DE102015214468A1 - Method for processing a workpiece in the manufacture of an optical element - Google Patents

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Franz-Josef Stickel
Manfred Matena
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    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00365—Production of microlenses

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks bei der Herstellung eines optischen Elements für ein optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf: Bereitstellen eines Werkzeugs, welches zur Material abtragenden oder Material hinzufügenden Bearbeitung eines in einem vorgegebenen ersten Werkstückabstand (d1) von dem Werkzeug angeordneten Werkstücks mit einem Bearbeitungsstrahl ausgelegt ist, wobei der Bearbeitungsstrahl bei diesem ersten Werkstückabstand (d1) eine maximale Strahlfokussierung auf der Werkstückoberfläche aufweist; Einstellen der Relativposition zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück entsprechend einem zweiten Werkstückabstand (d2), wobei dieser zweite Werkstückabstand (d2) größer als der erste Werkstückabstand (d1) ist, und Durchführen der Bearbeitung des Werkstücks unter Aufrechterhaltung des zweiten Werkstückabstandes (d2).The invention relates to a method for processing a workpiece in the manufacture of an optical element for an optical system, in particular for microlithography. A method according to the invention comprises the following steps: provision of a tool which is designed for material-removing or material-adding machining of a workpiece arranged at a predetermined first workpiece distance (d1) with a machining beam, the machining beam being at this first workpiece spacing (d1) has a maximum beam focusing on the workpiece surface; Adjusting the relative position between the tool and the workpiece corresponding to a second workpiece distance (d2), this second workpiece distance (d2) being greater than the first workpiece distance (d1), and performing the machining of the workpiece while maintaining the second workpiece distance (d2).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks bei der Herstellung eines optischen Elements für ein optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie.The invention relates to a method for processing a workpiece in the manufacture of an optical element for an optical system, in particular for microlithography.

Stand der TechnikState of the art

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is hereby projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective in order to apply the mask structure to the photosensitive coating of the Transfer substrate.

Zur Herstellung von in der Beleuchtungseinrichtung oder dem Projektionsobjektiv eingesetzten optischen Elementen (z.B. Spiegeln oder Linsen) wird i.d.R. ein Substrat mit einer oder mehreren (Funktions-)Schichten (z.B. einem Reflexionsschichtsystem) beschichtet. To produce optical elements (e.g., mirrors or lenses) used in the illuminator or projection lens, i.d.R. a substrate is coated with one or more (functional) layers (e.g., a reflective layer system).

Dabei besteht in der Praxis ein Bedarf, die Wirkung des betreffenden optischen Elements auf die Systemwellenfront im jeweiligen optischen System möglichst exakt bzw. unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Spezifikation einzustellen. Hierzu kann im Laufe des Fertigungsprozesses für das jeweilige optische Element eine geeignete, Material abtragende oder auch Material hinzufügende Bearbeitung des Substrats im unbeschichteten oder auch beschichteten Zustand vorgenommen werden. Eine Materialabtragung kann z.B. durch Ionenstrahlbearbeitung (IBF = „ion beam figuring“) oder beliebige andere geeignete Verfahren erfolgen. Eine Materialhinzufügung kann z.B. die Durchführung eines Sputter-Verfahrens, einer Elektronenstrahl-Aufdampfung oder beliebiger anderer geeigneter Verfahren umfassen. In practice, there is a need to adjust the effect of the respective optical element on the system wavefront in the respective optical system as accurately as possible or in consideration of a given specification. For this purpose, in the course of the manufacturing process for the respective optical element, a suitable, material-removing or material-adding processing of the substrate in the uncoated or coated state can be made. Material removal can e.g. by ion beam machining (IBF) or any other suitable method. A material addition may e.g. performing a sputtering process, electron beam vapor deposition or any other suitable method.

Die hierbei insbesondere in Mikrolithographie-Anwendungen bestehenden Rahmenbedingungen für die Oberflächenbearbeitung, welche im Bereich der Endkorrektur typischerweise hochpräzise Bearbeitungen mit Genauigkeiten im nm- oder sogar pm-Bereich erfordern, haben zur Folge, dass die geeignete Ausgestaltung des jeweiligen „Werkzeugs“, d.h. etwa einer zur Material abtragenden Bearbeitung eingesetzten Ionenstrahlquelle, eine anspruchsvolle Herausforderung darstellt.The framework conditions for surface processing, which in particular in microlithography applications, which typically require high-precision machining in the range of the final correction with accuracies in the nm or even pm range, have the result that the appropriate design of the respective "tool", i. For example, an ion beam source used for material-removing machining represents a challenging challenge.

