DE102020205075A1

DE102020205075A1 - Vorrichtung und Verfahren zum kühlmittelgekühlten Schleifen und Messen einer asphärischen Linse

Info

Publication number: DE102020205075A1
Application number: DE102020205075.9A
Authority: DE
Inventors: Karsten Zell
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum kühlmittelgekühlten Schleifen einer asphärischen Linse zu einer Endform aus einer Urform eines Rohlings (2), mit einem Gehäuse (3), welches eine Aufnahmeeinrichtung (4), um den Rohling (2) einzuspan-nen, aufweist. Vorgesehen ist ferner eine Messeinrichtung (5) mit einer Messsteuereinrichtung (6), eingerichtet zum Messen einer Momentanform des Rohlings (2), so-10 wie eine Schleifeinrichtung (7) mit einer Schleifsteuereinrichtung (8), eingerichtet zum Schleifen verschiedenartiger Rohlinge (2) mit verschiedenartigen Schleifwerkzeugen (9) und verschiedenartigen Schleifprozessen, sowie eine Kühleinrichtung (10) mit wenigstens einem Ausströmelement (11) und einer Kühlsteuereinrichtung (12), eingerichtet für eine kühlmittelbasierte Kühlung der verschiedenartigen Schleifwerkzeu-15 ge (9) und der verschiedenartigen Rohlinge (2) bei den verschiedenartigen Schleifprozessen. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass die Messeinrichtung (5), die Schleifeinrichtung (7) und die Kühleinrichtung (10) positioniert sind, um den Rohling (2) in der Aufnahmeeinrichtung (4) zu messen, zu schleifen und zu kühlen. Hierbei sind die Schleifsteuereinrichtung (8) und die Messsteuereinrichtung (6) und die Kühlsteuer-20 einrichtung (12) mit einer Zentralsteuereinrichtung (13) zur beidseitigen Datenübertragung verbunden und durch die Zentralsteuereinrichtung (13) koordiniert steuerbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kühlmittelgekühlten Schleifen einer asphärischen Linse zu einer Endform aus einer Urform eines Rohlings, mit einem Gehäuse aufweisend eine Aufnahmeeinrichtung, um den Rohling einzuspannen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum kühlmittelgekühlten Schleifen einer asphärischen Linse zu einer Endform aus einer Urform eines Rohlings, wonach das Verfahren geeignet ist, verschiedenartige Rohlinge in verschiedene Endformen zu schleifen, in einem Gehäuse aufweisend eine Aufnahmeeinrichtung, um den Rohling einzuspannen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14.
Die Erfindung betrifft ferner eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie nach Anspruch 15.
In bekannter Weise beeinflussen optische Elemente die Eigenschaften mit ihnen wechselwirkender Lichtwellen. Zur Vermeidung unerwünschter Strukturen der resultierenden Wellenfronten ist eine exakte Oberflächenbearbeitung der optischen Elemente notwendig. Als optische Elemente sind beispielsweise planare Spiegel, Hohlspiegel, Wölbspiegel, konvexe Linsen, konkave Linsen, konvex-konkave Linsen, plankonvexe Linsen und plankonkave Linsen zu nennen. Als Material für optische Elemente, insbesondere asphärische Linsen, ist unter anderem Glas bekannt.
Zur Vermeidung von Abbildungsfehlern beziehungsweise sphärischen Aberrationen kann es vorteilhaft sein, wenn die Oberflächen einer Linse sich von den herkömmlichen sphärischen Formen, welche sich aus Kugelsegmenten ergeben, abweichen. Eine derartige Linse wird asphärische Linse genannt und die Oberflächenform wird Asphäre genannt. Die Herstellung von Oberflächen asphärischer Linsen erfordert aufwändigere Fertigungsprozesse als die Herstellung sphärischer Linsen.
Lithografiesysteme, insbesondere Projektionsbelichtungsanlagen, weisen eine Vielzahl optischer Elemente, insbesondere eine Vielzahl asphärischer Linsen, auf. Insbesondere bei der Verwendung der optischen Elemente mit einer mikrolithografischen DUV (Deep Ultra Violet)-Projektions-Belichtungsanlage und ganz besonders bei der Verwendung mit einer mikrolithografischen EUV-Projektionsbelichtungsanlage ist eine besonders exakte Oberflächenbearbeitung notwendig, da das durch die optischen Elemente, beispielsweise asphärische Linsen, modulierte Licht zum einen eine sehr kleine Wellenlänge hat und damit die resultierenden Wellenfronten schon durch geringste Bearbeitungsfehler an dem optischen Element gestört werden. Zum anderen sind die abgebildeten Strukturen auf der Projektionsfläche sehr klein und damit ebenfalls anfällig für geringste Bearbeitungsfehler an dem optischen Element. Daher können sich die Genauigkeitsanforderungen an das optische Element auf Bruchteile von Nanometern belaufen.
Es ist bekannt, dass, je genauer ein Oberflächenbearbeitungsverfahren eine Oberfläche bearbeitet, der realisierbare Materialabtrag pro Zeiteinheit umso geringer ist. Zur Vorbereitung einer finalen Oberflächenbearbeitung des optischen Elementes, beispielsweise durch Polieren, ist daher eine Vorbereitungsbearbeitung mit einer geringeren Präzision aber höherem Materialabtrag notwendig, welche von einer Urform des optischen Elements ausgehend eine einer Zielform nahekommende, aber diese allseitig noch überragende Endform herstellt.
Verfahren zur Vorbereitungsbearbeitung durch computergestütztes numerisch gesteuertes (Englisch: computerized numerically controlled) Schleifen, d.h. CNC-Schleifen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt.
Bei den aus der Praxis bekannten Verfahren zum Schleifen einer asphärischen Linse zu einer Endform aus einer Urform wird während eines Messzyklus in einer Messvorrichtung eine Momentanform der asphärischen Linse bestimmt. Anschließend wird eine Abweichung der Momentanform von der Endform bestimmt.
Nachfolgend wird die asphärische Linse händisch aus der Messvorrichtung entnommen und in eine Schleifvorrichtung verbracht, wo mittels Schleifen eine neue Momentanform hergestellt wird, welche eine geringere Abweichung von der Endform aufweisen soll. Hierzu werden aus dem Messzyklus gewonnene Messdaten händisch in die Schleifvorrichtung übertragen bzw. eingegeben.
Nachteilig an dem aus der Praxis bekannten Stand der Technik zum Schleifen asphärischer Linsen ist, dass durch die händische Verbringung der asphärischen Linse aus der Messvorrichtung in die Schleifvorrichtung und umgekehrt ein großer Zeitverlust durch entstehende Rüstzeiten der asphärischen Linse in der jeweiligen Vorrichtung entsteht. Dies führt zu entsprechend langen Ruhezeiten der betreffenden Vorrichtungen und erhöht somit die Produktionskosten. Durch einen externen Messprozess kann also ein häufiges internes Rüsten in einem Schleifprozess notwendig sein. Dies führt zu Nachteilen in einem Maschinennutzungsgrad durch hierdurch entstehende Standzeiten der Maschine.
Weiterhin nachteilig am Stand der Technik ist, dass aus dem Messzyklus gewonnene Messdaten händisch zu der Schleifvorrichtung übertragen werden müssen. Durch dieses händische Übertragen von Messwerten zwischen nicht-digitalisierten Schnittstellen können beispielweise Eingabefehler entstehen.
