DE102012201497A1

DE102012201497A1 - Mirror shell for e.g. collector unit used in microlithography projection system, sets angle between axis of symmetry of cylindrical surface and grids to specific value

Info

Publication number: DE102012201497A1
Application number: DE102012201497A
Authority: DE
Inventors: Udo Dinger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-01-17

Abstract

The mirror shell (1) has mirror base that is rotated symmetrical about an axis of symmetry of cylindrical surface, and periodic diffraction grating (11). The periodic diffraction grating comprising grids (13) and grooves (15) is arranged on portion of the mirror base. The angle between the axis of symmetry of cylindrical surface and the grids is less than 5[deg] . Independent claims are included for the following: (1) collector unit; (2) light source unit; (3) manufacturing method of mandrel; (4) mandrel; and (5) manufacturing method of mirror shell.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spiegelschale zur Reflektion von Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 5–15nm unter einem Reflektionswinkel < 35° zur Oberflächentangentialebene. Ferner betrifft die Erfindung eine Kollektoreinheit umfassend eine derartige Spiegelschale, eine Quelleinheit mit einer derartigen Spiegelschale, einen Abformkörper zur Herstellung einer derartigen Spiegelschale und Herstellungsverfahren für den Abformkörper und die Spiegelschale. The present invention relates to a mirror shell for reflecting illumination radiation having a wavelength in the range of 5-15 nm under a reflection angle <35 ° to the surface tangential plane. Furthermore, the invention relates to a collector unit comprising such a mirror shell, a source unit with such a mirror shell, an impression body for producing such a mirror shell and manufacturing method for the impression body and the mirror shell.

Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen dienen zur Herstellung von mikrostrukturierten Bauelementen mittels eines fotolithographischen Verfahrens. Dabei wird eine strukturtragende Maske, das sogenannte Retikel, mit Hilfe einer Lichtquelleneinheit und einer Beleuchtungsoptik beleuchtet und mit Hilfe einer Projektionsoptik auf eine fotosensitive Schicht abgebildet. Hierzu ist die strukturtragende Maske in einer Objektebene der Projektionsoptik angeordnet und die fotosensitive Schicht am Ort einer Bildebene einer Projektionsoptik. Dabei stellt die Lichtquelleneinheit eine Strahlung zur Verfügung, die in die Beleuchtungsoptik geleitet wird. Die Beleuchtungsoptik dient dazu am Ort der strukturtragenden Maske eine gleichmäßige Ausleuchtung mit einer vorbestimmten winkelabhängigen Intensitätsverteilung zur Verfügung zu stellen. Hierzu sind innerhalb der Beleuchtungsoptik verschiedene geeignete optische Elemente vorgesehen. Die so ausgeleuchtete strukturtragende Maske wird mit Hilfe der Projektionsoptik auf eine fotosensitive Schicht abgebildet. Dabei wird das Auflösungsvermögen einer solchen Projektionsoptik unter anderem von der Wellenlänge der verwendeten Strahlung beeinflusst. So können umso kleinere Strukturen abgebildet werden, je kleiner die Wellenlänge λ der verwendeten Strahlung ist. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, Strahlung im Bereich des extremen Ultraviolett (EUV) d.h. mit der Wellenlänge λ = 5nm – 15nm zu verwenden.Microlithography projection exposure equipment is used to fabricate microstructured devices by a photolithographic process. In this case, a structure-carrying mask, the so-called reticle, is illuminated with the aid of a light source unit and an illumination optical unit and imaged onto a photosensitive layer with the aid of projection optics. For this purpose, the structure-supporting mask is arranged in an object plane of the projection optics, and the photosensitive layer at the location of an image plane of a projection optics. In this case, the light source unit provides radiation which is conducted into the illumination optics. The illumination optics serves to provide a uniform illumination with a predetermined angle-dependent intensity distribution at the location of the structure-supporting mask. For this purpose, various suitable optical elements are provided within the illumination optics. The structure-bearing mask, which is illuminated in this way, is imaged onto a photosensitive layer with the aid of projection optics. The resolution of such a projection optics is influenced, inter alia, by the wavelength of the radiation used. Thus, the smaller the wavelength λ of the radiation used, the smaller structures can be imaged. For this reason, it is advantageous to use radiation in the extreme ultraviolet (EUV) range, i.e., in the extreme ultraviolet (EUV) range. with the wavelength λ = 5nm - 15nm.

Derartige Strahlung wird typischerweise erzeugt, indem ein Materialtarget in einen Plasmazustand überführt wird, so dass es Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge λ im Bereich von 5nm–15nm emittiert. Dabei gibt es zwei grundlegende Möglichkeiten, das Plasma zu erzeugen. Zum einen kann das Materialtarget mit Hilfe von Laserpulsen erhitzt werden bis es in den Plasmazustand übergeht. Man spricht von sogenannten Laser produced Plasmaquellen (LPP-Quellen). Zum anderen kann das Plasma auch mit Hilfe einer Bogenentladung hergestellt werden. Derartige Quellen werden als discharge produced Plasmaquellen (DPP-Quellen) bezeichnet. Plasmaquellen zur Erzeugung von EUV-Strahlung haben den Nachteil, dass Sie keine monochromatische Strahlung bereitstellen. Stattdessen wird ein breites Strahlungsspektrum emittiert. Zur Abbildung der strukturtragenden Maske trägt dagegen nur ein sehr engbandiger Wellenlängenbereich bei. Je nach Konfiguration von Beleuchtungsoptik und Projektionsoptik liegt dieser engbandige Bereich bei 13,3–13,7nm oder bei 6,5–6,9nm. Jegliche Strahlung mit einer Wellenlänge außerhalb des jeweiligen Bereiches führt zu unerwünschter Erwärmung des optischen Systems, falls die Strahlung im optischen System absorbiert wird, oder zu Fehlbelichtungen der fotosensitiven Schicht, falls die Strahlung durch das optische System weitergeleitet wird. Aus diesem Grund kommen in derartigen Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen Spektralfilter zum Einsatz, die Strahlung der unerwünschten Wellenlängen rechtzeitig herausfiltern. Derartige Filterelemente sind z.B. in der US 7,248,667 B2 und der WO 2004/021086 beschrieben.Such radiation is typically generated by converting a material target into a plasma state so that it emits illumination radiation having a wavelength λ in the range of 5 nm-15 nm. There are two basic ways to create the plasma. On the one hand, the material target can be heated with the help of laser pulses until it changes to the plasma state. One speaks of so-called laser produced plasma sources (LPP sources). On the other hand, the plasma can also be produced by means of an arc discharge. Such sources are referred to as discharge produced plasma sources (DPP sources). Plasma sources for producing EUV radiation have the disadvantage that they do not provide monochromatic radiation. Instead, a broad spectrum of radiation is emitted. In contrast, only a very narrow-band wavelength range contributes to the image of the structure-bearing mask. Depending on the configuration of illumination optics and projection optics, this narrowband range is 13.3-13.7nm or 6.5-6.9nm. Any radiation having a wavelength out of range will result in unwanted heating of the optical system if the radiation is absorbed in the optical system or in incorrect exposures of the photosensitive layer if the radiation is propagated through the optical system. For this reason, in such microlithography projection exposure systems, spectral filters are used which filter out radiation of the unwanted wavelengths in good time. Such filter elements are eg in the US 7,248,667 B2 and the WO 2004/021086 described.

Bei Laserplasmaquellen kommt hinzu, dass neben der vom Plasma emittierten unerwünschten Strahlung auch noch Reste der Laserstrahlung selbst in das optische System gelangen kann. Derartige Strahlung hat typischerweise eine Wellenlänge von 10,6µm und liegt damit im Infrarotbereich.In the case of laser plasma sources, in addition to the unwanted radiation emitted by the plasma, even remnants of the laser radiation itself can enter the optical system. Such radiation typically has a wavelength of 10.6 μm and is therefore in the infrared range.

