DE102013107215B3

DE102013107215B3 - Verfahren zur Herstellung eines Spiegelsubstrat-Rohlings aus Titan-dotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie, sowie System zur Positionsbestimmung von Defekten in einem Rohling

Info

Publication number: DE102013107215B3
Application number: DE102013107215.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus Becker
Original assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: US20160151880A1; CN105378464A; JP6530747B2; TWI545315B; TW201506389A; US10016872B2; WO2015003966A1; CN105378464B; JP2016531313A

Abstract

Für die Herstellung und Qualifizierung von Großoptiken aus Ti-dotiertem Kieselglas zum Einsatz in der EUV-Lithographie sind die üblichen Messverfahren zur Lokalisierung von Defekten in Glasmaterial nach dem Stand der Technik unzureichend. Es wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegelsubstrat-Rohlings aus Titan-dotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie mit einer Dicke von mindestens 40 Millimetern mit den folgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen: a) Planschleifen der Oberfläche des Rohlings b) Ermittlung von Daten zu Defekten in einer Oberflächenschicht des Rohlings, wobei b1) Licht an einer Stelle der im Wesentlichen planen Oberfläche des Rohlings in einem vorbestimmten Einstrahlwinkel α kleiner 90° in den Rohling eindringt, b2) das Licht an einem Defekt im Rohling gestreut und b3) das Streulicht in einem Abstand x zur Eindringstelle an der Oberfläche des Rohlings von einem senkrecht darüber angeordneten Lichterfassungselement detektiert wird; c) Bestimmung der Position des Defektes in der Oberflächenschicht anhand der beim Verfahrensschritt b) erhaltenen Daten d) Teilweise oder vollständiges Entfernen der Oberflächenschicht unter Berücksichtigung der Positionsbestimmung gemäß Verfahrensschritt c) und unter Ausbildung des Spiegelsubstrat-Rohlings.

Description

Technischer Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegelsubstrat-Rohlings aus Titan-dotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie mit einer Dicke von mindestens 40 Millimetern.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zur Positionsbestimmung von Defekten in einem Spiegelsubstrat-Rohling aus Titan-dotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie.
In der EUV-Lithographie (Extreme Ultra Violet) wird für die Masken- und Spiegelsubstrate Material mit keiner merklichen Temperaturausdehnung im Temperaturbereich zwischen 20°C und 40°C benötigt. Hochkieselsäurehaltiges Glas, das mit Titanoxid dotiert ist, im Folgenden Ti-dotiertes Kieselglas genannt, erfüllt diese Bedingungen. Die Dotierung mit Titanoxid führt jedoch zu einer bräunlichen Färbung des Glases. Die Formkörper für diese Anwendung, im Folgenden auch Rohlinge oder Blanks genannt, sind große, dicke, dunkelbraune Platten mit Abmessungen bis zu etwa 70 × 60 × 20 cm³, die nach entsprechendem Schliff und Politur und Vermessung beispielsweise zu reflektierenden Spiegeln weiterverarbeitet werden.
Als problematisch hat sich dabei erwiesen, dass herstellungsbedingt Defekte in Form von Blasen oder Einschlüssen in oberflächennahen Bereichen der Rohlinge auftreten können, die bei der Politur an die Oberfläche einer Spiegelgeometrie treten können und gegebenenfalls die Abbildungsqualität der Spiegel- oder Maskenrohlinge beeinträchtigen. Die Lokalisierung etwaiger Defekte des Rohlings vor der Politur ist daher eine grundlegende Anforderung vonseiten der Optikhersteller für EUV-Lithographiegeräte.
Stand der Technik
Optische Messverfahren zur Detektion von Defekten im Innern von Gläsern basieren in der Regel auf einer Anordnung, bei der Licht senkrecht auf eine Glasplatte einfällt und das an den Defekten gestreute Licht senkrecht zur Beleuchtungsrichtung erfasst wird. Eine schematische Darstellung dazu zeigt 1b. Damit ist es möglich die exakte Position der Defektstelle, sei es eine Blase oder ein Einschluss, im Abstand zur Oberfläche des Glases zu bestimmen. Dieses Messverfahren ist für transparente Gläser gut geeignet, nicht jedoch für gefärbte Gläser, die das Licht stark absorbieren. Limitierend selbst für transparente Gläser ist überdies die Probengröße, da die Lichtintensität (so auch die des Streulichts) mit der Weglänge stark abnimmt, so dass das Abbild eines Defekts für den Beobachter ab einem Abstand, der von der lateralen Ausdehnung der Glasplatte bestimmt wird, nicht mehr sichtbar ist. Defekte, die in der Mitte der Glasplatte, das heißt in einem großen lateralen Abstand von der Beobachtungsposition liegen, werden nicht exakt oder überhaupt nicht erfasst.