So geht etwa eine zur Realisierung sehr geringer Materialabträge bei einer Ionenstrahlquelle grundsätzlich denkbare deutliche Reduzierung der Ionenenergie mit einer unerwünschten Beeinträchtigung der Stabilität des Fertigungsprozesses einher oder erfordert eine aufwändige Modifikation von Parametern der Ionenstrahlquelle oder der Hardwaregeometrie. Des Weiteren ist eine mit einer Reduzierung des Volumenabtrags einhergehende Erhöhung der Gesamtbearbeitungsdauer angesichts des verringerten Durchsatzes bei der Fertigung unerwünscht.For example, an ion beam source which is conceivable for realizing very small material removals is accompanied by a clearly conceivable significant reduction of the ion energy with an undesirable impairment of the stability of the production process or requires a complex modification of parameters of the ion beam source or the hardware geometry. Furthermore, an increase in overall machining time associated with a reduction in volume removal is undesirable given the reduced throughput in manufacturing.

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 103 51 059 B4 verwiesen. The prior art is merely an example DE 103 51 059 B4 directed.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks bei der Herstellung eines optischen Elements für ein optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, bereitzustellen, welches die Erzeugung einer gewünschten Wellenfrontwirkung mit möglichst geringem fertigungstechnischem Aufwand ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a method for processing a workpiece in the manufacture of an optical element for an optical system, in particular for microlithography, which enables the generation of a desired wavefront effect with the least possible production outlay.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the method according to the features of independent claim 1.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks bei der Herstellung eines optischen Elements für ein optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, weist folgende Schritte auf:

  • – Bereitstellen eines Werkzeugs, welches zur Material abtragenden oder Material hinzufügenden Bearbeitung eines in einem vorgegebenen ersten Werkstückabstand d1 von dem Werkzeug angeordneten Werkstücks mit einem Bearbeitungsstrahl ausgelegt ist, wobei der Bearbeitungsstrahl bei diesem ersten Werkstückabstand d1 eine maximale Strahlfokussierung auf der Werkstückoberfläche aufweist;
  • – Einstellen der Relativposition zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück entsprechend einem zweiten Werkstückabstand d2, wobei dieser zweite Werkstückabstand größer als der erste Werkstückabstand d1 ist; und
  • – Durchführen der Bearbeitung des Werkstücks unter Aufrechterhaltung des zweiten Werkstückabstandes d2.
A method according to the invention for processing a workpiece in the production of an optical element for an optical system, in particular for microlithography, comprises the following steps:
  • - Providing a tool which is designed for material-removing or material-adding processing of a predetermined first workpiece distance d 1 of the tool workpiece with a processing beam, wherein the processing beam at this first workpiece distance d 1 has a maximum beam focusing on the workpiece surface;
  • - Setting the relative position between the tool and the workpiece corresponding to a second workpiece distance d 2 , said second workpiece distance is greater than the first workpiece distance d 1 ; and
  • - Performing the machining of the workpiece while maintaining the second workpiece distance d 2 .

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, ein Werkzeug, welches eigentlich für eine geringere Werkzeugbreite ausgelegt ist, unter Realisierung einer durch eine im Weiteren noch näher beschriebene Vergrößerung des Werkstückabstandes erzielten größeren Werkzeugbreite derart einzusetzen, dass im Ergebnis bei der Materialbearbeitung von vorneherein eine vergleichsweise geringe Dickenänderung durch Materialabtrag bzw. Materialhinzufügung bewirkt wird, wobei diese Dickenänderung insbesondere im pm-Bereich liegen kann. Zugleich kann so ein stabiler Betrieb mit guter Vorhersagbarkeit des letztlich durch die erfindungsgemäße Bearbeitung erzielten Dickenprofils gewährleistet werden. The invention is based in particular on the concept of using a tool which is actually designed for a smaller tool width by realizing a larger tool width achieved by an enlargement of the workpiece distance which will be described in more detail below, such that the result is a comparatively small one in the material processing from the outset Thickness change is caused by material removal or material addition, wherein this change in thickness can be in particular in the pm range. At the same time, such a stable operation can be ensured with good predictability of the thickness profile ultimately achieved by the machining according to the invention.

Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass z.B. eine materialabtragende Bearbeitung zur Einstellung eines gewünschten Dickenprofils des Substrats für ein optisches Element für die Mikrolithographie beispielsweise unter Verwendung einer Ionenstrahlquelle typischerweise in einer Mehrzahl von Bearbeitungsschritten erfolgt, wobei die bei dieser Mehrzahl von Schritten zuletzt (z.B. vor einem abschließenden Bearbeitungsschritt) verbleibenden Dickenfehlerprofile bzw. die entsprechend in einem abschließenden Bearbeitungsschritt zu erzielenden Materialabträge i.d.R. nur noch im pm-Bereich liegen, dabei aber über die Substratoberfläche auf vergleichsweise großer Skala, z.B. mit nur geringer Ortsfrequenz in lateraler Richtung, variieren. The invention is based on the consideration that e.g. a material-removing machining for setting a desired thickness profile of the substrate for an optical element for microlithography, for example using an ion beam source is typically carried out in a plurality of processing steps, wherein the last in this plurality of steps (eg, before a final processing step) thickness error profiles or correspondingly in a final processing step to be achieved material removal usually only in the pm range, but over the substrate surface on a comparatively large scale, e.g. with only low spatial frequency in the lateral direction, vary.

