DE102008043600A1 - Smoothing tool for smoothing optical surfaces within spatial frequency range between one micrometer and two thousand micrometer, has polishing agent carrier made of synthetic, matting-type material - Google Patents

Smoothing tool for smoothing optical surfaces within spatial frequency range between one micrometer and two thousand micrometer, has polishing agent carrier made of synthetic, matting-type material

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DE102008043600A1
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Jörg Hertle
Clemens Lindenberger
Franz-Josef Stickel
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Carl Zeiss SMT GmbH
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    • B24D13/14Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by the front face
    • B24D13/147Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by the front face comprising assemblies of felted or spongy material; comprising pads surrounded by a flexible material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/02Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor by means of tools with abrading surfaces corresponding in shape with the lenses to be made

Abstract

The smoothing tool (1) has a polishing agent carrier (3) made of a synthetic, matting-type material, and a nano-dispersed polishing agent (4) applied on a polishing agent carrier, where nano-dispersed polishing agent contains cerium oxide particle (5). An independent claim is included for a method for smoothing optical surfaces within a spatial frequency range between one micrometer and two thousand micrometer.

Description

  • Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
  • Die Erfindung betrifft ein Glättungswerkzeug zur Glättung optischer Oberflächen in einem Ortsfrequenzbereich zwischen 1 μm und 2000 μm sowie ein Verfahren zum Glätten einer optischen Oberfläche einem Ortsfrequenzbereich zwischen 1 μm und 2000 μm. The invention relates to a smoothing tool for smoothing optical surfaces in a spatial frequency region between 1 micron and 2000 microns and a method for smoothing an optical surface of a spatial frequency region between 1 micron and 2000 microns.
  • Optische Elemente für Mikrolithographieanlagen benötigen auf Grund der geringen Wellenlängen im UV- oder EUV-Bereich, bei denen sie üblicherweise betrieben werden, eine hohe Glattheit an ihren optischen Oberflächen. Optical elements for microlithography systems need, given the short wavelengths in the UV or EUV range at which they are normally operated, a high smoothness on their optical surfaces. Dies betrifft sowohl die Form (Passe), dh niederfrequente Ortsfrequenzen zwischen ca. 1 mm und 50 mm, den mittelfrequenten Bereich, dh bei Ortsfrequenzen zwischen ca. 1 μm und 2000 μm (medium spatial frequency range, MSFR), sowie den hochfrequenten Bereich (high spatial frequency range, HSFR) bei Ortsfrequenzen zwischen ca. 0,02 μm und 1 μm. This relates both to the form (yoke), ie low spatial frequencies between about 1 mm and 50 mm, the middle frequency range, ie (at spatial frequencies between approximately 1 .mu.m and 2000 .mu.m (medium spatial frequency range, MSFR), and the high-frequency range high spatial frequency range, HSFR) at spatial frequencies between about 0.02 microns and 1 micron.
  • Eine geringe Rauheit der Oberfläche in niederfrequenten Bereich ist hierbei für eine gute Abbildungsqualität erforderlich, eine geringe Rauheit im mittelfrequenten Bereich steigert den Kontrast bzw. verringert die Streulichtbildung, und eine geringe Rauheit im hochfrequenten Bereich trägt zu einer hohen Reflektivität bzw. Transmission bei, dh zu einer hohen Intensität der an dem optischen Element reflektierten bzw. von diesem transmittierten Strahlung. A slight roughness of the surface in the low frequency range is in this case for a good image quality is required, a low roughness in the middle frequency range increases the contrast and reduces flare formation, and a low roughness in the high frequency range contributes to a high reflectivity or transmission, ie a high intensity of the reflected or transmitted at the optical element from this radiation.
  • Zur Glättung der Oberflächen optischer Elemente im mittelfrequenten Bereich, insbesondere von Asphären, wie sie z. To smooth the surfaces of optical elements in the middle frequency range, in particular of aspheres, as z. B. in Objektiven für die Mikrolithographie verwendet werden, ist es bekannt, Poliermittel auf Ceroxid-Basis zu verwenden. As used in lenses for microlithography, it is known to use polish on ceria-based. Es wurde aber festgestellt, dass die mit diesen Poliermitteln erzielbare Qualität optischer Oberflächen den immer weiter steigenden Anforderungen an eine möglichst geringe Streulichtbildung nicht mehr genügt. However, it was found that the achievable with such preparations quality optical surfaces no longer meets the ever-increasing demands on the lowest possible flare education. Insbesondere sind keine Glättungsverfahren bekannt, die es erlauben würden, Asphären mit einer Deformation größer als 30 μm mit der erforderlichen, geringen Rauhigkeit von z. In particular, no smoothing method are known which would allow aspheres with a deformation greater than 30 microns with the required, low roughness of z. B. weniger als 3 Angström rms im mittelfrequenten Ortsfrequenzbereich herzustellen. produce, less than 3 angstroms rms in the medium-spatial frequency range.
