DE102019217389A1 - Verfahren zum Verbinden eines Anbauteils mit einem Grundkörper eines optischen Elements und optisches Element - Google Patents

Verfahren zum Verbinden eines Anbauteils mit einem Grundkörper eines optischen Elements und optisches Element Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden mindestens eines Anbauteils (6) mit einem Grundkörper (2) eines optischen Elements, insbesondere eines reflektierenden optischen Elements (1), umfassend: Herstellen einer Bonding-Verbindung (7) zwischen einem insbesondere gekrümmten Oberflächenbereich (6a) des Anbauteils (6) und einem insbesondere gekrümmten Oberflächenbereich (2a) des Grundkörpers (2). Die Erfindung betrifft auch ein optisches Element, insbesondere ein reflektierendes optisches Element (1), umfassend: einen Grundkörper (2) und mindestens ein Anbauteil (6). Ein Oberflächenbereich (6a) des Anbauteils (6) und ein Oberflächenbereich (2a) des Grundkörpers (2) sind durch eine Bonding-Verbindung (7) miteinander verbunden.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden (mindestens) eines Anbauteils mit einem Grundkörper eines optischen Elements, insbesondere mit einem Grundkörper eines reflektierenden optischen Elements. Die Erfindung betrifft auch ein optisches Element, insbesondere ein reflektierendes optisches Element, umfassend: einen Grundkörper und mindestens ein Anbauteil. Das optische Element kann beispielsweise in einem Lithographiesystem, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, für die DUV- oder die EUV-Lithographie eingesetzt werden.
  • Für den Fall, dass es sich bei dem optischen Element um ein reflektierendes optisches Element handelt, ist an dem Grundkörper eine reflektierende Oberfläche gebildet. Häufig ist es erforderlich, zur Herstellung der reflektierenden Oberfläche auf den Grundkörper eine reflektierende Beschichtung aufzubringen, weshalb der Grundkörper nachfolgend auch als gelegentlich als Substrat bezeichnet wird.
  • Aufgrund der geforderten hohen Genauigkeit in Projektionsbelichtungsanalgen müssen die Positionen und/oder Orientierungen der optischen Elemente teilweise in allen sechs Starrkörperfreiheitsgraden präzise bestimmt und aktuiert werden. Bei verformbaren optischen Elementen werden wesentlich mehr Freiheitsgrade aktiv verstellt, um Aberrationen und damit einhergehende Beeinträchtigungen des Abbildungsergebnisses zu vermeiden oder zumindest auf ein tolerierbares Maß zu reduzieren.
  • Im Rahmen der Aktuierung optischer Elemente werden oft Kraft- oder Wegaktuatoren wie Piezo-, Lorentz-, Reluktanz-Aktuatoren usw. eingesetzt. Das Fügen der Aktuatoren an ein optisches Element muss hohen Anforderungen genügen, um eine Positionsstabilität und minimale Verformungen der optischen Fläche zu gewährleisten.
  • Darüber hinaus können im Rahmen der Positionsbestimmung optischer Elemente über eine Weglänge von einem Meter Genauigkeiten der Längenmessung im Pikometerbereich gefordert sein. In diesem Fall muss die Verbindung von Mess-Targets des Mess- bzw. Sensorsystems zum (optischen) Substrat positionsstabil sein.
  • Klebstoffe werden häufig verwendet, um Aktuatoren und Sensor-Bauteile, z.B. Mess-Targets, an optischen Elementen anzubringen. Dieses Fügeverfahren stößt jedoch an Grenzen. Dies liegt vor allem darin begründet, dass die Stabilitätsanforderungen immer höher werden. Darüber hinaus werden Projektionsbelichtungsanlagen aufgrund einer immer größer werdenden numerischen Apertur sensitiver gegenüber Verformungen und Driften der optischen Flächen. Die Grenzen der Verwendung von Klebstoffen sind vor allem bedingt durch deren Volumenänderungen in verschiedenen Umgebungen: In trockenen Umgebungen wie Vakuum geben Klebstoffe Wasser ab. Umgekehrt nehmen sie Wasser auf, wenn sie Reinraumbedingungen (ca. 40% bis 60% Feuchtigkeit) unterliegen. Dies ist der Fall, wenn die Maschine bzw. das Lithographiesystem geöffnet werden muss, um eine (optische) Komponente zu tauschen.