Im Weiteren wird die Funktion, welche die Abhängigkeit des durch das Werkzeug erzielten Materialabtrags (oder je nach Art des Werkzeugs auch der Materialhinzufügung) vom Ort auf der Substratoberfläche bezeichnet, auch als „Werkzeugfunktion“ bezeichnet, und die Halbwertsbreite dieser typischerweise einen gaussförmigen Verlauf aufweisenden Werkzeugfunktion wird im Weiteren auch als „Werkzeugbreite“ bezeichnet. Furthermore, the function, which designates the dependence of the removal of material (or, depending on the type of tool, also the addition of material) from the location on the substrate surface, also referred to as "tool function", and the half width of this typically a Gaussförmigen course having tool function is also referred to below as the "tool width".

Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren vor dem Schritt des Einstellens der Relativposition zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück entsprechend dem zweiten Werkstückabstand ferner den Schritt auf:

  • – Ermitteln einer maximal zulässigen Werkzeugbreite, mit der ein maximal zulässiger Wellenfrontfehler des optischen Elements in dem optischen System noch hinreichend genau erreicht werden kann,
  • – wobei der zweite Werkstückabstand in Abhängigkeit von dieser maximal zulässigen Werkzeugbreite gewählt wird.
According to one embodiment, prior to the step of adjusting the relative position between the tool and the workpiece corresponding to the second workpiece distance, the method further comprises the step of:
  • Determining a maximum permissible tool width with which a maximum permissible wavefront error of the optical element in the optical system can still be achieved with sufficient accuracy,
  • - Wherein the second workpiece distance is selected in dependence on this maximum allowable tool width.

Gemäß einer Ausführungsform entspricht der gewählte zweite Werkstückabstand dem unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Werkzeugbreite maximalen Werkstückabstand.According to one embodiment, the selected second workpiece distance corresponds to the maximum workpiece distance taking into account the maximum allowable tool width.

Gemäß einer Ausführungsform wird der zweite Werkstückabstand so gewählt, dass die sich bei dem zweiten Werkstückabstand ergebende Werkzeugbreite wenigstens dem 1.5-fachen, insbesondere wenigstens dem 2-fachen, weiter insbesondere dem 2.5-fachen derjenigen Werkzeugbreite entspricht, die sich beim ersten Werkstückabstand ergibt.According to one embodiment, the second workpiece distance is selected such that the tool width resulting at the second workpiece distance corresponds to at least 1.5 times, in particular at least twice, more particularly 2.5 times the tool width that results at the first workpiece distance.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Werkstück ein Substrat, insbesondere ein Spiegelsubstrat oder ein Linsensubstrat. Dabei kann es sich bei dem Substrat um ein unbeschichtetes oder auch um ein beschichtetes Substrat handeln. According to one embodiment, the workpiece is a substrate, in particular a mirror substrate or a lens substrate. In this case, the substrate may be an uncoated or even a coated substrate.

Gemäß einer Ausführungsform wird als Werkzeug eine Ionenstrahlquelle verwendet.According to one embodiment, an ion beam source is used as the tool.

Gemäß einer Ausführungsform wird bei der Bearbeitung des Werkstücks eine Blende zur Begrenzung eines von der Ionenstrahlquelle auf das Werkstück gerichteten Ionenstrahls verwendet. According to one embodiment, during processing of the workpiece, a diaphragm is used for limiting an ion beam directed onto the workpiece by the ion beam source.

Durch Verwendung der Blende wird die Halbwertsbreite des Werkzeugs gewissermaßen künstlich verkleinert, wobei im Unterschied zu einem Werkzeug mit von vorneherein (d.h. ohne Blende) kleinerer Halbwertsbreite ein vergleichsweise geringer Volumenabtrag des Werkzeugs im Bearbeitungsprozess ermöglicht wird. Die Erfindung beinhaltet somit auch das Konzept, durch Verwendung einer Blende gewissermaßen zunächst vergleichsweise geringe Werte für die Halbwertsbreite z.B. einer Ionenstrahlquelle sowie den in dem Fertigungsprozess bewirkten Volumenabtrag zu erzielen, um dann im Wege der erfindungsgemäßen, bewussten Vergrößerung des Werkstückabstandes eine größere Werkzeugbreite bei weiterhin geringem Volumenabtrag und damit auch hoher Stabilität des Bearbeitungsprozesses zu realisieren.By using the aperture, the half-width of the tool is artificially reduced to a certain extent, which, in contrast to a tool with a smaller half-value width from the outset (i.e., without a stop), enables a comparatively small volume removal of the tool in the machining process. The invention thus also includes the concept of using, as it were, initially comparatively small values for the half width, for example, by using a diaphragm. an ion beam source and to achieve the volume removal effected in the manufacturing process, in order then to realize a greater tool width with continued low volume removal and thus also high stability of the machining process by means of the inventive, conscious enlargement of the workpiece distance.

