende 309 der Bearbeitung erreicht.
Die 12 zeigt ebenso wie 13 den Fortschritt der Bearbeitung anhand einer Bilderfolge eines Ausschnitts der zu bearbeitenden Oberfläche im Querschnitt. Die verschiedenen Teilbilder zeigen von Oben nach Unten den Fortschritt der Bearbeitung. 13 entspricht dabei dem Vorgehen, wie es mit dem Ablaufdiagramm der 11 beschrieben worden ist. Nach Auswahl eines interessierenden Bereichs der zu bearbeitenden Oberfläche wird ein bestimmter Bereich so lange abgetragen, bis der erforderliche Abtrag erzielt ist. Erst dann wird in einem anderen Bereich der Oberfläche der Abtrag vorgenommen. Demgegenüber wird bei der Vorgehensweise, wie sie in den Teilbildern der 12 anhand des erzielten Ergebnisses dargestellt ist, nach einer Bearbeitung eines Flächenbereichs im nächsten Schritt der nächste Flächenbereich bearbeitet, wobei unterschiedliche Materialabträge je nach Topographie vorgenommen werden. Da jedoch beim ersten Abtrag nur geringfügige Materialabträge vorgenommen werden, muss die gesamte Oberfläche mehrmals durchlaufen werden. Diese Methode hat den Vorteil, dass bei der Bearbeitung eines Oberflächenbereichs benachbarte Oberflächenbereiche stärker mitberücksichtigt werden, so dass steile Oberflächengradienten vermieden werden. Wird nämlich zunächst nur an einer Stelle eine Bearbeitung so weit vorgenommen, bis bzgl. des erfassbaren Bereichs eine Glättung erreicht ist, kann bei Betrachtung eines Nachbarbereichs festgestellt werden, dass möglicherweise unnötig viel Material abgetragen worden ist. Dies vermeidet ein Vorgehen gemäß dem Bearbeitungsfortschritt, wie er in der 12 dargestellt ist.
Die 14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche in ihrem Aufbau den Ausführungsbeispielen der 5 bis 7 ähnelt. Entsprechend wird auf die dortige Beschreibung Bezug genommen. Ferner werden dieselben Bezugszeichen verwendet, allerdings jeweils um 400 erhöht. So zeigt die schematische Darstellung der 14 ein Werkstück 401, dessen Oberfläche 402 mittels Lasermaterialbearbeitung bearbeitet werden kann. Hierzu ist das Werkstück 401 in einer Werkstückhalterung 403 mit einem 3-Achsen-Verschiebetisch, der zusätzliche Verkippungsmöglichkeiten aufweisen kann, gelagert.
Zur Bearbeitung des Werkstücks 401 ist ein Laser 404 vorgesehen, der entsprechende Laserpulse erzeugen kann. Das Laserlicht 405 wird jedoch anders als bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen auf eine Maske 430 gelenkt, von wo aus das Laserbearbeitungslicht 405 über eine Abbildungsoptik 431 und den dichroitischen Strahlteiler 421 in den Strahlengang des Interferenzmikroskops bzw. der Fokussieroptik eingekoppelt wird. Dort wird es über den Strahlteiler 412 und das Objektiv 413 des Interferenzmikroskops, welches gleichzeitig die Fokussieroptik für den Bearbeitungslaserstrahl 405 darstellt, auf die Oberfläche 402 des zu bearbeitenden Werkstücks 401 eingestrahlt. Ähnlich den Ausführungsbeispielen der 1 und 5 ist eine Erfassungseinrichtung 408 vorgesehen, welche eine Lichtquelle 409 und einen Kollimator 410 umfasst, der ein Erfassungslichtstrahlenbündel 411 erzeugt. Die Erfassungseinrichtung weist ferner eine Platte 414 mit einem Spiegelfleck 415 sowie einen Teilerspiegel 416 bzw. eine Abschlussplatte 416 sowie eine Kamera 417 und ein Okular 418 auf.
Zur Ausbildung einer homogenen und gleichmäßigen Beleuchtung der Maske kann zwischen der Maske 430 und der Laserlichtquelle 404 eine entsprechende Strahlformungs- und/oder Strahlhomogenisierungsoptik vorgesehen sein (nicht gezeigt).
Die Ausführungsform der 14 unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsformen auch dahingehend, dass das Werkstück 401 in einem Gehäuse 440 angeordnet ist, in welchem sich zudem ein Verdampfer 441 befindet, in dem ein Abtragungsmittel 444 verdampft werden kann.