Ferner nachteilig am Stand der Technik ist, dass durch einen großen Anteil von händisch durchzuführenden Abläufen einem diese durchführenden Vorrichtungsbediener ein großer Spielraum zu Interpretation und Weiterverarbeitung der Messergebenisse gegeben wird, welcher einen signifikanten Einfluss auf die Qualität des Endproduktes haben kann.
Weiterhin nachteilig am Stand der Technik ist, dass bei üblicherweise verwendeten Schleifvorrichtungen ein Volumenstrom eines Kühlmittels händisch auf jeweils verwendete Werkzeuge einzustellen ist. Hierdurch wir ein möglicherweise vorhandener automatischer Werkzeugwechsler nicht optimal genutzt.
Anschließend wird die asphärische Linse wiederum händisch aus der Schleifvorrichtung entnommen und in die Messvorrichtung verbracht, wo ein neuer Messzyklus beginnt.
Die vorgenannten Schritte werden so lange wiederholt, bis die asphärische Linse ihre Endform erreicht hat.
Aus der DE 102 48 932 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Minimalschmierung, insbesondere zur Verwendung im Bereich der Metallverarbeitung, bekannt. Hierbei weisen Förder- und Schmiermittelströme eine von einem Werkzeugdurchmesser und anderen Parametern abhängige Charakteristik auf. Dabei spielen zusätzliche Werkzeug- und/oder Bearbeitungsparameter wie die Art des Bearbeitungswerkzeugs und das zu bearbeitende Material eine wesentliche Rolle. Es können dabei ein Verschleißzustand des Bearbeitungswerkzeugs, eine Anzahl und eine Größe von Schmierkanälen, eine Temperatur an einer Schneidestelle, die Art und Größe der bei einem Schneidvorgang entstehenden Späne, Drehzahlschwankungen und Vibrationen während eines Bearbeitungsvorgangs, die Zusammensetzung eines bei dem Bearbeitungsvorgang entstehenden Schmiermitteldampfs oder eine Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs in Sollwerte für eine Berechnung der Förder- und Schmiermittelströme einfließen.
Aus der DE 10 2016 217 344 A1 ist eine Kühlmittelzuführeinrichtung und ein Schleifwerkzeug mit einer Kühlmittelzuführeinrichtung für eine Werkzeugmaschine bekannt.
Der DE 20 2016 005 501 U1 ist eine Schaltungsanordnung sowie eine Vorrichtung zur Kühlmittelversorgung spanender Werkzeuge zu entnehmen, bei der der Druck des Kühlmittels über das Werkzeug erfasst und durch einen Abgleich mit Referenzwerten ein Betriebszustand des Werkzeugs ermittelt wird. Ferner wird beschrieben, dass eine Druckerfassung bevorzugt bei Werkzeugen derart in dem Werkzeug oder an der Werkzeugaufnahme erfolgen soll, dass jede Druckänderung in einem Kühlmittelkanal erfasst wird. Weiter wird beschrieben, dass sich der optimale Betriebszustand eines Werkzeugs aus der idealen Kühlmittelmenge, der Werkzeuggeometrie und dem daraus resultierenden Kühlmittelstaudruck im Verlauf des Zerspanungsvorgangs ergibt.
Aus der DE 10 2014 204 807 B4 ist eine für asphärische Linsen nicht einschlägige Schleifmaschine für Lager von Kurbelwellen, beispielsweise für Schiffsmotoren, bekannt, die die Anzahl der Abrichtvorgänge reduziert. Hierzu ist unter anderem vorgesehen, dass mittels einer Messvorrichtung mindestens zwei, vorzugsweise mehrere, aktuelle Durchmesser an längs der axialen Länge dieser Lager beabstandeten Messorten während des Schleifens einer Kurbelwelle oder bei unterbrochenem Schleifen gemessen werden. Dies geschieht, ohne dass die Kurbelwelle aus der Schleifmaschine entnommen werden und in einem speziellen Messraum mit speziellen Messgeräten vermessen werden muss. Unter unterbrochenem Schleifen wird hier verstanden, dass die Schleifscheibe nicht im Eingriff ist. Auf Basis dieser Messergebnisse werden Achsen einer Schleifscheibe zur Erzielung einer gewünschten Sollkontur der Mantelfläche der Lager interpolierend zu- und abhängig voneinander gesteuert.
Der DE 38 27 122 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Randschleifen eines Brillenglases zu entnehmen, wobei das Brillenglas während oder nach einem Vorschliff abgetastet wird. Hierbei werden Ist-Daten eines radialen Konturverlaufs bestimmt, aus welchen eine Randbreite bestimmt wird. Auf Grundlage dieser Daten werden dann sowohl eine Radial- als auch eine Längsbewegung des Brillenglases oder einer Schleifscheibe bei einem anschließenden Facettenschliff des Rands des Brillenglases gesteuert. Messsensoren sind dabei in einer Nähe zu der Schleifscheibe angeordnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kühlmittelgekühlten Schleifen und Messen einer asphärischen Linse zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik löst, insbesondere händische Eingriffe minimiert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kühlmittelgekühlten Schleifen und Messen einer asphärischen Linse zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik löst, insbesondere händische Eingriffe minimiert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 7 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsbelichtungsanlage zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet, und asphärische Linsen aufweist, die mit einem Verfahren geschliffen sind, bei dem die händischen Eingriffe minimiert sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum kühlmittelgekühlten Schleifen einer asphärischen Linse zu einer Endform aus einer Urform eines Rohlings umfasst ein Gehäuse, welches eine Aufnahmeeinrichtung aufweist, um den Rohling einzuspannen. Ferner gehört zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Messeinrichtung mit einer Messsteuereinrichtung, die zum Messen einer Momentanform eines Rohlings eingerichtet ist. Außerdem umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schleifeinrichtung mit einer Schleifsteuereinrichtung, welche zum Schleifen verschiedenartiger Rohlinge mit verschiedenartigen Schleifwerkzeugen und verschiedenartigen Schleifprozessen eingerichtet ist. Darüber hinausgehend umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Kühleinrichtung mit wenigstens einem Ausströmelement und einer Kühlsteuereinrichtung, welche für eine kühlmittelbasierte Kühlung der verschiedenartigen Schleifwerkzeuge und der verschiedenartigen Rohlinge bei den verschiedenartigen Schleifprozessen, eingerichtet ist. Dabei sind die Messeinrichtung, die Schleifeinrichtung und die Kühleinrichtung positioniert, um den Rohling in der Aufnahmeeinrichtung zu messen, zu schleifen und zu kühlen, wobei die Schleifsteuereinrichtung und die Messsteuereinrichtung und die Kühlsteuereinrichtung mit einer Zentralsteuereinrichtung zur beidseitigen Datenübertragung verbunden und durch die Zentralsteuereinrichtung koordiniert steuerbar sind.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden demnach mehrere Vorrichtungen, welche zu einer Vorbereitungsbearbeitung der asphärischen Linse mittels Schleifen verwendet werden können, zu einer gemeinsamen Vorrichtung unter Schaffung von Synergieeffekten gleichsam verschmolzen. Als Synergieeffekt werden händische Eingriffe minimiert, was zu einer vereinfachten, beschleunigten und somit kostensparenderen Fertigung führt.
Um die genannte Verschmelzung der einzelnen Vorrichtungen zu erreichen, ist erfindungsgemäß die bislang separate Messeinrichtung mit Messsteuereinrichtung mit der Schleifeinrichtung kombiniert. In dem Gehäuse der Schleifeinrichtung ist die Kühleinrichtung untergebracht, welche das eine Bearbeitung des Rohlings durchführende Schleifwerkzeug kühlen kann, indem ein Kühlmittelstrom auf einen Bearbeitungsbereich strömt, dort entstehende Wärme aufnimmt und anschließend abfließt, woraus ein Wärmeabfluss von dem Bearbeitungsbereich resultiert.
