DE102019205265A1 - Method for producing a glass body with cooling channels - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Glaskörpers (1) mit mindestens einem Kühlkanal, bevorzugt mit einer Mehrzahl von Kühlkanälen (2). Bei einem Aspekt umfasst das Verfahren: Bereitstellen eines ersten Teilkörpers (3a) und eines zweiten Teilkörpers (3b) des Glaskörpers (1), Bilden mindestens eines Kühlkanals (2) durch insbesondere mechanisches Bearbeiten des Glasmaterials (4) an einer Oberfläche (5a) des ersten Teilkörpers (3a) und/oder des zweiten Teilkörpers (3b), sowie Herstellen des Glaskörpers (1) durch Verbinden des ersten Teilkörpers (3a) mit dem zweiten Teilkörper (3b) an der bearbeiteten Oberfläche (5a) durch Hochtemperatur-Bonden. Bei einem zweiten Aspekt umfasst das Verfahren: Einbetten mindestens eines Platzhalters (9a-e) aus einem temperaturbeständigen Material (10) in das Glasmaterial (4) des Glaskörpers (1) während des Herstellens des Glaskörpers (1) zum Bilden des mindestens einen Kühlkanals (2) in dem Glaskörper (1). Die Erfindung betrifft auch ein reflektierendes optisches Element, insbesondere einen EUV-Spiegel, der ein Substrat mit mindestens einem Kühlkanal (2) aufweist, das aus einem solchen Glaskörper (1) hergestellt wurde, sowie eine optische Anordnung, insbesondere ein EUV-Lithographiesystem, mit mindestens einem solchen reflektierenden optischen Element.The invention relates to a method for producing a glass body (1) with at least one cooling channel, preferably with a plurality of cooling channels (2). In one aspect, the method comprises: providing a first partial body (3a) and a second partial body (3b) of the glass body (1), forming at least one cooling channel (2) by in particular mechanical processing of the glass material (4) on a surface (5a) of the first part body (3a) and / or the second part body (3b), as well as production of the glass body (1) by connecting the first part body (3a) to the second part body (3b) on the processed surface (5a) by high temperature bonding. In a second aspect, the method comprises: embedding at least one placeholder (9a-e) made of a temperature-resistant material (10) in the glass material (4) of the glass body (1) during the manufacture of the glass body (1) to form the at least one cooling channel ( 2) in the glass body (1). The invention also relates to a reflective optical element, in particular an EUV mirror, which has a substrate with at least one cooling channel (2) made from such a glass body (1) and an optical arrangement, in particular an EUV lithography system at least one such reflective optical element.
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Erfindung betrifft zwei Verfahren zum Herstellen eines Glaskörpers, der mindestens einen Kühlkanal, bevorzugt eine Mehrzahl von Kühlkanälen, aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein reflektierendes optisches Element, insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung, das ein Substrat mit mindestens einem Kühlkanal aufweist, sowie eine optische Anordnung, insbesondere ein EUV-Lithographiesystem, das mindestens ein solches reflektierendes optisches Element umfasst.The invention relates to two methods for producing a glass body which has at least one cooling channel, preferably a plurality of cooling channels. The invention also relates to a reflective optical element, in particular for reflecting EUV radiation, which has a substrate with at least one cooling channel, and an optical arrangement, in particular an EUV lithography system, which comprises at least one such reflective optical element.
In einer EUV-Lithographieanlage werden reflektierende optische Elemente in Form von Spiegeln, insbesondere in Form von Spiegeln eines Projektionssystems, einer hohen Strahlungsleistung ausgesetzt, die zu einer Erwärmung der Spiegel bzw. des Spiegelsubstrats führt. Die Erwärmung des Spiegelsubstrats führt zu Deformationen der Spiegeloberfläche, welche die Abbildungsqualität des Projektionssystems beeinträchtigen. Um diesem Problem zu begegnen, werden typischerweise Substrate aus Materialien verwendet, die einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.In an EUV lithography system, reflective optical elements in the form of mirrors, in particular in the form of mirrors of a projection system, are exposed to a high radiation power, which leads to heating of the mirror or the mirror substrate. The heating of the mirror substrate leads to deformations of the mirror surface, which impair the image quality of the projection system. To counter this problem, substrates made of materials are typically used that have a low coefficient of thermal expansion.
Zur Reduzierung der Temperatur der Spiegel ist es bekannt, Kühlkanäle in das Spiegelsubstrat einzubringen, die mit einem Kühlfluid durchströmt werden. Die Herstellung der Kühlkanäle erfordert das Einbauen bzw. das Einbringen von Röhren bzw. von Durchgangskanälen mit einer vom jeweiligen Spiegel abhängigen Geometrie in das Substrat. Bei der Bearbeitung des Substrats können Spannungen in dem Glasmaterial auftreten, die sich ebenfalls ungünstig auswirken können, da diese bei der Formgebung des Spiegels, z.B. beim Fräsen der Spiegeloberfläche, zu unerwarteten Formänderungen führen können.In order to reduce the temperature of the mirrors, it is known to introduce cooling channels into the mirror substrate through which a cooling fluid flows. The production of the cooling channels requires the installation or the introduction of tubes or through channels with a geometry that is dependent on the respective mirror in the substrate. During the processing of the substrate, stresses can occur in the glass material, which can also have an unfavorable effect, since these are caused by the shaping of the mirror, e.g. when milling the mirror surface, can lead to unexpected changes in shape.
In der
In der
Aus der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zum Herstellen eines Glaskörpers anzugeben, bei denen das Glasmaterial durch das Einbringen eines Kühlkanals, insbesondere unter Verwendung eines in den Kühlkanal eingebrachten Platzhalters, möglichst wenig beeinflusst wird.The object of the invention is to provide a method for producing a glass body in which the glass material is influenced as little as possible by the introduction of a cooling channel, in particular using a placeholder introduced into the cooling channel.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Bereitstellen eines ersten Teilkörpers und eines zweiten Teilkörpers des Glaskörpers, Bilden mindestens eines Kühlkanals durch insbesondere mechanisches Bearbeiten des Glasmaterials an einer Oberfläche des ersten Teilkörpers und/oder des zweiten Teilkörpers, sowie Herstellen des Glaskörpers durch Verbinden des ersten Teilkörpers mit dem zweiten Teilkörper an der bearbeiteten Oberfläche durch Hochtemperatur-Bonden.According to a first aspect, this object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, comprising: providing a first part body and a second part body of the glass body, forming at least one cooling channel by in particular mechanical processing of the glass material on a surface of the first part body and / or the second Partial body, as well as producing the glass body by connecting the first partial body to the second partial body on the processed surface by high-temperature bonding.