Durch das Gehäuse 440 wird erreicht, dass sich die erzeugte Dampfphase 445 nicht verflüchtigen kann, sondern sich das gasförmige Abtragungsmittel 445 im Bereich des Werkstücks 401 konzentriert und insbesondere vor der zu bearbeitenden Oberfläche 402 vorliegt.
Um das Laserbearbeitungslicht 405 auf die Werkstückoberfläche 402 einstrahlen zu können, ist in dem Gehäuse 440 eine Öffnung 442 vorgesehen. Durch die Öffnung 442 kann zwar ein Teil des gasförmigen Abtragungsmittels 445 aus dem Gehäuse 440 entweichen, jedoch wird im Bereich 443 vor dem zu bearbeitenden Werkstück 401 dennoch eine Dampf- bzw. Gasphase des Abtragungsmittels 444 vorliegen, so dass eine dampfunterstützte Lasermaterialbearbeitung möglich ist. Der Rest der Vorrichtung wird durch die Abschlussplatte 416 geschützt.
Die 15 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verwendung, für die auch die Vorrichtung aus 14 und das dort angewandte Verfahren zur Laserkorrektur von optischen Oberflächen (LasCO Laser Correction of Optical Surfaces) eingesetzt werden kann. In der vereinfachten Ausführungsform der 15 ist zudem erkennbar, dass das entsprechende Verfahren auch ohne die Erfassungseinrichtung 408 angewandt werden kann, so dass lediglich ein Pulslaser 404, eine Maske 430 und eine Abbildungsoptik 431 erforderlich sind, um einen Bearbeitungslaserstrahl 405 zu erzeugen, der auf die Werkstückoberfläche 402 oder einen Bereich kurz davor oder dahinter fokussiert sein kann.
In der 15 sind entsprechend Beispiele für die Masken 430 gegeben, die beispielsweise durch unterschiedliche Ringblenden oder eine Lochblende gebildet sein können.
Darüber hinaus zeigt das Ausführungsbeispiel der 15, dass in dem Gehäuse 440 neben dem Werkstück 401 und der Werkstückhalterung 403, bei welcher im Gegensatz zur Ausführungsform der 14 auch der Mechanismus zur Verschiebung und/oder Verkippung des Werkstücks 401 mit im Gehäuse 440 untergebracht ist, ein Heizelement 420 vorgesehen sein kann, mit welchem das Werkstück 401 auf eine ähnliche oder die gleiche Temperatur gebracht werden kann, wie das verdampfte Abtragungsmittel 445. Damit wird verhindert, dass sich das gasförmige Abtragungsmittel 445 auf einer kälteren Werkstückoberfläche 402 ablagert.
Wie das Flussdiagramm der 16 zum Ablauf des Verfahrens zur Korrektur von Oberflächenfehlern optischer Elemente anhand des Beispiels lokaler Passefehler zeigt, kann durch die Wahl geeigneter Masken 430 das Bearbeitungslaserlicht 405 gezielt für die erforderliche Abtragung von Material eingestellt werden.
Gemäß dem Ablaufdiagramm der 16 liegt zu Beginn nach dem Start 501 ein lokaler Passefehler 510 an einer Werkstückoberfläche 520 vor (siehe Schritt 502). Der Passefehler 510 kann eine Pfeilhöhe im Bereich von 1 nm bis ca. 20 nm, vorzugsweise 2 nm bis 10 nm aufweisen. Die laterale Ausdehnung kann in einer entsprechenden Größenordnung liegen.
Gemäß dem Verfahren wird im Schritt 503 eine geeignete Maske 530 ausgewählt, welche im nachfolgenden Schritt 504 zur Abtragung in den Vorrichtungen gemäß den 14 oder 15 Verwendung findet. Durch die Wahl einer Lochblende 530 für die erste Korrektur wird der Passefehler 510 gemäß der Darstellung im Schritt 505 zentral korrigiert, wobei Randbereiche 512 und 511 verbleiben können. Entsprechend wird in einem weiteren Schritt 506 eine Ringblende 531 ausgewählt, welche in einem nachfolgenden Abtragungsschritt 507 mit den Einrichtungen der 14 oder 15 Verwendung findet. Damit wird gemäß dem Schritt 508 auch eine Abtragung der Randbereiche des Passfehlers 510 erzielt, so dass der Passefehler 510 soweit zurückgeführt werden kann, dass die Spezifikationen der Oberfläche 520 eingehalten werden können. Damit ist eine erfolgreiche Korrektur von Oberflächenfehlern möglich und das entsprechende Verfahren beendet (Schritt 509).