Es ist weiterhin bekannt Defekte hinsichtlich ihrer Position auf der Oberfläche von opakem oder halbtransparentem Material zu detektieren, indem ein Laserlicht in einem Winkel auf die zu untersuchende Oberfläche gerichtet ist und das von dem Defekt reflektierte Streulicht von einem Photosensor erfasst wird, während die Materialprobe kontrolliert in horizontaler Ebene bewegt wird. Diese Messanordnung ist beispielsweise aus JP 02-116704 bekannt. Sie ist jedoch nicht geeignet, Defekte im Innern der Materialprobe zu erfassen und deren Tiefe zu bestimmen.
In der WO 2006/1 081 37 A2 werden verschiedene Systeme vorgeschlagen zur Erfassung von Defekten in oder auf sehr dünnem, transparentem Glasmaterial für Liquid-Crystal-Displays (LCD). Derartige Glasplatten haben eine Dicke im Bereich von kleiner einem Millimeter bis etwa maximal zwei Millimeter. Das großflächige Glasmaterial wird unter einem Messsystem hindurch gefahren, wobei gemäß einer Variante für die Detektion von Defekten die Totalreflektion an den inneren Grenzflächen der dünnen Glasplatte eines in einem Winkel zur Oberfläche eindringenden Laserstrahls genutzt wird. Ein im Innern liegender Defekt erzeugt Streulicht, wenn er von dem durch Totalreflektion ”indirekten” Laserstrahl erfasst wird. Eine Kamera, die in einem Abstand von der Laserlichtquelle angeordnet ist, empfängt dieses Streulicht und kann die Position des Defekts in horizontaler Richtung (x/y-Richtung) bestimmen, nicht jedoch in der Tiefe (z-Richtung) der dünnen Glasplatte. Gemäß einer anderen Variante nach WO 2006/1 081 37 A2 können Defekte auf beiden Oberflächen oder im Innern der dünnen Glasplatte in ihrer Position erfasst werden, indem das Prinzip der Parallaxenverschiebung mit zwei Lasern und zwei Detektoren, zwischen denen ein Winkel eingestellt ist, angewendet wird. Unter Berücksichtigung der Laufzeitmessung der bewegten Glasplatte lässt sich die Position des Defekts auch innerhalb der Glasprobe ableiten. Die Messanordnung ist aufwändig, da mit je zwei Lasern und Detektoren gearbeitet werden muss. Außerdem ist für die Auswertung die genaue Erfassung der Bewegungsgeschwindigkeit erforderlich.
Technische Aufgabenstellung
Die üblichen Messverfahren zur Lokalisierung von Defekten in Glasmaterial sind entweder auf die Detektion auf der Oberfläche, oder in einem sehr kleinen Tiefenbereich unterhalb der Oberflächen, oder, – soweit der Matrixbereich von Interesse ist –, auf transparentes Glas ausgerichtet. In der EUV-Lithographie kommen jedoch Großoptiken aus Ti-dotiertem Kieselglas zum Einsatz, für deren Herstellung und Qualifizierung die Messverfahren zur Lokalisierung von Defekten im Glasmaterial nach dem Stand der Technik unzureichend sind.
Es liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegelsubstrat-Rohlings aus Ti-dotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie anzugeben, das hinsichtlich der Qualifizierung der Rohlinge in Bezug auf die Lokalisierung von Defekten für die weiteren Verarbeitungsschritte optimiert ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein System zur Positionsbestimmung von Defekten in Spiegelsubstrat-Rohlingen aus Titandotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie anzugeben, das beim erfindungsgemäßen Verfahren eine einfache, aber dennoch exakte Positionsbestimmung von Defekten im Rohling ermöglicht.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung eines Spiegelsubstrat-Rohlings aus Titan-dotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie mit einer Dicke von mindestens 40 Millimetern wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:

a) Planschleifen der Oberfläche des Rohlings
b) Ermittlung von Daten zu Defekten in einer Oberflächenschicht des Rohlings, wobei
b1) Licht an einer Stelle der planen Oberfläche des Rohlings in einem vorbestimmten Einstrahlwinkel α kleiner 90° in den Rohling eindringt,
b2) das Licht an einem Defekt im Rohling gestreut und
b3) das Streulicht in einem Abstand x zur Eindringstelle an der Oberfläche des Rohlings von einem senkrecht darüber angeordneten Lichterfassungselement detektiert wird;
c) Bestimmung der Position des Defektes in der Oberflächenschicht anhand der beim Verfahrensschritt b) erhaltenen Daten
d) Teilweise oder vollständiges Entfernen der Oberflächenschicht unter Berücksichtigung der Positionsbestimmung gemäß Verfahrensschritt c) und unter Ausbildung des Spiegelsubstrat-Rohlings.