Um eine hohe Flexibilität zu realisieren, ist vorgesehen, dass zu der Bearbeitung des Rohlings bei Bedarf auf verschiedene Schleifwerkzeuge und verschiedene Schleifprozesse zurückgegriffen werden kann. Diese wiederum können unter Umständen eine angepasste Kühlung verlangen. Weiterhin ist durch die Vorrichtung sicherzustellen, dass die Messeinrichtung, die Kühleinrichtung und die Schleifeinrichtung, insbesondere während der Bearbeitung, nicht kollidieren, beziehungsweise in eine derartige räumliche Nähe zueinander gelangen, dass sie beschädigt werden könnten. Zu einer hierzu notwendigen koordinierten Steuerung der Schleifeinrichtung, der Messeinrichtung und der Kühleinrichtung verfügen diese jeweils über eine Steuereinrichtung, welche mit einer Zentralsteuereinrichtung verbunden sind. Durch die zentrale Koordination können die händischen Eingriffe weiter minimiert werden, insbesondere durch eine weitestgehende Automatisierung des Schleifens, Messens und Kühlens.
Die Zentralsteuereinrichtung kann dabei vorteilhafterweise so ausgeführt sein, dass die Messsteuereinrichtung, die Schleifsteuereinrichtung und die Kühlsteuereinrichtung Teil der Zentralsteuereinrichtung sind. Insbesondere können die Messsteuereinrichtung, die Schleifsteuereinrichtung und die Kühlsteuereinrichtung computerbasierte Protokolle sein, welche durch eine computerartige Zentralsteuereinrichtung ausgeführt werden.
Vorteilhafterweise ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung demnach eine Reduktion von Handlingschritten und Transportwegen, eine Erhöhung einer Maschinennutzung, eine Reduktion eines internen Rüstens und eines Zwischenmessens und eine effizientere Mehrmaschinenbedienung.
Es kann für eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zusätzlich eine Spüleinrichtung umfasst, welche eingerichtet ist, die Oberfläche des Rohlings mittels eines Stroms von Luft und/oder Reinigungswasser, vorzugsweise vor Beginn einer Messung, zu reinigen, um eine Messgenauigkeit zu erhöhen.
Vorteilhafterweise kann außerdem vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung als Messtaster ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Schleifeinrichtung, die Messeinrichtung und die Kühleinrichtung für eine Bearbeitung einer Zentralfläche eines Rohlings und eines Randbereiches eines Rohlings eingerichtet sind.
Bei der Fertigung asphärischer Linsen kann eine Bearbeitung der strahlformenden Zentralfläche sowie eine Bearbeitung eines Randbereichs, an welchem die Linse beispielsweise in einer Fassung angeordnet wird, notwendig sein. Häufig sollen die asphärischen Linsen eine annähernd kreisrunde Außenkontur aufweisen, um beispielsweise in rohrartigen Halterungen, welche ein Innengewinde aufweisen, angeordnet werden zu können. Beide beschriebenen Arten der Bearbeitung stellen unterschiedliche Anforderungen an die Vorbereitungsbearbeitung und damit an die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche diese vorteilhafterweise erfüllen kann.
Die Bearbeitung des Randbereichs kann eine Bearbeitung von Durchmessern, von Fasen und von sonstigen Ein- und Abschliffen umfassen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass ein von einer Förderpumpe aufgebauter Kühlmitteldruck und die Auswahl der für den Schleifprozess eingesetzten Ausströmelemente durch die Kühlsteuereinrichtung steuerbar ist und sich aus festgelegten Parametern für den zu bearbeitenden Rohling und den durchgeführten Schleifprozess ergibt.
Zur Minimierung der erforderten händischen Eingriffe bei der Fertigung einer asphärischen Linse kann es vorteilhaft sein, wenn ein Kühlmittelstrom auf das den Rohling bearbeitende Schleifwerkzeug, den Schleifprozess und den Rohling selbst abgestimmt ist. Ein Schleifwerkzeug mit einer großen Arbeitsbreite kann unter Umständen eine verstärkte Kühlung beziehungsweise einen verstärkten Kühlmittelstrom benötigen als ein Schleifwerkzeug mit einer kleinen Arbeitsbreite. Ein Rohling aus einem besonders harten Material kann unter Umständen während einer Bearbeitung eine verstärkte Kühlung beziehungsweise einen verstärkten Kühlmittelstrom benötigen als ein Rohling aus einem weichen Material. Bei einem Schleifprozess, der eine hohe Reibungsgeschwindigkeit und einen hohen Anpressdruck des Schleifwerkzeugs vorsieht, kann unter Umständen eine verstärkte Kühlung beziehungsweise ein verstärkter Kühlmittelstrom des Schleifwerkzeugs und des Rohlings erforderlich sein.
Der Kühlmittelstrom kann hierbei beeinflusst werden von der Geometrie der von der Kühlsteuereinrichtung auszuwählenden Ausströmelemente, insbesondere einem Querschnitt einer Austrittsöffnung, durch welche das Kühlmittel ausströmt, sowie durch deren Anzahl, da sich der Kühlmittelstrom aus einer Summe von Einzelkühlmittelströmen ergibt, welche auf das Schleifwerkzeug und den Rohling ausgerichtet sind. Ferner wird der Kühlmittelstrom von dem in dem Kühlmittel vor einem Ausströmen aus dem Ausströmelement herrschenden Kühlmitteldruck beeinflusst. Der Kühlmitteldruck und damit der Kühlmittelstrom kann vorteilhafterweise über eine Steuerung der Förderpumpe einfach und schnell beeinflusst werden. Daher kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Förderpumpe durch die Kühlsteuereinrichtung derart steuerbar ist, dass der sich ergebende Kühlmitteldruck zu einem Kühlmittelstrom dergestalt führt, dass sich eine ausreichende Kühlung des verwendeten Schleifwerkzeugs und des zu bearbeitenden Rohlings ergibt.
Die von der Kühlsteuereinrichtung benötigten Informationen bezüglich des Schleifwerkzeugs, des Rohling und des Schleifprozesses sind der Kühlsteuereinrichtung von der Zentralsteuereinrichtung zur Verfügung gestellt.
Zur Realisierung einer derartigen Ansteuerung kann es vorgesehen sein, dass in der Zentralsteuereinrichtung und/oder der Kühlsteuereinrichtung Kalibrierungsdaten hinterlegt beziehungsweise abgespeichert sind, in denen der für eine bestimmte Kombination aus einem Schleifwerkzeug, einem Rohling und einem Schleifwerkzeugt für eine ausreichende Kühlung benötigter Kühlmitteldruck und/oder ein Förderpumpenparameter, mit welchem die Förderpumpe zu betreiben ist, abgespeichert sind. Diese Kalibrierungsdaten können hierbei empirisch bestimmt sein.
Eine ebenfalls vorhandene Einflussmöglichkeit auf den Förderstrom ist eine Einstellung der Geometrie der Ausströmelemente auf den benötigten Kühlmittelstrom. Es kann hier vorgesehen sein, dass verschiedene Ausströmelemente verschiedene Geometrien aufweisen und von der Kühlsteuereinrichtung abhängig von dem benötigten Kühlmittelstrom vollständig öffenbar oder schließbar ausgebildet sind.
Vorteilhaft kann auch eine derartige Ausgestaltung der Ausströmelemente sein, bei der die Ausströmöffnung und damit der Kühlmittelstrom von der Zentralsteuereinrichtung steuerbar ausgebildet sind.