Die 17 zeigt eine Oberfläche 540 eines optischen Elements, welches optisch rau ist. Optische Rauheit bedeutet hierbei, dass die Oberflächenunregelmäßigkeiten, wie entsprechende Erhöhungen 541 und Vertiefungen eine maximale Pfeilhöhe h aufweisen, die im Bereich eines Viertels der Wellenlänge liegt, mit welcher die Oberfläche des optischen Elements beaufschlagt wird. Anstelle mit der Pfeilhöhe h kann die optische Rauheit auch dadurch definiert werden, dass der R_a-Wert ebenfalls in der Größenordnung von einem Viertel der verwendeten Lichtwellenlänge liegt. Der R_a-Wert gibt die mittlere Rauheit an, d. h. den mittleren Abstand des Oberflächenprofils zu einer Mittellinie, welche so gewählt ist, dass die Summe der betragsmäßigen Profilabweichungen bezogen auf die Mittellinie minimal wird. Damit ist die mittlere Rauheit R_a das arithmetische Mittel der Abweichung von der Mittellinie. Alternativ kann als Kriterium der R_q-Wert verwendet werden, der dem quadratischen Mittel entspricht und aus dem Mittel der Abweichungsquadrate, nämlich der Wurzel des Mittelquadrats, berechnet werden kann.
Wie in 17 zu sehen ist, weist die Oberfläche 540 einen Passefehler 550 auf, der im Bereich zwischen den senkrechten Linien gegeben ist.
Nach Korrektur mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. einer entsprechenden erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Oberfläche 540 der gewünschten Linie angenähert bzw. der Passefehler eingeebnet, wobei gleichzeitig die Rauheit erhalten bleiben kann. Es ist somit nicht nur möglich, die Rauheit zu beseitigen bzw. glatte und ebene Flächen durch Abtragung von Oberflächenspitzen herzustellen, sondern größer dimensionierte Passefehler unter Beibehaltung der Oberflächenrauheit zu eliminieren. Dazu kann der Bearbeitungslaserstrahl entweder in dem entsprechend großen Bereich auf die Oberfläche eingestrahlt werden, so dass es in dem gesamten Bereich nahezu gleichmäßig zu entsprechendem Materialabtrag kommt, so dass hier wiederum die Oberflächenrauheit beibehalten wird, oder ein kleiner fokussierter Bearbeitungslaserstrahl wird über den größeren Oberflächenbereich gescannt und zwar ebenfalls in einer gleichmäßigen Art und Weise, so dass auch hier die Oberflächenrauheit erhalten bleibt.
Die 19 zeigt in einer ähnlichen Darstellung zur 15 den Einsatz einer entsprechenden Vorrichtung und eines entsprechenden Verfahrens zur Strukturierung von optischen Elementen. Entsprechend sind die Bezugszeichen identisch zu den Bezugszeichen der 15 und bedürfen keiner zusätzlichen, wiederholten Erläuterung.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 19 werden anstelle von Loch- oder Ringblenden Schlitzblenden mit unterschiedlicher Schlitzbreite eingesetzt, um in einer Werkstückoberfläche 402 längliche Furchen oder Gräben 448 einzubringen. Dazu kann das Werkstück 401 durch den Mechanismus 403 der Werkstückhalterung in eine gekippte Position gebracht werden.
Die 20 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das Werkstück 401 nach der Bearbeitung in der Vorrichtung gemäß 19. Die Werkstückoberfläche 402 weist längliche Kerben oder nutartige Vertiefungen auf, so dass sich eine Längsstruktur ergibt. Die entsprechenden Kerben 448 können für strukturierte optische Elemente bei Mikrooptiken eingesetzt werden.
Die 21 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Anwendung der dampfphasenunterstützten Lasermaterialbearbeitung gemäß der Ausführungsform der 8. Entsprechend zeigt die 21 ein Projektionsobjektiv 451 einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Abschlusselement 455, welches eine Abschlussfläche 454 aufweist, die mit der dampfphasenunterstützten Lasermaterialbearbeitung bearbeitet werden soll. Hierzu wird an dem Objektiv 451 ein Gehäuse 460 angeordnet, in welchem eine Verdampfeinrichtung 461 zum Verdampfen von Abtragungsmitteln 462 vorgesehen ist. Damit kann in dem Gehäuse 460 vor dem Abschlusselement 455 die Gasphase eines Abtragungsmittels erzeugt werden.