Bei diesem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, in mindestens einem der beiden Teilkörper, die nachfolgend zu dem Glaskörper zusammengefügt werden, durch mechanisches Bearbeiten, typischerweise durch Fräsen, mindestens einen, in der Regel eine Mehrzahl von Kühlkanälen auszubilden. Beim Verbinden der beiden Teilkörper entlang der bearbeiteten Oberfläche werden die Kühlkanäle entlang ihres Umfangs geschlossen. Beim Verbinden durch Hochtemperatur-Bonden (Direkt-Bonden) werden die beiden Teilkörper typischerweise auf eine Temperatur von mehr als ca. 1000°C, in der Regel zwischen ca. 1300°C-2000°C erhitzt, so dass die Teilkörper bzw. die jeweilige Oberfläche angeschmolzen wird und die beiden Teilkörper sich entlang der bearbeiteten Oberfläche ohne die Verwendung eines Fügemittels miteinander verbinden. Die Kühlkanäle können lediglich in dem ersten, unteren der beiden Teilkörper gebildet werden, es ist aber auch möglich, die Kühlkanäle - oder einen Teil des Querschnitts der Kühlkanäle - in dem zweiten, oberen Teilkörper oder in beiden Teilkörpern zu bilden. Beim Verbinden durch Hochtemperatur-Bonden wird der zweite Teilkörper in der Regel mit einer Oberfläche, deren Geometrie derjenigen der bearbeiteten Oberfläche entspricht, auf den ersten Teilkörper aufgelegt.In this aspect of the invention, it is proposed that at least one, usually a plurality of cooling channels be formed in at least one of the two partial bodies, which are subsequently joined together to form the glass body, by mechanical processing, typically by milling. When the two part bodies are connected along the machined surface, the cooling channels are closed along their circumference. When connecting by high-temperature bonding (direct bonding), the two part-bodies are typically heated to a temperature of more than approx. 1000 ° C, usually between approx. 1300 ° C-2000 ° C, so that the part-bodies or the respective surface is melted and the two part bodies connect to one another along the machined surface without the use of a joining agent. The cooling channels can only be formed in the first, lower of the two partial bodies, but it is also possible to form the cooling channels - or a part of the cross section of the cooling channels - in the second, upper partial body or in both partial bodies. When connecting By high-temperature bonding, the second part body is usually placed on the first part body with a surface whose geometry corresponds to that of the machined surface.
Bei den nachfolgend beschriebenen Varianten wird davon ausgegangen, dass die Kühlkanäle beim Herstellen des Glaskörpers durch Verbinden der beiden Teilkörper durch Hochtemperatur-Bonden frei von Platzhaltern, von rohrförmigen Körpern, etc. sind.In the variants described below, it is assumed that the cooling channels are free of placeholders, tubular bodies, etc. when the glass body is produced by connecting the two part bodies by high-temperature bonding.
Bei einer Variante werden beim Bearbeiten durch Stege voneinander getrennte Kühlkanäle gebildet, wobei eine Stegbreite A in lateraler Richtung mindestens das 10-Fache, bevorzugt mindestens das 20-Fache, besonders bevorzugt mindestens das 50-Fache, insbesondere mindestens das 100-Fache der Breite B eines jeweiligen Kühlkanals beträgt. Die Stegbreite A entspricht typischerweise dem seitlichen bzw. lateralen Abstand A zwischen benachbarten Kühlkanälen in einer Richtung quer zu einer Hauptrichtung der Kühlkanäle, entlang derer sich die Kühlkanäle durch das Glasmaterial erstrecken. In der Regel werden die Kühlkanäle mit konstantem Abstand A, d.h. mit konstanter Stegbreite A, in das Glasmaterial eingebracht, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Das Verhältnis zwischen der Stegbreite A und der Breite B der Kühlkanäle sollte vergleichsweise groß sein, um zu vermeiden, dass die zwischen den Kühlkanälen in dem Glasmaterial gebildeten Stege sich beim Hochtemperatur-Bonden unter Schwerkrafteinfluss verbreitern oder umkippen. Die Breite B der Kühlkanäle sollte bevorzugt zwischen ca. 0,5 mm und ca. 3 mm liegen.In a variant, cooling channels separated from one another by webs are formed during machining, with a web width A in the lateral direction at least 10 times, preferably at least 20 times, particularly preferably at least 50 times, in particular at least 100 times the width B. of a respective cooling channel. The web width A typically corresponds to the lateral or lateral distance A between adjacent cooling channels in a direction transverse to a main direction of the cooling channels, along which the cooling channels extend through the glass material. As a rule, the cooling channels are spaced at a constant distance A, i.e. with constant web width A, introduced into the glass material, but this is not absolutely necessary. The ratio between the web width A and the width B of the cooling channels should be comparatively large in order to avoid that the webs formed between the cooling channels in the glass material widen or tip over during high temperature bonding under the influence of gravity. The width B of the cooling channels should preferably be between approx. 0.5 mm and approx. 3 mm.
Bei einer weiteren Variante werden beim Bearbeiten die Kühlkanäle mit einer Tiefe C gebildet, die zwischen dem 2-Fachen und dem 10-Fachen der Breite B eines jeweiligen Kühlkanals liegt. Dies ist insbesondere günstig, wenn das Verhältnis zwischen der Stegbreite A und der Breite B der Kühlkanäle vergleichsweise groß ist, um einen ausreichenden Durchfluss einer Kühlflüssigkeit durch die Kühlkanäle sicherzustellen.In a further variant, the cooling channels are formed during machining with a depth C which is between 2 times and 10 times the width B of a respective cooling channel. This is particularly favorable if the ratio between the web width A and the width B of the cooling channels is comparatively large in order to ensure a sufficient flow of a cooling liquid through the cooling channels.
Bei einer weiteren Variante werden beim Bearbeiten mindestens zwei kanalfreie Bereiche an der Oberfläche gebildet, die eine Breite D in lateraler Richtung aufweisen, die mindestens dem Dreifachen der Tiefe der Kühlkanäle (D > 3 C) und/oder mindestens dem Fünffachen der Stegbreite A der Stege (D > 5 A) entspricht. Insbesondere für den Fall, dass der Kanalanteil vergleichsweise groß ist, d.h. das Verhältnis zwischen der Stegbreite A und der Breite B eines jeweiligen Kühlkanals vergleichsweise klein ist (A / B < 20) und/oder die Kühlkanäle sehr tief sind, so dass das Verhältnis zwischen der Breite B und der Tiefe C der Kühlkanäle vergleichsweise klein ist (B / C < 5) hat es sich als günstig erwiesen, mindestens zwei kanalfreie Bereiche zu bilden, welche die oben angegebene Breite aufweisen. Die kanalfreien Bereiche können insbesondere benachbart zu den seitlichen Rändern der Oberfläche des jeweiligen Teilkörpers gebildet werden, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.In a further variant, at least two channel-free areas are formed on the surface during machining, which have a width D in the lateral direction that is at least three times the depth of the cooling channels (D> 3 C) and / or at least five times the web width A of the webs (D> 5 A). In particular in the event that the channel portion is comparatively large, i.e. the ratio between the web width A and the width B of a respective cooling channel is comparatively small (A / B <20) and / or the cooling channels are very deep, so that the ratio between the width B and the depth C of the cooling channels is comparatively small ( B / C <5) it has proven to be advantageous to form at least two channel-free areas which have the width indicated above. The channel-free areas can in particular be formed adjacent to the lateral edges of the surface of the respective partial body, but this is not absolutely necessary.