  • Wenn bspw. Mess-Targets zur Positionsbestimmung an Spiegeln angeklebt sind, dann führt eine Volumenänderung der Klebstoffe zu Messfehlern der Spiegelorientierung und somit zu Bildfehlern auf dem Wafer. Die Zeitkonstante der Volumenänderung des Klebstoffes liegt in der Größenordnung von Wochen. Somit besteht das Risiko, dass die Maschine lange außerhalb der Spezifikation bleibt, nachdem sie geöffnet worden ist. Des Weiteren kann die optische Performance und Festigkeit von verformbaren optischen Elementen sehr stark beeinträchtigt werden, wenn Klebstoffe zu deren Befestigung an einem Grundkörper/Substrat verwendet werden.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden mindestens eines Anbauteils mit einem Grundkörper eines optischen Elements sowie ein zugehöriges optisches Element bereitzustellen, bei denen die oben beschriebenen Nachteile einer Klebstoff-Verbindung vermieden werden.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Herstellen einer Bonding-Verbindung zwischen einem insbesondere gekrümmten Oberflächenbereich des Anbauteils und einem insbesondere gekrümmten Oberflächenbereich des Grundkörpers.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das mindestens eine Anbauteil und den Grundkörper durch Bonden, d.h. durch ein fügemittelfreies, insbesondere klebstofffreies Fügeverfahren herzustellen. Durch den Verzicht auf ein Fügemittel, insbesondere einen Klebstoff, können die Nachteile von Klebstoff-Verbindungen überwunden werden und die auf dieses Fügeverfahren zurückzuführenden optischen Aberrationen können minimiert bzw. vermieden werden.
  • Bei einer Variante wird die Bonding-Verbindung durch silikatisches Bonden, durch direktes Bonden oder durch Fusions-Bonden hergestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedene (Wafer-)Bondingverfahren, die kein Fügemittel benötigen, wie silikatisches Bonden, direktes Bonden oder Fusions-Bonden (hot fusion bonding) verwendet werden. Beim silikatischen Bonden werden die beteiligten Oberflächenbereiche zunächst durch eine alkalische Flüssigkeit verbunden. Eine nachfolgende Wärmebehandlung treibt die Feuchtigkeit aus. Auf diese Weise entsteht eine stoffschlüssige, feste Verbindung. Beim direkten Bonden werden die (Glas-)Oberflächenbereiche gereinigt und über einen Plasma-Prozess aktiviert. Danach werden die Oberflächenbereiche kontaktiert und durch eine Wärmebehandlung unter Druck im Vakuum verbunden. Beim Fusions-Bonden werden die Oberflächenbereiche bzw. die dort vorhandenen Materialien durch eine Wärmebehandlung in der Regel bis nahe unter den Schmelzpunkt bzw. bis zum Erreichen oder Überschreiten der Übergangstemperatur der Glasphase aufgeheizt und - ggf. unter Druck im Vakuum - miteinander verbunden bzw. verschmolzen. Es versteht sich, dass auch andere Arten von Bonding-Verbindungen, die kein Fügemittel bzw. keinen Klebstoff benötigen, für die Herstellung der Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Anbauteil eingesetzt werden können.
  • Bei den Oberflächenbereichen bzw. bei den Oberflächen des Anbauteils und des Grundkörpers, zwischen denen die Bonding-Verbindung hergestellt wird, kann es sich um plane Oberflächenbereiche handeln, es ist aber auch möglich, dass die Oberflächenbereiche, zwischen denen die Bonding-Verbindung hergestellt wird, gekrümmt sind, d.h. dass diese eine von einer ebenen Fläche abweichende Krümmung aufweisen.
  • Die weiter oben genannten Bonding-Verfahren sind für die Verbindung von Oberflächenbereichen, die an Glasoberflächen gebildet sind, besonders geeignet. Für den Fall, dass die Oberflächenbereiche des Anbauteils bzw. des Grundkörpers an anderen Materialien als an Glas-Materialien oder an Glaskeramiken gebildet sind, ist die Herstellung einer Bonding-Verbindung ggf. nicht ohne weiteres möglich.
  • Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Aufbringen mindestens einer bondingfähigen Schicht auf den Oberflächenbereich des Anbauteils und/oder auf den Oberflächenbereich des Grundkörpers vor dem Herstellen der Bonding-Verbindung. Bei dieser Variante werden die Oberflächenbereiche der zu fügenden Bauteile oder nur der Oberflächenbereich eines der zu fügenden Bauteile mit einer bondingfähigen Schicht bzw. Beschichtung beschichtet Durch die bondingfähige Schicht lassen sich Materialien bondingfähig machen, die ansonsten nicht durch eine Bonding-Verbindung miteinander verbunden werden könnten. Das entsprechende Bauteil (Grundkörper bzw. Anbauteil) wird in diesem Fall zumindest in dem Oberflächenbereich, der den Fügebereich bildet, mit der bondingfähigen Schicht beschichtet. Das Material der bondingfähigen Schicht stimmt hierbei typischerweise nicht mit dem (Grund-)Material bzw. dem Grund-Werkstoff überein, aus dem jeweilige Bauteil (Grundkörper bzw. Anbauteil) gebildet ist.
  • Insbesondere können auf diese Weise auch Grundkörper und Anbauteile, die aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind, die sich nicht unmittelbar durch eine Bonding-Verbindung miteinander verbinden lassen, durch eine Bonding-Verbindung miteinander verbunden werden. Für den Fall, dass der Grundkörper bzw. das Substrat aus einem Glas-Material gebildet ist, ist es in der Regel ausreichend, wenn die mindestens eine bondingfähige Schicht bzw. Beschichtung auf den Oberflächenbereich des Anbauteils aufgebracht wird. Abhängig von der MaterialPaarung ist es auch möglich, dass auf ein mit den meisten Materialen bondingfähiges (Glas-)Material eine bondingfähige Schicht aufgebracht wird, insbesondere wenn nur auf diese Weise eine Bonding-Verbindung mit dem jeweils anderen Material der Bonding-Verbindung hergestellt werden kann.