Zusätzlich kann in dem Gehäuse 460 ein Heizelement 463 vorgesehen sein, welches das Abschlusselement 455 auf eine entsprechende Temperatur bringt, so dass es zu keiner Kondensation der Gasphase an dem Abschlusselement 455 kommt.
Das Gehäuse 460 weist eine Öffnung 464 auf, mittels der das Bearbeitungslaserlicht auf die Gasphase bzw. die Fläche 454 des Abschlusselements 455 eingestrahlt werden kann. Eine Laserlichterzeugungseinrichtung 465, wie sie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen und insbesondere in den Beispielen der 15 und 19 Verwendung findet, kann so vorgesehen sein, dass das Laserlicht über die Öffnung 464 in das Gehäuse 460 eingestrahlt werden kann. Zur Positionierung des Laserstrahls kann eine Positioniereinrichtung 466 für die Lasererzeugungseinrichtung 465 vorgesehen sein, welche beispielsweise einen 3-Achsen-Verschiebetisch mit Verkippungsmöglichkeiten umfasst.
Die 22 und 23 zeigen Beispiele für die Möglichkeit einer Korrektur von Abbildungsfehlern in einem Projektionsobjektiv gemäß dem AusfÜhrungsbeispiel der 21. Beispielsweise kann ein optisches Element 600 eine lokale Inhomogenität 601 aufweisen, die dazu führt, dass die optische Weglänge durch die Inhomogenität gegenüber den umliegenden Bereichen des optischen Elements 600 erhöht wird. Um diese verlängerte optische Weglänge durch die Inhomogenität 601 auszugleichen, kann an der Oberfläche eine Strukturierung 602 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingebracht werden, um eine Korrektur von Abbildungsfehlern entsprechend der Inhomogenität und der daraus sich ergebenden Veränderung der optischen Weglänge zu bewirken.
Die 24 zeigt einen Oberflächenbereich 700 eines bearbeiteten Bauteils mit mehreren, teilweise überlagerten Kratern 701 aufgrund der Materialentfernung. Die Krater weisen einen Durchmesser 702 auf oder können durch Polygone 703 eingefasst werden, die zur Charakterisierung der Krater herangezogen werden können. Die Kanten der Polygone oder die Durchmesser können beispielsweise im Bereich von 20 μm bis 500 μm liegen.
Obwohl anhand der Ausführungsbeispiele die Erfindung detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr Abweichungen oder Änderungen, insbesondere durch eine beliebige Kombination einzelner Aspekte der Erfindung oder durch Weglassen einzelner Merkmale möglich ist, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- X. Ding et al, Applied Physics A 75, 437–440 (2002) „Laserinduced back-side wet etching of fused silica with an aqueous solution containing organic molecules" [0007]
- X. Ding, Y. Kawaguchi, H. Niino, A. Yabe, Applied Physics A 75 641–645 (2002) "Laser-induced high-quality etching of fused silica using a novel aqueous medium [0007]
- Zhaoxin Wu, Hongbing Jiang, Quan Sun, Hengchang Guo, Hong Yang and Quihuang Gong, Journal of Optics A: Pure Appl. Opt. 6 (2004) 671–674 "Micro-ablation at the front and rear surfaces of a fused silica window by using a femtosecond laser pulse in air" [0007]
- S. Campbell, F. C. Dear, D. P. Hand and D. T. Reid, Journal of Optics A: Pure Appl. Opt. 7 (2005) 162–168 "Single-pulse femtosecond laser machining of glass" [0007]
- R. Böhme, S. Pissadakis, M. Ehrhardt, D. Ruthe and K. Zimmer, Journal of Physics D: Appl. Phys. 39 (2006) 1398–1404 "Ultrashort laser processing of transparent material at the interface to liquid" [0007]
- R. Böhme, A. Braun, K. Zimmer, Applied Surface Science 186 (2002) 276–281 "Backside etching of UV-transparent materials at the interface to liquids [0007]
- X. Ding et al in Appl. Phys. A75 641–645 (2002) [0020]

Claims

Vorrichtung zur Bearbeitung von optischen Elementen mittels Lasermaterialbearbeitung mit einer Werkstückhalterung zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks (401) und mit einem Bearbeitungslaser (404) zur Bereitstellung des für die Bearbeitung erforderlichen Bearbeitungslaserlichts, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampferzeugungseinrichtung (441) vorgesehen ist, mit welcher vor der zu bearbeitenden Oberfläche des optischen Elements eine Dampfphase umfassend ein Abtragungsmittel erzeugt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdampfer mit einer Heizeinrichtung zur Verdampfung eines Abtragungsmittels vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung der zu bearbeitenden Oberfläche vorgesehen ist, wobei die Erfassungseinrichtung (8, 80, 180) so in Bezug zur zu bearbeitenden Oberfläche (2) angeordnet ist, dass die Topographie der zu bearbeitenden Oberfläche während der Bearbeitung oder unmittelbar zwischen Bearbeitungsschritten ermittelbar ist.