Bei einer weiteren Variante umfasst das Bereitstellen das Aufteilen des Glaskörpers in den ersten Teilkörper und in den zweiten Teilkörper entlang einer insbesondere gekrümmten Oberfläche. Das Aufteilen des Glaskörpers kann durch Aufsägen entlang einer gewünschten, ggf. gekrümmten Kontur erfolgen. Es ist beispielsweise durch Kugeltrennschleifen möglich, beim Aufteilen des Glaskörpers eine gekrümmte Oberfläche zu erzeugen. Dies ist insbesondere günstig, wenn der Glaskörper zur Herstellung eines Spiegel-Substrats verwendet wird, dessen Spiegeloberfläche selbst gekrümmt ist. Für den Fall, dass die Krümmung der beim Aufteilen hergestellten Oberfläche im Wesentlichen der Krümmung der Spiegeloberfläche entspricht, können die Kühlkanäle, die bevorzugt in der Nähe der Spiegeloberfläche angebracht werden, in einem annähernd konstanten Abstand von der Spiegeloberfläche in dem Glaskörper gebildet werden.In a further variant, providing includes dividing the glass body into the first part body and into the second part body along an in particular curved surface. The glass body can be divided up by sawing along a desired, possibly curved, contour. It is possible, for example, by means of ball cutting, to create a curved surface when dividing the glass body. This is particularly advantageous if the glass body is used to produce a mirror substrate, the mirror surface of which is itself curved. In the event that the curvature of the surface produced during dividing essentially corresponds to the curvature of the mirror surface, the cooling channels, which are preferably attached in the vicinity of the mirror surface, can be formed in the glass body at an approximately constant distance from the mirror surface.
Bei einer weiteren Variante wird vor dem Verbinden der beiden Teilkörper ein Platzhalter aus einem temperaturbeständigen Material in einen jeweiligen Kühlkanal eingebracht. Die Verwendung von Platzhaltern ist günstig, um zu verhindern, dass die zwischen den Kühlkanälen gebildeten Stege sich beim Hochtemperatur-Bonden verbreitern oder ggf. umkippen (s.o.). Bei der Verwendung von Platzhaltern ist es in der Regel nicht erforderlich, die weiter oben beschriebenen Bedingungen an die Stegbreite bzw. das Verhältnis zwischen der Stegbreite und der Breite der Kühlkanäle etc. einzuhalten, auch wenn dies grundsätzlich möglich ist. Der bzw. die Platzhalter können nach dem Hochtemperatur-Bonden aus den Kühlkanälen entfernt werden oder - im Falle einer rohrförmigen Ausgestaltung - zum Verbleib in dem Glaskörper bzw. in dem jeweiligen Kühlkanal vorgesehen sein.In a further variant, a placeholder made of a temperature-resistant material is introduced into a respective cooling channel before the two partial bodies are connected. The use of placeholders is beneficial in order to prevent the webs formed between the cooling channels from widening or tipping over during high-temperature bonding (see above). When using placeholders, it is generally not necessary to adhere to the conditions described above for the web width or the ratio between the web width and the width of the cooling channels, etc., even if this is possible in principle. The placeholder (s) can be removed from the cooling channels after the high-temperature bonding or - in the case of a tubular configuration - can be provided to remain in the glass body or in the respective cooling channel.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Glaskörpers mit mindestens einem Kühlkanal, bevorzugt mit einer Mehrzahl von Kühlkanälen, umfassend: Einbetten mindestens eines Platzhalters aus einem temperaturbeständigen Material in das Glasmaterial des Glaskörpers während des Herstellens des Glaskörpers zum Bilden des mindestens einen Kühlkanals in dem Glaskörper. Bei diesem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, die Platzhalter beim Herstellen des Glaskörpers in das Glasmaterial einzubetten. Voraussetzung hierfür ist, dass die Platzhalter eine gewisse Robustheit aufweisen. Dies ist in der Regel gewährleistet, wenn die Platzhalter aus einem Metall oder einer weitgehend dicht gesinterten Keramik bestehen.Another aspect of the invention relates to a method for producing a glass body with at least one cooling channel, preferably with a plurality of cooling channels, comprising: embedding at least one placeholder made of a temperature-resistant material in the glass material of the glass body during the production of the glass body to form the at least one cooling channel in the vitreous. In this aspect of the invention, it is proposed that the placeholders be embedded in the glass material when the glass body is produced. The prerequisite for this is that the placeholders have a certain robustness. This is usually the case guaranteed if the placeholders consist of a metal or a largely densely sintered ceramic.
Bei einer Variante umfasst das Verfahren: Bereitstellen eines ersten Teilkörpers und eines zweiten Teilkörpers des Glaskörpers, sowie Herstellen des Glaskörpers durch Verbinden des ersten Teilkörpers mit dem zweiten Teilkörper durch Hochtemperatur-Bonden unter Einbettung des mindestens einen Platzhalters zwischen die beiden Teilkörper. Das Bereitstellen des ersten und zweiten Teilkörpers kann wie bei dem ersten Aspekt durch Aufteilen des Glaskörpers erfolgen. Im Gegensatz zum ersten Aspekt wird bzw. werden die Teilkörper jedoch im vorliegenden Fall nicht mechanisch bearbeitet, um Kühlkanäle einzubringen bzw. einzufräsen, vielmehr werden die Platzhalter vor dem Hochtemperatur-Bonden zwischen die beiden Teilkörper eingebracht bzw. eingelegt. Die Platzhalter betten sich in diesem Fall beim Hochtemperatur-Bonden selbst in das Glasmaterial ein, wobei es allerdings ggf. zu verstärkter Blasenbildung im Bereich der ehemaligen Trennfläche zwischen den Teilkörpern kommen kann.In one variant, the method comprises: providing a first part body and a second part body of the glass body, as well as producing the glass body by connecting the first part body to the second part body by high-temperature bonding with the at least one placeholder being embedded between the two part bodies. As in the first aspect, the first and second partial bodies can be provided by dividing the glass body. In contrast to the first aspect, however, in the present case the partial bodies are not or are not mechanically processed in order to introduce or mill in cooling channels, rather the placeholders are introduced or inserted between the two partial bodies prior to the high-temperature bonding. In this case, the placeholders embed themselves in the glass material during high-temperature bonding, although there may be increased bubble formation in the area of the former interface between the part-bodies.
Bei einer alternativen Variante umfasst das Verfahren: Abscheiden von Glasmaterial auf einem Träger, Einbetten des Platzhalters in das abgeschiedene Glasmaterial, sowie Abkühlen des Glasmaterials zum Herstellen des Glaskörpers. Im Fall einer Direktabscheidung des Glasmaterials, wie sie beispielsweise in der
Bei einer Variante ist der Platzhalter rohrförmig und verbleibt nach dem Herstellen des Glaskörpers in dem Kühlkanal. In diesem Fall wird die Kühlflüssigkeit nicht direkt durch den in dem Glasmaterial gebildeten Kühlkanal geführt, sondern durch den in dem rohrförmigen Platzhalter gebildeten Hohlraum.In a variant, the placeholder is tubular and remains in the cooling channel after the glass body has been produced. In this case, the cooling liquid is not guided directly through the cooling channel formed in the glass material, but rather through the cavity formed in the tubular placeholder.
Bei einer alternativen Variante wird der Platzhalter nach dem Herstellen des Glaskörpers zum Bilden des Kühlkanals aus dem Glaskörper entfernt. In diesem Fall verbleibt der Platzhalter nicht in dem Kühlkanal. Die Kühlflüssigkeit wird direkt durch den Kühlkanal geleitet und steht hierbei mit dem Glasmaterial in Kontakt. Für das Entfernen des Platzhalters bestehen verschiedene Möglichkeiten, von denen weiter unten mehrere im Einzelnen beschrieben werden.In an alternative variant, the placeholder is removed from the glass body after the glass body has been produced in order to form the cooling channel. In this case, the placeholder does not remain in the cooling channel. The cooling liquid is passed directly through the cooling channel and is in contact with the glass material. There are various options for removing the placeholder, several of which are described in detail below.