Ferner vorteilhaft kann auch ein durch die Zentralsteuereinrichtung bewirkter, dem benötigten Kühlmittelstrom angemessener, Austausch der Ausströmelemente sein.
Ebenfalls vorteilhaft kann eine genaue Abstimmung des möglichen Volumenstroms eines Ablaufes des Kühlmittels aus dem Gehäuse auf den zu erwartenden Kühlmittelstrom sein. Besonders ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn der maximal ablaufende Volumenstrom des Kühlmittels größer ausgelegt ist, als der maximale Kühlmittelstrom. Bei der Verwendung eines flüssigen Kühlmittels kann es auch vorteilhaft sein ein Gefälle eines Rücklaufes zu der Förderpumpe entsprechend anzupassen.
Weiterhin vorteilhaft, insbesondere im Falle eines geschlossenen Kühlmittelkreislaufes kann eine Kühlung des Kühlmittels selbst, zum Beispiel durch einen Flüssigkeitskühler, sein, da andernfalls das Kühlmittel durch die in dem Bearbeitungsbereich fortwährend entstehende Wärme unvorteilhafterweise erhitzt würde.
Denkbar und unter Umständen vorteilhaft kann eine Ausführungsform sein, bei der das Kühlmittel ein Kühlschmiermittel ist. Ebenso kann das Kühlmittel ein Gas sein. In beiden Fällen ist es von Vorteil, das Kühlmittel aus dem Gehäuse zu transportieren und gegebenenfalls seinerseits zu kühlen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung, die Schleifeinrichtung, die Kühleinrichtung und die Zentralsteuereinrichtung eingerichtet sind, aus einem Los von mehreren wenigstens annähernd gleichartigen Rohlingen einen korrigierten Schleifprozess an einem einzelnen Rohling zu ermitteln
Bei der Verwendung von Schleifwerkzeugen in der Schleifeinrichtung kann es zu nicht vorhersehbaren und in der Vorrichtung nicht a priori ermittelbaren, Verschleißerscheinungen an den Schleifwerkzeugen kommen. Die Wirkung eines verwendeten Schleifwerkzeuges innerhalb eines durchgeführten Schleifprozesses ist daher nicht a priori vorhersagbar. Das heißt, die Wirkung des Werkzeugs auf die Außengeometrie und die daraus resultierende Endform nach der Bearbeitung können variieren. Um einen definierten Schleifprozess durchführen zu können, kann es also vorteilhaft sein, wenn ein korrigierter Schleifprozess ermittelbar ist. Unter einem korrigierten Schleifprozess ist ein solcher Schleifprozess zu verstehen, dessen Wirkung zusammen mit einem bestimmten Schleifwerkzeug empirisch ermittelt ist und nach dessen Durchführung eine Ist-Momentanform des Rohlings wenigstens annähernd mit einer Soll-Momentanform des Rohlings übereinstimmt. Hierbei ist die Soll-Momentanform diejenige Momentanform des Rohlings, von welcher vor Beginn des Schleifprozesses erwartet wird, dass sie nach Ende des Schleifprozesses messbar sein wird.
Umfasst ein Fertigungslos mehrere wenigstens annähernd gleichartige Rohlinge so kann es vorteilhaft sein, den Kalibrierprozess nur für einen einzelnen repräsentativen Rohling zu bestimmen. Ein repräsentativer korrigierter Schleifprozess kann dann beispielsweise in der Zentralsteuereinrichtung abgespeichert werden. Werden die weiteren Rohlinge des Fertigungsloses bearbeitet, so kann der repräsentative korrigierte Schleifprozess von der Schleifsteuereinheit beispielweise aus der Zentralsteuereinrichtung abrufbar und damit auf die weiteren Rohlinge ohne vorheriges Messen anwendbar sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die verschiedenen Schleifwerkzeuge in einem Schleifwerkzeugmagazin angeordnet sind, welches vorzugsweise in oder an dem Gehäuse angeordnet ist.
Müssen während und/oder vor und/oder nach einem Bearbeitungsvorgang die Schleifwerkzeuge gewechselt werden, so kann es vorteilhaft sein, wenn dieser Wechsel ohne händischen Eingriff, von der Zentralsteuereinrichtung und von der Schleifsteuereinrichtung gesteuert vonstattengehen. Dies wird durch eine Anordnung der verschiedenen Schleifwerkzeuge in einem Schleifwerkzeugmagazin begünstigt, welches in räumlicher Nähe zu der Schleifeinrichtung platziert ist. Hierdurch können die Schleifwerkzeuge vorteilhafterweise für die Schleifeinrichtung einfach zugänglich sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Ausströmelemente und Zuleitungen, welche das Kühlmittel zu den Auströmelementen leiten, aus laugenbeständigem Edelstahl ausgebildet sind.
Durch eine derartige Ausbildung der kühlmittelführenden Bestandteile der Kühleinrichtung aus laugenbeständigem Edelstahl kann eine hohe Korrosionsbeständigkeit bei der Verwendung einer großen Anzahl verschiedenartiger Kühlmittel, insbesondere solcher mit einer alkalischen Reaktion erreicht werden. Dies kann vorteilhaft sein, um eine feste Position der Ausströmelemente und insbesondere eines aus den Ausströmelementen ausströmenden Kühlmittelstroms zu realisieren. Eine solche kann vorteilhaft sein, um eine zielgerichtete Kühlung der Schleifwerkzeuge und der Rohlinge sicherzustellen und eine Langlebigkeit der Schleifwerkzeuge, der Rohlinge und der Kühleinrichtung zu begünstigen.
Ein vorteilhaftes Verfahren zum Polieren eines optischen Elementes ist durch die Merkmale des Anspruchs 7 gegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum kühlmittelgekühlten Schleifen einer asphärischen Linse zu einer Endform aus einer Urform eines Rohlings sieht vor, dass das Verfahren geeignet ist, verschiedenartige Rohling zu verschiedenen Endformen zu schleifen, und dass der Rohling in einem Gehäuse, welches eine Aufnahmeeinrichtung, um den Rohling einzuspannen, aufweist, geschliffen wird. Ferner ist vorgesehen, dass eine Momentanform des Rohlings mittels einer Messeinrichtung aufweisend eine Messsteuereinrichtung bestimmt wird. Außerdem ist vorgesehen, dass der Rohling mittels einer Schleifeinrichtung, aufweisend eine Schleifsteuereinrichtung gesteuert und geschliffen wird. Hierbei wählt die Schleifsteuereinrichtung abhängig von der Momentanform und abhängig von der Endform aus einer Mehrzahl von verschiedenartigen Schleifwerkzeugen und einer Mehrzahl von verschiedenartigen Schleifprozessen anhand festgelegter Parameter wenigstens eines der Schleifwerkzeuge und wenistens einen der Schleifprozesse zum Schleifen des Rohlings aus. Weiterhin ist vorgesehen, dass der Rohling und das Schleifwerkzeug während des Schleifprozesses durch eine Kühleinrichtung, aufweisend wenigstens ein Ausströmelement und eine Kühlsteuereinrichtung, kühlmittelbasiert abhängig von dem verwendeten Schleifwerkzeug und dem durchgeführten Schleifprozess und der Momentanform durch die Kühlsteuereinrichtung gesteuert gekühlt werden. Hierbei sind die Schleifsteuereinrichtung und die Messsteuereinrichtung und die Kühlsteuereinrichtung mit einer Zentralsteuereinrichtung zur beidseitigen Datenübertragung verbunden. Zudem ist vorgesehen, dass die Messsteuereinrichtung, die Schleifsteuereinrichtung und die Kühlsteuereinrichtung durch eine Zentralsteuereinrichtung vorzugsweise koordiniert gesteuert werden.