Die Erfindung betrifft weiter ein optisches Element, insbesondere für die Mikrolithographie, welches unter Anwendung eines Verfahrens mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen hergestellt ist.The invention further relates to an optical element, in particular for microlithography, which is produced using a method having the features described above.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projektionsobjektiv, sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.Furthermore, the invention also relates to an optical system of a microlithographic projection exposure apparatus, in particular a lighting device or a projection objective, as well as a microlithographic projection exposure apparatus.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigen:Show it:

1 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des möglichen Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform; 1 a flowchart for explaining the possible sequence of a method according to the invention in one embodiment;

2–4 Diagramme zur weiteren Erläuterung des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Prinzips; 2 - 4 Diagrams for further explanation of the underlying principle of the present invention;

5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren vorteilhaften Wirkung der Erfindung; und 5 a schematic representation for explaining a further advantageous effect of the invention; and

6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. 6 a schematic representation for explaining the possible structure of a designed for operation in EUV microlithographic projection exposure apparatus.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Im Weiteren werden zunächst unter Bezugnahme auf 1–5 mögliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung eines Substrats zur Herstellung eines optischen Elements (z.B. eines Spiegels oder einer Linse) beschrieben, wobei dieses Substrat im Folgenden auch als „Werkstück“ bezeichnet wird.In addition, first with reference to 1 - 5 Possible embodiments of a method according to the invention for processing a substrate for producing an optical element (for example a mirror or a lens) are described, wherein this substrate is also referred to below as "workpiece".

Bei dieser Herstellung eines optischen Elements in Form eines Spiegels oder einer Linse wird eine Schicht oder ein Schichtsystem (welches etwa im Falle eines Spiegels z.B. ein Reflexionsschichtsystem aus Molybdän- und Siliziumschichten aufweisen kann) auf ein Substrat aufgebracht. Die Bearbeitung des Substrats bzw. Werkstücks erfolgt mit einem geeigneten Material abtragenden (ggf. auch einem Material hinzufügenden) Werkzeug, z.B. unter Verwendung einer Ionenstrahlquelle, welche im Weiteren auch kurz als „Werkzeug“ bezeichnet wird. Nicht nur das Substrat, sondern auch die Schicht selbst kann so bearbeitet werden.In this fabrication of a mirror or lens optical element, a layer or layer system (which, for example, in the case of a mirror, may comprise, for example, a molybdenum and silicon reflective layer system) is applied to a substrate. The processing of the substrate or workpiece is carried out with a suitable material-removing (possibly also adding a material) tool, e.g. using an ion beam source, which is also referred to as "tool" for short. Not only the substrate, but also the layer itself can be processed in this way.

Wenngleich im nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel auf eine Ionenstrahlquelle als Werkzeug Bezug genommen wird, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Vielmehr kann anstelle einer Ionenstrahlquelle auch ein anderes Werkzeug zur Durchführung einer Material abtragenden oder auch einer Material hinzufügenden Bearbeitung eines Substrats verwendet werden.Although reference is made to an ion beam source as a tool in the embodiment described below, the invention is not limited thereto. Rather, instead of an ion beam source, another tool for carrying out a material-removing or also a material-adding processing of a substrate can be used.

Eine Ionenstrahlquelle 410 weist gemäß 4 eine Ionenaustrittsöffnung 420 auf, wobei im Betrieb ein diese Ionenaustrittsöffnung verlassender Ionenstrahl 430 auf Substrat 405 bzw. Werkstück auftrifft, um über eine materialabtragende Bearbeitung ein gewünschtes Dickenprofil des Substrats 405 bzw. Werkstücks einzustellen. Hierbei ist das Substrat 405 in der x-y-Ebene wie durch Blockpfeile P1, P2 angedeutet verfahrbar. Alternativ sind auch andere Realisierungen möglich, bei denen die Ionenstrahlquelle und/oder das Werkstück in anderer Form bewegt werden.An ion beam source 410 according to 4 an ionic exit opening 420 on, wherein in operation an ion beam leaving this ion exit opening 430 on substrate 405 or workpiece impinges on a material-removing machining a desired thickness profile of the substrate 405 or workpiece. Here is the substrate 405 in the xy plane as indicated by block arrows P1, P2 movable. Alternatively, other implementations are possible in which the ion beam source and / or the workpiece are moved in a different form.