Die Spektralfilter dürfen jedoch die zur Abbildung verwendete EUV-Strahlung nicht zu stark abschwächen. Daher werden derartige Spektralfilter typischerweise nicht als separates optisches Element ausgeführt. Stattdessen wird die Spektralfilterwirkung in ein bereits vorhandenes optisches Element der Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage integriert. Hierfür kommt insbesondere die Kollektoreinheit in Betracht, da es sich hierbei um das erste optische Element innerhalb des Strahlenganges handelt, so dass die unerwünschte Strahlung so früh wie möglich aus dem Strahlengang herausgefiltert werden kann. Kollektoreinheiten dienen dazu die vom Plasma emittierte Strahlung zu sammeln und in das Beleuchtungssystem zu führen. Hierbei unterscheidet man zwischen zwei verschiedenen Arten von Kollektoreinheiten. Bei sogenannten normal incidence Kollektoren trifft die emittierte Strahlung unter einem Reflektionswinkel > 45° zur Oberflächentangetialebene auf die Kollektoroberfläche. Bei sogenannten gracing incidence Kollektoren trifft die Beleuchtungsstrahlung dagegen unter streifenden Einfall, d.h. unter einem Reflektionswinkel < 45° zur Oberflachentangentialebene auf die Kollektoroberfläche. Die Ausbildung eines normal incidence Kollektors mit einem Spektralfilter ist z.B. aus der US 2009/0289205 bekannt. Die Integration von Spektralfiltern in einem gracing incidence Kollektor ist dagegen in der US 7,084,412 B2 beschrieben.However, the spectral filters must not attenuate too much the EUV radiation used for imaging. Therefore, such spectral filters are typically not implemented as a separate optical element. Instead, the spectral filter effect is integrated into an already existing optical element of the microlithography projection exposure apparatus. For this purpose, in particular the collector unit comes into consideration, since this is the first optical element within the beam path, so that the unwanted radiation can be filtered out of the beam path as early as possible. Collector units serve to collect the radiation emitted by the plasma and to guide it into the illumination system. Here one differentiates between two different types of collector units. In so-called normal-incidence collectors, the emitted radiation strikes the collector surface at a reflection angle> 45 ° to the surface tangential plane. In contrast, in the case of so-called gracing incidence collectors, the illumination radiation strikes the collector surface under grazing incidence, ie at a reflection angle <45 ° to the surface plane of the surface. The formation of a normal incidence collector with a spectral filter is eg from the US 2009/0289205 known. The integration of spectral filters in a gracing incidence collector is, however, in the US 7,084,412 B2 described.

Spezielle Beugungsgitter, die unter gracing incidence betrieben werden, sind zum Beispiel aus der Astrophysik bekannt. Siehe hierzu

– Off-plane gratings for Constellation-X, R. McEntaffer et al, Proc SPIE 4851 (2003), pp. 549
– Gratings in a conical diffraction mounting for an extreme-ultraviolet time-delay-compensated monochromator, M. Pascolini et al., APPLIED OPTICS, Vol. 45, No. 14, 2006, pp. 3253
– Efficiency of a grazing-incidence off-plane grating in the soft-x-ray region, Seely et al., APPLIED OPTICS, Vol. 45, No. 8, 2006, pp. 1680

Special diffraction gratings operated under gracing incidence are known, for example, from astrophysics. See also

- Off-plane gratings for Constellation-X, R. McEntaffer et al., Proc. SPIE 4851 (2003), p. 549
- Gratings in a conical diffraction mounting for extreme-ultraviolet time-delay-compensated monochromator, M. Pascolini et al., APPLIED OPTICS, Vol. 14, 2006, pp. 3253
- Efficiency of a grazing-incidence off-plane grating in the soft-x-ray region, Seely et al., APPLIED OPTICS, Vol. 8, 2006, pp. 1680

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen gracing incidence Kollektor mit einem Spektralfilter bereitzustellen, der einfach und kostengünstig herzustellen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Spiegelschale zur Reflektion von Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 5–15nm unter einem Reflektionswinkel kleiner als 35° zur Oberflächentangentialebene. Die Spiegelschale umfasst dabei einen Spiegelgrundkörper, der rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse ausgebildet ist und ein periodisches Beugungsgitter mit Gitterstegen und Gitterfurchen, das auf mindestens einem Teil des Spiegelgrundkörpers angeordnet ist. Dabei schließen die auf eine, um die Symmetrieachse rotationssymmetrische, Zylinderfläche radialprojizierten Gitterstege mit der Symmetrieachse einen Winkel ein, der kleiner ist als 5°. Diese spezielle Orientierung der Gitterstege ermöglicht es, Beugungsgitter und Spiegelgrundkörper mit Hilfe von Elektroformen kostengünstig herzustellen.Starting from the known prior art, it is the object of the present invention to provide a gracing incidence collector with a spectral filter which is simple and inexpensive to produce. This object is achieved by a mirror shell for reflecting illumination radiation having a wavelength in the range of 5-15 nm at a reflection angle of less than 35 ° to the surface tangential plane. The mirror shell in this case comprises a mirror base body which is rotationally symmetrical about an axis of symmetry and a periodic diffraction grating with grating webs and grid grooves, which is arranged on at least a part of the mirror base body. The grid webs radially projecting onto a cylinder surface, which is rotationally symmetrical about the axis of symmetry, enclose with the axis of symmetry an angle which is smaller than 5 °. This special orientation of the grid bars makes it possible to inexpensively produce diffraction gratings and mirror bases by means of electroforms.

Das Elektroformen von Spiegelschalen ist z.B. aus der WO 2008/145364 A2 bekannt. Hierbei wird zunächst ein Abformkörper (Mandrel) hergestellt, dessen Außenfläche mit der Geometrie der herzustellenden Spiegelschale übereinstimmt. Auf der Oberfläche des Abformkörpers wird dann durch Galvanisieren Material abgelagert, so dass sich die Spiegelschale um den Abformkörper herum bildet. In einem weiteren Schritt wird die Spiegelschale vom Abformkörper durch einen Temperaturschock getrennt. Dazu wird die gesamte Einheit aus Spiegelschale und Abformkörper einem Temperatursprung, typischerweise zu tieferen Temperaturen hin, ausgesetzt. Durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Abformkörper und Spiegelschale kommt es zu einer Trennung zwischen den beiden, sobald die thermisch induzierten Spannungen die Haftspannungen zwischen Spiegelschale und Abformgrundkörper übersteigen. Es ergibt sich ein Trennspalt zwischen Spiegelschale und Abformkörper. Bei den konventionell verwendeten Materialien von z.B. Aluminium für den Abformkörper und Nickel für die Spiegelschale ist dieser nur wenige Mikrometer tief. Abschließend wird die rotationssymmetrische Spiegelschale entlang der Symmetrieachse vom rotationssymmetrischen Abformkörper abgenommen. The electroforming of mirror shells is eg from the WO 2008/145364 A2 known. In this case, first an impression body (mandrel) is produced whose outer surface coincides with the geometry of the mirror shell to be produced. On the surface of the Abformkörpers material is then deposited by electroplating, so that the mirror shell forms around the Abformkörper around. In a further step, the mirror shell is separated from the impression body by a temperature shock. For this purpose, the entire unit of mirror shell and Abformkörper a temperature jump, typically exposed to lower temperatures. Due to the different coefficients of thermal expansion of the impression body and mirror shell, a separation between the two occurs as soon as the thermally induced stresses exceed the adhesive stresses between the mirror shell and the impression body. This results in a separation gap between mirror shell and impression body. In the conventionally used materials such as aluminum for the Abformkörper and nickel for the mirror shell this is only a few microns deep. Finally, the rotationally symmetrical mirror shell is removed along the axis of symmetry from the rotationally symmetrical impression body.