Ausgangsmaterial für den Spiegelsubstrat-Rohling ist eine Ti-dotierte Kieselglasmasse, die zu einem plattenförmigen Rohling mit den Abmessungen typischerweise von 50 × 40 × 15 cm³ geformt wird, und die in allen drei Betrachtungsrichtungen schichten- und schlierenfrei ist. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass beim Erschmelzen und Umformen des Ti-dotierten Kieselglasrohlings ein homogenes, blasenarmes Material erzeugt wird, das die Anforderungen der Blasenklasse 0 gemäß DIN 58927 2/70 erfüllt.
Diese Norm legt folgendes fest: Die Summe der Querschnitte aller Blasen eines Stückes bezogen auf 100 cm³ seines Volumens ist 0,03 mm²; Blasen und Einschlüsse mit einem Durchmesser < 0,08 mm bleiben unberücksichtigt. Blasen, die außerhalb des für einen konkaven Spiegelschliff vorgesehen Bereichs liegen, werden generell akzeptiert. Dieser Bereich ist typischerweise wenige Millimeter dick, kann aber bis zu 50 mm tief in den Spiegelsubstrat-Rohling hineinreichen.
Zur Herstellung eines Spiegelsubstrat-Rohlings sind präzise Daten über die Position von Defekten in einer Oberflächenschicht eines solchen Rohlings erforderlich. Dies erlaubt eine Feinpositionierung der Spiegeloberfläche, so dass keine Blasen auf der finalen Oberfläche zu liegen kommen. Hierzu wird zunächst die Oberfläche des plattenförmigen Rohlings plangeschliffen. Anschließend werden die Daten zu Defekten in einer Oberflächenschicht des nicht-transparenten, braun gefärbten Rohlings mit folgenden Verfahrensschritten ermittelt: Ein Licht in Form eines fokussierten Lichtstrahls dringt an einer Stelle der im Wesentlichen planen Oberfläche des Rohlings in einem vorbestimmten Einstrahlwinkel α kleiner 90° in den Rohling ein. Der Einstrahlwinkel α bezeichnet den Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der Oberfläche des Rohlings als Horizontalen. An der Eindringstelle (definiert als Nullpunkt) erfährt das Licht entsprechend der Brechzahl des Ti-dotierten Kieselglases eine Ablenkung in das Volumen des Rohlings hinein, und bei Auftreffen auf eine Defektstelle in Form einer Blase oder auf eines Einschlusses wird Streulicht erzeugt, das im Abstand x von der Eintrittsstelle des Lichtstrahls an die Oberfläche tritt. Das Streulicht wird hier von einem Lichterfassungselement erfasst, das rechtwinkelig über der Oberfläche des Rohlings angeordnet ist. Zur Bestimmung der Position des Defektes in der Oberflächenschicht anhand der erhaltenen Daten wird in Bezug auf die Tiefe T, in der sich die Blase unterhalb der Oberfläche befindet, folgende Formel angewendet: T = x/(tan(arcsin(sin(90 – α)/n))
Der Brechungsindex n für mit 8 Gew.% TiO₂ dotiertes Kieselglas beträgt 1,48.
Nachdem die Position einer Blase auf diese Art festgestellt wurde, wird die Oberflächenschicht durch weiteres Schleifen abgetragen, so dass bei der späteren finalen Politur unter Ausbildung einer, in der Regel konkaven Spiegelfläche keine Blasen an der Oberfläche liegen. Etwaige Blasen im oberflächennahen Bereich werden somit durch das teilweise oder vollständige Entfernen der Oberflächenschicht eliminiert. Sollten im Einzelfall keine Defekte in Form von Blasen oder Einschlüssen im relevanten Bereich der Oberflächenschicht erfasst werden, ist es nicht erforderlich eine Oberflächenschicht abzutragen. Ebenso kann es im Einzelfall vorkommen, dass die erfassten Defekte so nah an der Oberfläche liegen, dass sie beim Anbringen des finalen Spiegelschliffs ohne Weiteres eliminiert werden, wodurch ein Entfernen der betroffenen Oberflächenschicht des Rohlings gemäß Verfahrensschritt d) entfallen kann. Mit Hilfe der Positionsbestimmung der Defekte im Ti-dotiertem Kieselglasrohling wird der Spiegelsubstrat-Rohling als Zwischenprodukt sicher qualifiziert bevor der aufwändige Bearbeitungsschritt zur Erzeugung der Spiegeloberfläche durchgeführt wird. Damit wird das Herstellverfahren für Spiegelsubstrat-Rohlinge aus Ti-dotiertem Kieselglas zum Einsatz in der EUV-Lithographie optimiert.
Im einfachsten Fall kann die Ermittlung von Daten zu Defekten und die Bestimmung der Position des Defektes in der Oberflächenschicht angewendet werden, indem unter Zuhilfenahme eines auf der Oberfläche des Rohlings angeordneten Maßstabs die Position der Blase in horizontaler Ebene direkt von einem Beobachterabgelesen wird.
Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfache Weise ausgeführt werden kann, wenn der Einstrahlwinkel α, unter dem das Licht auf die plane Oberfläche des Rohlings einfällt, im Bereich von 5° bis 75° eingestellt wird. Die Positionierung des einfallenden Lichts in diesem Winkelbereich bietet ausreichend Handhabungsplatz für den Messaufbau. Bei kleinen Winkeln liegt der Austrittspunkt des Streulichts relativ weit von der Eindringstelle entfernt, was zu verringerter Intensität des Streulichts führt. Die Positionsbestimmung insbesondere von tiefer in der Oberflächenschicht gelegenen Blasen ist dann schwierig und ungenau. Bei steil über der Oberfläche des Rohlings angeordneter Lichtquelle, also bei Winkeln größer 75°, liegt die Eindringstelle des Lichtstrahls und die Austrittsstelle des Streulichts relativ dicht bei einander. Dies stört die Messung und führt zu Fehlern.
Bevorzugt wird Laserlicht als einfallendes Licht für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt. Da Laserlicht in bestimmten, auswählbaren Wellenlängen (Farben) verfügbar ist, kann das entsprechende Laserlicht optimal hinsichtlich Brillanz auf die Messsituation und den Rohling ausgewählt werden.
Vorzugsweise wird Laserlicht mit einem Strichfokus erzeugt und zur Erzeugung des Laserlichts ein Laser mit einer Nennleistung von mindestens 1 mW eingesetzt. Der Strichfokus überführt den zunächst punktförmigen Laserlichtstrahl in eine Linie parallelen Laserlichts. Mit dieser Laserline wird dementsprechend ein im Vergleich zur punktförmigen Beleuchtung größerer Bereich in der Oberflächenschicht des Ti-dotierten Kieselglasrohlings erfasst, was den Verfahrensschritt zur Ermittlung von Daten zu Defekten im Ti-dotierten Kieselglasrohling beschleunigt. Die Nennleistung des Laserlichts liegt typischerweise im Bereich von 5 bis 50 mW. Ein Laserlicht mit einer Nennleistung deutlich kleiner 1 mW ist zu schwach und daher für die Detektion von Defekten im Rohling nicht geeignet. Allerdings reicht eine Nennleistung von wenig über einem Milliwatt für den erfindungsgemäßen Einsatz aus. Derartiges Laserlicht ist kostengünstig in der Beschaffung und hat eine hohe Lebensdauer von größer als 10000 Stunden. Andererseits sollte die Nennleistung des Laserlichts auch nicht wesentlich höher als 50 mW liegen, da dann schon mit einem erweiterten Laserschutz gearbeitet werden muss.
Im Hinblick auf eine effektive Durchführung des Verfahrens wird ein Laser ausgewählt, der im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 1500 nm emittiert. Dieser Wellenlängenbereich ist vorteilhaft, da sowohl eine visuelle Detektion möglich ist, wie auch der Einsatz eines Infrarot-Sensors als Lichterfassungselement für die automatische Detektion des Streulichts. Gerade das Ti-dotierte Kieselglas zeigt eine gute Transparenz im Infrarotbereich, so dass Laserlicht mit einer dementsprechenden Wellenlänge vorteilhaft ist.
Grundsätzlich kann es auch von Vorteil sein mehrere, voneinander beabstandete Laserlichtquellen mit verschiedenen Wellenlängenbereichen einzusetzen, die jeweils unterschiedlich tiefe Oberflächenschichtbereiche erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch noch effektiver gestaltet.
Eine weitere Optimierung in Bezug auf den Verfahrensschritt zur Ermittlung von Daten zu Defekten in einer Oberflächenschicht des Rohlings besteht darin, dass das Lichterfassungselement zur Erfassung des vom Defekt im Rohling ausgehenden Streulichts ein Teil eines Kamerasystems mit einer Auswerteeinheit ist. Mit dem Lichterfassungselement des Kamerasystems wird das vom Defekt im Glasrohling ausgehende Streulicht erfasst und in ein Signal umgewandelt. Durch rechnerische Verarbeitung des Signals in der Auswerteeinheit wird die räumliche Position des Defektes im Rohling ermittelt. Es besteht weiterhin die Möglichkeit das Kamerasystem zusätzlich noch mit einer bildgebenden Einrichtung zu verbinden, so dass neben den Positionsdaten des Defektes als rechnerische Koordinaten, ermittelt über die Auswerteeinheit, auch ein Verteilungsbild der Defekte in den Oberflächenschichten des Rohlings erhalten werden kann.
Es hat sich bewährt, das Kamerasystem so auszuwählen, dass auch die Intensität des Streulichts erfasst und in der Auswerteeinheit daraus rechnerisch die Größe des Defekts ermittelt wird. Diese Variante ist vorteilhaft, wenn bestimmte Minimal- oder Maximalgrößen von Defekten spezifiziert sind, die die Weiterverarbeitung zu einem Spiegelsubstrat-Rohling für die EUV-Lithographie limitieren.