Der Abstand d zwischen Ionenaustrittsöffnung 420 und Substratoberfläche 405a am Ort des Auftreffens des Ionenstrahls 430 wird im Weiteren auch als „Werkstückabstand“ bezeichnet. Der mittlere Auftreffpunkt des Ionenstrahls auf die Substratoberfläche 405a wird im Weiteren auch als TCP (=„Tool Center Point“) bezeichnet. Die Funktion, welche die Abhängigkeit des Materialabtrags pro Zeiteinheit (bzw. je nach Art des Werkzeugs der Materialhinzufügung pro Zeiteinheit) von der Relativposition zum Tool Center Point definiert, wird im Weiteren auch als „Werkzeugfunktion“ bezeichnet. Die Halbwertsbreite dieser typischerweise einen gaussförmigen Verlauf aufweisenden Werkzeugfunktion wird im Weiteren auch als „Werkzeugbreite“ bezeichnet. The distance d between the ion exit opening 420 and substrate surface 405a at the place of impact of the ion beam 430 is hereinafter referred to as "workpiece distance". The middle impact point of the ion beam on the substrate surface 405a is also referred to as TCP (= "Tool Center Point"). The function which defines the dependence of the material removal per unit of time (or, depending on the type of tool, the material addition per unit of time) from the relative position to the Tool Center Point is also referred to below as "tool function". The half-width of this typically a gaussian course having tool function is hereinafter also referred to as "tool width".

Das Substrat 405 kann z.B. aus Silizium (Si) oder Titandioxid(TiO2)-dotiertem Quarzglas hergestellt sein, wobei beispielhaft die unter den Markenbezeichnungen ULE® (der Firma Corning Inc.) oder Zerodur® (der Firma Schott AG) vertriebenen Materialien verwendbar sind. Optional können noch weitere Funktionsschichten, wie beispielsweise ein Reflexionsschichtsystem, eine Deckschicht („Cap-Layer“), eine Substratschutzschicht etc. in für sich bekannter Weise vorgesehen sein oder aufgebracht werden.The substrate 405 -doped quartz glass can be made for example of silicon (Si) or titanium dioxide (TiO 2), by way of example under the trade designations ULE ® (manufactured by Corning Inc.) or Zerodur ® (manufactured by Schott AG) distributed materials are usable. Optionally, further functional layers, such as, for example, a reflective layer system, a cover layer ("cap layer"), a substrate protective layer, etc., may be provided or applied in a manner known per se.

Eine materialabtragende Bearbeitung zur Einstellung eines gewünschten Dickenprofils des Substrats 405 bzw. Werkstücks erfolgt typischerweise in einer Mehrzahl von Bearbeitungsschritten. Dabei liegen die zuletzt verbleibenden Dickenfehlerprofile bzw. die entsprechend in einem abschließenden Bearbeitungsschritt zu erzielenden Materialabträge i.d.R. im nm- oder sogar pm-Bereich (in z-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem), wobei ferner die Variation dieser Dickenfehlerprofile vergleichsweise „langwellig“ ist, d.h. dass die zu realisierenden Materialabträge bzw. Dickenänderungen in lateraler Richtung über die Substratoberfläche 405a auf vergleichsweise großer Skala bzw. mit nur geringer Ortsfrequenz in lateraler Richtung (d.h. in der x-y-Ebene im eingezeichneten Koordinatensystem) variieren. A material-removing machining for setting a desired thickness profile of the substrate 405 or workpiece is typically carried out in a plurality of processing steps. In this case, the last remaining thickness error profiles or the material removals to be achieved correspondingly in a final processing step are usually in the nm or even pm range (in the z-direction in the drawn coordinate system), wherein furthermore the variation of these thickness error profiles is comparatively "long wave", ie the material removals or thickness changes to be realized in the lateral direction over the substrate surface 405a on a comparatively large scale or with only low spatial frequency in the lateral direction (ie in the xy plane in the drawn coordinate system) vary.

Die materialabtragende Bearbeitung dient letztlich dazu, in einem optischen System (z.B. dem Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage) eine gewünschte Systemwellenfront entsprechend einer vorgegebenen Endspezifikation (d.h. unter Vorgabe eines maximal zulässigen bzw. nicht zu überschreitenden Wellenfrontfehlers) einzustellen.The material-removing processing ultimately serves to set a desired system wavefront in an optical system (e.g., the projection lens of a projection exposure apparatus) according to a given final specification (i.e., specifying a maximum allowable wavefront error).

Erfindungsgemäß wird nun in einem ersten Schritt S10 im Wege einer Simulation ermittelt, welchen Einfluss die Halbwertsbreite der Werkzeugfunktion auf die aus der materialabtragenden Bearbeitung resultierende Korrekturwirkung der Systemwellenfront des fertigen das zu bearbeitende Substrat 405 aufweisenden optischen Elements hat. Hierbei wird insbesondere ein oberer Grenzwert der Halbwertsbreite bestimmt, bei welchem die vorgegebene Endspezifikation bzw. der maximal zulässige Wellenfrontfehler gerade noch erreichbar ist. According to the invention, in a first step S10, a simulation is used to determine which influence the half-width of the tool function has on the correction effect of the system wavefront of the finished substrate to be processed resulting from the material-removing machining 405 having optical element. In this case, in particular, an upper limit of the half-width is determined, at which the predetermined final specification or the maximum permissible wavefront error is just reachable.