Neben dem Galvanisieren sind auch andere Replikationsverfahren zur Herstellung von Spiegelschalen fachüblich. Siehe hierzu zum Beispiel

– Production of Thin-Walled Lightweight CFRP/EPOXY X-Ray Mirrors for the XMM Telescope, D. Pauschinger et al., Proceedings of SPIE 1742, 235 (1992)
– WFXT Technology Overview, Pareschi et al., Proceedings of the "Wide Field X-ray Telescope" workshop held in Bologna on 25–26 Nov 2009

In addition to electroplating, other replication methods for the production of mirror dishes are also customary in the art. See for example

- Production of Thin-Walled Lightweight CFRP / EPOXY X-Ray Mirrors for the XMM Telescope, D. Pauschinger et al., Proceedings of SPIE 1742, 235 (1992)
- WFXT Technology Overview, Pareschi et al., Proceedings of the "Wide Field X-ray Telescope" workshop Held in Bologna on 25-26 Nov 2009

In diesen beiden Verfahren wird zunächst ein mechanischer Grundkörper hergestellt, auf den die Spiegelschale aufgebracht wird. Parallel wird auf einen Abformkörper eine Schicht aufgebracht, die später als reflektierende Schicht der Spiegelschale dient. Nun wird der Abformkörper in den Grundkörper verbracht, so dass zwischen Grundkörper und Abformköper ein Spalt von wenigen Hundert Mikrometer verbleibt. Dieser Spalt wird mit Epoxidharz gefüllt. Durch einen Temperaturschock wird abschließend der Abformkörper von der Spiegelschale getrennt. Damit ergibt sich eine Spiegelschale aus mechanischem Grundkörper, ausgehärtetem Epoxidharz und der Beschichtung, die nun nicht mehr mit dem Abformgrundkörper sondern mit dem Epoxidharz verbunden ist.In these two methods, first of all a mechanical base body is produced on which the mirror shell is applied. In parallel, a layer is applied to an impression body, which later serves as a reflective layer of the mirror shell. Now, the impression body is moved into the base body so that a gap of a few hundred micrometers remains between the base body and the impression body. This gap is filled with epoxy resin. By a temperature shock, the impression body is finally separated from the mirror shell. This results in a mirror shell made of mechanical body, cured epoxy resin and the coating, which is no longer connected to the impression body but with the epoxy resin.

Bei allen diesen Herstellungsverfahren wird die Spiegelschale vom Abformkörper mittels eines Temperaturschocks getrennt (CTE-Trennung, Coefficient of Thermal Expansion). Der Trennspalt zwischen Abformkörper und Spiegelschale ist dabei nur wenige Mikrometer groß. Dies hat den Fachmann bislang davon abgehalten, im gleichen Verfahrensschritt eine Spiegelschale mit Beugungsgitter herzustellen, da die Höhe der Gitterstege typischerweise in der gleichen Größenordnung liegen wie die Breite des Trennspaltes.In all these manufacturing processes, the mirror shell is separated from the impression body by means of a thermal shock (CTE separation, coefficient of thermal expansion). The separating gap between the impression body and the mirror shell is only a few micrometers in size. This has hitherto prevented the person skilled in the art from producing a mirror shell with diffraction gratings in the same method step, since the height of the grid webs is typically of the same order of magnitude as the width of the separation gap.

Dadurch, dass die erfindungsgemäße Spiegelschale Gitterstege aufweist, die derart ausgestaltet sind, dass die auf eine um die Symmetrieachse rotationssymmetrische Zylinderfläche radial projizierten Gitterstege mit der Symmetrieachse einen Winkel einschließen, der kleiner ist als 5°, kann der bekannte Abformprozess verwendet werden. Insbesondere kann die Spiegelschale vom Abformkörper abgenommen werden, ohne die Gitterstege zu beschädigen.Due to the fact that the mirror shell according to the invention has lattice webs which are designed in such a way that the lattice webs projecting radially onto a cylinder surface rotationally symmetrical about the symmetry axis enclose an angle with the axis of symmetry which is smaller than 5 °, the known molding process can be used. In particular, the mirror shell can be removed from the impression body, without damaging the grid bars.

Bei einer speziellen Ausgestaltung schließen die radialprojizierten Gitterstege mit der Symmetrieachse einen Winkel kleiner 1° ein, so dass die Gitterstege und die Symmetrieachse im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Hierdurch wird das Abnehmen der Spiegelschale vom Abformkörper bei der Herstellung noch weiter vereinfacht.In a specific embodiment, the radially projected grid webs with the axis of symmetry form an angle of less than 1 °, so that the grid webs and the axis of symmetry lie substantially in one plane. As a result, the removal of the mirror shell from the impression body during manufacture is further simplified.

Eine einstückige Ausführung von Spiegelgrundkörper und Beugungsgitter lässt sich mit dem beschriebenen Verfahren besonders kostengünstig herstellen.A one-piece design of mirror body and diffraction grating can be with the produce described process particularly cost.

Eine Ausführung des Beugungsgitters als Binärgitter ist besonders einfach herzustellen. Dagegen ermöglicht eine Ausführung des Beugungsgitters als geblaztes Beugungsgitter eine stärkere Beeinflussung, wie groß der gebeugte Anteil der Strahlung in den jeweiligen Beugungsordnungen ist.An embodiment of the diffraction grating as a binary grid is particularly easy to manufacture. In contrast, an embodiment of the diffraction grating as a blazed diffraction grating makes it possible to influence more strongly how large the diffracted portion of the radiation is in the respective diffraction orders.

Durch eine Ausgestaltung des Beugungsgitters zur Beugung von Strahlung im Wellenlängenbereich 10–12µm wird erreicht, dass die bei einer Laserplasmaquelle verbleibenden Reste der Laserstrahlung aus dem Strahlengang gefiltert werden.An embodiment of the diffraction grating for diffracting radiation in the wavelength range 10-12 μm ensures that the remainders of the laser radiation remaining at a laser plasma source are filtered out of the beam path.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft einsetzbar bei einer Kollektoreinheit zur Führung von Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 5–15 nm mit einer Mehrzahl von Spiegelschalen, die ineinander um eine gemeinsame Symmetrieachse angeordnet sind, und wobei die Beleuchtungsstrahlung jeweils unter einem Reflektionswinkel kleiner als 35° zur Oberflächentangentialebene auf die Spiegelschalen auftrifft. Erfindungsgemäß umfasst dann mindestens eine der Spiegelschalen ein beschriebenes Beugungsgitter. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Kollektoreinheit trifft die Beleuchtungsstrahlung im Wesentlichen längs zu den Gitterstreben auf die Spiegelschale. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 5–15 nm nicht durch das Beugungsgitter beeinflusst wird. Wären die Gitterstreben quer zur einfallenden Beleuchtungsstrahlung orientiert, so würde es zu Abschattungseffekten an den Gitterstreben kommen, sobald die Beleuchtungsstrahlung auf die Stirnflächen der Gitterstreben trifft. Dort auftreffende Strahlung wird nicht in die gewünschte Richtung reflektiert. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Spiegelschale trifft die Beleuchtungsstrahlung dagegen längs der Gitterstreben auf die Spiegelschale und somit nicht auf die Stirnflächen der Gitterstreben sondern nur auf die Oberseite der Gitterstreben und die Unterseite der Gitterfurchen. Die erfindungsgemäße Spiegelschale reflektiert die Beleuchtungsstrahlung daher mit hoher Effizienz in die gewünschte Richtung und dient dennoch als Spektralfilter für Strahlung mit unerwünschten Wellenlängen. Da das Beugungsgitter typischerweise so ausgelegt ist, dass es Strahlung mit Wellenlängen beugt, die sich von der Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung stark unterscheiden, ist die Beugungswirkung auf die Beleuchtungsstrahlung selbst zu vernachlässigen. Bei einer speziellen Ausgestaltung ist das Beugungsgitter zur Beugung von Strahlung im Wellenlängenbereich 10–12µm ausgestaltet. Diese Wellenlänge ist um ca. 1000mal größer als die Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung im Bereich 5–15nm. Daher führt das Beugungsgitter auch zu keiner Beugung der Beleuchtungsstrahlung.The invention can be used particularly advantageously in a collector unit for guiding illumination radiation having a wavelength in the range of 5-15 nm with a plurality of mirror shells, which are arranged one inside the other about a common axis of symmetry, and wherein the illumination radiation is less than 35 ° in each case at a reflection angle to the surface tangential plane impinges on the mirror shells. According to the invention, at least one of the mirror shells then comprises a described diffraction grating. In such a collector unit according to the invention, the illumination radiation strikes the mirror shell substantially along the lattice struts. This has the additional advantage that the illumination radiation having a wavelength in the range of 5-15 nm is not affected by the diffraction grating. If the lattice struts were oriented transversely to the incident illumination radiation, shadowing effects would occur on the lattice struts as soon as the illumination radiation strikes the end faces of the lattice struts. There incident radiation is not reflected in the desired direction. By contrast, using the mirror shell according to the invention, the illumination radiation strikes the mirror shell along the lattice struts and thus not onto the end faces of the lattice struts but only on the upper side of the lattice struts and the underside of the lattice grooves. The mirror shell according to the invention therefore reflects the illumination radiation with high efficiency in the desired direction and nevertheless serves as a spectral filter for radiation having undesired wavelengths. Since the diffraction grating is typically designed to diffract radiation having wavelengths that greatly differ from the wavelength of the illumination radiation, the diffraction effect on the illumination radiation itself is negligible. In a special embodiment, the diffraction grating is designed to diffract radiation in the wavelength range 10-12 μm. This wavelength is about 1000 times larger than the wavelength of the illumination radiation in the range 5-15nm. Therefore, the diffraction grating also leads to no diffraction of the illumination radiation.