Vorteilhafterweise kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, die Messeinrichtung zu kalibrieren. Die kann vorzugsweise mittels Messystemanalysen durchgeführt werden. Insbesondere können hierbei Verfahrgeschwindigkeiten von Achsen, Wartezeiten vor einem Aufnehmen von Messpunkten zur Stabilisation von Temperaturschwankungen und maschinenspezifische Gegebenheiten wie beispielsweise die absolute Genauigkeit von einzelnen Achsen berücksichtigt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine nach einem letzten Schleifgang von der Messeinrichtung ermittelte Endform eines Rohlings von der Zentralsteuereinrichtung in ein Produktakte abgespeichert wird.
Durch eine derartige Abspeicherung kann vorteilhaftweise erreicht werden, dass nachfolgende Fertigungsschritte, insbesondere ein Politurschritt auf die Daten der durch die Messung ermittelten Endform zurückgreifen können. Hieraus entsteht die Möglichkeit, Messvorgänge bei nachfolgenden Fertigungsschritten einzusparen und somit die Produktion von asphärischen Linsen einfacher und damit kostengünstiger zu gestalten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Kühlmitteldruck und die Auswahl der für den Schleifprozess eingesetzten Ausströmelemente durch die Kühlsteuereinrichtung gesteuert wird und von der Zentralsteuereinrichtung anhand des verwendeten Schleifwerkzeugs, des Schleifprozesses und des zu bearbeitenden Rohlings bestimmt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Kalibrierprozess für wenigstens eines der Schleifwerkzeuge und wenigstens einen der Schleifprozesse durchgeführt wird, indem nach einem Vorschliffprozess eine Ist-Momentanform gemessen wird und durch die Zentralsteuereinrichtung aus einer Diskrepanz zwischen der für den Vorschliffprozess erwarteten Soll-Momentanform und der gemessenen Ist-Momentanform ein korrigierter Schleifprozess bestimmt wird und dieser auf der Zentralsteuereinrichtung gespeichert wird.
Um einen korrigierten Schleifprozess zu ermitteln, der eine Wirksamkeit beziehungsweise einen Verschleiß eines Schleifwerkzeuges berücksichtigt, kann es vorteilhaft sein in einem ersten Schritt einen Schleifprozess durchzuführen, von dem zu erwarten steht, dass dieser nach Beendigung zu einer bestimmten Soll-Momentanform führt. Nach Beendigung des Schleifprozesses wird in einem zweiten Schritt mittels der Messeinrichtung die tatsächlich erreichte Ist-Momentanform des Rohlings bestimmt. Aus der Diskrepanz der beiden Formen wird dann, vozurgsweise durch die Zentralsteuereinrichtung, ein korrigierter Schleifprozess bestimmt, von dem zu erwarten steht, dass Soll-Momentanform und Ist-Momentanform in Übereinstimmung sind. Insbesondere können durch die Bestimmung eines korrigierten Schleifprozesses eine Vielzahl korrigierter Schleifprozesse bestimmt werden, indem beispielsweise durch die Zentralsteuereinrichtung ein Kalibrierverhältnis zwischen Soll-Momentanform und Ist-Momentanform bestimmt wird und dieses Verhältnis zur Korrektur einer Vielzahl weiterer Schleifprozesse herangezogen wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Kalibrierprozesse weitergebildet wird, indem die Soll-Momentanform eine angestrebte Endform allseits um zwischen 0,01 mm und 0,2 mm, vorzugsweise um 0,1 mm, überragt.
Da wie beschrieben die Wirkung des angewandten Schleifprozesses und des verwandten Schleifwerkzeugs bei dem Kalibrierprozess nicht a priori bekannt sind, kann es vorteilhaft sein, zu der angestrebten Endform einen gewissen Abstand zu halten, um die angestrebte Endform nicht zu unterschreiten, was zu einem unvorteilhaften Verlust des Rohlings führen kann. Ein allseitiges Überragen der Endform gegenüber der Zielform um zwischen 0,01 mm und 0,2 mm, vorzugsweise um 0,1 mm, hat sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt, da ein derartiger verstärkter Materialabtrag auch bei verschiedenen Abnutzungsgraden der Schleifwerkzeuge selten zu erwarten ist.
Die angestrebte Endform kann anschließend ausgehend von der durch den Kalibrierprozess erreichten Ist-Momentanform durch einen korrigierten Schleifprozess erreicht werden. Es wird also automatisiert auf die somit neu berechnete Endform geschliffen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Los von mehreren, vorzugsweise 1 bis 3, wenigstens annähernd gleichartigen Rohlingen bearbeitet wird, indem für einen ersten Rohling des Loses ein korrigierter Schleifprozess bestimmt wird und für die anderen Rohlinge desselben Loses ebenfalls angewendet wird.
Umfasst ein Fertigungslos asphärischer Linsen mehrere Rohlinge, so kann es vorteilhaft sein, einen zeitaufwendigen Kalibrierprozess lediglich für einen repräsentativen Rohling durchzuführen und für diesen einen repräsentativen korrigierten Schleifprozess zu bestimmen. Der auf der Zentralsteuereinrichtung gespeicherte repräsentative korrigierte Schleifprozess kann dann für die anderen Rohlinge des Fertigungsloses angewendet werden, sofern die Losgröße nicht so groß ist, dass ein signifikantes Fortschreiten einer Veränderung der Wirkung des Schleifwerkzeuges während der Bearbeitung der Rohlinge des Fertigungsloses zu erwarten ist. Im Rahmen der Erfindung hat sich hierfür eine Losgröße von 1 bis 3 Rohlingen als besonders geeignet erwiesen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Endform eine Zielform allseits um zwischen 0,01 mm und 0,2 mm, vorzugsweise um 0,1 mm, überragt.
Die die letztendliche Form der asphärischen Linse darstellende Zielform kann vorteilhafterweise durch Polieren anstatt durch Schleifen erreicht werden. Ziel der Vorbereitungsbearbeitung durch Schleifen ist es, eine Endform zu schaffen, von der aus die Zielform durch andere Techniken, wie beispielsweise Polieren, erreicht werden kann. In diesem Zusammenhang ist zu vermeiden, dass die Endform die Zielform an irgendeiner Stelle unterragt. Ein allseitiges Überragen der Endform gegenüber der Zielform um zwischen 0,01 mm und 0,2 mm, vorzugsweise um 0,1 mm, hat sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt, da ein derartiger benötigter Materialabtrag im Vergleich zu der Zielform durch andere Methoden, beispielsweise Feinschleifen und/oder Polieren, einfach zu realisieren ist. Gleichzeitig ist der Materialüberschuss allseits groß genug, um ein ungewolltes, zu tief gehendes Bearbeiten des Rohlings zu verhindern, welches zu einem unvorteilhaften Unterragen der Endform gegenüber der Zielform führen könnte.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren wurden im Zusammenhang mit der Bearbeitung einer asphärischen Linse beschrieben. Es ist jedoch auch denkbar, dass andere optische Elemente, insbesondere solche, welche durch Schleifen gefertigt werden können, durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bearbeitet werden. Insbesondere Linsen, beispielsweise aus Glas, oder Spiegel, beispielsweise aus Metall, können unter Umständen durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bearbeitet werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen durchzuführen, wenn das Programm auf einer oder mehrerer der Steuereinrichtungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere der Zentralsteuereinrichtung und/oder der Messsteuereinrichtung und/oder der Schleifsteuereinrichtung und/oder der Kühlsteuereinrichtung jeweils einzeln und/oder im Zusammenwirken gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen ausgeführt wird.