Im nächsten Schritt S20 wird nun die Ionenstrahlquelle 410 als Werkzeug derart bereitgestellt, dass die Halbwertsbreite dieses Werkzeugs einen Wert unterhalb des zuvor im Schritt S10 ermittelten oberen Grenzwertes besitzt. Hierzu kann insbesondere der Ionenstrahl einer Breitstrahlionenquelle über eine im Strahlengang angeordnete Blende begrenzt werden, wobei diese Begrenzung mit einer Verringerung des durch das Werkzeug erzielten Volumenabtrags einhergeht.In the next step S20 will now be the ion beam source 410 provided as a tool such that the half-width of this tool has a value below the upper limit previously determined in step S10. For this purpose, in particular the ion beam of a broad-beam ion source can be delimited via a diaphragm arranged in the beam path, this limitation being accompanied by a reduction in the volume removal achieved by the tool.

Diese Verringerung des durch das Werkzeug erzielten Volumenabtrags ist insofern ein gewünschter Effekt, als hierdurch die wie vorstehend beschrieben relativ geringen Materialabträge (in z-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem), welche typischerweise im pm-Bereich liegen können, realisierbar sind.This reduction of the volume removal achieved by the tool is a desired effect insofar as the relatively low material removals (in the z-direction in the drawn coordinate system), which are typically in the pm range, as described above, can be realized.

Im nächsten Schritt S30 wird die Werkzeugbreite auf den zuvor im Schritt S10 ermittelten oberen Grenzwert eingestellt, indem der Werkstückabstand d entsprechend vergrößert wird. In the next step S30, the tool width is set to the upper limit value previously determined in step S10 by correspondingly increasing the workpiece distance d.

3 zeigt einen typischen Verlauf der Halbwertsbreite der Werkzeugfunktion in Abhängigkeit vom Werkstückabstand d. Wie aus 3 ersichtlich ist, ergibt sich für die Abhängigkeit der Halbwertsbreite der Werkzeugfunktion vom Werkstückabstand d ein i.W. linearer Verlauf, anhand dessen der zur Einstellung der gewünschten Werkzeugbreite geeignete Wert des Werkstückabstandes d bestimmbar ist. 3 shows a typical course of the half width of the tool function as a function of the workpiece distance d. How out 3 can be seen results in the dependency of the half-width of the tool function of the workpiece distance d iW a linear course, based on which suitable for setting the desired tool width value of the workpiece distance d can be determined.

In einem einfachen Beispiel kann etwa die Werkzeugbreite durch Steigerung des Werkstückabstandes d von einem (im Schritt S20 eingestellten) Ausgangswert von d1 = 5mm auf einen dem oberen Grenzwert aus Schritt S10 entsprechenden Wert von d2 = 10mm erhöht werden. Die erfindungsgemäß erfolgende Steigerung des Werkstückabstandes hat hierbei den Vorteil, dass hierbei keine Modifikation anderer Parameter des Werkzeugs bzw. der Ionenstrahlquelle 410 oder der Hardwaregeometrie erforderlich ist.For example, in a simple example, by increasing the workpiece distance d, the tool width may be increased from a starting value of d 1 = 5 mm (set in step S20) to a value of d 2 = 10 mm corresponding to the upper limit of step S10. In this case, the increase of the workpiece distance which takes place according to the invention has the advantage that no modification of other parameters of the tool or of the ion beam source takes place here 410 or the hardware geometry is required.

Wie aus 2 ersichtlich ist, in der für unterschiedliche Werkstückabstände die Werkzeugfunktion aufgetragen ist, geht eine Erhöhung des Werkstückabstandes d mit einer Abnahme der Amplitude sowie einer Zunahme der Werkzeugbreite der Werkzeugfunktion einher.How out 2 it can be seen in which the tool function is plotted for different workpiece distances, an increase in the workpiece distance d is accompanied by a decrease in the amplitude and an increase in the tool width of the tool function.

Die vorstehend beschriebene Erhöhung der Werkzeugbreite hat nun zur Folge, dass zum Überfahren der Werkstückfläche bei einer gegebenen Bahn (typischerweise z.B. Mäander- oder Spiralbahn) der Überdeckungsgrad benachbarter Bahnen vergrößert wird. Umgekehrt kann dies genutzt werden, um bei einem gewünschten minimalen Überdeckungsgrad einen größeren Bahnabstand einzustellen.The above-described increase in the tool width now results in that the overlap of adjacent webs is increased for passing over the workpiece surface for a given web (typically e.g. meander or spiral). Conversely, this can be used to set a greater track distance at a desired minimum coverage.