Speziell lässt sich die Erfindung anwenden bei die Spiegelschalen, die ringförmige asphärische Segmente umfassen, insbesondere bei Spiegelschalen, die aus einem ringförmiges Segment eines Ellipsoiden und einem ringförmigen Segment eines Hyperboloiden bestehen. Derartige Wolterkollektoren sind aus der Röntgenastronomie und der EUV-Lithographie bekannt. Specifically, the invention can be applied to the mirror shells comprising annular aspherical segments, in particular mirror shells consisting of an annular segment of an ellipsoid and an annular segment of a hyperboloid. Such Wolter collectors are known from X-ray astronomy and EUV lithography.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lichtquelleinheit zur Bereitstellung von Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 5–15 nm. Dabei umfasst die Lichtquelleneinheit einen Laser zur Erzeugung von Laserstrahlung mit einer Laserwellenlänge und ein Materialtarget, das bei Bestrahlung mit der Laserstrahlung in einen Plasmazustand übergeht und die Beleuchtungsstrahlung emittiert. Weiterhin umfasst die Lichtquelleinheit mindestens eine beschriebene Spiegelschale zum Sammeln der Beleuchtungsstrahlung mit einem Beugungsgitter, das zur Beugung der Wellenlänge der Laserstrahlung ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, dass die bei verbleibenden Reste der Laserstrahlung aus dem Strahlengang gefiltert werden.The invention further relates to a light source unit for providing illumination radiation having a wavelength in the range of 5-15 nm. In this case, the light source unit comprises a laser for generating laser radiation having a laser wavelength and a material target, which changes into a plasma state upon irradiation with the laser radiation and the Illuminating radiation emitted. Furthermore, the light source unit comprises at least one described mirror shell for collecting the illumination radiation with a diffraction grating, which is designed to diffract the wavelength of the laser radiation. This ensures that the remaining residues of the laser radiation are filtered out of the beam path.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Abformkörper zur Herstellung einer vorbeschriebenen Spiegelschale. Dabei umfasst der Abformkörper einen Abformgrundkörper, der rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse ausgebildet ist, und ein periodisches Abformgitter mit Abformstegen und Abformfurchen, das auf mindestens einem Teil des Abformgrundköpers angeordnet ist. Erfindungsgemäß schließen die auf eine um die Symmetrieachse rotationssymmetrische Zylinderfläche radialprojizierten Abformfurchen mit der Symmetrieachse einen Winkel ein, der kleiner ist als 5°. Diese spezielle Orientierung der Abformfurchen ermöglicht es, durch Abformen mit dem Abformköper eine Spiegelschale aus Spiegelgrundkörper und Beugungsgitter kostengünstig herzustellen.Furthermore, the invention relates to an impression body for producing a prescribed mirror shell. In this case, the impression body comprises a molding base, which is rotationally symmetrical about an axis of symmetry, and a periodic impression grid with Abformstegen and Abformfurchen, which is arranged on at least a portion of Abformgrundköpers. According to the invention, the impression grooves radially projecting onto a cylindrical surface that is rotationally symmetrical about the symmetry axis include an angle with the axis of symmetry which is smaller than 5 °. This special orientation of the indentation grooves makes it possible, by molding with the Abformköper a mirror shell of mirror body and diffraction grating cost-effectively.

Bei einer speziellen Ausgestaltung schließen die radialprojizierten Abformfurchen mit der Symmetrieachse einen Winkel kleiner 1° ein, so dass die Abformfurchen und die Symmetrieachse im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Hierdurch wird das Abnehmen der Spiegelschale vom Abformkörper bei der Herstellung noch weiter vereinfacht.In a specific embodiment, the radially projected Abformfurchen include with the axis of symmetry an angle of less than 1 °, so that the Abformfurchen and the axis of symmetry lie substantially in one plane. As a result, the removal of the mirror shell from the impression body during manufacture is further simplified.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Abformgrundkörper und das Abformgitter einstückig ausgeführt sind, da dies eine einfache Herstellung und eine besonders stabile Verbindung zwischen Abformgrundkörper und Abformgitter ermöglicht.It is particularly advantageous if the impression base body and the impression lattice are made in one piece, since this allows a simple production and a particularly stable connection between the impression base body and the impression lattice.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Abformkörpers. Bei diesem Verfahren werden in einen rotationssymmetrischen Abformrohling mit Hilfe von Diamantbearbeitung Abformfurchen eingebracht werden, so dass sich eine einstückige Ausführung aus Abformgrundkörper und Abformgitter ergibt. Hierdurch lassen sich sehr präzise Abformfurchen erreichen.The invention further relates to a method for producing such Abformkörpers. In this process, in a rotationally symmetrical Abformrohling with the aid of Diamond machining impression grooves are introduced, so that there is a one-piece design of Abformgrundkörper and impression grid. As a result, very precise Abformfurchen can be achieved.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer beschriebenen Spiegelschale. Dabei umfasst das Verfahren mindestens die folgenden Schritte:

a. Bereitstellen eines beschriebenen Abformkörpers mit Abformfurchen
b. Abscheiden eines Trennschichtsystems auf der Oberfläche des Abformkörpers
c. Formen einer Spiegelschale mit Gitterstegen auf dem Trennschichtsystems, so dass die Gitterstege den Abformfurchen entsprechen und die Gitterfurchen den Abformstegen.
d. Ablösen der Spiegelschale am Trennschichtsystem vom Abformkörper.

Furthermore, the invention also relates to a method for producing a mirror shell described. The method comprises at least the following steps:

a. Providing a described Abformkörpers with Abformfurchen
b. Depositing a separating layer system on the surface of the impression body
c. Forming a mirror shell with lattice webs on the release layer system, so that the lattice webs correspond to the Abformfurchen and the lattice grooves the Abformstegen.
d. Peeling off the mirror shell on the separating layer system from the impression body.

Dabei kann das Formen der Spiegelschale zum Beispiel durch Elektroformen geschehen. Alternativ kann auch ein geeigneter Hohlraum mit Epoxidharz aufgefüllt werden.The shaping of the mirror shell can be done, for example, by electroforming. Alternatively, a suitable cavity can be filled with epoxy resin.