Die Steuereinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Steuereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element, insbesondere eine asphärische Linse, aufweist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente, insbesondere eine asphärische Linse, zumindest teilweise mit einem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet ist und/oder wenigstens eines der optischen Elemente unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt ist.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Schleifen von optischen Elementen, insbesondere asphärischer Linsen zur Verwendung mit einem Lithografiesystem, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere einer mikrolithografischen DUV (Deep Ultra Violet)-Projektionsbelichtungsanlagen und ganz besonders zur Verwendung mit einer mikrolithografischen EUV-Projektionsbelichtungsanlagen. Eine mögliche Verwendung der Erfindung betrifft auch die Immersionslithografie.
Merkmale, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren genannt wurden, auch auf das Lithografiesystem, insbesondere die Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, bezogen verstanden werden - und umgekehrt.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen schematisch:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine prinzipmäßige Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schleifeinrichtung in Arbeitsstellung;
4 eine prinzipmäßige Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Messeinrichtung in Arbeitsstellung; und
5 eine blockdiagrammartig Darstellung von Abläufen bei der Fertigung einer asphärischen Linse.

1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 für die Halbleiterlithographie, für die die Erfindung Anwendung finden kann. Insbesondere kann die Erfindung durch den Einbau eines mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeiteten asphärischen Linse Anwendung finden. Ein Beleuchtungssystem 401 der Projektionsbelichtungsanlage 400 weist neben einer Strahlungsquelle 402 eine Optik 403 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 404 in einer Objektebene 405 auf. Beleuchtet wird ein im Objektfeld 404 angeordnetes Retikel 406, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 407 gehalten ist. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 408 dient zur Abbildung des Objektfeldes 404 in ein Bildfeld 409 in einer Bildebene 410. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 406 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 409 in der Bildebene 410 angeordneten Wafers 411, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 412 gehalten ist.
Die Strahlungsquelle 402 kann EUV-Strahlung 413, insbesondere im Bereich zwischen 5 Nanometer und 30 Nanometer, insbesondere 13,5 nm, emittieren. Zur Steuerung des Strahlungswegs der EUV-Strahlung 413 werden optisch verschieden ausgebildete und mechanisch verstellbare optische Elemente eingesetzt. Die optischen Elemente sind bei der in 1 dargestellten EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 als verstellbare Spiegel in geeigneten und nachfolgend nur beispielhaft erwähnten Ausführungsformen ausgebildet.
Die mit der Strahlungsquelle 402 erzeugte EUV-Strahlung 413 wird mittels eines in der Strahlungsquelle 402 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass die EUV-Strahlung 413 im Bereich einer Zwischenfokusebene 414 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor die EUV-Strahlung 413 auf einen Feldfacettenspiegel 415 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 415 wird die EUV-Strahlung 413 von einem Pupillenfacettenspiegel 416 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 416 und einer optischen Baugruppe 417 mit Spiegeln 418, 419, 420 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 415 in das Objektfeld 404 abgebildet.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage 100 weist ein Beleuchtungssystem 103, eine Retikelstage 104 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 105, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 102 bestimmt werden, einen Waferhalter 106 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 102 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich ein Projektionsobjektiv 107, mit mehreren optischen Elementen 108, die über Fassungen 109 in einem Objektivgehäuse 140 des Projektionsobjektivs 107 gehalten sind, auf.
Die optischen Elemente 108 können als einzelne refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente 108, wie z. B. Linsen, insbesondere asphärische Linsen, Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, ausgebildet sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der Projektionsbelichtungsanlage 100 sieht vor, dass die in das Retikel 105 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 102 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 103 stellt einen für die Abbildung des Retikels 105 auf den Wafer 102 benötigten Projektionsstrahl 111 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 103 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 111 beim Auftreffen auf das Retikel 105 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 111 wird ein Bild des Retikels 105 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 107 entsprechend verkleinert auf den Wafer 102 übertragen. Dabei können das Retikel 105 und der Wafer 102 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 105 auf entsprechende Bereiche des Wafers 102 abgebildet werden.
Ein Luftspalt zwischen dem letzten optischen Element 108, bzw. der letzten Linse und dem Wafer 102 kann durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf asphärische Linsen von Projektionsbelichtungsanlagen 100, 400 beschränkt, insbesondere nicht auf asphärische Linsen von Projektionsbelichtungsanlagen 100, 400 mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich jedoch besonders für asphärische Linsen von Projektionsbelichtungsanlagen, insbesondere für asphärische Linsen von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen.
Grundsätzlich können alle optischen Elemente, insbesondere Linsen und Spiegel, die in dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 eingesetzt werden, als asphärische Linsen ausgebildet sein, die unter Verwendung einer nachfolgend dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise eines nachfolgend dargestellten erfindungsgemäßen Verfahrens geschliffen wurden.
Die Beschreibung der Erfindung erfolgt zwar in den Ausführungsbeispielen anhand von asphärischen Linsen von Projektionsbelichtungsanlagen, die Offenbarung ist jedoch derart zu verstehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung für beliebige optische, insbesondere jedoch für asphärische Linsen, eingesetzt werden kann.
Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
3 zeigt eine prinzipmäßige Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum kühlmittelgekühlten Schleifen einer asphärischen Linse zu einer Endform aus einer Urform eines Rohlings 2. In einem Gehäuse 3 ist der Rohling 2 in einer Aufnahmeeinrichtung 4 eingespannt. Eine Messeinrichtung 5 mit einer Messsteuereinrichtung 6 ist dabei in dem Gehäuse 3 angeordnet und eingerichtet zum Messen einer Momentanform des Rohlings 2. Eine Schleifeinrichtung 7 mit einer Schleifsteuereinrichtung 8 ist ebenfalls in dem Gehäuse 3 angeordnet und eingerichtet, um verschiedenartige Rohlinge 2 mit verschiedenartigen Schleifwerkzeugen 9 und verschiedenartigen Schleifprozessen zu schleifen. Weiterhin ist in dem Gehäuse 3 eine Kühleinrichtung 10 mit wenigstens einem Ausströmelement 11 untergebracht, die über einer Kühlsteuereinrichtung 12 verfügt und eingerichtet ist, um eine kühlmittelbasierte Kühlung desjenigen der verschiedenartigen Schleifwerkzeuge 9 zu realisieren, welches den Rohling 2 bearbeitet. Hierbei ist der Rohling 2 aus einer Menge potentiell verschiedenartiger Rohlinge ausgewählt und ist mit verschiedenartigen Schleifprozessen bearbeitbar. Insgesamt sind die Messeinrichtung 5, die Schleifeinrichtung 7 und die Kühleinrichtung 10 so positioniert, dass durch ein Zusammenwirken ein Rohling 2 in der Aufnahmeeinrichtung 4 messbar, schleifbar und kühlbar ist.
Zur Koordination des Zusammenwirkens sind die Schleifsteuereinrichtung 8, die Messsteuereinrichtung 6 und die Kühlsteuereinrichtung 12 mit einer Zentralsteuereinrichtung 13 zur beidseitigen Datenübertragung verbunden und in vorliegendem Ausführungsbeispiel durch die Zentralsteuereinrichtung koordiniert steuerbar.
In 4 ist dargestellt, dass die Schleifeinrichtung 7, die Messeinrichtung 5 und die Kühleinrichtung 10 für eine Bearbeitung einer Zentralfläche 14 des Rohlings eingerichtet sind.