Dem liegt der Umstand zugrunde, dass benachbarte Bahnen (sozusagen benachbarte Gräben) sich typischerweise relativ stark überdecken müssen, um „Rasterspuren“ zu vermeiden. In der Regel wird der Überdeckungsgrad hinreichend groß (d.h. der Rasterabstand hinreichend klein) gewählt, um die resultierenden Rasterspuren zu minimieren oder auf einen gewünschten Maximalwert zu begrenzen. Ein großer Überdeckungsgrad führt jedoch andererseits zu einem großen „Grundabtrag“, so dass hier i.d.R. ein Kompromiss zwischen unerwünscht hohem Grundabtrag und unerwünscht starken Rasterspuren gefunden werden muss.This is due to the fact that adjacent tracks (so to speak, adjacent trenches) typically have to cover relatively strongly in order to avoid "grid marks". Typically, the coverage level is chosen to be sufficiently large (i.e., the pitch is sufficiently small) to minimize or limit the resulting raster tracks to a desired maximum value. On the other hand, a large degree of overlap, however, leads to a large "basic erosion", so that i.d.R. a compromise between undesirably high base removal and undesirably strong raster tracks must be found.

Die erfindungsgemäße Erhöhung der Werkzeugbreite in Kombination mit einem vergrößerten Bahnabstand hat zur Folge, dass der durch das Werkzeug bei der materialabtragenden Bearbeitung des Substrats 405 erzielte Grundabtrag vergleichsweise gering ist und insbesondere die angestrebte Korrektur von relativ geringen Dickenprofilfehlern im pm-Bereich ermöglicht.The inventive increase of the tool width in combination with an increased track distance has the consequence that the tool through the material-removing machining of the substrate 405 achieved basic removal is relatively low and in particular the desired correction of relatively small thickness profile errors in the pm range allows.

Gemäß 5 erfolgt während der Bearbeitung des Substrats 405 ein sequentielles Abrastern jeweils benachbarter streifenförmiger Bereiche 501, 502, 503, ... auf der Substratoberfläche. Erfindungsgemäß kann nun in vorteilhafter Weise von der über die Steigerung des Werkstückabstandes erhöhten Werkzeugbreite Gebrauch gemacht werden. Hierdurch werden unerwünschte „Gräben“, welche mit einer Erhöhung des Bearbeitungsrasters bei Einstellung einer relativ geringen Werkzeugbreite und der dadurch bewirkten unzureichenden Überlappung benachbarter streifenförmiger Bereiche 501, 502, 503, ... bzw. „Zeilen“ während der Bearbeitung einhergehen würden, vermieden. Lediglich beispielhaft kann etwa die Breite der während der Bearbeitung sequentiell abgerasterten streifenförmigen Bereiche 501, 502, 503, von 1mm auf 3mm erhöht werden.According to 5 occurs during processing of the substrate 405 a sequential scanning of respectively adjacent strip-shaped areas 501 . 502 . 503 , ... on the substrate surface. According to the invention, use can now advantageously be made of the increased tool width via the increase in the workpiece distance. As a result, unwanted "trenches", which with an increase in the processing grid with setting a relatively small tool width and thereby caused insufficient overlap adjacent strip-shaped areas 501 . 502 . 503 , ... or "lines" during the processing would be avoided. For example only, for example, the width of the strip-shaped areas sequentially scanned during processing 501 . 502 . 503 , to be increased from 1mm to 3mm.

Ein weiterer vorteilhafter Effekt ist, dass der insgesamt bei der Bearbeitung zurückgelegte Weg kürzer ist, was zur Folge hat, dass bei gegebener Maschinendynamik die Gesamtbearbeitungszeit reduziert wird und/oder bei gegebener Gesamtbearbeitungszeit die Anforderungen an die Maschinendynamik relaxiert werden können.Another beneficial effect is that the total distance traveled during machining is shorter, with the result that for a given machine dynamics the overall machining time is reduced and / or for a given Total machining time the demands on the machine dynamics can be relaxed.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, wobei die vorliegende Erfindung bei der Herstellung eines beliebigen optischen Elements der Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt werden kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Realisierung bei der Herstellung optischer Elemente für den Betrieb im EUV beschränkt, sondern auch bei der Herstellung optischer Elemente für andere Arbeitswellenlängen (z.B. im VUV-Bereich bzw. bei Wellenlängen kleiner als 250nm) realisierbar. 6 shows a schematic representation of an exemplary projected for operation in EUV projection exposure equipment, the present invention can be used in the manufacture of any optical element of the projection exposure apparatus. However, the invention is not limited to the realization in the production of optical elements for operation in the EUV, but also in the production of optical elements for other operating wavelengths (eg in the VUV range or at wavelengths less than 250nm) feasible.

Gemäß 6 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 600 einen Feldfacettenspiegel 603 und einen Pupillenfacettenspiegel 604 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 603 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 601 und einen Kollektorspiegel 602 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 604 sind ein erster Teleskopspiegel 605 und ein zweiter Teleskopspiegel 606 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 607 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 651–656 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 521 auf einem Maskentisch 520 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 561 auf einem Wafertisch 560 befindet. According to 6 has a lighting device in a designed for EUV projection exposure system 600 a field facet mirror 603 and a pupil facet mirror 604 on. On the field facet mirror 603 becomes the light of a light source unit, which is a plasma light source 601 and a collector mirror 602 includes, steered. In the light path after the pupil facet mirror 604 are a first telescope mirror 605 and a second telescope mirror 606 arranged. In the light path below is a deflection mirror 607 arranged, which reflects the radiation impinging on an object field in the object plane of a six mirror 651 - 656 comprehensive projection lens steers. At the location of the object field is a reflective structure-bearing mask 521 on a mask table 520 arranged, which is imaged by means of the projection lens in an image plane in which a substrate coated with a photosensitive layer (photoresist) 561 on a wafer table 560 located.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.While the invention has been described in terms of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments, e.g. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10351059 B4 [0007] DE 10351059 B4 [0007]