Erfindungsgemäß ermöglicht dieses Verfahren die gleichzeitige Herstellung von Spiegelgrundkörper und Beugungsgitter, was besonders effizient ist. Weiterhin können im Wesentlichen bekannte Galvanik-Techniken zur Herstellung der Spiegelschale verwendet werden.According to the invention, this method allows the simultaneous production of mirror body and diffraction grating, which is particularly efficient. Furthermore, essentially known electroplating techniques can be used to produce the mirror shell.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnungen.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Spiegelschale 1 shows a perspective view of the mirror shell according to the invention

2 erläutert die genaue Lage der Gitterstege 2 explains the exact location of the grid bars

3 zeigt einen Ausschnitt aus der Spiegelschale bei Beaufschlagung mit Beleuchtungsstrahlung 3 shows a section of the mirror shell when exposed to illumination radiation

4 zeigt die Lage der Beugungsordnungen 4 shows the position of the diffraction orders

5 zeigt einen Schnitt durch die Spiegelschale senkrecht zu den Gitterstegen 5 shows a section through the mirror shell perpendicular to the grid bars

6 zeigt die Spiegelschale in Verbindung mit einem Abformkörper 6 shows the mirror shell in conjunction with an impression body

7 zeigt eine Ausschnitt aus Spiegelschale und Abformkörper 7 shows a section of mirror shell and impression body

8a zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Herstellung eines Abformkörpers 8a shows a flow diagram of the method for producing a Abformkörpers

8b zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Herstellung einer Spiegelschale. 8b shows a flow diagram of the method for producing a mirror shell.

9 zeigt eine Lichtquelleinheit 9 shows a light source unit

Die Bezugszeichen sind so gewählt, dass Objekte, die in 1 dargestellt sind mit einstelligen oder zweistelligen Zahlen versehen wurden. Die in den weiteren Figuren dargestellten Objekte haben Bezugszeichen, die drei- oder mehrstellig sind, wobei die letzten beiden Ziffern das Objekt angeben und die vorangestellte Ziffer die Nummer der Figur, auf der das Objekt dargestellt ist. Damit stimmen die Bezugsziffern von gleichen Objekten, die in mehreren Figuren dargestellt sind in den letzten beiden Ziffern überein. Gegebenenfalls findet sich die Beschreibung dieser Objekte im Text zu einer vorhergehenden Figur. The reference numerals are chosen so that objects that are in 1 shown are provided with single-digit or two-digit numbers. The objects shown in the other figures have reference numerals which are three or more digits, the last two digits indicating the object and the leading digit the number of the figure on which the object is shown. Thus, the reference numerals of the same objects shown in several figures agree in the last two digits. Optionally, the description of these objects can be found in the text to a previous figure.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spiegelschale 1. Die Spiegelschale besteht aus zwei ringförmigen asphärischen Segmenten 3 und 5. Hierbei handelt es sich um das ringförmige Segment eines Hyperboloiden 3 und das ringförmige Segment eines Ellipsoiden 5. Die Spiegelschale 1 ist trichterförmig und rotationssymmetrisch um die Symmetrieachse 7. Der Durchmesser der Spiegelschale verjüngt sich entgegen der Achsrichtung der Symmetrieachse, d.h. in der 1 von rechts nach links. Die optisch genutzte Fläche der Spiegelschale 1 ist die Innenfläche 9. Auf der Innenfläche 9 ist ein periodisches Beugungsgitter 11 angeordnet. Das periodische Beugungsgitter 11 umfasst Gitterstege 13 und Gitterfurchen 15. Auf Grund der perspektivischen Darstellung ermöglicht 1 nur eine Aufsicht auf die Innenfläche 9 des ringförmigen Segment eines Ellipsoiden 5. Das periodische Beugungsgitter 11 ist jedoch sowohl auf der Innenfläche des ringförmigen Segment eines Ellipsoiden 5 als auch auf der Innenfläche des ringförmigen Segment eines Hyperboloiden 3 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, das periodische Beugungsgitter 11 nur auf einem der beiden Segmente anzuordnen. Die genaue Geometrie der Gitterstege ist in 2 dargestellt. 2 zeigt die Spiegelschale 201 und einen exemplarischen Gittersteg 217. Der Gittersteg 217 ist auf der Innenseite der Spiegelschale 201 angeordnet. Nur zur besseren Darstellung zeigt 2 den Gittersteg 217 auf der Außenseite der Spiegelschale 201. 2 zeigt weiterhin eine rotationssymmetrische Zylinderfläche 219, die rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse 207 ist. Jeder Punkt des Gittersteges 217 wird radial nach außen projiziert, so dass sich auf der Zylinderfläche 219 ein radialprojizierter Gittersteg 221 ergibt. Unter Radialprojektion wird verstanden, dass jeder Punkt des Gittersteges 217 mit der Symmetrieachse 207 entlang einer Projektionslinie 223 verbunden wird. Die Projektionslinie 223 steht dabei senkrecht auf der Symmetrieachse 207. Der Schnittpunkt der Projektionslinie 223 mit der Zylinderfläche 219 ist dann der zugehörige radialprojizierte Punkt. Prinzipiell kann der radialprojizierte Gittersteg 221 eine beliebige Kurve auf der Zylinderfläche 219 darstellen. Um die kostengünstige Herstellung zu ermöglichen, ist der Gittersteg 217 jedoch so orientiert, dass der radialprojizierte Gittersteg 221 mit der Symmetrieachse 207 einen Winkel einschließt, der kleiner 5° ist. Dies bedeutet, dass an jedem Punkt des radialprojizierten Gittersteges 221 der Winkel zwischen der Symmetrieachse 207 und dem radialprojizierten Gittersteg 221 kleiner 5° ist. Zur Bestimmung dieses Winkels verschiebt man die Symmetrieachse 207 parallel bis sie den radialprojizierten Gittersteg 221 an dem entsprechenden Punkt schneidet. Dann bestimmt man den Winkel zwischen der parallel verschobenen Symmetrieachse und dem radialprojizierten Gittersteg 221 in diesem Punkt. Da sowohl der radialprojizierte Gittersteg 221 als auch die verschobene Symmetrieachse in der rotationssymmetrischen Zylinderfläche 219 liegen, wird der Winkel nach dem üblichen Verfahren zur Berechnung von Winkeln auf gekrümmten Oberflächen ermittelt. 1 shows a perspective view of a mirror shell according to the invention 1 , The mirror shell consists of two ring-shaped aspherical segments 3 and 5 , This is the annular segment of a hyperboloid 3 and the annular segment of an ellipsoid 5 , The mirror shell 1 is funnel-shaped and rotationally symmetrical about the symmetry axis 7 , The diameter of the mirror shell tapers counter to the axial direction of the symmetry axis, ie in the 1 from right to left. The optically used surface of the mirror shell 1 is the inner surface 9 , On the inner surface 9 is a periodic diffraction grating 11 arranged. The periodic diffraction grating 11 includes grid bars 13 and grid furrows 15 , Due to the perspective view allows 1 only a view of the inner surface 9 the annular segment of an ellipsoid 5 , The periodic diffraction grating 11 However, both on the inner surface of the annular segment of an ellipsoid 5 as well as on the inner surface of the annular segment of a hyperboloid 3 arranged. However, it is also possible to use the periodic diffraction grating 11 only to be arranged on one of the two segments. The exact geometry of the grid bars is in 2 shown. 2 shows the mirror shell 201 and an exemplary grid web 217 , The grid web 217 is on the inside of the mirror shell 201 arranged. Only for better representation shows 2 the lattice bridge 217 on the outside of the mirror shell 201 , 2 further shows a rotationally symmetrical cylindrical surface 219 , which is rotationally symmetrical to the axis of symmetry 207 is. Every point of the lattice bridge 217 is projected radially outwards, so that on the cylindrical surface 219 a radially projected grid web 221 results. Radial projection is understood to mean that every point of the grid web 217 with the symmetry axis 207 along a projection line 223 is connected. The projection line 223 stands perpendicular to the axis of symmetry 207 , The intersection of the projection line 223 with the cylindrical surface 219 is then the associated one radially projected point. In principle, the radially projected grid web 221 any curve on the cylinder surface 219 represent. In order to enable cost-effective production, is the grid web 217 however, oriented so that the radially projected grid web 221 with the symmetry axis 207 includes an angle that is less than 5 °. This means that at each point of the radially projected grid web 221 the angle between the axis of symmetry 207 and the radially projected grid web 221 is less than 5 °. To determine this angle, the symmetry axis is shifted 207 parallel until they reach the radially projected grid web 221 at the corresponding point intersects. Then one determines the angle between the parallel shifted symmetry axis and the radially projected grid web 221 in this point. Since both the radially projected grid web 221 as well as the shifted symmetry axis in the rotationally symmetrical cylindrical surface 219 The angle is determined by the usual method for calculating angles on curved surfaces.