Im Hinblick auf eine besonders schnelle und wirtschaftliche Verfahrensweise hat es sich bewährt, wenn die Eindringstelle des Lichts und das Lichterfassungselement über die plangeschliffene Oberfläche des Rohlings rasterartig geführt werden. Hierbei scannt man mit dem einfallenden Licht und dem Lichterfassungselement die Oberfläche des Rohlings großflächig ab, wobei die horizontalen Koordinaten der Lichteindringstelle, – und abgeleitet davon auch die des erfassten Defektes –, ebenso protokolliert werden wie die über das Lichterfassungselement ermittelte Tiefenposition des Defektes. Diese Art des rasterartigen Führens der Lichteindringstelle zusammen mit dem Lichterfassungselement über die Oberfläche des Rohlings kann leicht automatisiert werden. Grundsätzlich kann auch der Rohling verfahren werden. Da das Gewicht der Rohlinge aber mit 50 bis 80 kg recht hoch ist, ist es leichter, wenn umgekehrt die Lichteindringstelle und das Lichterfassungselement bewegt werden. Bevorzugt wird mit einer festen Einstrahlwinkeleinstellung und einem voreingestellten Position für das Lichterfassungselement gefahren, die dem Abstand x zwischen der Eindringstelle des Lichts und der Austrittsstelle des Streulichts entspricht. Bei Wiederholung der gemeinsamen rasterartigen Führung von Eindringstelle und Lichterfassungselement über den gleichen Flächenabschnitt des Rohlings wird die Position des Lichterfassungselement verändert, so dass nach und nach verschiedene Tiefenabschnitte der Oberflächenschicht des Rohlings erfasst werden.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen den plangeschliffenen Rohling vor der Ermittlung von Daten zu Defekten gemäß Verfahrensschritt b) mit einem Immersionsöl vollflächig zu benetzen. Zur Durchführung der Positionsbestimmung der Defekte in der Oberlächenschicht des Ti-dotierten Kieselglasrohlings wird zunächst an der Oberfläche ein Planschliff angebracht. Der Schleifaufwand kann minimiert werden, wenn nach einem ersten Schleifvorgang der plattenförmige Rohling vollflächig mit einem Immersionsöl benetzt wird. Durch diese Maßnahme wird die Oberfläche des Rohlings ausreichend für die Ermittlung der Daten zu den Defekten im Rohling vorbereitet.
Hinsichtlich des Systems zur Positionsbestimmung von Defekten in einem Spiegelsubstrat-Rohling aus Ti-dotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie mit einer Dicke von mindestens 40 Millimetern in dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die oben genannte Aufgabe ausgehend von einer Lichtquelle zur Erzeugung von Licht und einem Lichterfassungselement zur Detektion von Streulicht erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lichtquelle in Bezug auf den Rohling so angeordnet ist, dass Licht in einem vorbestimmten Einstrahlwinkel α kleiner 90° in eine plangeschliffene Oberfläche des Rohlings eindringt, das Licht an einem Defekt im Rohling gestreut wird, das Lichterfassungselement so angeordnet ist, dass es das im Abstand x zur Eindringstelle austretende Streulicht senkrecht über der Oberfläche des Rohlings detektiert und eine Auswerteeinheit die Position des Defekts anhand der vom Lichterfassungselement erfassten Daten bestimmt.
Das erfindungsgemäße System zur Positionsbestimmung von Defekten in einer Oberflächenschicht des braun gefärbten Rohlings mit niedriger Transmission aus Ti-dotiertem Kieselglas zeichnet sich dadurch aus, dass eine Beleuchtungsquelle so angeordnet ist, dass das Licht an einer Stelle der im Wesentlichen planen Oberfläche des Rohlings in einem vorbestimmten Einstrahlwinkel α kleiner 90° in den Rohling eindringt. Der Einstrahlwinkel α bezeichnet den Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der Oberfläche des Rohlings als Horizontalen. An der Eindringstelle erfährt das Licht entsprechend der Brechzahl des Ti-dotierten Kieselglases eine Ablenkung in das Volumen des Rohlings hinein, und bei Auftreffen auf eine Defektstelle in Form einer Blase oder auf eines Einschlusses wird Streulicht erzeugt. Das Streulicht tritt im Abstand x von der Eindringstelle (definiert als Nullpunkt) aus der Oberfläche aus und wird von dem rechtwinkelig über der Oberfläche des Rohlings angeordneten Lichterfassungselement erfasst. Zur Bestimmung der Position des Defektes in der Oberflächenschicht anhand der erhaltenen Daten wird in Bezug auf die Tiefe T, in der sich der Defekt, – beispielsweise in Form einer Blase, – unterhalb der Oberfläche befindet, folgende Formel angewendet: T = x/(tan(arcsin(sin(90 – α)/n))).