Claims (10)

Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks bei der Herstellung eines optischen Elements für ein optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen eines Werkzeugs, welches zur Material abtragenden oder Material hinzufügenden Bearbeitung eines in einem vorgegebenen ersten Werkstückabstand (d1) von dem Werkzeug angeordneten Werkstücks mit einem Bearbeitungsstrahl ausgelegt ist, wobei der Bearbeitungsstrahl bei diesem ersten Werkstückabstand (d1) eine maximale Strahlfokussierung auf der Werkstückoberfläche aufweist; b) Einstellen der Relativposition zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück entsprechend einem zweiten Werkstückabstand (d2), wobei dieser zweite Werkstückabstand (d2) größer als der erste Werkstückabstand (d1) ist; und c) Durchführen der Bearbeitung des Werkstücks unter Aufrechterhaltung des zweiten Werkstückabstandes (d2).A method of processing a workpiece in the manufacture of an optical element for an optical system, in particular for microlithography, the method comprising the steps of: a) providing a tool which is adapted for material removal or material adding processing at a predetermined first workpiece distance (i.e. is designed 1) arranged from the tool workpiece with a machining beam, wherein the processing beam in this first workpiece a distance (d 1) has a maximum beam focusing on the workpiece surface; b) adjusting the relative position between the tool and the workpiece corresponding to a second workpiece distance (d 2 ), wherein said second workpiece distance (d 2 ) is greater than the first workpiece distance (d 1 ); and c) performing the machining of the workpiece while maintaining the second workpiece distance (d 2 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vor dem Schritt b) des Einstellens der Relativposition ferner den Schritt aufweist: – Ermitteln einer maximal zulässigen Werkzeugbreite, mit der ein maximal zulässiger Wellenfrontfehler des optischen Elements in dem optischen System noch hinreichend genau erreicht werden kann; – wobei der zweite Werkstückabstand (d2) in Abhängigkeit von dieser maximal zulässigen Werkzeugbreite gewählt wird. A method according to claim 1, characterized in that the method before the step b) of adjusting the relative position further comprises the step of: - Determining a maximum allowable tool width, with which a maximum allowable wavefront error of the optical element in the optical system are still achieved with sufficient accuracy can; - Wherein the second workpiece distance (d 2 ) is selected in dependence on this maximum allowable tool width. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gewählte zweite Werkstückabstand (d2) dem unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Werkzeugbreite maximalen Werkstückabstand entspricht.A method according to claim 2, characterized in that the selected second workpiece distance (d 2 ) corresponds to the maximum workpiece spacing taking into account the maximum allowable tool width. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkstückabstand (d2) so gewählt wird, dass die sich bei dem zweiten Werkstückabstand (d2) ergebende Werkzeugbreite wenigstens dem 1.5-fachen, insbesondere wenigstens dem 2-fachen, weiter insbesondere dem 2.5-fachen derjenigen Werkzeugbreite entspricht, die sich beim ersten Werkstückabstand (d1) ergibt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second workpiece distance (d 2 ) is selected so that at the second workpiece distance (d 2 ) resulting tool width at least 1.5 times, in particular at least twice, more particularly corresponds to 2.5 times that tool width, which results at the first workpiece distance (d 1 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ein Substrat (405), insbesondere ein Spiegelsubstrat oder ein Linsensubstrat, ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece is a substrate ( 405 ), in particular a mirror substrate or a lens substrate. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkzeug eine Ionenstrahlquelle (410) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the tool is an ion beam source ( 410 ) is used. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bearbeitung des Werkstücks eine Blende zur Begrenzung eines von der Ionenstrahlquelle (410) auf das Werkstück gerichteten Ionenstrahls verwendet wird.A method according to claim 6, characterized in that during processing of the workpiece, a diaphragm for limiting one of the ion beam source ( 410 ) is applied to the workpiece directed ion beam. Optisches Element, insbesondere für die Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, dass dieses unter Anwendung eines Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist. Optical element, in particular for microlithography, characterized in that it is produced using a method according to one of the preceding claims. Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere Beleuchtungseinrichtung oder Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein optisches Element nach Anspruch 8 aufweist.Optical system of a microlithographic projection exposure apparatus, in particular illumination device or projection objective, characterized in that the optical system has an optical element according to claim 8. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage ein optisches Element nach Anspruch 8 aufweist.Microlithographic projection exposure apparatus with an illumination device and a projection objective, characterized in that the projection exposure device has an optical element according to claim 8.
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