Vorgesehen, aber nicht dargestellt ist, dass die Schleifeinrichtung 7, die Messeinrichtung 5 und die Kühleinrichtung 10 für eine Bearbeitung eines Randbereiches des Rohlings eingerichtet sind. Hierzu muss die Aufnahmeeinrichtung in einem Zentralbereich positioniert sein, um den Randbereich zu der vorgesehenen Bearbeitung freizugeben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein von einer nicht dargestellten Förderpumpe aufgebauter Kühlmitteldruck und die Auswahl der für den Schleifprozess eingesetzten Ausströmelemente 11 durch die Kühlsteuereinrichtung 12 steuerbar und ergibt sich aus festgelegten Parametern für den zu bearbeitenden Rohling 2 und den durchgeführten Schleifprozess.
Ferner sind in vorliegendem Ausführungsbeispiel die Messeinrichtung 5, die Schleifeinrichtung 7, die Kühleinrichtung 10 und die Zentralsteuereinrichtung 13 dergestalt eingerichtet, dass aus einem Los von mehreren wenigstens annähernd gleichartigen Rohlingen 2 ein korrigierter Schleifprozess an einem einzelnen Rohling 2 ermittelt werden kann.
Weiterhin weist das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Schleifwerkzeugmagazin 16 auf, welches vorzugsweise in oder an dem Gehäuse angeordnet ist und in welchem die verschiedenen Schleifwerkzeuge 9 angeordnet sind.
In vorliegendem Ausführungsbeispiel sind die Ausströmelemente 11 und Zuleitungen 17, welche das Kühlmittel zu den Ausströmelementen 11 leiten, aus laugenbeständigem Edelstahl ausgebildet.
In 5 sind blockdiagrammartig Abläufe bei der Fertigung einer asphärischen Linse dargestellt.
In der Spalte 18 ist ein prinzipieller Ablauf einer Fertigung einer asphärischen Linse dargestellt.
Ein Block 19 umfasst ein Vorschleifen einer Zylinderscheibe, ein nachfolgender Block 20 umfasst ein Läppen einer Sphäre, ein nachfolgender Block 21 umfasst eine Randbearbeitung, ein nachfolgender Block 22 umfasst ein Vorschleifen einer Asphäre und ein nachfolgender Block 23 umfasst ein Feinschleifen einer Asphäre. Zwischen den Blöcken 21 und 22 kann in vorliegendem Ausführungsbeispiel ein händischer Eingriff, insbesondere ein Ändern der Anordnung des Rohlings 2 in der Aufnahmeeinrichtung 4, erforderlich sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung betreffen in diesem Zusammenhang insbesondere die Blöcke 21 und 22, also die Randbearbeitung und das Vorschleifen der Asphäre.
Ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik zur Randbearbeitung durch Schleifen mit eingeschlossenem Kalibrierungsprozess ist blockdiagrammmäßig in Spalte 24 dargestellt, wobei zwischen den Blöcken händische Eingriffe notwendig sein können. Ein Block 25 umfasst ein Rüsten einer Maschine, ein nachfolgender Block 26 umfasst ein Schleifen mit einem Aufmaß, ein nachfolgender Block 27 umfasst ein Vermessen des Rohlings auf einer von der Schleifmaschine verschiedenen Messmaschine, ein nachfolgender Block 28 umfasst eine Korrektur eines Fertigmaßes, ein Block 29 umfasst ein Schleifen auf ein korrigiertes Endmaß, ein Block 30 umfasst ein Vermessen des Rohlings auf der Messmaschine und ein Block 31 umfasst ein Füllen einer Produktakte mit Messdaten.
Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Randbearbeitung der asphärischen Linse mit eingeschlossenem Kalibrierungsprozess ist in Spalte 32 blockdiagrammartig skizziert, wobei zwischen den Blöcken händische Eingriffe notwendig sein können. Ein Block 33 umfasst ein Rüsten einer Maschine, ein nachfolgender Block 34 umfasst ein Schleifen auf Endmaß mit integrierten Messzyklen und automatisierter Messwertübertragung und ein nachfolgender Block 35 ein Abrüsten der Maschine.
Ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik zum Vorschleifen einer Asphäre mit eingeschlossenem Kalibrierungsprozess ist in Spalte 24 blockdiagrammartig dargestellt, wobei zwischen den Blöcken händische Eingriffe notwendig sein können. Ein Block 25 umfasst ein Rüsten einer Maschine, ein nachfolgender Block 36 umfasst ein Schleifen einer Kontur mit einem Aufmaß, ein nachfolgender Block 27 umfasst ein Vermessen des Rohlings auf einer Messmaschine, ein nachfolgender Block 37 umfasst ein Erstellen einer Formkorrektur an einem externen PC, ein nachfolgender Block 38 umfasst ein Schleifen mit einer korrigierten Bahnkurve, ein nachfolgender Block 30 umfasst ein Vermessen des Bauteils auf einer Messmaschine und ein nachfolgender Block 39 umfasst ein Abspeichern einer PDF-Datei mit einer Messkurve.
Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorschleifen einer Asphäre mit eingeschlossenem Kalibrierungsprozess ist in Spalte 32 blockdiagrammartig skizziert, wobei zwischen den Blöcken händische Eingriffe notwendig sein können. Ein Block 33 umfasst das Rüsten einer Maschine, ein nachfolgender Block 34 umfasst ein Schleifen auf Endmaß mit integrierten Messzyklen und einer automatisierten Messwertübertragung und ein nachfolgender Block 35 umfasst ein Abrüsten der Maschine
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Rohling
3: Gehäuse
4: Aufnahmeeinrichtung
5: Messeinrichtung
6: Messsteuereinrichtung
7: Schleifeinrichtung
8: Schleifsteuereinrichtung
9: Schleifwerkzeuge
10: Kühleinrichtung
11: Ausströmelemente
12: Kühlsteuereinrichtung
13: Zentralsteuereinrichtung
14: Zentralfläche
16: Schleifwerkzeugmagazin
17: Zuleitungen
18: Allgemeiner Ablauf der Fertigung
19: Vorschleifen Zylinderscheibe
20: Läppen
21: Randbearbeitung
22: Vorschleifen Asphäre
23: Feinschleifen Asphäre
24: Verfahren nach dem Stand der Technik
25: Rüsten
26: Schleifen mit Aufmaß
27: Vermessung Rohling
28: Korrektur Fertigmaß
29: Schleifen Endmaß
30: Vermessung Rohling
31: Füllen Produktakte
32: Erfindungsgemäße Verfahren
33: Rüsten Maschine
34: Automatisierte Fertigung
35: Abrüsten Maschine
36: Schleifen der Kontur
37: Erstellen Formkorrektur
38: Schleifen korrigierte Bahnkurve
39: Abspeichern PDF
100: Projektionsbelichtungsanlage
102: Wafer
103: Beleuchtungssystem
104: Retikelstage
105: Retikel
106: Waferhalter
107: Projektionsobjektiv
108: Optisches Element
109: Fassung
111: Projektionsstrahl
140: Objektivgehäuse
400: Projektionsbelichtungsanlage
401: Beleuchtungssystem
402: Strahlungsquelle
403: Optik
404: Objektfeld
405: Objektebene
406: Retikel
407: Retikelhalter
408: Projektionsoptik
409: Bildfeld
410: Bildebene
411: Wafer
412: Waferhalter
413: EUV-Strahlung
414: Zwischenfokusebene
415: Feldfacettenspiegel
416: Pupillenfacettenspiegel
417: Optische Baugruppe
418: Spiegel
419: Spiegel
420: Spiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10248932 A1 [0018]
DE 102016217344 A1 [0019]
DE 202016005501 U1 [0020]
DE 102014204807 B4 [0021]
DE 3827122 C2 [0022]

Claims