  • Bei einer Variante weist die bondingfägige Schicht mindestens ein Material auf bzw. besteht aus mindestens einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Metalle, insbesondere Cr, und dielektrische Materialien, bevorzugt Metalloxide oder Metallfluoride. Insbesondere kann die bondingfähige Schicht mindestens ein Material aufweisen, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: SiO2 und Al2O3. Insbesondere für den Fall, dass der Grundkörper aus einem Silikatglas-Material gebildet ist, hat sich das Aufbringen einer Schicht bzw. einer Beschichtung aus SiO2 auf das Material des Anbauteils als günstig erwiesen.
  • Bei einer weiteren Variante wird die mindestens eine bondingfähige Schicht durch PVD (physical vapour deposition, physikalische Gasphasenabscheidung), insbesondere durch Verdampfen oder Sputtern, durch CVD (chemical vapour deposition, chemische Gasphasenabscheidung), insbesondere durch PECVD (plasma enhanced chemical vapour deposition) oder LPCVD (low pressure chemical vapour deposition) oder durch ALD (atomic layer deposition, Atomlagenabscheidung) auf den Oberflächenbereich des Grundkörpers bzw. des Anbauteils aufgebracht. Grundsätzlich wird die bondingfähige Schicht aus einem in der Gasphase vorliegenden Material auf dem Oberflächenbereich aufgebracht bzw. abgeschieden.
  • Bei einer weiteren Variante ist der Grundkörper aus einem Material gebildet, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Glas, bevorzugt Quarzglas (fused silica), insbesondere titandotiertes Quarzglas, oder Glaskeramik. Wie weiter oben beschrieben wurde, eignen sich Glas-Materialien gut für die weiter oben beschriebenen Bonding-Verfahren, d.h. es handelt sich um bondingfähige Materialien, auf die in der Regel keine zusätzliche Beschichtung / Schicht aus einem bondingfähigem Material aufgebracht werden muss.
  • Wie weiter oben beschrieben wurde, sind die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit in Projektionsbelichtungsanlagen, insbesondere in der EUV-Lithographie, hoch. Daher ist es günstig, wenn der Grundkörper des optischen Elements bei Temperaturschwankungen möglichst wenig deformiert wird. Titandotiertes Quarzglas (z.B. ULEⓇ) weist einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bzw. eine sehr geringe Abhängigkeit des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von der Temperatur auf und eignet sich daher gut als Material für einen solchen Grundkörper. Auch bestimmte Glaskeramiken, z.B. Zerodur®, weisen einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bzw. eine sehr geringe Abhängigkeit des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von der Temperatur auf und können ebenfalls als Materialien für den Grundkörper verwendet werden.
  • Bei einer Weiterbildung ist das Anbauteil ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Aktuatoren, insbesondere Piezo-Aktuatoren, Buchsen, insbesondere für Aktuatoren, und Sensor-Bauteile, insbesondere Mess-Targets zur Positions-Sensorik. Bei dem Anbauteil kann es sich um eine grundsätzlich beliebige Komponente handeln. Für den Fall, dass das Material des Anbauteils in dem zu fügenden Oberflächenbereich sich nicht für eine Bonding-Verbindung eignet, kann das Anbauteil in dem zu fügenden Oberflächenbereich mit der weiter oben beschriebenen bondingfähigen Schicht beschichtet werden (s.o.).
  • Die Befestigung eines Anbauteils mittels einer Bonding-Verbindung ist insbesondere sinnvoll, wenn die Position des Anbauteils relativ zum Grundkörper sich nicht verändern darf. Dies ist beispielsweise bei der Fall, wenn es sich bei dem Anbauteil um einen Aktuator, eine Buchse für einen Aktuator, beispielsweise für eine Achse bzw. eine Welle eines Aktuators, oder um ein Sensor-Bauteil handelt. Insbesondere wenn es sich bei dem Sensor-Bauteil um ein Mess-Target handelt, das zur Positionsbestimmung des optischen Elements dient und das zur Reflexion von Messstrahlung ausgebildet ist, die von einer Messeinrichtung ausgesandt und zu dieser zurück reflektiert werden soll, ist eine Veränderung der Position bzw. der Orientierung des Mess-Targets relativ zum Grundkörper besonders kritisch.
  • Bei einer weiteren Variante ist das Anbauteil zumindest in dem Oberflächenbereich aus einem piezoelektrischen Material oder aus einem (permanent-)magnetischen Material gebildet. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es in diesem Fall in der Regel günstig, wenn auf das Material eine bondingfähige Schicht aufgebracht wird. Bei dem piezoelektrischen Material handelt es sich um ein Material mit einem hohen piezoelektrischen Koeffizienten, beispielsweise um eine piezoelektrische Keramik, z.B. um PMN (Blei-Magnesium-Niobat), oder um einen piezoelektrischen Kristall. Bei dem magnetischen Material handelt es sich um ein Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität, z.B. Invar, um eine Keramik, die sich für eine magnetische Abschirmung eignet, etc.