Vorrichtung zur Bearbeitung von optischen Elementen mittels Lasermaterialbearbeitung mit einer Werkstückhalterung zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks (1), einem Bearbeitungslaser (4) zur Bereitstellung des für die Bearbeitung erforderlichen Bearbeitungslaserlichts, und mit einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung der zu bearbeitenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (8, 80, 180) so in Bezug zur zu bearbeitenden Oberfläche (2) angeordnet ist, dass die Topographie der zu bearbeitenden Oberfläche während der Bearbeitung oder unmittelbar zwischen Bearbeitungsschritten ermittelbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (8, 80, 180) ein Höhen- und Tiefenprofil verteilt über zumin dest einen Teil der zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks (1) insbesondere automatisiert ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung ein Interferometer (80, 180), insbesondere ein Mirau-Interferometer (1) oder Fizeau-Interferometer (80), oder ein konfokales Mikroskop (180) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung eine Kamera (17, 117) und/oder einen optischen Sensor (121) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung einen Wellenfrontsensor (121), insbesondere einen Shack-Hartmann-Wellenfrontsensor umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (8, 80, 180) auf der Bearbeitungsseite (2) des zu bearbeitenden Werkstücks (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Anordnung eines Abtragungsmittels auf und/oder an der zu bearbeitenden Oberfläche vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Anordnung eines Abtragungsmittels eine Zu- und/oder Abführeinrichtung (71, 72, 73) für ein Abtragungsmittel umfassen, mit welchem ein mit dem Laserlicht zusammenwirkendes Abtragungsmittel auf und/oder an der zu bearbeitende Oberfläche angeordnet und/oder von dieser wieder entfernt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragungsmittel (7) in flüssiger oder gasförmiger Form zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal zur Leitung des Dampfes von der Dampferzeugungseinrichtung zur zu bearbeitenden Oberfläche des optischen Elements vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse um die Werkstückhalterung und/oder die Dampferzeugungseinrichtung vorgesehen ist, um das Abtragungsmittel zurückzuhalten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Anordnung eines Abtragungsmittels eine Abtragungsmittel-Begrenzungsplatte (16, 25) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragungsmittel-Begrenzungsplatte (25) auswechselbar ist und insbesondere als verlorene Abtragungsmittel-Begrenzungsplatte ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zu bearbeitender Oberfläche (2) und Erfassungseinrichtung (8, 80, 180) eine Abschlussplatte (16, 116) vorgesehen ist, welche die Erfassungseinrichtung gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück abschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussplatte (16, 116) als Abtragungsmittel-Begrenzungsplatte ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussplatte einen Filter umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussplatte (16) als Strahlteiler für ein Mirau-Interferometer ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussplatte (116) als Interferenz erzeugendes Bauteil, insbesondere als Keil ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungslaser (4) derart gestaltet ist, dass Laserpulse im Bereich kleiner oder gleich 1000 ns, insbesondere kleiner oder gleich 500 ns, vorzugsweise kleiner oder gleich 100 ns, höchst vorzugsweise kleiner oder gleich 1000 fs erzeugbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungslaser (4) so angeordnet ist, dass das Bearbeitungslaserlicht von der Seite der zu bearbeitenden Oberfläche (2) oder von der abgewandten Seite durch