3 zeigt einen Ausschnitt aus der Spiegelschale 301. Die Spiegelschale umfasst einen Spiegelgrundkörper 325, der rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Auf dem Spiegelgrundkörper 325 ist ein periodisches Beugungsgitter 311 angeordnet. Spiegelgrundkörper 325 und Beugungsgitter 311 sind in 3 durch eine gestrichelte Linie getrennt. Das periodische Beugungsgitter 311 weist Gitterstege 313 und Gitterfurchen 315 auf. Strahlung 327 die unter einem Winkel γ < 35° zu Oberflächentangentialebene auf die Spiegelschale auftrifft wird durch das Beugungsgitter 311 in verschiedene Beugungsordnungen aufgespalten. In 3 dargestellt sind die nullte Beugungsordnung 329, die erste Beugungsordnung 331 und die minus erste Beugungsordnung 333. Die genauen Beugungsbedingungen werden im Folgenden im Zusammenhang mit 4 näher erläutert. 3 shows a section of the mirror shell 301 , The mirror shell comprises a mirror body 325 which is rotationally symmetrical about an axis of symmetry (not shown). On the mirror body 325 is a periodic diffraction grating 311 arranged. Mirror body 325 and diffraction gratings 311 are in 3 separated by a dashed line. The periodic diffraction grating 311 has lattice webs 313 and grid furrows 315 on. radiation 327 which impinges on the mirror shell at an angle γ <35 ° to the surface tangential plane through the diffraction grating 311 split into different diffraction orders. In 3 The zeroth order of diffraction is shown 329 , the first diffraction order 331 and the minus first diffraction order 333 , The exact diffraction conditions are below related to 4 explained in more detail.

4 zeigt das periodische Beugungsgitter 411 und die auftreffende Strahlung 427. Die auftreffende Strahlung 427 schließt mit den Gitterstegen 413 einen Winkel γ ein. Die Einfallsrichtung der Strahlung 427 liegt somit auf einem Doppelkegel, dessen Spitze mit dem Auftreffpunkt 435 zusammenfällt und dessen Symmetrieachse parallel zu den Gitterstegen 413 verläuft. Vollständig festgelegt wird die Richtung der einfallenden Strahlung 427 daher durch die zusätzliche Angabe des Azimutwinkels α. Durch die Angabe von α und γ ist die Richtung der einfallenden Strahlung eindeutig bestimmt. Bei einer derartigen Geometrie kommt es zur sogenannten konischen Beugung. Das bedeutet, dass die Richtung der gebeugten Strahlung auf dem anderen Teil des Doppelkegels zu liegen kommt. Die nullte Beugungsordnung 429 hat den gleichen Azimutwinkel α. Der gebeugte Strahl 439 hat einen Azimutwinkel β. Der Kegelwinkel beträgt für beide Strahlen 429 und 439 jeweils γ. Der Wert des Azimutwinkels β ergibt sich aus der folgenden Beugungsgleichung: sin(α) + sin(β) = nλ / dsin(γ) 4 shows the periodic diffraction grating 411 and the incident radiation 427 , The incident radiation 427 closes with the grid bars 413 an angle γ. The direction of incidence of the radiation 427 is thus on a double cone, whose peak with the impact point 435 coincides and its axis of symmetry parallel to the grid bars 413 runs. The direction of the incident radiation is completely determined 427 therefore by the additional indication of the azimuth angle α. By specifying α and γ, the direction of the incident radiation is uniquely determined. With such a geometry, so-called conical diffraction occurs. This means that the direction of the diffracted radiation is on the other part of the double cone. The zeroth order of diffraction 429 has the same azimuth angle α. The diffracted beam 439 has an azimuth angle β. The cone angle is for both beams 429 and 439 each γ. The value of the azimuth angle β results from the following diffraction equation: sin (α) + sin (β) = nλ / dsin (γ)

Hierbei ist d der Abstand zwischen den Gitterstreben 413, λ die Wellenlänge der einfallenden Strahlung 427 und die positive Integerzahl n die Beugungsordnung. Bei den erfindungsgemäßen Kollektoreinheiten die in den nachstehenden Figuren erläutert sind, liegt der Winkel α typischerweise nahe 0°.Here d is the distance between the lattice struts 413 , λ is the wavelength of the incident radiation 427 and the positive integer n the diffraction order. In the collector units according to the invention which are explained in the following figures, the angle α is typically close to 0 °.

5 zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße periodische Beugungsgitter 511. Die Gitterstege 513 haben einen Abstand d voneinander. Dieser Abstand wird zwischen den Mitten zweier benachbarter Gitterstege gemessen. Die Gitterfurchen haben eine Tiefe h. Als reflektierende Oberfläche für die Beleuchtungsstrahlung dienen die Unterseiten 514 der Gitterfurchen und die Oberseiten 512 der Gitterstege. Die Stirnflächen 508 der Gitterstege reflektieren die Beleuchtungsstrahlung nicht in die gewünschte Richtung. 5 shows a section through the periodic diffraction grating according to the invention 511 , The grid bars 513 have a distance d from each other. This distance is measured between the centers of two adjacent grid bars. The grid grooves have a depth h. The undersides serve as a reflective surface for the illumination radiation 514 the grid grooves and the tops 512 the grid bars. The faces 508 the grid bars do not reflect the illumination radiation in the desired direction.

6 zeigt eine Spiegelschale 601 mit einem periodischen Beugungsgitter 611. Die Spiegelschale 601 besteht aus einem ringförmigen Segment eines Hyperboloiden 603 und dem ringförmigen Segment eines Ellipsoiden 605. Weiterhin dargestellt ist ein Abformkörper 641. Dabei hat der Abformkörper 641 eine Außengeometrie, die der Innengeometrie der Spiegelschale 601 entspricht. Spiegelschale und Abformkörper sind rotationssymmetrisch um die Symmetrieachse 607. Auf der rotationssymmetrischen Außenseite des Abformkörpers 641 ist ein periodisches Abformgitter 643 mit Abformstegen 645 und Abformfurchen 647 angeordnet. Dabei sind die Abformfurchen 647 derart ausgebildet, dass die auf eine um die Symmetrieachse 607 rotationssymmetrische Zylinderfläche radialprojizierten Abformfurchen mit der Symmetrieachse 607 einen Winkel einschließen, der kleiner als 5° ist. Bezüglich der Radialprojektion und der Winkeldefinition gelten die zu 2 gemachten Erläuterungen entsprechend. 6 shows a mirror shell 601 with a periodic diffraction grating 611 , The mirror shell 601 consists of an annular segment of a hyperboloid 603 and the annular segment of an ellipsoid 605 , Also shown is an impression body 641 , In this case, the Abformkörper 641 an outer geometry, the inner geometry of the mirror shell 601 equivalent. Mirror shell and impression body are rotationally symmetrical about the symmetry axis 607 , On the rotationally symmetrical outside of the impression body 641 is a periodic impression grid 643 with impression webs 645 and impression grooves 647 arranged. Here are the Abformfurchen 647 designed so that the one on the axis of symmetry 607 rotationally symmetrical cylindrical surface radially projected Abformfurchen with the symmetry axis 607 include an angle that is less than 5 °. With respect to the radial projection and the angle definition apply to 2 made explanations accordingly.