  • Bei einer weiteren Variante bildet das Anbauteil ein versteifendes Bauteil zur Versteifung des Grundkörpers. Der Grundkörper, an dem die reflektierende Beschichtung gebildet ist, kann mit mindestens einem versteifenden Bauteil über eine Bonding-Verbindung verbunden werden. Durch das versteifende Bauteil kann die Dicke des Grundkörpers bzw. des Substrats, an dem die reflektierende Oberfläche bzw. Beschichtung gebildet ist, reduziert werden. Der Grundkörper kann in diesem Fall beispielsweise plattenförmig ausgebildet sein.
  • Diese Variante ist insbesondere für den Fall sinnvoll, dass das versteifende Bauteil aus einem Material gebildet ist, welches sich vom Material des Grundkörpers unterscheidet. Da an dem Grundkörper die reflektierende Beschichtung bzw. Oberfläche gebildet ist, ist die Anzahl der Materialien, die für die Herstellung des Grundkörpers verwendet werden können, begrenzt. An dem versteifenden Bauteil ist in der Regel keine reflektierende Oberfläche gebildet, so dass das Material dieses Bauteils aus einer größeren Anzahl an Materialien ausgewählt werden kann. Es versteht sich, dass auch zwei oder mehr versteifende Anbauteile mit dem Grundkörper über jeweils eine Bonding-Verbindung verbunden werden können. Auch können ggf. zwei oder mehr versteifende Bauteile miteinander über mindestens eine Bonding-Verbindung verbunden sein.
  • Bei dem Material des versteifenden Bauteils kann es sich beispielsweise um einen technischen Keramikwerkstoff handeln, der eine hohe Eigensteifigkeit aufweist, z.B. um Siliziumcarbid (SiC). Es ist günstig, wenn die Steifigkeit des Materials des versteifenden Bauteils größer ist als die Steifigkeit des Materials des Grundkörpers, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
  • Bei einer Weiterbildung ist zwischen dem Grundkörper und dem versteifenden Bauteil und/oder in dem versteifenden Bauteil mindestens ein Hohlraum gebildet. Durch den mindestens einen Hohlraum kann eine Leichtgewichts-Struktur z.B. in der Art eines Hohlspiegels realisiert werden, denn durch den Hohlraum wird die (effektive) Dichte des optischen Elements reduziert. Auf diese Weise lässt sich eine hohe Steifigkeit des optischen Elements bei einer geringen Masse erreichen. Für den Fall, dass der mindestens eine Hohlraum zwischen dem Grundkörper und dem versteifenden Bauteil gebildet ist, kann der Hohlraum geschlossen, d.h. vollständig von der Umgebung abgeschlossen sein.
  • Für den Fall, dass der mindestens eine Hohlraum in dem versteifenden Bauteil gebildet ist, ist dieser in der Regel zumindest an einem Ende zur Umgebung hin offen. Bei dem Hohlraum kann es sich in diesem Fall insbesondere um einen Kühlkanal handeln, durch den ein Kühlfluid geleitet werden kann, um das optische Element direkt, d.h. ohne einen zusätzlichen Kühlkörper, zu kühlen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein optisches Element der eingangs genannten Art, bei dem ein Oberflächenbereich des Anbauteils und ein Oberflächenbereich des Grundkörpers durch eine Bonding-Verbindung miteinander verbunden sind. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann durch eine solche Verbindung, die ohne ein Fügemittel, insbesondere ohne einen Klebstoff, auskommt, die Positionsstabilität des Anbauteils relativ zu dem Grundkörper des optischen Elements erhöht werden.
  • Bei einer Ausführungsform ist/sind auf den Oberflächenbereich des Anbauteils und/oder auf den Oberflächenbereich des Grundkörpers mindestens eine bondingfähige Schicht aufgebracht. Bei dem Material der bondingfähigen Schicht kann es sich insbesondere um eines der weiter oben im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Materialien handeln.
  • Das Anbauteil kann zumindest in dem Oberflächenbereich aus einem piezoelektrischen Material oder aus einem magnetischen Material gebildet sein.
  • Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Anbauteil um einen Aktuator, insbesondere um einen Piezo-Aktuator, um eine Buchse, insbesondere für einen Aktuator, oder um ein Sensor-Bauteil, insbesondere um ein Mess-Target für eine Positions-Sensorik. Die Positions-Sensorik ermöglicht es die Position und/oder die Orientierung des optischen Elements im Raum relativ zu einem Referenzbauteil, beispielsweise einem Tragrahmen oder dergleichen, zu bestimmen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform bildet das Anbauteil ein versteifendes Bauteil. In diesem Fall kann insbesondere zwischen dem Grundkörper und dem versteifenden Bauteil und/oder in dem versteifenden Bauteil mindestens ein Hohlraum gebildet sein. Auf diese Weise kann eine Leichtgewichtsstruktur erzeugt werden bzw. das optische Element kann direkt mit Hilfe des bzw. der Hohlräume gekühlt bzw. temperiert werden.