Die meisten temperaturbeständigen Materialien bzw. Festkörper weisen eine höhere Wärmeausdehnung als das Glasmaterial auf, so dass das Material eines jeweiligen Platzhalters sich beim Abkühlen stärker zusammenzieht als das Glasmaterial. Daher lösen sich die Platzhalter typischerweise beim Abkühlen auf weiten Teilen ihres Umfangs unkontrolliert von dem Glasmaterial ab. Dies ist grundsätzlich für die erleichterte Entnahme der Platzhalter günstig. Bereits vor dem Ablösen der Platzhalter werden jedoch lokale Zugspannungen von den Platzhaltern auf das Glasmaterial ausgeübt, die sich ggf. zum Teil vor dem vollständigen Erstarren nicht mehr relaxieren können und eingefroren werden. Derartige mechanische Spannungen sind ungünstig, weil sie beim Ändern der Spiegelform, z.B. durch Fräsen der Spiegeloberfläche, zu unerwarteten Formänderungen führen können. Ebenfalls ist durch die unkontrollierte Ablösung der Platzhalter von dem Glasmaterial der Wärmeübergang und somit die Abkühlrate inhomogen, was zu schlecht kontrollierten Änderungen der Homogenität des thermischen Ausdehnungskoeffizienten führen kann, denn der thermische Ausdehnungskoeffizient ist von der Abkühlgeschwindigkeit insbesondere im Temperaturbereich zwischen ca. 1300°C und 800°C abhängig. Nachfolgend werden mehrere Möglichkeiten beschrieben, wie das Einbringen von mechanischen Spannungen in das Glasmaterial beim Ablösen der Platzhalter vermieden oder zumindest reduziert werden kann. Für den Fall, dass die Kühlkanäle durch Fräsen in das Glasmaterial eingebracht werden, können die Platzhalter ggf. geringfügig kleiner ausgelegt werden als der Querschnitt eines jeweiligen Kühlkanals. Geeignete Abmessungen des Querschnitts der Platzhalter können beispielsweise durch Finite-Elemente-Methoden berechnet werden.Most temperature-resistant materials or solid bodies have a higher thermal expansion than the glass material, so that the material of a respective placeholder contracts more than the glass material when it cools. Therefore, the placeholders typically detach themselves from the glass material in an uncontrolled manner over large parts of their circumference during cooling. This is basically favorable for the easier removal of the placeholders. Even before the placeholders are detached, however, local tensile stresses are exerted by the placeholders on the glass material, some of which may no longer be able to relax before complete solidification and are frozen. Such mechanical stresses are unfavorable because when changing the mirror shape, e.g. milling the mirror surface can lead to unexpected changes in shape. Also, due to the uncontrolled detachment of the placeholders from the glass material, the heat transfer and thus the cooling rate are inhomogeneous, which can lead to poorly controlled changes in the homogeneity of the thermal expansion coefficient, because the thermal expansion coefficient depends on the cooling rate, especially in the temperature range between approx. 1300 ° C and 800 ° C dependent. Several possibilities are described below how the introduction of mechanical stresses into the glass material when the placeholders are detached can be avoided or at least reduced. In the event that the cooling channels are introduced into the glass material by milling, the placeholders can optionally be designed to be slightly smaller than the cross section of a respective cooling channel. Suitable dimensions of the cross section of the placeholders can be calculated, for example, by finite element methods.
Bei einer Variante weist der Platzhalter einen insbesondere massiven Grundkörper auf, an dessen Umfang in Längsrichtung verlaufende, durch Spalte voneinander getrennte Lamellen gebildet sind. In diesem Fall werden typischerweise in einen massiven Platzhalter in Längsrichtung verlaufende Einfräsungen eingebracht, die zur Ausbildung von z.B. L-förmigen oder T-Förmigen Lamellen führen. Die Lamellen können unter Ausübung einer geringen Zugkraft auf einem Großteil ihrer Fläche mit dem Glasmaterial verbunden bleiben und lösen sich nur über ihrem Steg bzw. über ihrer stegförmigen Anbindung an den massiven Grundkörper ab. Die Breite eines jeweiligen Spalts zwischen den Lamellen kann beispielsweise zwischen ca. 0,5 mm und ca. 3 mm liegen.In one variant, the placeholder has an in particular solid base body, on the circumference of which there are formed lamellae that run in the longitudinal direction and are separated from one another by gaps. In this case, millings running in the longitudinal direction are typically made in a massive placeholder, which are used to form, for example, L- shaped or T-shaped slats. The lamellas can remain connected to the glass material over a large part of their surface by exerting a slight tensile force and only detach via their web or their web-shaped connection to the solid base body. The width of a respective gap between the lamellas can for example be between approx. 0.5 mm and approx. 3 mm.
Bei einer Variante ist der Platzhalter rohrförmig und weist entweder voneinander beabstandete Schlitze auf oder ist als Spiralrohr ausgebildet. Im ersteren Fall können die Schlitze beispielsweise als in Längsrichtung verlaufende Schlitze ausgebildet sein, die sich jedoch typischerweise nicht durchgehend entlang nahezu der gesamte Länge des rohrförmigen Platzhalters erstrecken, sondern versetzt zueinander angeordnet sind und nur eine vergleichsweise geringe Länge aufweisen, damit der rohrförmige Platzhalter einen maximalen tangentialen Zusammenhalt behält. Zur Vermeidung des Aufbaus von Spannungen längs des rohrförmigen Platzhalters können die Schlitze auch leicht gewendelt sein. Auch die Verwendung eines Spiralrohrs als rohrförmiger Platzhalter ist grundsätzlich möglich, führt aber in der Regel zu verstärkten radialen Spannungen beim Ablösen des Platzhalters von dem Glasmaterial.In a variant, the placeholder is tubular and either has slots spaced from one another or is designed as a spiral tube. In the former case, the slots can for example be designed as longitudinal slots which, however, typically do not extend continuously along almost the entire length of the tubular placeholder, but are arranged offset to one another and only have a comparatively short length so that the tubular placeholder has a maximum maintains tangential cohesion. To avoid the build-up of stresses along the tubular placeholder, the slots can also be slightly coiled. The use of a spiral tube as a tubular placeholder is also possible in principle, but generally leads to increased radial stresses when the placeholder is detached from the glass material.
Bei einer weiteren Variante weist der Platzhalter einen insbesondere massiven bzw. weitestgehend massiven Grundkörper auf, der in eine Schicht eingebettet wird, die nachgiebiger ist bzw. die beim Ablösen eine geringere mechanische Spannung erzeugt als der Grundkörper, so dass die Schicht das Einbringen von mechanischen Spannungen beim Abkühlen des Glasmaterials verringert. Die Schicht, in die der Grundkörper eingebettet ist, kann beispielsweise aus Granulat/Sand und/oder aus einem Festkörperschaum gebildet sein.In a further variant, the placeholder has an in particular massive or largely massive base body that is embedded in a layer that is more flexible or that generates less mechanical stress than the base body when detached, so that the layer can introduce mechanical stresses when the glass material cools down. The layer in which the base body is embedded can be formed, for example, from granules / sand and / or from a solid foam.