  • Aus der From the US 2001/0000772 A1 US 2001/0000772 A1 sind ein Glättungswerkzeug und ein Verfahren zum Glätten von ebenen Oberflächen mikroelektronischer Substrate bekannt geworden. a smoothing tool and a method for smoothing of the planar surfaces of microelectronic substrates are known. Das Glättungswerkzeug weist einen vergleichsweise harten Poliermittelträger sowie ein flüssiges Poliermittel auf, das auf einer nicht-porösen Oberfläche des Poliermittelträgers aufgebracht ist. The smoothing tool has a relatively hard polishing agent carrier and a liquid polish, which is applied to a non-porous surface of the polishing agent carrier. Das Poliermittel kann durch eine kolloidale Suspension von kolloidalen Teilchen gebildet sein, wobei die Teilchen eine im Wesentlichen glatte Außenseite und unterschiedliche Geometrien aufweisen können. The polishing agent may be formed by a colloidal suspension of colloidal particles, the particles can have a substantially smooth outer surface and different geometries. Die kolloidalen Teilchen können aus unterschiedlichen Materialien bestehen, z. The colloidal particles may consist of different materials, eg. B. aus Sliziumdioxid, Magnesiumoxid oder Ceroxid und Durchmesser aufweisen, die z. B. from Sliziumdioxid, magnesium oxide or cerium oxide, and having diameters which z. B. zwischen 10 nm und 300 nm liegen. B. between 10 nm and 300 nm. Der Poliermittelträger kann ein vergleichsweise hohes Elastizitätsmodul besitzen und z. The polishing agent carrier can have a relatively high modulus of elasticity and z. B. aus einem Polyurethan gebildet sein. For example, be formed from a polyurethane.
  • Aufgabe der Erfindung OBJECT OF THE INVENTION
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Glättungswerkzeug sowie ein Verfahren zum Glätten einer optischen Oberfläche bereitzustellen, mit denen sich in einem mittleren Ortsfrequenzbereich eine besonders gute Glättungswirkung erzielen lässt. The object of the invention is to provide a smoothing tool and a method for smoothing an optical surface, that are used to achieve a particularly good smoothing effect in a middle spatial frequency range.
  • Gegenstand der Erfindung The invention
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Glättungswerkzeug der eingangs genannten Art, umfassend: einen Poliermittelträger aus einem synthetischen, filzartigen Material, sowie ein auf den Poliermittelträger aufgebrachtes, nanodisperses Poliermittel, das Ceroxid-Teilchen enthält. This object is achieved by a smoothing tool of the aforementioned type, comprising: a polishing agent carrier of a synthetic felt-like material, and an applied on the polishing agent carrier, nanodisperse polishing agent containing cerium oxide particles.
  • Unter einem nanodispersen Poliermittel wird hierbei eine kolloidale Suspension mit kolloidalen Ceroxid-Teilchen mit Durchmessern im Nanometer-Bereich verstanden, wie sie z. Under a nanodisperse polishing agent, a colloidal suspension of colloidal particles of cerium oxide is understood as having diameters in the nanometer range, as z. B. in der B. US 2001/0000772 A1 US 2001/0000772 A1 beschrieben ist. is described. Die Erfinder haben erkannt, dass sich mit einem solchen nanodispersen Poliermittel die Oberflächen-Qualität bei mittleren Ortsfrequenzen gegenüber herkömmlichen Poliermitteln, bei denen die Ceroxid-Teilchen erheblich größere Durchmesser aufweisen, deutlich verbessern lässt, wenn zusätzlich der Poliermittelträger aus einem filzartigen Material besteht. The inventors have recognized that it is possible to significantly improve the surface quality of middle spatial frequencies compared to conventional polishing agents, in which the cerium oxide particles have considerably larger diameter with such a nanodisperse polishing agent, if in addition there is the polishing agent carrier of a felt-like material. Mit nanodispersen Poliermitteln aus anderen Materialien, z. With nano-disperse polishing agents from other materials such. B. auf kolloidaler Siliziumdioxid-Basis hat sich auch in Kombination mit anderen Poliermittelträgern hingegen keine ausreichende Verbesserung der Oberflächenqualität erzielen lassen. B. on colloidal silica based has had, however, also be achieved in combination with other abrasives makers sufficient improvement in surface quality.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Mittelwert der Korngrößenverteilung der Ceroxid-Teilchen bei 0,1 μm. In a preferred embodiment, the average of the grain size distribution of the cerium oxide particles is 0.1 microns. Es versteht sich, dass ggf. auch bei einer leichten Abweichung des Mittelwerts der Korngrößenverteilung von dem angegebenen Wert von 0,1 μm noch eine ausreichende Glättungswirkung erzielt werden kann. It will be appreciated that, if necessary, a sufficient smoothing effect can still be achieved even with a slight deviation of the mean value of the grain size distribution of the specified value of 0.1 .mu.m.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen mindestens 90% der Ceroxid-Teilchen Korngrößen auf, die um weniger als 0,01 μm vom Mittelwert der Korngrößenverteilung abweichen. In an advantageous embodiment, at least 90% of the cerium oxide particles to particle sizes which differ by less than 0.01 microns from the mean of the grain size distribution. Um das Glättungsergebnis zu optimieren, sollte die Korngrößenverteilung möglichst schmal sein, dh die Schwankungen um den Mittelwert sollten möglichst klein ausfallen. To optimize the smoothing result, the grain size distribution should be as narrow as possible, that is, the fluctuations about the mean should fail as small as possible.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Glättungswerkzeug einen typischer Weise konvex oder konkav, in der Regel sphärisch gekrümmten Grundkörper, auf den der Poliermittelträger aufgebracht ist. In a preferred embodiment, the smoothing tool includes a typically convex or concave, generally spherically curved basic body on which the polishing agent carrier is applied. Bei der Glättung von gekrümmten Oberflächen ist es günstig, wenn der Grundkörper des Glättungswerkzeugs an die gekrümmte Form der Oberfläche angepasst ist. In the smoothing of curved surfaces, it is favorable if the base body of the smoothing tool is adjusted to the curved shape of the surface. Der Grundkörper kann zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Glättungswerkzeug und der optischen Oberfläche mit einer Antriebseinheit in Verbindung stehen. The base body can be connected for producing a relative movement between the smoothing tool and the optical surface with a drive unit.