7 zeigt einen Ausschnitt aus der Spiegelschale 701 und dem Abformkörper 741. Die Spiegelschale umfasst einen rotationssymmetrischen Spiegelgrundkörper 725 und ein periodisches Beugungsgitter 711, das auf dem Spiegelgrundkörper 725 angeordnet ist. Das periodische Beugungsgitter 711 umfasst Gitterstege 713 und Gitterfurchen 715. Der Abformkörper 741 umfasst einen Abformgrundkörper 742, der rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse ausgebildet ist. Auf dem Abformgrundkörper 742 ist ein periodisches Abformgitter 743 angeordnet. Das periodische Abformgitter 743 umfasst Abformstege 745 und Abformfurchen 747. Erfindungsgemäß entspricht die Außengeometrie des Abformkörpers 741 der Innengeometrie der Spiegelschale 701. Daher greifen die Gitterstege 713 in die Abformfurchen 747 und die Abformstege 745 greifen in die Gitterfurchen 715. 7 shows a section of the mirror shell 701 and the impression body 741 , The mirror shell comprises a rotationally symmetrical mirror base body 725 and a periodic diffraction grating 711 standing on the mirror body 725 is arranged. The periodic diffraction grating 711 includes grid bars 713 and grid furrows 715 , The impression body 741 comprises a molding base body 742 , which is rotationally symmetrical about an axis of symmetry. On the impression body 742 is a periodic impression grid 743 arranged. The periodic impression grid 743 includes impression webs 745 and impression grooves 747 , According to the invention, the outer geometry of the impression body corresponds 741 the internal geometry of the mirror shell 701 , Therefore, grab the grid bars 713 into the impression grooves 747 and the impression webs 745 grab into the grid furrows 715 ,

8a zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Abformkörpers. In Schritt 849 wird ein rotationssymmetrischer Abformrohling hergestellt. In Schritt 851 werden in diesen rotationssymmetrischen Abformrohling Abformfurchen eingebracht, so dass sich eine einstöckige Ausführung eines Abformkörpers aus Abformgrundkörper und Abformgitter ergibt. 8a shows a flow diagram of the inventive method for producing a Abformkörpers. In step 849 a rotationally symmetrical impression blank is produced. In step 851 In this rotationally symmetrical Abformrohling Abformfurchen be introduced, so that there is a one-story version of an Abformkörpers from Abformgrundkörper and impression grid.

8b zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Spiegelschale. Schritt 853 besteht dabei im Bereitstellen eines Abformkörpers mit Abformfurchen und Abformstegen, wie er im Zusammenhang mit 6 beschrieben ist. Nachfolgend wird in Schritt 855 auf der Oberfläche dieses Abformkörpers ein Trennschichtsystem abgeschieden. Danach wird galvanisch Material auf dem Trennschichtsystem abgeschieden, so dass sich eine Spiegelschale mit einem periodischen Beugungsgitter ergibt. Dabei entsprechen die Gitterstege den Abformfurchen und die Gitterfurchen den Abformstegen. In einem weiteren Schritt 859 wird die Spiegelschale am Trennschichtsystem vom Abformkörper gelöst. Hierzu wird die gesamte Einheit aus Spiegelschale und Abformkörper einem Temperatursprung, typischerweise zu tieferen Temperaturen hin, ausgesetzt. Durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Abformkörper und Spiegelschale kommt es zu einer Trennung zwischen den beiden, sobald die thermisch induzierten Spannungen die Haftspannungen zwischen Spiegelschale und Abformgrundkörper übersteigen. Es bildet sich ein, typischerweise wenige µm tiefer, Trennspalt zwischen Spiegelschale und Abformkörper. In einem weiteren Schritt werden Spiegelschale und Abformkörper voneinander getrennt, indem sie gegeneinander entlang der Symmetrieachse bewegt werden. Dies ermöglicht, dass die abgeformten Gitterstege beim Trennprozess nicht beschädigt werden. 8b shows a flowchart of a method for producing a mirror shell. step 853 consists in providing a Abformkörpers with Abformfurchen and Abformstegen, as in connection with 6 is described. The following will be in step 855 deposited on the surface of this Abformkörpers a release layer system. Thereafter, galvanic material is deposited on the separation layer system, so that there is a mirror shell with a periodic diffraction grating. The grid webs correspond to the impression grooves and the grid grooves correspond to the impression webs. In a further step 859 the mirror shell is released from the Abformkörper the release layer system. For this purpose, the entire unit of mirror shell and Abformkörper a temperature jump, typically exposed to lower temperatures. Due to the different coefficients of thermal expansion of the impression body and mirror shell, a separation between the two occurs as soon as the thermally induced stresses exceed the adhesive stresses between the mirror shell and the impression body. It forms, typically a few microns deeper, separating gap between mirror shell and impression body. In a further step, the mirror shell and the impression body are separated from one another by being moved against each other along the symmetry axis. This allows that the molded grid bars are not damaged during the separation process.

9 zeigt die erfindungsgemäße Quelleinheit 961 mit einer Kollektoreinheit 963 in Form eines Linsenschnittes. Die Quelleinheit 961 umfasst einen Laser 965 zur Erzeugung von Laserstrahlung 967 mit einer Laserwellenlänge. Die Laserstrahlung 967 ist auf ein Materialtarget 969 gerichtet. Auf Grund der Bestrahlung des Materialtargets 969 mit der Laserstrahlung 967 geht das Materialtarget in einen Plasmazustand über und emittiert die Beleuchtungsstrahlung 971. Die Beleuchtungsstrahlung 971 wird mit Hilfe der Kollektoreinheit 963 gesammelt und auf einen Fokuspunkt 973 gebündelt. Die Kollektoreinheit 963 umfasst neun Spiegelschalen 901, welche rotationssymmetrisch um die gemeinsame Achse 975 angeordnet sind. Jede der Spiegelschalen 901 umfasst zwei ringförmige asphärische Segmente. Die Kollektoreinheit ist vom Wolter-Typ wie sie z.B. in der US 2008/0018876 A1 beschrieben ist. Das asphärische Segment 903, das näher zum Materialtarget 969 liegt ist somit ein ringförmiges Segment eines Hyperboloiden. Das ringförmige Segment 905, dass näher in Richtung des Fokuspunktes 973 liegt ist dagegen ein ringförmiges Segment eines Ellipsoiden. Jede der gezeigten neun Spiegelschalen 901 ist erfindungsgemäß ausgeführt und umfasst einen Spiegelgrundkörper der rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse ausgebildet ist sowie ein periodisches Beugungsgitter mit Gitterstegen und Gitterfurchen, dass auf mindestens einem Teil des Spiegelgrundkörpers angeordnet ist. Für alle neun Spiegelschalen 901 gilt weiterhin das die auf eine um die Symmetrieachse rotationssymmetrische Zylinderfläche radial projizierten Gitterstege mit der gemeinsamen Symmetrieachse einen Winkel einschließen der kleiner ist als 5°. 9 shows the source unit according to the invention 961 with a collector unit 963 in the form of a lens cut. The source unit 961 includes a laser 965 for generating laser radiation 967 with a laser wavelength. The laser radiation 967 is on a material target 969 directed. Due to the irradiation of the material target 969 with the laser radiation 967 the material target goes into a plasma state and emits the illumination radiation 971 , The illumination radiation 971 is done with the help of the collector unit 963 collected and on a focal point 973 bundled. The collector unit 963 includes nine mirror shells 901 which is rotationally symmetrical about the common axis 975 are arranged. Each of the mirror shells 901 comprises two annular aspherical segments. The collector unit is of the Wolter type as they are eg in the US 2008/0018876 A1 is described. The aspheric segment 903 closer to the material target 969 is thus an annular segment of a hyperboloid. The annular segment 905 that closer in the direction of the focal point 973 on the other hand is an annular segment of an ellipsoid. Each of the nine mirror bowls shown 901 is embodied according to the invention and comprises a mirror main body which is rotationally symmetrical about an axis of symmetry and a periodic diffraction grating with grid bars and grid grooves, which is arranged on at least a part of the mirror base body. For all nine bowls 901 It also applies that the grid webs projecting radially onto a cylindrical surface rotationally symmetrical about the axis of symmetry enclose an angle with the common axis of symmetry which is smaller than 5 °.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7248667 B2 [0003]
WO 2004021086 [0003]
US 20090289205 [0005]
US 7084412 B2 [0005]
WO 2008145364 A2 [0008]
US 20080018876 A1 [0048]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Off-plane gratings for Constellation-X, R. McEntaffer et al., Proc. SPIE 4851 (2003), p. 549 [0006]
Gratings in a conical diffraction mounting for extreme-ultraviolet time-delay-compensated monochromator, M. Pascolini et al., APPLIED OPTICS, Vol. 14, 2006, pp. 3253 [0006]
Efficiency of a grazing-incidence off-plane grating in the soft-x-ray region, Seely et al., APPLIED OPTICS, Vol. 8, 2006, pp. 1680 [0006]
Production of Thin-Walled Lightweight CFRP / EPOXY X-Ray Mirrors for the XMM Telescope, D. Pauschinger et al., Proceedings of SPIE 1742, 235 (1992) [0009]
WFXT Technology Overview, Pareschi et al., Proceedings of the "Wide Field X-ray Telescope" workshop Held in Bologna on 25-26 Nov 2009 [0009]