Vorrichtung (1) zum kühlmittelgekühlten Schleifen einer asphärischen Linse zu einer Endform aus einer Urform eines Rohlings (2), mit einem Gehäuse (3) aufweisend eine Aufnahmeeinrichtung (4), um den Rohling (2) einzuspannen, gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung (5) mit einer Messsteuereinrichtung (6), eingerichtet zum Messen einer Momentanform des Rohlings (2), und eine Schleifeinrichtung (7) mit einer Schleifsteuereinrichtung (8), eingerichtet zum Schleifen verschiedenartiger Rohlinge (2) mit verschiedenartigen Schleifwerkzeugen (9) und verschiedenartigen Schleifprozessen, und eine Kühleinrichtung (10) mit wenigstens einem Ausströmelement (11) und einer Kühlsteuereinrichtung (12), eingerichtet für eine kühlmittelbasierte Kühlung der verschiedenartigen Schleifwerkzeuge (9) und der verschiedenartigen Rohlinge (2) bei den verschiedenartigen Schleifprozessen, wobei die Messeinrichtung (5), die Schleifeinrichtung (7) und die Kühleinrichtung (10) positioniert sind, um den Rohling (2) in der Aufnahmeeinrichtung (4) zu messen, zu schleifen und zu kühlen, wobei die Schleifsteuereinrichtung (8) und die Messsteuereinrichtung (6) und die Kühlsteuereinrichtung (12) mit einer Zentralsteuereinrichtung (13) zur beidseitigen Datenübertragung verbunden sind, und durch die Zentralsteuereinrichtung (13) koordiniert steuerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifeinrichtung (7), die Messeinrichtung (5) und die Kühleinrichtung (10) für eine Bearbeitung einer Zentralfläche (14) eines Rohlings (2) und eines Randbereiches eines Rohlings (2) eingerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einer Förderpumpe aufgebauter Kühlmitteldruck und die Auswahl der für den Schleifprozess eingesetzten Ausströmelemente (11) durch die Kühlsteuereinrichtung (12) steuerbar ist und sich aus festgelegten Parametern für den zu bearbeitenden Rohling (2) und den durchgeführten Schleifprozess ergibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5), die Schleifeinrichtung (7), die Kühleinrichtung (10) und die Zentralsteuereinrichtung (13) eingerichtet sind, aus einem Los von mehreren wenigstens annähernd gleichartigen Rohlingen (2) einen korrigierten Schleifprozess an einem einzelnen Rohling (2) zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Schleifwerkzeuge (9) in einem Schleifwerkzeugmagazin (16) angeordnet sind, welches vorzugsweise in oder an dem Gehäuse (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmelemente (11) und Zuleitungen (17), welche das Kühlmittel zu den Ausströmelementen (11) leiten, aus laugenbeständigem Edelstahl ausgebildet sind.
Verfahren zum kühlmittelgekühlten Schleifen einer asphärischen Linse zu einer Endform aus einer Urform eines Rohlings (2), wonach das Verfahren geeignet ist, verschiedenartige Rohlinge in verschiedene Endformen zu schleifen, in einem Gehäuse (3) aufweisend eine Aufnahmeeinrichtung (4), um den Rohling (2) einzuspannen dadurch gekennzeichnet, dass eine Momentanform des Rohlings (2) mittels einer Messeinrichtung (5) aufweisend eine Messsteuereinrichtung (6) bestimmt wird, der Rohling (2) mittels einer Schleifeinrichtung (7), aufweisend eine Schleifsteuereinrichtung (8), gesteuert und geschliffen wird, wobei die Schleifsteuereinrichtung (8) abhängig von der Momentanform und abhängig von der Endform aus einer Mehrzahl von verschiedenartigen Schleifwerkzeugen (9) und einer Mehrzahl von verschiedenartigen Schleifprozessen anhand festgelegter Parameter wenigstens eines der Schleifwerkzeuge (9) und wenigstens einen der Schleifprozesse zum Schleifen des Rohlings (2) auswählt, und der Rohling (2) und das verwendete Schleifwerkzeug (9) während des Schleifprozesses durch eine Kühleinrichtung (10), aufweisend wenigstens ein Ausströmelement (11) und eine Kühlsteuereinrichtung (12), kühlmittelbasiert abhängig von dem verwendeten Schleifwerkzeug (9) und dem durchgeführten Schleifprozess und der Momentanform durch die Kühlsteuereinrichtung (12) gesteuert gekühlt werden, und die Schleifsteuereinrichtung (8) und die Messsteuereinrichtung (6) und die Kühlsteuereinrichtung (12) mit einer Zentralsteuereinrichtung (13) zur beidseitigen Datenübertragung verbunden sind, und durch die Zentralsteuereinrichtung (13) koordiniert gesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach einem letzten Schleifgang von der Messeinrichtung ermittelte Endform eines Rohlings (2) von der Zentralsteuereinrichtung (13) in einer Produktakte abgespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmitteldruck und die Auswahl der für den Schleifprozess eingesetzten Ausströmelemente (11) durch die Kühlsteuereinrichtung (12) gesteuert wird und von der Zentralsteuereinrichtung (13) anhand des verwendeten Schleifwerkzeugs (9), des Schleifprozesses und des zu bearbeitenden Rohlings (2) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kalibrierprozess für wenigstens eines der Schleifwerkzeuge (9) und für wenigstens einen der Schleifprozesse durchgeführt wird, indem nach einem Vorschliffprozess eine Ist-Momentanform gemessen wird und durch die Zentralsteuereinrichtung (13) aus einer Diskrepanz zwischen der für den Vorschliffprozess erwarteten Soll-Momentanform und der gemessenen Ist-Momentanform ein korrigierter Schleifprozess bestimmt wird und dieser auf der Zentralsteuereinrichtung (13) gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Momentanform eine angestrebte Endform allseits um zwischen 0,01 mm und 0,2 mm, vorzugsweise um 0,1 mm, überragt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Los von mehreren, vorzugsweise 1 bis 3, wenigstens annähernd gleichartigen Rohlingen (2) bearbeitet wird, indem für einen ersten Rohling (2) des Loses ein korrigierter Schleifprozess bestimmt wird und für die anderen Rohlinge (2) desselben Loses ebenfalls angewendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Endform eine Zielform allseits um zwischen 0,01 mm und 0,2 mm, vorzugsweise um 0,1 mm, überragt.
Computerprogrammprodukt mit Programmiercodemitteln, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13 durchzuführen, wenn das Programm auf einer Steuereinrichtung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgeführt wird.
Projektionsbelichtungsanlage (100, 400) für die Halbleiterlithografie mit einem Beleuchtungssystem (103, 401) mit einer Strahlungsquelle (402) sowie einer Optik (107, 403, 408), welche wenigstens ein optisches Element (1, 18, 19, 20, 415, 416, 418, 419, 420, 108), insbesondere eine asphärische Linse, aufweist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente (1, 18, 19, 20, 415, 416, 418, 419, 420, 108), insbesondere wenigstens eine asphärische Linse, zumindest teilweise unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bearbeitet ist und/oder wenigstens eines der optischen Elementen (1, 18, 19, 20, 415, 416, 418, 419, 420, 108), insbesondere wenigstens eine asphärische Linse, mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13 und/oder eines Computerprogrammproduktes nach Anspruch 14 hergestellt ist.