Bein einer weiteren Variante weist das temperaturbeständige Material des Platzhalters einen Schmelzpunkt von mehr als 1500°C, bevorzugt von mehr als 2000°C, insbesondere von mehr als 3000°C auf und ist bevorzugt aus einem metallischen Material oder einem Halbmetall gebildet. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird das Hochtemperatur-Bonden in der Regel bei Temperaturen von mehr als 1000°C, in der Regel zwischen ca. 1300°C oder 1500°C und 2000°C, durchgeführt. Auch das Herstellen des Glaskörpers durch Direktabscheidung wird bei entsprechend hohen Temperaturen durchgeführt. Es ist daher erforderlich, dass das temperaturbeständige Material des Platzhalters Temperaturen von ca. 1300°C bis 2000°C standhält und entweder selbst als Rohr dienen kann und in dem Kühlkanal verbleibt, oder ohne Schädigung des Glasmaterials aus dem Glaskörper entfernt werden kann. Zudem sollten beim Abkühlen von dem Platzhalter nur möglichst geringe Spannungen (< 2 MPa) in das Glasmaterial eingebracht werden. In a further variant, the temperature-resistant material of the placeholder has a melting point of more than 1500 ° C., preferably more than 2000 ° C., in particular more than 3000 ° C., and is preferably formed from a metallic material or a semi-metal. As described above, the high-temperature bonding is usually carried out at temperatures of more than 1000 ° C, usually between approx. 1300 ° C or 1500 ° C and 2000 ° C. The production of the glass body by direct deposition is also carried out at correspondingly high temperatures. It is therefore necessary that the temperature-resistant material of the placeholder withstand temperatures of approx. 1300 ° C. to 2000 ° C. and can either serve as a tube itself and remain in the cooling channel, or can be removed from the glass body without damaging the glass material. In addition, only the lowest possible stresses (<2 MPa) should be introduced into the glass material by the placeholder when it cools.
Bei einer weiteren Variante ist das temperaturbeständige Material des Platzhalters ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Ti, Pa, Pt, Zr, Cr, V, Rh, Hf, Tc, Ru, B, Ir, Nb, Mo, Ta, Os, Re, W, C. Alle diese Materialien weisen einen Schmelzpunkt von mehr als 1500°C auf: Titan: 1660°C, Protactinium: 1750°C, Platin: 1772 °C, Zirkonium 1852°C, Chrom 1857°C, Vanadium: 1890°C, Rhodium: 1966°C, Hafnium: 2150°C, Technetium: 2200°C, Ruthenium: 2250°C, Bor: 2300°C, Iridium: 2410°C, Nobium: 2468°C, Molybdän: 2617°C, Tantal: 2996°C, Osmium 3045°C, Rhenium: 3180°C, Wolfram: 3410°C, Kohlenstoff: 3500°C. Den meisten der oben genannten Materialien ist gemeinsam, dass diese bei erhöhten Temperaturen, wie sie z.B. beim Hochtemperatur-Bonden auftreten, oxidieren bzw. verbrennen.In a further variant, the temperature-resistant material of the placeholder is selected from the group comprising: Ti, Pa, Pt, Zr, Cr, V, Rh, Hf, Tc, Ru, B, Ir, Nb, Mo, Ta, Os, Re, W, C. All these materials have a melting point of more than 1500 ° C: titanium: 1660 ° C, protactinium: 1750 ° C, platinum: 1772 ° C, zirconium 1852 ° C, chromium 1857 ° C, vanadium: 1890 ° C, rhodium: 1966 ° C, hafnium: 2150 ° C, technetium: 2200 ° C, ruthenium: 2250 ° C, boron: 2300 ° C, iridium: 2410 ° C, nobium: 2468 ° C, molybdenum: 2617 ° C, Tantalum: 2996 ° C, osmium: 3045 ° C, rhenium: 3180 ° C, tungsten: 3410 ° C, carbon: 3500 ° C. Most of the above-mentioned materials have in common that they can be used at elevated temperatures, e.g. occur during high-temperature bonding, oxidize or burn.
Bei einer weiteren Variante wird das Herstellen des Glaskörpers, d.h. das Hochtemperatur-Bonden oder die Abscheidung des Glasmaterials, unter Schutzgas, z.B. in einer Stickstoff-Atmosphäre, durchgeführt. In der Regel werden diese Prozesse nicht in einer Schutzgas-Atmosphäre durchgeführt. Die Durchführung dieser Prozesse unter Schutzgas ist jedoch erforderlich, wenn die Gefahr besteht, dass das Material des Platzhalters während des Hochtemperatur-Bondens bzw. während der Abscheidung des Glasmaterials abbrennt.In a further variant, the production of the glass body, i. the high temperature bonding or the deposition of the glass material, under protective gas, e.g. in a nitrogen atmosphere. As a rule, these processes are not carried out in a protective gas atmosphere. However, these processes must be carried out under protective gas if there is a risk that the material of the placeholder will burn off during the high-temperature bonding or during the deposition of the glass material.
Bei einer weiteren Variante enthält der Platzhalter ein nicht brennbares Material, bevorzugt ein Oxid, insbesondere eine Oxidkeramik, oder ein Nitrid, oder der Platzhalter ist aus dem nicht brennbaren Material, bevorzugt einem Oxid, insbesondere einer Oxidkeramik, oder einem Nitrid, gebildet. Die meisten Oxidkeramiken bzw. Nitride sind chemisch sehr stabil. Für die vorliegende Anwendung bieten sich beispielsweise Bornitrid oder Titannitrid an. Als Oxide bieten sich beispielsweise MgO oder CaO an, wobei insbesondere letzteres auch eine hohe Temperaturbeständigkeit besitzt (Schmelzpunkt 2580°C). Bei der Verwendung eines Platzhalters aus einem auch bei Temperaturen von mehr als ca. 1300°C nicht brennbaren Material kann in der Regel auf die Durchführung des Bonding- bzw. des Abscheidungs-Prozesses in einer Schutzgas-Atmosphäre verzichtet werden.In a further variant, the placeholder contains a non-combustible material, preferably an oxide, in particular an oxide ceramic, or a nitride, or the placeholder is formed from the non-combustible material, preferably an oxide, in particular an oxide ceramic, or a nitride. Most oxide ceramics or nitrides are chemically very stable. Boron nitride or titanium nitride, for example, are suitable for the present application. For example, MgO or CaO are suitable as oxides, the latter in particular also having a high temperature resistance (melting point 2580 ° C.). When using a placeholder made of a material that is non-flammable even at temperatures of more than approx. 1300 ° C, it is generally possible to dispense with the bonding or deposition process in a protective gas atmosphere.
Bei einer weiteren Variante ist auf den (in der Regel brennbaren) Platzhalter eine gegen Oxidation inerte Beschichtung aufgebracht. Das Aufbringen einer dünnen Oberflächen-Beschichtung aus einem gegen Oxidation inerten Material, z.B. aus Platin oder aus Osmium, auf einen rohrförmigen oder im Wesentlichen massiven Platzhalter aus einem anderen als den genannten Metallen oder aus Graphit ermöglicht es, den Bonding- bzw. Abscheide-Prozess ohne Schutzgas durchzuführen. Die Beschichtung ist in der Regel auf den Umfang des Platzhalters begrenzt, kann aber ggf. auch zusätzlich auf die Stirnseiten an den freien Enden des Platzhalters sowie - bei einem rohrförmigen Platzhalter - an dessen Innenseite aufgebracht werden.In a further variant, a coating which is inert to oxidation is applied to the (usually combustible) placeholder. The application of a thin surface coating made of a material inert to oxidation, for example platinum or osmium, on a tubular or essentially solid placeholder made of metals other than those mentioned or made of graphite enables the bonding or deposition process to be carried out without protective gas. The coating is usually limited to the circumference of the placeholder, but can also be applied to the end faces at the free ends of the placeholder and - in the case of a tubular placeholder - on its inside.