Der Brechungsindex n für mit 8 Gew.% TiO₂ dotierten Kieselglas beträgt 1,48 und wird dementsprechend in die Berechnungsformel eingesetzt.
Das erfindungsgemäße System ermöglicht somit eine einfache aber dennoch exakte Positionsbestimmung von Defekten (Blasen oder Einschlüssen) in der Matrix von Glas mit niedriger Transmission, wie etwa in dem Ti-dotierten Kieselglasrohling. Das System ist unabhängig von der Größe der Probe in der Fläche, da die Detektion nur von oben aus auf die plangeschliffene Oberfläche gerichtet erfolgt. Insofern ist das System sowohl geeignet für Gläser mit niedriger Transmission und gefärbte Glasblanks aus Ti-dotiertem Kieselglas, als auch für großvolumige transparente Glasproben, bei denen die Erfassung des Streulichts senkrecht zum einfallenden Licht, also durch seitliche Betrachtung der Probe, nicht möglich ist. Das System ist somit besonders für Spiegelsubstrat-Rohlinge wie auch für Maskenplatten für die EUV-Lithographie geeignet.
Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Patentzeichnung und von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im Einzelnen zeigt:
1a eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems,
1b eine schematische Darstellung des Systems zur Detektion von Defekten in Gläsern nach dem Stand der Technik,
2a, 2b je ein Blasenverteilungsbild in Draufsicht und in Seitenansicht des Spiegelsubstrat-Rohlings nach Beispiel 1 vor bzw. nach dem Abtragen einer Oberflächenschicht.
Beispiel 1
Ein mit 8 Gew.% TiO₂ dotierter Kieselglasrohling 1 in Zylindergeometrie mit einem Durchmesser von 381 mm (~15 Zoll) und einer Dicke von 100 mm wird an der Oberfläche 2 plan geschliffen und anschließend sichtpoliert. Die Oberfläche 2 zeigt danach eine mittlere Rauigkeit Ra von etwa 1 nm. Die Positionsdatenbestimmung von in diesem Rohling 1 befindlichen Defekten 6, wie beispielsweise Blasen, erfolgt indem auf die plangeschliffene und polierte Oberfläche 2 des Rohlings 1 ein Licht 3 in Form eines Laserlichts in einem Einstrahlwinkel α von 25° angeordnet wird. Hierzu reicht als Lichtquelle 7 ein üblicher Laser-Pointer aus. Der Laser-Pointer hat eine Nennleistung von 5 mW und emittiert grünes Licht 3 mit einer Wellenlänge von 532 nm. Dort, wo das Laserlicht 3 in den Ti-dotierten Kieselglasrohling 1 eindringt, wird ein Maßstab auf die Oberfläche des Rohlings gelegt, und zwar so, dass es mit seiner Linealkante an der Eindringstelle 4 des Laserlichtes als Nullpunkt übereinstimmt. Das Streulicht 5 wird visuell detektiert, wobei das Streulicht 5 im Abstand x von der Eindringstelle 4 des Laserlichts 3 senkrecht über der Linealkante beobachtet wird. Die Tiefenposition T der Blase berechnet sich aus der Formel: T = x/(tan(arcsin(sin(90 – α)/n))). Die damit erhaltenen Daten über die Position der Blasen 6 in horizontaler Richtung wie auch in Tiefenrichtung T werden protokolliert. In dem Rohling 1 werden drei Defekte 6 in Form von Blasen gefunden, deren Positionsdaten in der Tabelle 1 eingetragen sind. Ein Blasendefekt 6 wird in 3 Millimetern Tiefe gefunden, die beiden anderen liegen 18 mm bzw. 21 mm tief unter der Oberfläche 2 des Rohlings 1. Dem Anschein nach haben die Blasen 6 einen Durchmesser größer als 100 μm. In 2a sind die Positionen der ermittelten Blasendefekte 6.1, 6.2, 6.3 in der Draufsicht auf den Rohling 1 anhand der Koordinatenachsen A und B, sowie in der Seitenansicht in Richtung der Tiefe T dargestellt. Für diesen Spiegelsubstrat-Rohling 1 ist eine konkave Spiegelfläche 10 vorgesehen, die im Abstand von etwa 19 bis 22 mm von der aktuellen Oberfläche 2 des Rohlings 1 zu liegen kommen soll. Der bogenförmige Bereich für den geplanten finalen Spiegelschliff 10 ist in den 2a und 2b durch Schraffur in der Seitenansicht des Spiegelsubstrat-Rohlings 1 angedeutet. Im konkreten Fall reicht ein Abtrag einer Oberflächenschicht durch Abschleifen von 4 mm aus, womit der in ursprünglich 3 Millimetern Tiefe gelegene Blasendefekt 6.1 eliminiert wird. Die beiden anderen Blasen 6.2 und 6.3 bei ursprünglich 18 bzw. 21 mm Tiefe werden durch den Abtrag von 4 mm in ihrer Tiefenposition in Richtung der neuen Oberfläche 21 verlegt, wo sie für die geplante finale konkave Spiegelpolitur unschädlich sind bzw. beim Anbringen des konkaven Spiegelschliffs 10 ebenfalls entfallen. Der um 4 mm in der Dicke reduzierte Rohling 11, wie er in 2b dargestellt ist, ist zur Auslieferung an den Optikhersteller für EUV-Lithographiegeräte geeignet.