  • Der Grundkörper kann aus einem Material gebildet sein, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Glas, bevorzugt Quarzglas, insbesondere titandotiertes Quarzglas, oder Glaskeramik.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Grundkörper eine reflektierende Beschichtung auf, die zur Reflexion von Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich oder im DUV-Wellenlängenbereich ausgebildet ist. In diesem Fall handelt es sich bei dem optischen Element um ein reflektierendes optisches Element, beispielsweise um einen Spiegel. Unter dem EUV-Wellenlängenbereich wird im Sinne dieser Anmeldung ein Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm verstanden. Unter dem DUV-Wellenlängenbereich wird im Sinne dieser Anmeldung ein Wellenlängenbereich zwischen ca. 30 nm und ca. 370 nm verstanden. Es versteht sich, dass die reflektierende Beschichtung nicht zur Reflexion von Strahlung in dem gesamten Wellenlängenbereich ausgebildet sein muss. Abhängig von der Anwendung kann eine hohe Reflektivität der reflektierenden Beschichtung bei einer Wellenlänge in dem jeweils genannten Wellenlängenbereich ausreichend sein.
  • 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.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
    • 1a,b schematische Darstellungen eines Spiegels mit einem an der Rückseite eines Grundkörpers über eine Bonding-Verbindung verbundenen Piezo-Aktuator,
    • 2 eine schematische Darstellung eines Spiegels mit einem Grundkörper, mit dem zwei Aktuator-Buchsen über eine jeweilige Bonding-Verbindung verbunden sind,
    • 3a,b schematische Darstellungen eines Spiegels mit einem Grundkörper, an dem zwei Mess-Targets angebondet sind, sowie
    • 4a,b schematische Darstellungen von zwei Spiegeln mit einem Grundkörper, der mit einem versteifenden Bauteil durch eine Bonding-Verbindung verbunden ist.
  • In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
  • 1a,b zeigen schematisch ein reflektierendes optisches Element 1 in Form eines Spiegels. Der Spiegel 1 weist einen Grundkörper 2 (im Folgenden: Substrat) auf, an dessen Vorderseite eine reflektierende Beschichtung 3 aufgebracht ist. Im gezeigten Beispiel ist die reflektierende Beschichtung 3 zur Reflexion von EUV-Strahlung 4 ausgebildet, welche auf einen Oberflächenbereich an der Vorderseite des Spiegels 1 auftrifft, auf den die reflektierende Beschichtung 3 aufgebracht ist. Das Substrat 2 ist im gezeigten Beispiel aus titandotiertem Quarzglas (ULEⓇ) gebildet, kann aber auch aus einem anderen (Glas-)Material bzw. einer Glaskeramik mit einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gebildet sein.
  • Wie in 1a,b ebenfalls zu erkennen ist, weist das Spiegel-Substrat 2 eine durchgehende Öffnung 5 auf, welche die Vorderseite des Substrats 2 mit der in 1a dargestellten Rückseite des Substrats 2 verbindet. Auf der Rückseite des Substrats 2 ist ein Anbauteil in Form eines Piezo-Aktuators 6 angebracht bzw. befestigt. In 1a,b sind die Vorderseite und die Rückseite des Substrats 2 als plane Flächen dargestellt, es versteht sich aber, dass die Rückseite und die Vorderseite des Substrats 2 auch gekrümmt sein können.
  • Im gezeigten Beispiel wird der Piezo-Aktuator 6 vereinfachend aus einer Schicht aus einem piezoelektrischen Material, genauer gesagt aus PMN, dargestellt, d.h. es wurde auf die Darstellung einer ggf. vorhandenen Kapselung, von elektrischen Anschlüssen, etc. verzichtet. Der Piezo-Aktuator 6 ermöglicht es, durch Anlegen einer Spannung die Oberflächenform des Spiegels 1 an der Rückseite und somit auch im Bereich der reflektierenden Beschichtung 3 an der Vorderseite des Substrats 2 in gewünschter Weise zu verändern, um Aberrationen des Spiegels 1 zu korrigieren. An Stelle eines einzelnen Piezo-Aktuators 6, wie er zur Vereinfachung in 1a,b dargestellt ist, werden an der Rückseite des Substrats 2 in der Regel eine Mehrzahl von Piezo-Aktuatoren 6 befestigt, die insbesondere einen Aktuator-Verbund bilden können. Bei einem solchen Aktuator-Verbund es handelt sich um mehrere individuell ansteuerbare Piezo-Aktuatoren 6, die einen monolithischen Verbund bilden, der als Ganzes ein Anbauteil bildet.