Claims

Mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) for reflection of illumination radiation ( 971 ) having a wavelength in the range of 5-15 nm at a reflection angle less than 35 ° to the surface tangential plane comprising: a. a mirror base body ( 325 . 725 ), which is rotationally symmetrical about an axis of symmetry, b. a periodic diffraction grating ( 11 . 311 . 411 . 511 . 611 . 711 ) with grid bars ( 13 . 217 . 313 . 413 . 513 . 713 ) and grid grooves ( 15 . 315 . 515 . 715 ) on at least part of the mirror body ( 325 . 725 ) is arranged, characterized in that on one about the axis of symmetry ( 7 . 207 . 607 ) rotationally symmetrical cylindrical surface radially projected grid bars ( 13 . 217 . 313 . 413 . 513 . 713 ) with the symmetry axis ( 7 . 207 . 607 ) include an angle that is less than 5 °.

Mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to claim 1, characterized in that the radially projected grid webs ( 13 . 217 . 313 . 413 . 513 . 713 ) with the symmetry axis ( 7 . 207 . 607 ) enclose an angle of less than 1 ° so that the grid bars ( 13 . 217 . 313 . 413 . 513 . 713 ) and the symmetry axis ( 7 . 207 . 607 ) lie substantially in one plane.

Mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to any one of claims 1-2, characterized in that the mirror body ( 325 . 725 ) and the diffraction grating ( 11 . 311 . 411 . 511 . 611 . 711 ) are made in one piece.

Mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to any one of claims 1-3, characterized in that the diffraction grating ( 11 . 311 . 411 . 511 . 611 . 711 ) as a binary grid or as a blazed diffraction grating ( 11 . 311 . 411 . 511 . 611 . 711 ) is executed.

Mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to one of claims 1-4, characterized in that the diffraction grating ( 11 . 311 . 411 . 511 . 611 . 711 ) is designed to diffract radiation in the wavelength range 10-12μm.

Collector unit ( 963 ) for guiding illumination radiation ( 971 ) having a wavelength in the range of 5-15 nm comprising at least one mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) to which the illumination radiation ( 971 ) impinges at a reflection angle of less than 35 ° to the surface tangential plane, characterized in that the mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to one of claims 1-5.

Collector unit ( 963 ) for guiding illumination radiation ( 971 ) having a wavelength in the range of 5-15 nm with a plurality of mirror shells ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ), which merge into each other about a common axis of symmetry ( 975 ) are arranged, and wherein the illumination radiation ( 971 ) in each case at a reflection angle of less than 35 ° to the surface tangential plane on the mirror shells ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ), characterized in that at least one mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) of the plurality of mirror shells ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to one of claims 1-5.

Collector unit ( 963 ) according to claim 7, characterized in that the mirror shells ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) annular aspherical segments ( 3 . 5 . 203 . 205 . 603 . 605 . 903 . 905 ).

Collector unit ( 963 ) according to claim 8, characterized in that at least one of the mirror shells ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) from an annular segment of an ellipsoid ( 3 . 203 . 603 . 903 ) and an annular segment of a hyperboloid ( 5 . 205 . 605 . 905 ) consists.

Light source unit ( 961 ) for providing illumination radiation ( 971 ) having a wavelength in the range of 5-15 nm comprising a laser ( 965 ) for generating laser radiation ( 967 ) with a laser wavelength and a material target ( 969 ), which, upon irradiation with the laser radiation ( 967 ) goes into a plasma state and the illumination radiation ( 971 ) characterized in that the light source unit ( 961 ) at least one mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to any one of claims 1-4 for collecting the illumination radiation ( 971 ), wherein the diffraction grating ( 11 . 311 . 411 . 511 . 611 . 711 ) for diffracting the wavelength of the laser radiation ( 967 ) is trained.

Abformkörper ( 641 . 741 ) for producing a mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to claim 1, comprising a. a molding base body ( 742 ), which is rotationally symmetrical about an axis of symmetry ( 7 . 207 . 607 ) is formed a. a periodic impression grid ( 643 . 743 ) with impression webs ( 645 . 745 ) and impression grooves ( 647 . 747 ) formed on at least part of the impression body ( 742 ) is arranged, characterized in that on one about the axis of symmetry ( 7 . 207 . 607 ) rotationally symmetrical cylindrical surface radially projected Abformfurchen ( 647 . 747 ) with the symmetry axis ( 7 . 207 . 607 ) include an angle that is less than 5 °.

Abformkörper ( 641 . 741 ) according to claim 11, characterized in that the radially projected Abformfurchen ( 647 . 747 ) with the symmetry axis ( 7 . 207 . 607 ) include an angle of less than 1 °, so that the impression grooves ( 647 . 747 ) and the symmetry axis ( 7 . 207 . 607 ) lie substantially in one plane.

Abformkörper ( 641 . 741 ) according to any one of claims 11-12, characterized in that the impression base body ( 742 ) and the impression grid ( 643 . 743 ) are made in one piece.

Method for producing an impression body ( 641 . 741 ) according to claim 13, characterized in that in a rotationally symmetrical Abformrohling with the aid of diamond machining Abformfurchen ( 647 . 747 ) are introduced, so that a one-piece design of impression body ( 742 ) and impression grid ( 643 . 743 ).

Method for producing a mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to any one of claims 1-5, comprising at least the following steps: a. Providing an impression body ( 641 . 741 ) according to any one of claims 11-13 b. Depositing a separating layer system on the surface of the impression body ( 641 . 741 c. Shapes of a mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) according to any one of claims 1-5 on the separating layer system, so that the grid webs ( 13 . 217 . 313 . 413 . 513 . 713 ) the impression grooves ( 647 . 747 ) and the grid grooves ( 15 . 315 . 515 . 715 ) the Abformstegen ( 645 . 745 ). d. Detachment of the mirror shell ( 1 . 201 . 301 . 601 . 701 . 901 ) on the separating layer system of the impression body ( 641 . 741 ).