  • Die Erfindung ist auch verwirklicht in einem Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Glätten der optischen Oberfläche mit einem Glättungswerkzeug, das wie oben beschrieben ausgebildet ist. The invention is also embodied in a method of the type mentioned at the outset, comprising: smoothing the optical surface with a smoothing tool that is formed as described above. Mittels des oben beschriebenen Glättungswerkzeugs lassen sich beim Polieren insbesondere dann sehr gute Ergebnisse erzielen, wenn der Anpressdruck sowie die Poliergeschwindigkeit beim Polieren geeignet gewählt werden. Using the smoothing tool described above can be during polishing particularly achieve very good results if the contact pressure and the polishing speed are suitable for polishing selected.
  • Es hat sich gezeigt, dass der Parameterbereich, in dem geeignete Werte für diese Polierparamter gefunden werden können, recht groß ist. It has been shown that the parameter range in which appropriate values ​​for these Polierparamter can be found, is quite large. Der Poliermittelträger aus einem filzartigen bzw. feinfilzigen synthetischen Material wie z. The polishing agent carrier from a felt-like or synthetic material such feinfilzigen. B. Polyurethan muss aber zunächst auf einer der zu behandelnden Oberfläche vergleichbaren Oberfläche ausreichend einpoliert werden. But as polyurethane must first be sufficiently polished in on one of the surface to be treated similar surface.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment of the invention, with reference to the figures of the drawing show the details essential to the invention, and from the claims. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein. The individual features can each be realized in any desired combination in a variant of the invention individually or collectively.
  • Zeichnung drawing
  • Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Exemplary embodiments are illustrated in the schematic drawing and are explained in the following description. Es zeigt: It shows:
  • Figur eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Glättungswerkzeugs zur Glättung einer optischen Oberfläche. Figure is a schematic representation of a blending tool according to the invention for smoothing an optical surface.
  • In der Figur ist schematisch ein Glättungswerkzeug In the figure schematically a smoothing tool 1 1 mit einem konkav gekrümmten Grundkörper with a concavely curved base body 2 2 gezeigt, auf den ein Poliermittelträger shown on which a polishing agent carrier 3 3 aufgebracht ist, der aus einem Tuch aus feinfilzigem synthetischen Material, z. is applied which consists of a cloth of synthetic material feinfilzigem such. B. aus Polyurethan, besteht. For example, from polyurethane, is. Auf den Poliermittelträger The polishing agent carrier 3 3 ist ein flüssiges, nanodisperses Poliermittel is a liquid, nanodisperse polishing agent 4 4 in Form einer Ceroxid-Teilchen in the form of a cerium oxide particles 5 5 enthaltenden Suspension aufgebracht. -containing suspension is applied. Die kolloidalen Ceroxid-Teilchen The colloidal particles of cerium oxide 5 5 weisen eine Korngrößenverteilung auf, deren Mittelwert bei 0,1 μm liegt, wobei die Korngrößen der einzelnen Ceroxid-Teilchen have a particle size distribution, whose average value is 0.1 microns, wherein the particle sizes of the individual particles of cerium oxide 5 5 möglichst wenig vom Mittelwert abweichen sollten. should as little as possible from the mean. Insbesondere können mindestens 90% der Ceroxid-Teilchen In particular, at least 90% of the cerium oxide particles 5 5 Korngrößen besitzen, die um weniger als 0,01 μm vom Mittelwert von 0,1 μm abweichen. have grain sizes which differ by less than 0.01 microns from the mean value of 0.1 microns.
  • Mit dem Glättungswerkzeug With the smoothing tool 1 1 wird eine konvexe optische Oberfläche is a convex optical surface 6a 6a einer Linse a lens 6 6 aus Quarzglas poliert, indem das Glättungswerkzeug polished fused silica by the smoothing tool 1 1 an der Oberfläche on the surface 6a 6a angepresst wird und die Oberfläche is pressed, and the surface 6a 6a und das Glättungswerkzeug and the smoothing tool 1 1 relativ zueinander bewegt werden, bis die gewünschte Oberflächengüte erreicht wird. until the desired surface finish is attained are relatively moved. Sowohl der Anpressdruck als auch die Geschwindigkeit bei der Relativbewegung können hierbei über einen breiten Parameterbereich variiert werden, ohne dass es zu einer deutlichen Verschlechterung der Glättungswirkung kommt. Both the pressure and the speed of relative movement can be varied over a wide range of parameters in this case, without leading to a significant deterioration of the smoothing effect.
  • Mittels des oben beschriebenen Glättungswerkzeugs bzw. des zugehörigen Verfahrens kann eine Glättung der optischen Oberfläche By means of the blending tool described above or the associated method, a smoothing of the optical surface 6a 6a in einem Ortsfrequenzbereich zwischen ca. 1 μm und ca. 2000 μm erfolgen, bei der eine Oberflächengüte erreicht wird, die den hohen Anforderungen in der Mikrolithographie z. take place in a spatial frequency range between about 1 microns and about 2000 microns, wherein a surface quality is reached, the high requirements in microlithography z. B. im Hinblick auf Streulichtbildung genügt. Example with regard to scattered light formation is sufficient. Das optische Element The optical element 6 6 , welches auf die oben beschriebene Weise geglättet wurde, kann daher z. That has been smoothed in the manner described above, therefore, z. B. in einem Projektionsobjektiv oder Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie verwendet werden. B. be used in a projection lens and illumination system of a projection exposure system for microlithography.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • - US 2001/0000772 A1 [0005, 0008] - US 2001/0000772 A1 [0005, 0008]