das Werkstück (1) auf das zu bearbeitende Werkstück trifft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer Fokussieroptik (6) zur Fokussierung des Bearbeitungslaserstrahls auf oder in die Nähe einer Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussieroptik (13) für das Bearbeitungslaserlicht zumindest durch einen Teil der Erfassungseinrichtung, insbesondere das Objektiv eines Interferometers zumindest teilweise gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussieroptik (6, 51) für das Bearbeitungslaserlicht durch einen Teil einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere durch das Projektionsobjektiv (51) einer Projektionsbelichtungsanlage zumindest teilweise gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlformungs- und/oder Strahlhomogenisierungsoptik für das Bearbeitungslaserlicht vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bearbeitungslaserlichtstrahl eine Maske oder eine Blende, insbesondere eine variabel einstellbare Blende vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperiereinrichtung zur Temperierung des zu bearbeitenden optischen Elements vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pilotstrahllaser (20) vorgesehen ist, welcher so angeordnet ist, dass der Pilotlaserstrahl insbesondere über die zumindest teilweise identische Fokussieroptik auf dieselbe Stelle fokussiert ist, wie der Bearbeitungslaserstrahl.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtvorrichtung (22) vorgesehen ist, mit welcher der Pilotstrahllaser und/oder Bearbeitungslaser und/oder die Fokussieroptik derart bewegbar sind, dass der Pilotlaserstrahlfokus und der Bearbeitungslaserstrahlfokus auf einen definierten Punkt insbesondere auf der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks ausgerichtet werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtvorrichtung ein Getriebe oder eine starre Verbindung zwischen Pilotstrahllaser und Bearbeitungslaser oder zwischen Pilotstrahllaser und Bearbeitungslaser und Fokussieroptik aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhalterung (3) einen dreidimensional beweglichen Manipulator aufweist, der insbesondere eine Bewegung des Werkstücks entlang und/oder um drei unabhängige Raumachsen ermöglicht.
Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen optischer Elemente umfassend: a) Bereitstellung einer Dampferzeugungseinrichtung in der Nähe eines zu bearbeitenden optischen Elements, so dass an der zu bearbeitenden Oberfläche des optischen Elements eine Dampfphase eines Abtragungsmittels bereitgestellt werden kann; b) Bereitstellung eines Bearbeitungslasers, der einen auf oder in die Nähe der zu bearbeitende Oberfläche fokussierbaren Laserstrahl erzeugen kann; c) Bereitstellen mindestens eines dampfförmigen Abtragungsmittel im Bereich der zu bearbeitenden Oberfläche; und d) Einstrahlen von Laserlicht in die Dampfphase und die zu bearbeitende Oberfläche, so dass Material an der Oberfläche entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragungsmittel durch Erhitzen verdampft wird.
Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragungsmittel und/oder der daraus erzeugte Dampf und/oder das zu bearbeitende optische Element auf eine Temperatur im Bereich von 70°C bis 120°C, insbesondere 80°C bis 100°C erhitzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Erfassungseinrichtung die Topographie zumindest eines Bereichs auf der Oberfläche des zu bearbeitenden optischen Elements erfasst wird und mittels einer beweglichen Werkstückhalterung, in welchem das zu bearbeitende optische Element angeordnet ist, und/oder mittels einer Ausrichtvorrichtung für den Bearbeitungslaser optisches Element und Bearbeitungslaserstrahl so aufeinander örtlich angepasst werden, dass über den Bearbeitungslaserstrahl an einem Bearbeitungsort im erfassten Bereich Material abgetragen werden kann.