  • Der Piezo-Aktuator 6 weist an seiner dem Substrat 2 zugewandten Seite einen Oberflächenbereich 6a auf, der mit einem dem Piezo-Aktuator 6 zugewandten Oberflächenbereich 2a an der Rückseite des Substrats 2 über eine Bonding-Verbindung 7 verbunden ist. Da das piezoelektrische Material des Piezo-Aktuators 6 sich nicht für eine Bonding-Verbindung mit dem titandotierten Quarzglas-Material des Substrats 2 eignet, ist auf den Oberflächenbereich 6a des Piezo-Aktuators 6 eine bondingfähige Schicht 8, d.h. eine Schicht aus einem bondingfähigen Material, aufgebracht. Das Aufbringen der bondingfähigen Schicht 8 auf den Oberflächenbereich 6a des Piezo-Aktuators 6 ist hierbei vor dem Herstellen der Bonding-Verbindung 7 erfolgt. Es versteht sich, dass es sich anders als in 1a,b dargestellt bei dem Oberflächenbereich 2a des Substrats 2 und bei dem Oberflächenbereich 6a des Piezo-Aktors 6, die über die Bonding-Verbindung 7 miteinander verbunden sind, um gekrümmte Flächen handeln kann.
  • Die bondingfähige Schicht 8 wurde im gezeigten Beispiel durch PVD, genauer gesagt durch Sputtern, aufgebracht. Es versteht sich aber, dass die bondingfähige Schicht 8 auch mittels eines anderen Beschichtungsverfahrens, beispielsweise mittels CVD, insbesondere PECVD oder LPCVD, oder - zur Herstellung einer besonders dünnen bzw. dichten bondingfähigen Schicht - durch ALD auf den zu fügenden Oberflächenbereich 6a aufgebracht werden kann.
  • Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Material der bondingfähigen Schicht 8 um SiO2. Die Bonding-Verbindung 7 wird im gezeigten Beispiel durch silikatisches Bonden hergestellt: Die Oberfläche der bondingfähigen Schicht 8 und der Oberflächenbereich 2a des Substrats 2 wurden hierbei zunächst durch eine alkalische Flüssigkeit miteinander verbunden und durch eine nachfolgende Wärmebehandlung wurde die Feuchtigkeit ausgetrieben, um eine stoffschlüssige, feste Verbindung zwischen dem Piezo-Aktuator 6 und dem Substrat 2 herzustellen. Es versteht sich, dass die Bonding-Verbindung 7 alternativ z.B. durch direktes Bonden oder durch Fusions-Bonden hergestellt werden kann.
  • 2 zeigt einen Spiegel 1, der über zwei magnetische Aktuatoren 6 an einem Trag-Rahmen 10 befestigt ist, der zur Halterung von optischen Elementen in einer nicht bildlich dargestellten optischen Anordnung, beispielsweise einer Projektionsbelichtungsanlage, dient. An dem Substrat 2 sind zwei Anbauteile in Form von Buchsen 9 für die beiden Aktuatoren 6 befestigt. Die Buchsen 9 sind im gezeigten Beispiel aus Invar gebildet. Die Buchsen 9 können aber auch aus einem anderen, beispielsweise magnetischen Material gebildet sein, das als magnetische Abschirmung dient. Die beiden Aktuatoren 6 ermöglichen es, die Positionierung des Spiegels 1 relativ zum Trag-Rahmen 10 zu verändern. Wie bei dem in 1a,b gezeigten Beispiel sind die Aktuatoren 6 an der Rückseite des Substrats 2 angebracht und die reflektierende Oberfläche bzw. die reflektierende Beschichtung 3 ist an der Vorderseite des Substrats 2 gebildet. Die Aktuatoren 6 stehen im gezeigten Beispiel nur indirekt (über die Buchsen 9) mit dem Substrat 2 in Verbindung.
  • Die Buchsen 9 sind an einem ringförmigen Oberflächenbereich 9a, der an der dem Substrat 2 zugewandten Seite der Buchsen 9 gebildet ist, jeweils über eine Bonding-Verbindung 7 mit dem Substrat 2 verbunden. Um die Bonding-Verbindung 7 herzustellen, ist auf die Buchsen 9 in dem Oberflächenbereich 9a eine bondingfähige Schicht aufgebracht, die in 2 zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt ist. Bei dem Material der bondingfähigen Schicht handelt es sich im gezeigten Beispiel um Al2O3, es kann sich aber auch um ein anderes dielektrisches oder metallisches Material (z.B. Cr, ...) handeln, welches sich gut zur Verbindung mit dem Quarzglas-Material des Substrats 2 eignet, beispielsweise um ein Metalloxid oder um ein Metallfluorid.
  • In 3a,b ist schematisch ein reflektierendes optisches Element 1 für eine EUV-Lithographieanlage gezeigt, welches ein Substrat 2 sowie zwei Mess- Targets 11 aufweist. Das reflektierende optische Element 2 weist eine Oberfläche mit einer reflektierenden Beschichtung 3 auf, die zur Reflexion von EUV-Strahlung ausgebildet ist. Wie in 3b zu erkennen ist, ist ein jeweiliges Mess-Target 11 über eine Bonding-Verbindung 7 mit dem Substrat 2 verbunden. Die Bonding-Verbindung 7 verläuft im gezeigten Beispiel ringförmig zwischen einem im Wesentlichen konischen Oberflächenbereich 11a des Mess-Targets 3 und einem im Wesentlichen konischen Oberflächenbereich 2a des Substrats 2.