Claims (5)

  1. Glättungswerkzeug ( Smoothing tool ( 1 1 ) zur Glättung optischer Oberflächen ( ) (For smoothing optical surfaces 6a 6a ) in einem Ortsfrequenzbereich zwischen 1 μm und 2000 μm, umfassend: einen Poliermittelträger ( ) In a spatial frequency region between 1 micron and 2000 microns, comprising: (a polishing agent carrier 3 3 ) aus einem synthetischen, filzartigen Material, sowie ein auf den Poliermittelträger ( ) Of a synthetic, felt-like material, and one (the polishing agent carrier 3 3 ) aufgebrachtes, nanodisperses Poliermittel ( ) Applied, nanodisperse polish ( 4 4 ), das Ceroxid-Teilchen ( (), The cerium oxide particles 5 5 ) enthält. ) Contains.
  2. Glättungswerkzeug nach Anspruch 1, bei dem der Mittelwert Korngrößenverteilung der Ceroxid-Teilchen ( A smoothing tool according to claim 1, wherein the average grain size distribution of the cerium oxide particles ( 5 5 ) bei 0,1 μm liegt. ) Is 0.1 microns.
  3. Glättungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens 90% der Ceroxid-Teilchen ( A smoothing tool according to claim 1 or 2, wherein at least 90% of the cerium oxide particles ( 5 5 ) Korngrößen aufweisen, die um weniger als 0,01 μm vom Mittelwert der Korngrößenverteilung abweichen. have) grain sizes which differ by less than 0.01 microns from the mean of the grain size distribution.
  4. Glättungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend einen insbesondere sphärisch gekrümmten Grundkörper ( A smoothing tool according to any one of the preceding claims, further comprising a particular spherically curved base ( 2 2 ), auf den der Poliermittelträger ( ) To which the polishing agent carrier ( 3 3 ) aufgebracht ist. ) Is applied.
  5. Verfahren zum Glätten einer optischen Oberfläche ( A method for smoothing an optical surface ( 6a 6a ) in einem Ortsfrequenzbereich zwischen 1 μm und 2000 μm, umfassend: Glätten der optischen Oberfläche ( ) In a spatial frequency region between 1 micron and 2000 microns, comprising: (smoothing the optical surface 6a 6a ) mit einem Glättungswerkzeug ( ) (With a smoothing tool 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. ) According to one of the preceding claims.
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