Bei einer weiteren Variante ist auf den Platzhalter oder auf die Wandung(en) des Kühlkanals eine gegen eine Reaktion mit dem Glasmaterial des Glaskörpers inerte Beschichtung aufgebracht. Eine solche (dünne) Oberflächen-Beschichtung ist insbesondere für den Fall sinnvoll, dass der rohrförmige oder im Wesentlichen massive Platzhalter aus einem Material gebildet ist, das mit dem Glasmaterial des Glaskörpers reagiert, beispielsweise einer Oxid-Keramik, z.B. CaO oder MgO. Insbesondere bei gut mit Wasser aus dem Kühlkanal entfernbaren Kalziumoxid-Keramiken bzw. Magnesiumoxid-Keramiken ist zu befürchten, dass diese ohne eine solche Beschichtung in das Glasmaterial eingebunden werden, da CaO und MgO Bestandteile der klassischen Kalk-Natron-Gläser sind. Als Materialien für die gegen eine Reaktion mit dem Glasmaterial des Glaskörpers inerte Beschichtung können beispielsweise Osmium oder Platin verwendet werden. Platin benetzt die Glasoberfläche und unterbindet weitere Reaktionen, reagiert auch bei erhöhten Temperaturen nicht mit Luft-Sauerstoff und eignet sich daher auch zur Verhinderung der Oxidation des Materials des Platzhalters. Bei der Verwendung eines rohrförmigen Platzhalters ist es ausreichend, wenn die gegen die Reaktion mit dem Glasmaterial inerte Beschichtung nur entlang des äußeren Umfangs des Platzhalters aufgebracht wird, da der Platzhalter nur entlang seines Außenumfangs mit dem Glasmaterial in Kontakt kommt. Für den Fall, dass die Kühlkanäle durch mechanisches Bearbeiten, z.B. durch Fräsen, in das Glasmaterial eingebracht werden, kann die inerte Beschichtung auch auf die Wandung(en) des Kühlkanals aufgebracht werden.In a further variant, a coating that is inert to a reaction with the glass material of the glass body is applied to the placeholder or to the wall (s) of the cooling channel. Such a (thin) surface coating is particularly useful in the event that the tubular or essentially solid placeholder is formed from a material that reacts with the glass material of the glass body, for example an oxide ceramic, e.g. CaO or MgO. In the case of calcium oxide ceramics or magnesium oxide ceramics that can be easily removed from the cooling duct with water, there is a risk that they will be incorporated into the glass material without such a coating, since CaO and MgO are components of classic soda-lime glasses. Osmium or platinum, for example, can be used as materials for the coating, which is inert to a reaction with the glass material of the glass body. Platinum wets the glass surface and prevents further reactions, does not react with atmospheric oxygen even at elevated temperatures and is therefore also suitable for preventing oxidation of the material of the placeholder. When using a tubular placeholder, it is sufficient if the coating, which is inert to the reaction with the glass material, is applied only along the outer circumference of the placeholder, since the placeholder only comes into contact with the glass material along its outer circumference. In the event that the cooling channels are mechanically processed, e.g. be introduced into the glass material by milling, the inert coating can also be applied to the wall (s) of the cooling channel.
Bei einer weiteren Variante ist der Platzhalter ein gepresster oder gesinterter Körper oder ein aus einem mit einem Bindemittel verbundenen Gemisch gebildeter Körper. Als Platzhalter kann ein formstabiler, poröser bzw. gepresster oder (in der Regel grob bzw. unvollständig) gesinterter Körper dienen. Auch die Verwendung eines aus Sand bzw. aus Granulat und einem Bindemittel gebildeten Körpers als Platzhalter ist möglich. Ein solcher Körper wird beim Abkühlen schnell entlang einer grob tangential verlaufenden Linie reißen und kann daher beim Abkühlen keine größeren Zugspannungen auf das Glasmaterial ausüben. Auch wird das Entfernen eines solchen Körpers durch den umlaufenden Riss erleichtert. Die weiter oben beschriebenen Körper enthalten bevorzugt eine Oxid-Keramik bzw. ein Nitrid. Beispielsweise kann der Körper aus einem Gemisch aus einem Sand aus Aluminiumoxid oder aus Bornitrid mit etwas CaO und/oder MgO als Bindemittel gebildet sein.In a further variant, the placeholder is a pressed or sintered body or a body formed from a mixture connected with a binding agent. A dimensionally stable, porous or pressed or (as a rule roughly or incompletely) sintered body can serve as a placeholder. The use of a body formed from sand or from granules and a binding agent as a placeholder is also possible. Such a body will quickly tear along a roughly tangential line when it cools and therefore cannot exert any major tensile stresses on the glass material when it cools. The removal of such a body is also made easier by the circumferential crack. The bodies described above preferably contain an oxide ceramic or a nitride. For example, the body can be formed from a mixture of a sand of aluminum oxide or of boron nitride with some CaO and / or MgO as a binder.
Bei einer weiteren Variante ist der Platzhalter durch ein Granulat bzw. einen ggf. in der Korngröße abgestuften Sand aus temperaturbeständigem Material gebildet, beispielsweise aus einer Oxid-Keramik oder aus einem Nitrid, das in die ausgefrästen Kühlkanäle eingepresst wird. Ein solcher Platzhalter aus nicht zu dicht gepresstem Sand bzw. Granulat ist in der Regel nicht formstabil und kann nach dem Abkühlen des Glasmaterials auf einfache Weise aus dem Kühlkanal entfernt werden, beispielsweise unter Verwendung einer Wasserstrahldüse und/oder eines mechanischen Werkzeugs, z.B. eines Drahts.In a further variant, the placeholder is formed by a granulate or a possibly graded sand made of temperature-resistant material, for example an oxide ceramic or a nitride, which is pressed into the milled cooling channels. Such a placeholder made of sand or granulate that is not too tightly compressed is generally not dimensionally stable and can be easily removed from the cooling channel after the glass material has cooled, for example using a water jet nozzle and / or a mechanical tool, e.g. of a wire.