  • Jedes der beiden Mess-Targets 11 weist eine reflektierende Beschichtung 12 auf, die zur Reflexion von Messstrahlung ausgebildet ist, die von einer in 3b gezeigten Messeinrichtung 13 ausgesandt und zu dieser zurück reflektiert wird. Die Messeinrichtung 13 ermöglicht es, eine Ist-Position des Mess-Targets 11, genauer gesagt der reflektierenden Beschichtung 12 des Mess-Targets 11, mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Für den Fall, dass das Mess-Target 11 sich an einer vorgegebenen (durch die Bonding-Verbindung 7 festgelegten) Position relativ zum Substrat 2 des Spiegels 1 befindet, kann auf diese Weise auch die Position des Substrats 2, genauer gesagt der reflektierenden Beschichtung 3, mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
  • Im gezeigten Beispiel ist das Mess-Target 11 aus einem Glas-Material gebildet, welches sich mit dem Material des Substrats 2 durch eine Bonding-Verbindung verbinden lässt, ohne dass das Mess-Target 11 zu diesem Zweck mit einem bondingfähigen Material beschichtet werden muss. Die beiden Oberflächenbereiche 2a, 11a sind daher unmittelbar über die Bonding-Verbindung 7 miteinander verbunden. Es versteht sich aber, dass abhängig vom Material des Mess-Targets 11 eine Schicht bzw. eine Beschichtung aus einem bondingfähigen Material auf den zu fügenden Oberflächenbereich 11a des Mess-Targets 11 aufgebracht werden kann. In Abhängigkeit vom Material des Substrats 2 kann ggf. auch eine Schicht bzw. eine Beschichtung aus einem bondingfähigen Material auf den zu fügenden Oberflächenbereich 2a des Substrats 2 aufgebracht werden.
  • 4a,b zeigen jeweils ein reflektierendes optisches Element 1, welches ein im Wesentlichen plattenförmiges Substrat 2 aufweist, an dessen Vorderseite eine reflektierende Beschichtung 3 aufgebracht ist. Das plattenförmige Substrat 2 ist im gezeigten Beispiel aus Quarzglas gebildet. Ein Oberflächenbereich 2a an der Rückseite des Substrats 2 ist mit einem Oberflächenbereich 14a eines Anbauteils in Form eines versteifenden (Substrat-)Bauteils 14 (bzw. eines Substratteils) über eine Bonding-Verbindung 7 verbunden. Bei dem in 4a gezeigten optischen Element 1 ist zwischen dem Substrat 2 und dem versteifenden Bauteil 14 ein geschlossener Hohlraum 15 gebildet, der seitlich im Bereich der Bonding-Verbindung 7 durch den ringförmig umlaufenden Oberflächenbereich 2a des Substrats 2 und den ringförmig umlaufenden Oberflächenbereich 14a des versteifenden (Substrat-)Bauteils 14 begrenzt ist. Durch den geschlossenen Hohlraum 15 kann ein optisches Element 1 in Leichtbauweise realisiert werden. Es versteht sich, dass an Stelle des geschlossenen Hohlraums 15 auch einer oder mehrere zur Umgebung hin offene Hohlräume zwischen dem Substrat 2 und dem versteifenden Bauteil 14 gebildet werden können.
  • Bei dem in 4b gezeigten reflektierenden optischen Element 1 in Form eines Spiegels erstreckt sich der Oberflächenbereich 2a, an dem das Substrat 2 mit dem versteifenden Bauteil 14 verbunden ist, über die gesamte Rückseite des Substrats 2. Entsprechend erstreckt sich auch der Oberflächenbereich 14a, an dem das versteifende Bauteil 14 mit dem Substrat 2 verbunden ist, über die vollständige, im gezeigten Beispiel plane Seitenfläche des versteifenden Bauteils 14. In das versteifende Bauteil 14 sind bei dem in 4b gezeigten Beispiel Hohlräume 15 eingebracht, durch die ein Kühlfluid geleitet werden kann, so dass der Spiegel 1 direkt gekühlt werden kann.
  • Bei den in 4a,b gezeigten Beispielen ist die reflektierende Beschichtung 3 zur Reflexion von DUV-Strahlung ausgebildet. Das Substrat 2, auf das die reflektierende Beschichtung 3 aufgebracht ist, ist im gezeigten Beispiel aus Quarzglas gebildet. Das den Grundkörper bzw. das Substrat 2 versteifende Bauteil 14 ist im gezeigten Beispiel aus einem technischen Keramikwerkstoff gebildet, genauer gesagt aus SiC. Es versteht sich aber, dass das versteifende Bauteil 14 auch aus anderen Materialien hergestellt werden kann, die bevorzugt eine hohe (Eigen-)Steifigkeit aufweisen. Insbesondere ist es günstig, wenn das Material des versteifenden Bauteils 14 selbst bondingfähig ist, d.h. zur Herstellung einer Bonding-Verbindung 7 mit dem Substrat geeignet ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kann auf den Oberflächenbereich 14a des versteifenden Bauteils 14, der mit dem Oberflächenbereich 2a des Substrats 2 zusammengefügt wird, eine bondingfähige Schicht 8 aufgebracht werden, wie dies in 4b angedeutet ist.