Verfahren zur Bearbeitung von optischen Elementen, insbesondere für die Mikrolithographie, bei welchem ein Bearbeitungslaser bereit gestellt wird, mittels dessen Bearbeitungslaserstrahl Material an der Oberfläche des zu bearbeitenden optischen Elements entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Erfassungseinrichtung die Topographie zumindest eines Bereichs auf der Oberfläche des zu bearbeitenden optischen Elements erfasst wird und mittels einer beweglichen Werkstückhalterung, in welchem das zu bearbeitende optische Element angeordnet ist, und/oder mittels einer Ausrichtvorrichtung für den Bearbeitungslaser optisches Element und Bearbeitungslaserstrahl so aufeinander örtlich angepasst werden, dass über den Bearbeitungslaserstrahl an einem Bearbeitungsort im erfassten Bereich Material abgetragen werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Topographie der Umgebung des Bearbeitungsortes und die örtliche Anpassung von optischem Element und Bearbeitungslaserstrahl in der genannten Reihenfolge oder umgekehrt erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung zur örtlichen Anpassung von optischem Element und Bearbeitungslaserstrahl und/oder zur Bestimmung des Bearbeitungsortes verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung und/oder Bearbeitung der zu bearbeitenden Oberfläche zeitlich und/oder örtlich schrittweise und/oder örtlich bereichsweise über der zu bearbeitenden Oberfläche erfolgt, wobei insbesondere an einem Bearbeitungsort mehrere Bearbeitungsschritte zeitlich hintereinander oder zeitlich nacheinander an verschiedenen Bearbeitungsorten Bearbeitungsschritte vorgenommen werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die örtliche Anpassung von Werkstück und Bearbeitungslaserstrahl durch eine Bewegung der Werkstückhalterung und/oder Ausrichtung des Bearbeitungslasers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Bearbeitungslasers zu Beginn einer Bearbeitung insbesondere einmalig erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der zu bearbeitenden Oberfläche zum Bearbeitungslaserstrahl wiederholt über eine Bewegung der Werkstückhalterung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Werkstückhalterung mindestens eine translatorische Bewegung entlang und/oder mindestens eine Drehung oder Verschwenkung um unabhängige Raumachsen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die örtliche Anpassung von Werkstück und Bearbeitungslaserstrahl mittels eines in der Erfassungseinrichtung sichtbaren Pilotlaserstrahls erfolgt, der mit dem Bearbeitungslaserstrahl zumindest an einem gemeinsamen Fokus zusammenfallt.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitig örtliche Beziehung von Pilotlaserstrahl und Bearbeitungslaserstrahl kalibriert wird, und zwar insbesondere einmalig vor der Bearbeitung oder in bestimmten Zeitintervallen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungslaserstrahl von der Seite der zu bearbeitenden Oberfläche oder durch das zu bearbeitende optische Element hindurch von der der zu bearbeitenden Seite gegenüber liegenden Seite auf das zu bearbeitende optische Element gerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungslaserstrahl im Wesentlichen senkrecht auf die zu bearbeitende Oberfläche gerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung der zu bearbeitenden Oberfläche laserinduziertes Nassätzen (laserinduced wet etching) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragungsmittel als Flüssigkeit oder über die Gasphase als Adsorbat aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtragungsmittel verwendet wird, das nur in der Gasphase vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtragungsmittel eingesetzt wird, welches organisch ist und/oder auf Basis einer organischen oder wässrigen Lösung eines organischen Mittels ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtragungsmittel eingesetzt wird, welches ein Gasgemisch ist, insbesondere ein Gemisch mit Luft und mindestens einem verdampften organischen Mittel.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass als Abtragungsmittel mindestens eines aus der Gruppe eingesetzt wird, welche umfasst: Ethanol, Toluol, Azeton und Acethylacetone.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragungsmittel einen Stoff umfasst, welcher durch das Bearbeitungslaserlicht zur Fluoreszenz angeregt wird, so dass insbesondere das Auftreffen des Bearbeitungslaserlichts auf das Abtragungsmittel in der Erfassungseinrichtung erfassbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragungsmittel einen Brechungsindex n >= 1 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Erfassungseinrichtung die erforderliche Abtragsmenge bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragsparameter auf Basis der gespeicherten Abtragsfunktion des Bearbeitungslasers in Bezug zum zu bearbeitenden Werkstück und der bestimmten Abtragsmenge insbesondere automatisiert bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragsparameter die Bearbeitungslaser-Wellenlänge, die Pulsdauer, die Pulsrate, die Bestrahlungsstärke im Fokus und/oder die Anzahl der Pulse umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laserlicht im ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere mit einer Wellenlänge im Bereich von 248 nm, vorzugsweise von einem Excimerlaser eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht pulsförmig eingestrahlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht mit Pulsen mit Zeitdauern im Bereich kleiner oder gleich 100 ns, insbesondere kleiner oder gleich 50 oder 25 ns, vorzugsweise kleiner oder gleich 1000 fs, höchst vorzugsweise kleiner oder gleich 500 fs verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht mit einer Pulswiederholfrequenz von 1 bis 100 Hz, insbesondere 5 bis 75 Hz, vorzugsweise 10 bis 50 Hz verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass Laserlicht mit Energiedichten von 5 bis 30 J/cm², vorzugsweise 10 bis 20 J/cm² verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 65, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bearbeitenden optischen Elemente Werkstoffe umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die umfasst: SiO₂-Glas, ULE (ultra low expansion)-Glas, CaF₂ und Zerodur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung zur deterministischen Glättung und/oder zur Formgebung, insbesondere Bildung von Asphären, und/oder zur Korrektur von Oberflächenfehlern und/oder zur Korrektur von Abbildungsfehlern mittels Strukturierung bei optischen Elementen eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 67, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Oberfläche unter Beibehaltung einer vorhandenen Oberflächenrauheit erfolgt, insbesondere einer optisch rauen Oberfläche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialabtrag durch die Bearbeitung im Bereich von 0,1 nm bis 2 mm, vorzugsweise 1 nm bis 500 μm, insbesondere 50 nm bis 100 μm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 69, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialabtrag in einem Oberflächenbereich mit einer Kantenlänge oder einem Durchmesser von ≤ 1 mm, insbesondere ≤ 500 μm, vorzugsweise ≤ 100 μm, höchst vorzugsweise ≤ 50 μm erfolgt.