Auch die weiter oben beschriebenen Platzhalter in Form von gepressten bzw. grob gesinterten Körpern bzw. in Form eines mittels eines Bindemittels verbundenen Gemischs können typsicherweise durch einen Wasserstrahl oder dergleichen ausgewaschen, durch Ultraschall und/oder durch Verwendung eines geeigneten mechanischen Werkzeugs aus den Kühlkanälen entfernt werden. Bei der Verwendung von CaO als temperaturbeständigem Material ist allerdings zu beachten, dass CaO mit Wasser stark exotherm reagiert, so dass die Zuführung von Wasser beim Entfernen des CaO-Materials begrenzt werden sollte. Diesbezüglich ist es günstig, wenn CaO als Bindemittel in einem Gemisch mit einem Sand, z.B. aus Aluminiumoxid und/oder Bornitrid, verwendet wird. Bei einem solchen Gemisch ist der CaO-Anteil stark reduziert, so dass die Wärmeentwicklung beherrschbar ist und der verbleibende Sand problemlos ausgespült werden kann. Im Gegensatz zu CaO reagiert MgO kaum mit Wasser, d.h. die Lagerfähigkeit von MgO ist größer. Auch ist die Gefahr herabgesetzt, dass der Platzhalter beim Bonden mit dem Glasmaterial reagiert. Die vergleichsweise schwache Reaktion von MgO mit Wasser reicht typischerweise jedoch aus, um die Festigkeit eines Körpers aus einem leicht gebundenen Gemisch hinreichend herabzusetzen, so dass dieses mit Hilfe einer Wasserstrahldüse aus dem Kühlkanal herausgespült werden kann.The placeholders described above in the form of pressed or coarsely sintered bodies or in the form of a mixture connected by means of a binding agent can typically be washed out by a water jet or the like, removed from the cooling channels by ultrasound and / or by using a suitable mechanical tool . When using CaO as a temperature-resistant material, however, it should be noted that CaO reacts strongly exothermically with water, so that the supply of water should be limited when removing the CaO material. In this regard, it is advantageous if CaO is used as a binder in a mixture with a sand, e.g. made of aluminum oxide and / or boron nitride is used. With such a mixture, the CaO content is greatly reduced, so that the development of heat can be controlled and the remaining sand can be rinsed out without any problems. In contrast to CaO, MgO hardly reacts with water, i.e. the shelf life of MgO is greater. The risk of the placeholder reacting with the glass material during bonding is also reduced. However, the comparatively weak reaction of MgO with water is typically sufficient to sufficiently reduce the strength of a body made of a lightly bound mixture so that it can be flushed out of the cooling duct with the aid of a water jet nozzle.
Bei Platzhaltern, bei denen das temperaturbeständige Material nicht granular, sondern massiv ist, bestehen ebenfalls verschiedene Möglichkeiten, um diese aus den Kühlkanälen zu entfernen:
- Bei einer Variante erfolgt das Entfernen des Platzhalters durch Abbrennen des Platzhalters unter Zuführung eines oxidierenden Gases, insbesondere von Sauerstoff. Das Abbrennen ist bei den meisten der weiter oben beschriebenen Platzhalter aus metallischen oder halbmetallischen Materialien möglich und bietet sich insbesondere bei Kohlenstoff als temperaturbeständigem Material an. Das Glasmaterial sollte beim Abbrennen des Platzhalters nicht auf Temperaturen von mehr als ca. 600°C erwärmt werden. Dies kann durch die Begrenzung der Sauerstoff-Zufuhr und ggf. lokale Zufuhr von Sauerstoff über eine Sonde erreicht werden.
- In a variant, the placeholder is removed by burning off the placeholder while supplying an oxidizing gas, in particular oxygen. Burning off is possible with most of the above-described placeholders made of metallic or semi-metallic materials and is particularly suitable for carbon as a temperature-resistant material. The glass material should not open when the placeholder burns down Temperatures of more than approx. 600 ° C are heated. This can be achieved by limiting the oxygen supply and, if necessary, local supply of oxygen via a probe.
Bei einer weiteren Variante erfolgt das Entfernen des bevorzugt metallischen Platzhalters durch elektrochemisches Abtragen und/oder durch eine Ätzbehandlung unter Verwendung eines Ätzmittels. Beim elektrochemischen Abtragen wird der in der Regel metallische Platzhalter als Anode und das Werkzeug als Kathode polarisiert. Bei der Ätzbehandlung wird das Ätzmittel abhängig von der Art des temperaturbeständigen Materials gewählt. Beispielsweise kann Wolfram in einem auf ca. 400°C-600°C erwärmten Gemisch aus Natriumnitrat und Natriumcarbonat oder ähnlichen Alkalimetallsalzen aufgelöst werden. Titan kann z.B. in konzentrierter Schwefelsäure aufgelöst werden, die das Glasmaterial nicht angreift.In a further variant, the preferably metallic placeholder is removed by electrochemical removal and / or by an etching treatment using an etchant. During electrochemical ablation, the usually metallic placeholder is polarized as the anode and the tool as the cathode. In the etching treatment, the etchant is selected depending on the type of temperature-resistant material. For example, tungsten can be dissolved in a mixture of sodium nitrate and sodium carbonate or similar alkali metal salts heated to approx. 400 ° C-600 ° C. Titanium can e.g. be dissolved in concentrated sulfuric acid, which does not attack the glass material.
Bei einer weiteren Variante ist das Glasmaterial des Glaskörpers aus Quarzglas, bevorzugt aus titandotiertem Quarzglas, oder aus einer Glaskeramik, beispielsweise aus Zerodur®, gebildet. Titandotiertes Quarzglas, welches z.B. unter dem Handelsnamen ULE® von der Fa. Corning vertrieben wird, sowie bestimmte Glaskeramiken, z.B. Zerodur®, weisen einen besonders niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf und eignen sich daher insbesondere für die Herstellung von Substraten für EUV-Spiegel. Bei der so genannten Direktabscheidung von titandotiertem Quarzglas (SiO2-TiO2 Glas) wird das Glasmaterial in der Regel auf einem Träger eines feuerfesten Ofens abgeschieden, wie dies beispielsweise in der
Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren zusätzlich: Herstellen eines Substrats für ein optisches Element durch insbesondere mechanisches Bearbeiten des Glaskörpers. In der Regel wird der Glaskörper mechanisch (end-)bearbeitet, um die gewünschte Form des Substrats zu erzeugen. Beispielsweise kann das Substrat aus dem Glaskörper geschnitten werden, indem ein Randbereich des Glaskörpers abgetrennt, z.B. abgeschnitten oder abgefräst wird. Der Bereich, in dem auf das Substrat eine reflektierende Beschichtung aufgebracht werden soll, wird vor dem Aufbringen der Beschichtung in der Regel poliert, um eine geringe Oberflächenrauigkeit zu erzeugen.In a further variant, the method additionally comprises: producing a substrate for an optical element by, in particular, mechanical processing of the glass body. As a rule, the glass body is mechanically (finished) processed in order to produce the desired shape of the substrate. For example, the substrate can be cut from the glass body by severing an edge region of the glass body, e.g. is cut off or milled off. The area in which a reflective coating is to be applied to the substrate is usually polished before the coating is applied in order to produce a low surface roughness.