  • Bei den weiter oben beschriebenen optischen Elementen 1 handelt es sich um Spiegel, es versteht sich aber, dass auch andere - reflektierende oder transmittierende - optische Elemente 1 auf die weiter oben beschriebene Weise, d.h. über eine Bonding-Verbindung 7, mit Anbauteilen verbunden werden können, um die Nachteile einer Klebstoff-Verbindung zu vermeiden. Abhängig von der Wellenlänge der reflektierten Strahlung 4 ist es ggf. nicht erforderlich, dass an dem Substrat 2 eine reflektierende Beschichtung 3 gebildet ist, vielmehr kann ein Oberflächenbereich des Substrats 2 nach einer entsprechenden Oberflächenbearbeitung (Polieren, etc.) als optische Fläche zur Reflexion der auftreffenden Strahlung 4 dienen.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Verbinden mindestens eines Anbauteils (6, 9, 11, 14) mit einem Grundkörper (2) eines optischen Elements, insbesondere eines reflektierenden optischen Elements (1), umfassend: Herstellen einer Bonding-Verbindung (7) zwischen einem insbesondere gekrümmten Oberflächenbereich (6a, 9a, 11a, 14a) des Anbauteils (6, 9, 11, 14) und einem insbesondere gekrümmten Oberflächenbereich (2a) des Grundkörpers (2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bonding-Verbindung (7) durch silikatisches Bonden, durch direktes Bonden oder durch Fusions-Bonden hergestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend: Aufbringen mindestens einer bondingfähigen Schicht (8) auf den Oberflächenbereich (6a, 9a, 11a, 14a) des Anbauteils (6, 9, 11, 14) und/oder auf den Oberflächenbereich (2a) des Grundkörpers (2) vor dem Herstellen der Bonding-Verbindung (7).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die bondingfägige Schicht (8) mindestens ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Metalle, insbesondere Cr, und dielektrische Materialien, bevorzugt Metalloxide oder Metallfluoride.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die bondingfähige Schicht (8) mindestens ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: SiO2 und Al2O3.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die mindestens eine bondingfähige Schicht (8) durch PVD, insbesondere durch Verdampfen oder Sputtern, durch CVD, insbesondere durch PECVD oder LPCVD, oder durch ALD auf den Oberflächenbereich (6a, 9a, 11a, 14a; 2a) aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Grundkörper (2) aus einem Material gebildet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Glas, bevorzugt Quarzglas, insbesondere titandotiertes Quarzglas, oder Glaskeramik.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anbauteil ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Aktuatoren, insbesondere Piezo-Aktuatoren (6), Buchsen (9), insbesondere für Aktuatoren (6), und Sensor-Bauteile, insbesondere Mess-Targets (11) zur Positions-Sensorik.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anbauteil (6, 9) zumindest in dem Oberflächenbereich (6a, 9a) aus einem piezoelektrischen Material oder aus einem magnetischen Material gebildet ist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anbauteil ein versteifendes Bauteil (14) zur Versteifung des Grundkörpers (2) bildet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem zwischen dem Grundkörper (2) und dem versteifenden Bauteil (14) und/oder in dem versteifenden Bauteil (14) mindestens ein Hohlraum (15) gebildet ist.
  12. Optisches Element, insbesondere reflektierendes optisches Element (1), umfassend: einen Grundkörper (2) und mindestens ein Anbauteil (6, 9, 11, 14), dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenbereich (6a, 9a, 11a, 14a) des Anbauteils (6, 9, 11, 14) und ein Oberflächenbereich (2a) des Grundkörpers (2) durch eine Bonding-Verbindung (7) miteinander verbunden sind.
  13. Optisches Element nach Anspruch 12, bei dem auf den Oberflächenbereich (6a, 9a, 11a, 14a) des Anbauteils (6, 9, 11, 14) und/oder auf den Oberflächenbereich (2a) des Grundkörpers (2) mindestens eine bondingfähige Schicht (8) aufgebracht ist.
  14. Optisches Element nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem das Anbauteil ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Aktuatoren, insbesondere Piezo-Aktuatoren (6), Buchsen (9), insbesondere für Aktuatoren (6), und Sensor-Bauteile, insbesondere Mess-Targets (11) zur Positions-Sensorik.
  15. Optisches Element nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem das Anbauteil ein den Grundkörper (2) versteifendes Bauteil (14) ist, wobei bevorzugt zwischen dem Grundkörper (2) und dem versteifenden Bauteil (14) und/oder in dem versteifenden Bauteil (14) mindestens ein Hohlraum (15) gebildet ist.
  16. Optisches Element nach einem der Ansprüche 12 bis 15, weiter umfassend: eine reflektierende Beschichtung (3), die zur Reflexion von Strahlung (4) im EUV-Wellenlängenbereich oder im DUV-Wellenlängenbereich ausgebildet ist.
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