Verfahren nach einem den Ansprüchen 34 bis 70, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche so bearbeitet wird, dass die mittlere Rauheit mindestens eines Teils der Oberfläche des optischen Elements einen Wert von ≤ 20 nm, insbesondere ≤ 10 nm, insbesondere 2 bis 8 nm, höchst vorzugsweise 4 bis 6 nm, oder 0,05 bis 0,5 nm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für die Mikrolithographie, bei welchem mittels eines Bearbeitungslasers Material an der Oberfläche des optischen Elements entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche so bearbeitet wird, dass die mittlere Rauheit mindestens eines Teils der Oberfläche des optischen Elements einen Wert von ≤ 20 nm, insbesondere ≤ 10 nm, insbesondere 2 bis 8 nm, höchst vorzugsweise 4 bis 6 nm, oder 0,05 bis 0,5 nm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 71 oder 72, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit in einem definierten Oberflächenbereich eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenbereich einen Durchmesser oder eine Kantenlänge von 50 μm bis 2 mm, insbesondere 100 μm bis 1 mm, vorzugsweise 200 μm bis 500 μm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 74, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche so bearbeitet wird, dass mindestens ein Oberflächenbereich mit einer Kan tenlängen oder einem Durchmesser ≤ 1 mm einen Höhenunterschied zu benachbarten Bereichen in der Größenordnung von 0,1 nm bis 500 μm aufweist.
Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen für die Mikrolithographie, bei welchem mittels eines Bearbeitungslasers Material an der Oberfläche des optischen Elements entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche so bearbeitet wird, dass mindestens ein Oberflächenbereich mit einer Kantenlängen oder einem Durchmesser ≤ 1 mm einen Höhenunterschied zu benachbarten Bereichen in der Größenordnung von 0,1 nm bis 500 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 75 oder 76, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenunterschied im Bereich von 0,5 nm bis 100 μm, insbesondere 1 nm bis 10 μm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 75 bis 77, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenbereich eine Kantenlänge oder einen Durchmesser ≤ 500 μm, insbesondere ≤ 100 μm, vorzugsweise ≤ 50 μm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 75 bis 78, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entfernung von Oberflächenunregelmäßigkeiten oder gezielte Strukturierung der Oberfläche erfolgt.
Optisches Element für die Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Oberflächenbereich die mittlere Rauheit bei ≤ 20 nm, insbesondere ≤ 10 nm, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 8 nm, oder im Bereich von 0,05 bis 0,5 nm liegt.
Optisches Element nach Anspruch 80, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 79 hergestellt ist.
Optisches Element nach Anspruch 80 oder 81, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte, vorbestimmte mittlere Rauheit im Bereich von 2 bis 20 nm eingestellt ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 80 bis 82, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit in definierten Oberflächenbereichen eingestellt ist, insbesondere Oberflächenbereichen mit einer Kantenlänge oder einem Durchmesser von 50 μm bis 2 mm, insbesondere 100 μm bis 1 mm.
Optisches Element für die Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des optischen Elements mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl, insbesondere überlagerter hohlkugelsegmentartiger Krater aufgrund von verdampftem Material aufweist, deren Durchmesser oder die Kanten eines einen Krater einhüllenden Polygons im Bereich von 20 μm bis 500 μm, insbesondere 40 μm bis 300 μm, vorzugsweise 50 μm bis 200 μm liegen.
Optisches Element für die Mikrolithographie nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 79 hergestellt ist.
Optisches Element nach Anspruch 84 oder 85, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Krater aufgeschmolzenes Material aufweisen.