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein reflektierendes optisches Element, insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung, umfassend: ein Substrat, welches mindestens einen Kühlkanal aufweist und welches nach dem weiter oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist, sowie eine auf das Substrat aufgebrachte reflektierende Beschichtung. Die reflektierende Beschichtung kann insbesondere zur Reflexion von EUV-Strahlung bei einer Wellenlänge zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm ausgebildet sein. Die konkrete Ausgestaltung einer derartigen reflektierenden Beschichtung ist dem Fachmann geläufig, so dass diese in der vorliegenden Anmeldung nicht näher beschrieben wird. Bei einem solchen optischen Element, bei dem der Kühlkanal unter Verwendung eines Platzhalters hergestellt wurde, verbleiben typischerweise geringfügige Reste des Abstandshalters und/oder ein Abdruck des Abstandshalters in dem jeweiligen Kühlkanal, die Rückschlüsse auf die Herstellung des optischen Elements bzw. den jeweils verwendeten Platzhalter zulassen. Gleiches gilt für die durch mechanische Bearbeitung, z.B. durch Fräsen, eingebrachten Kühlkanäle, sowie für Bonding-Ebenen, die ebenfalls am Substrat bzw. am optischen Element nachweisbar sind.Another aspect of the invention relates to a reflective optical element, in particular for reflecting EUV radiation, comprising: a substrate which has at least one cooling channel and which is produced according to the method described above, and a reflective coating applied to the substrate. The reflective coating can in particular be designed to reflect EUV radiation at a wavelength between approx. 5 nm and approx. 30 nm. The specific design of such a reflective coating is familiar to the person skilled in the art, so that it is not described in more detail in the present application. In such an optical element, in which the cooling channel was produced using a placeholder, small remnants of the spacer and / or an impression of the spacer typically remain in the respective cooling channel, which allow conclusions to be drawn about the manufacture of the optical element or the respective placeholder used . The same applies to the mechanical processing, e.g. by milling, introduced cooling channels, as well as for bonding planes, which are also detectable on the substrate or the optical element.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: mindestens ein reflektierendes optisches Element, das wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, sowie eine Kühleinrichtung, die zum Durchströmen des mindestens einen Kühlkanals mit einer Kühlflüssigkeit ausgebildet ist. Bei dem EUV-Lithographiesystem kann es sich um eine EUV-Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um eine andere optische Anordnung handeln, die EUV-Strahlung verwendet, beispielsweise um ein EUV-Inspektionssystem, z.B. zur Inspektion von in der EUV-Lithographie verwendeten Masken, Wafern oder dergleichen. Bei dem reflektierenden optischen Element kann es sich insbesondere um einen Spiegel eines Projektionssystems einer EUV-Lithographieanlage handeln. Die Kühleinrichtung kann beispielsweise ausgebildet sein, eine Kühlflüssigkeit in Form von Kühlwasser oder dergleichen durch den Durchgangskanal strömen zu lassen. Die Kühleinrichtung kann zu diesem Zweck ggf. eine Pumpe sowie geeignete Zuführungs- und Abführungsleitungen aufweisen.Another aspect of the invention relates to an optical arrangement, in particular an EUV lithography system, comprising: at least one reflective optical element, which is designed as described above, and a cooling device, which is designed to allow a cooling liquid to flow through the at least one cooling channel. The EUV lithography system can be an EUV lithography system for exposing a wafer or another optical arrangement that uses EUV radiation, for example an EUV inspection system, e.g. for the inspection of masks, wafers or the like used in EUV lithography. The reflective optical element can in particular be a mirror of a projection system of an EUV lithography system. The cooling device can be designed, for example, to allow a cooling liquid in the form of cooling water or the like to flow through the through channel. For this purpose, the cooling device can optionally have a pump and suitable supply and discharge lines.
Es versteht sich, dass der Glaskörper grundsätzlich auch zu anderen Zwecken als zur Herstellung eines (reflektierenden) optischen Elements verwendet werden kann. Auch in diesem Fall können der bzw. die Kühlkanäle zur Kühlung des Glaskörpers verwendet werden, wenn dieser mit einem Kühlfluid, beispielsweise mit Kühlwasser, durchströmt wird.It goes without saying that the glass body can in principle also be used for purposes other than producing a (reflective) optical element. In this case, too, the cooling channel or channels can be used to cool the glass body can be used if a cooling fluid, for example cooling water, flows through it.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can each be implemented individually or collectively in any combination in a variant of the invention.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
-
1a,b schematische Darstellungen eines ersten Teilkörpers eines Glaskörpers, in den Kühlkanäle eingefräst sind, und eines zweiten Teilkörpers des Glaskörpers, -
2a,b schematische Darstellungen analog zu1a,b , bei denen drei unterschiedliche Arten von Platzhaltern in die Kühlkanäle eingebracht sind, -
3a,b Darstellungen analog zu1a,b , bei denen die Platzhalter beim Hochtemperatur-Bonden zwischen die beiden Teilkörper eingebettet werden, -
4a,b zwei Darstellungen eines Trägers, auf den ein Glasmaterial abgeschieden wird, beim Einlegen von Platzhaltern sowie beim Einbetten der Platzhalter in das Glasmaterial, -
5a-c Darstellungen eines Platzhalters mit einem massiven Grundkörper, an dessen Umfang Lamellen gebildet sind bzw. der in eine Schicht aus einem Granulat eingebettet ist, sowie -
6a-d Darstellungen eines rohrförmigen Platzhalters, an dessen Umfang voneinander beabstandete Schlitze gebildet sind bzw. der als Spiralrohr ausgebildet ist.
-
1a, b schematic representations of a first part of a glass body in which cooling channels are milled, and of a second part of the glass body, -
2a, b schematic representations analogous to1a, b , in which three different types of placeholders are inserted in the cooling channels, -
3a, b Representations analogous to1a, b , in which the placeholders are embedded between the two partial bodies during high-temperature bonding, -
4a, b two representations of a carrier on which a glass material is deposited, when inserting placeholders and when embedding the placeholders in the glass material, -
5a-c Representations of a placeholder with a solid base body, on the circumference of which lamellae are formed or which is embedded in a layer of granules, and -
6a-d Representations of a tubular placeholder, on the circumference of which slots spaced apart from one another are formed or which is designed as a spiral tube.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference symbols are used for identical or functionally identical components.
Die beiden Teilkörper
Die beiden Teilkörper
Zur Herstellung eines reflektierenden optischen Elements wird auf die Spiegelfläche
Um eine ausreichende Formstabilität des Glaskörpers
Bei dem in
Der verhältnismäßig geringe Anteil der Breite B der Kühlkanäle
Insbesondere für den Fall, dass der Kanalanteil vergleichsweise groß ist, d.h. für den Fall, dass A / B < 20 ist, oder für den Fall, dass die Kühlkanäle vergleichsweise hoch sind (B / C < 5) kann es vorteilhaft sein, mindestens zwei kanalfreie Bereiche in dem unteren Teilkörper
In
In
Damit der jeweilige Platzhalter
Wie in
Um das Hochtemperatur-Bonden nicht unter einer Schutzgas-Atmosphäre durchführen zu müssen, ist auf den in
Für den Fall, dass wie in
Nachfolgend wird die Abscheidung des Quarzglasmaterials
Bei dem in
Wird als Platzhalter
Werden Nitride, z.B. Bornitrid oder Titannitrid, für die Herstellung des Platzhalters
Die weiter oben beschriebenen porösen bzw. gepressten Körper
Die meisten der weiter oben beschriebenen temperaturbeständigen Materialien weisen eine höhere Wärmeausdehnung auf als das Glasmaterial
Die in
Bei dem in
Beim Einbringen von Platzhaltern
Wie weiter oben beschrieben wurde, wird an dem mit Kühlkanälen
Ein solches reflektierendes optisches Element bzw. ein solcher Spiegel zur Reflexion von EUV-Strahlung kann in einem EUV-Lithographiesystem, beispielsweise in einer EUV-Lithographieanlage, angeordnet werden. Ein solches EUV-Lithographiesystem weist in diesem Fall eine Kühleinrichtung auf, die es ermöglicht, den mindestens einen Kühlkanal
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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