Beispiel 2

Ein weiterer mit 8 Gew.% TiO₂ dotierter Kieselglasrohling 1, wie in Beispiel 1 beschrieben, wird plangeschliffen, die Sichtpolitur entfällt jedoch. Die mittlere Rauigkeit Ra der plangeschliffenen Oberfläche beträgt dadurch 1,2 μm. Anschließend wird die Oberfläche 2 vollflächig mit Immersionsöl benetzt, das etwa den gleichen Brechungsindex wie das Ti-dotierte Kieselglas aufweist. Das Immersionsöl gleicht die Rauigkeit aus, so dass das Streulicht 5 von Defekten 6 gut aufgelöst werden kann. Der in dieser Weise vorbereitete Kieselglasrohling 1 wird auf einem Messtisch montiert, der mit einer verfahrbaren Anordnung verbunden ist, bestehend aus einer Laser-Lichtquelle 7 und einem Lichterfassungselement 8, das Teil eines Kamerasystems mit Auswerteeinheit ist. Das Laserlicht 3 ist mit einem Strichfokus ausgerüstet, so dass eine Linie mit der Länge 100 mm in einem Einstrahlwinkel α von 25° auf die Oberfläche 2 des Rohlings 1 gerichtet ist. Es wird ein Laser mit der Nennleistung von 50 mW und einer Wellenlänge von 532 nm eingesetzt. Das Lichterfassungselement 8 im Kamerasystem ist senkrecht auf die Oberfläche 2 des Rohlings 1 ausgerichtet und dient als Detektor zur Erfassung des vom Defekt 6 im Rohling ausgehenden Streulichts 5. Das Lichterfassungselement 8 wird von einem Infrarot-Sensor gebildet. Ein vom Lichterfassungselement 8 im Abstand x von der Laserlinie erfasstes Streulicht 5 ergibt ein Signal, das an die Auswerteeinheit weitergeleitet wird. Dort wird die Tiefenposition T für den jeweiligen Defekt 6 entsprechend den Positionsdaten des Streulichts 5 und der Laserlichteindringstelle 4 unter Anwendung der Formel T = x/(tan(arcsin(sin(90 – α)/1,48)) errechnet. Der Wert 1,48 steht für den Brechungsindex des Ti-dotierten Kieselglasrohling. Das Streulicht 5 wird außerdem in seiner Intensität erfasst und von der Auswerteeinheit in einen Wert für den Durchmesser des Defektes 6 umgerechnet. Zur schnellen und effektiven Erfassung der Defekte 6 wird der 15'' Spiegelglas-Rohling 1 durch rasterartiges Verfahren der Eindringstelle 4 des Laserlichts 3 und des Lichterfassungselements 8 über die gesamte Oberfläche 2 des Rohlings 1 abgescannt. Dabei bewegt sich die 100 mm lange Laserlinie senkrecht zu ihrer Linienausdehnung kontinuierlich (in x-Richtung) über die Oberfläche 2 des Rohlings 1, wobei während der ersten Messfahrt das Lichterfassungselement 8 in einem minimalen Abstand x von einem Millimeter von der linienförmigen Lichteindringsstelle 4 senkrecht über der Oberfläche 2 des Rohlings 1 angeordnet ist und seinerseits parallel zur Laserlinie (y-Richtung) mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 mm/s verfährt. Auf diese Weise werden eventuelle Blasendefekte 6, die im minimalen Tiefe der Oberflächenschicht liegen, erfasst. In weiteren darauffolgenden Messfahrten in x-Richtung über den gleichen streifenförmigen Oberflächenbereich wird das Lichterfassungselement 8 sukzessive, in Schritten von 0,5 Millimetern von der Lichteindringstelle 4 beabstandet, so dass durch wiederholtes Verfahren der Lichteindringstelle 4 und des Lichterfassungselement 8 über die Oberfläche oder einen Teilbereich der Oberfläche nach und nach Defekte in immer tiefer gelegenen Zonen der relevanten Oberflächenschicht erfasst werden. Die 0,5 Millimeter-Schritte entsprechen einer Tiefenauflösung von etwa 0,635 mm. Der Rohling enthält in diesem Fall fünf Blasen, deren Position in Tabelle 1 eingetragen sind. Mit der Auswerteeinheit ist es möglich auch Daten über die Blasengröße zu erhalten. Sie liegt zwischen 40 μm und 280 μm. Die Positionsdaten der Blasen liegen so, dass eine Oberflächenschicht von 5 mm entfernt werden muss, um einen Spiegelsubstrat-Rohling für die EUV-Lithographie bereitzustellen. Da sich eine der Blasen sehr randständig in einer Tiefe von 12 mm befindet, ist sie unschädlich für den finalen Spiegelschliff. Daher ist das Entfernen von einem Übermaß von 5 mm ausreichend. Tabelle 1

Beispiel/Blasennr.	Position in T-Richtung [mm]	Messposition x [mm]	Defekt-Koordinaten A/B von Mitte des Rohlings aus [mm]	Größe der Blasen [μm]
1/6.1	3	2,4	30/60	geschätzt 200
/6.2	18	14,4	20/100	> 100
/6.3	21	16,8	–120/–50	> 100
2	22	17,3	10/40	180
	2	1,6	120/–100	150
	12	9,5	–170/30	280
	10	7,8	–100/–40	160
	8	6,3	–60/60	40

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Spiegelsubstrat-Rohlings (1; 11) aus Titan-dotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie mit einer Dicke von mindestens 40 Millimetern mit den Schritten: a) Planschleifen der Oberfläche (2; 21) des Rohlings (1; 11) b) Ermittlung von Daten zu Defekten (6; 6.1; 6.2; 6.3) in einer Oberflächenschicht des Rohlings (1; 11), wobei b1) Licht (3) an einer Stelle der planen Oberfläche (2; 21) des Rohlings (1; 11) in einem vorbestimmten Einstrahlwinkel α kleiner 90° in den Rohling (1; 11) eindringt, b2) das Licht (3) an einem Defekt (6; 6.1; 6.2; 6.3) im Rohling gestreut und b3) das Streulicht (5) in einem Abstand x zur Eindringstelle (4) an der Oberfläche (2; 21) des Rohlings (1; 11) von einem senkrecht darüber angeordneten Lichterfassungselement (8) detektiert wird; c) Bestimmung der Position des Defektes (6; 6.1; 6.2; 6.3) in der Oberflächenschicht anhand der beim Verfahrensschritt b) erhaltenen Daten d) Teilweise oder vollständiges Entfernen der Oberflächenschicht unter Berücksichtigung der Positionsbestimmung gemäß Verfahrensschritt c) und unter Ausbildung des Spiegelsubstrat-Rohlings (1; 11).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α, unter dem das Licht (3) auf die plane Oberfläche (2; 21) des Rohlings (1; 11) einfällt, im Bereich von 5° bis 75° eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (3) ein Laserlicht ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht (3) mit einem Strichfokus erzeugt und zur Erzeugung des Laserlichts ein Laser mit einer Nennleistung von mindestens 1 mW eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser ausgewählt wird, der im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 1500 nm emittiert.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichterfassungselement (8) zur Erfassung des vom Defekt (6; 6.1; 6.2; 6.3) im Rohling (1; 11) ausgehenden Streulichts (5) ein Teil eines Kamerasystems mit einer Auswerteeinheit ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem die Intensität des Streulichts (5) erfasst und in der Auswerteeinheit daraus rechnerisch die Größe des Defekts (6; 6.1; 6.2; 6.3) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der plangeschliffene Rohling (1; 11) vor der Ermittlung von Daten zu Defekten (6; 6.1; 6.2; 6.3) gemäß Verfahrensschritt b) mit einem Immersionsöl vollflächig benetzt wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindringstelle (4) und das Lichterfassungselement (8) rasterartig über die plangeschliffene Oberfläche (2; 21) des Rohlings (1; 11) geführt werden.
System zur Positionsbestimmung von Defekten (6; 6.1; 6.2; 6.3) in einem Spiegelsubstrat-Rohling (1; 11) aus Titan-dotiertem Kieselglas für die EUV-Lithographie mit einer Dicke von mindestens 40 Millimetern in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Lichtquelle (7) und einem Lichterfassungselement (8) zur Detektion von Streulicht (5), wobei die Lichtquelle (7) in Bezug auf den Rohling (1; 11) so angeordnet ist, dass Licht (3) in einem vorbestimmten Einstrahlwinkel α kleiner 90° in eine plangeschliffenen Oberfläche (2; 21) des Rohlings (1; 11) eindringt, das Licht an einem Defekt (6; 6.1; 6.2; 6.3) im Rohling (1; 11) gestreut wird, das Lichterfassungselement (8) so angeordnet ist, dass es das im Abstand x zur Eindringstelle (4) austretende Streulicht (5) senkrecht über der Oberfläche (2; 21) des Rohlings (1; 11) detektiert und eine Auswerteeinheit die Position des Defekts (6; 6.1; 6.2; 6.3) anhand der vom Lichterfassungselement (8) erfassten Daten bestimmt.