DE102022118146B3

DE102022118146B3 - Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements für eine Lithographieanlage

Info

Publication number: DE102022118146B3
Application number: DE102022118146.4A
Authority: DE
Inventors: Conrad Wolke; Volker Thonagel; Stefan Klinghammer; Kerstin Hild; Nils Lundt
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH; Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Jenoptik AG
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2042-07-21
Also published as: US20240025003A1; JP2024014793A; EP4310592A1; CN117428576A

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements (200) für eine Lithographieanlage (100), mit den Schritten:a) Erfassen (S2) eines Höhenprofils (216) einer Oberfläche (208) eines Kristallsubstrats (202) des optischen Elements (200), undb) Ermitteln (S3), anhand des erfassten Höhenprofils (216), einer Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) des optischen Elements (200) in einem optischen System (102, 104) der Lithographieanlage (100) in Bezug auf eine spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung einer polarisierten Strahlung (204), wobei die Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) eine Orientierung in Bezug auf eine Drehung des optischen Elements (200) um eine durch die Oberfläche (208) hindurch verlaufende Mittelachse (214) des optischen Elements (200) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements für eine Lithographieanlage.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Zur Sicherstellung einer ausreichenden Lebensdauer können optische Elemente der Lithographieanlage aus einem Kristallsubstrat, wie beispielsweise Kalziumfluorid (CaF₂) hergestellt werden. Kristalle mit kubischer Symmetrie wie CaF₂ sind ohne symmetriebrechende Störung optisch isotrop. Jedoch können beispielsweise aus dem Prozess des Kristallwachstums, aufgrund der Materialbearbeitung oder eines Temperaturgradienten Verspannungen auftreten. Diese Verspannungen können, zum Beispiel bei mechanischer Beanspruchung, zu einer spannungsinduzierten Doppelbrechung (engl. birefringence) führen. Dadurch können die Polarisationseigenschaften einer durch das betreffende optische Element transmittierten Strahlung gestört werde. Dies führt zu einer Begrenzung der Auflösung der Lithographieanlage.
Bekannt ist, dass bei Strahlungsausbreitung in der [111]-Kristallrichtung des Kristallgitters des Kristallsubstrats eine Störung der Polarisationseigenschaften minimal ist. Weiterhin ist beispielsweise aus der US 6,904,073 B2 bekannt, dass die Störung der Polarisationseigenschaften bei Drehen des optischen Elements um seine Mittelachse („Clocking“) variieren und insbesondere sechs Minima in der Drehwinkelverteilung aufweisen. Durch geeignete Drehorientierung des optischen Elements kann somit der Einfluss der spannungsinduzierten Doppelbrechung bei transmittierter polarisierter Strahlung minimiert werden. Allerdings sind bekannte Verfahren zum Ermitteln der optimalen Drehorientierung aufwendig und erfordern einen komplexen Testaufbau.
In der WO 2003/096124 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Rohlings aus einem Kristallmaterial als Vorstufe zur Herstellung einer Linse oder eines Linsenteils für ein Objektiv, insbesondere ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage offenbart. Bei dem Verfahren wird zunächst die Orientierung einer definiert innerhalb der Kristallstruktur orientierten ersten Kristallrichtung bestimmt. Dann wird der optische Rohling derart bearbeitet, dass die erste Kristallrichtung im Wesentlichen senkrecht auf einer optischen Roh-Fläche des optischen Rohlings steht. Dann wird eine Markierung auf dem optischen Rohling oder auf einer Haltefassung des optischen Rohlings aufgebracht, welche in einem definierten Zusammenhang zu einer zweiten Kristallrichtung steht, welche einen von Null verschiedenen Winkel zur ersten Kristallrichtung einnimmt.
In der US 2004/0089023 A1 ist ein Herstellungsverfahren für ein optisches Element offenbart, welches einen Wachstumsschritt zum Züchten eines Fluoridkristall-Blocks aufweist. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ermitteln von zwei oder mehr Kristallorientierungen des Blocks, einen Schritt zum Ausschneiden eines optischen Materials aus dem Block entlang einer der ermittelten Kristallorientierungen, und einen Schritt zum Durchführen einer vorbestimmten Bearbeitung des optischen Materials, um ein optisches Element zu erhalten.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements für eine Lithographieanlage bereitzustellen.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:

a) Erfassen eines Höhenprofils einer Oberfläche eines Kristallsubstrats des optischen Elements, und
b) Ermitteln, anhand des erfassten Höhenprofils, einer Einbau-Orientierung des optischen Elements in einem optischen System der Lithographieanlage in Bezug auf eine spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung einer polarisierten Strahlung, wobei die Einbau-Orientierung eine Orientierung in Bezug auf eine Drehung des optischen Elements um eine durch die Oberfläche hindurch verlaufende Mittelachse des optischen Elements aufweist.

Dadurch kann eine optimale Einbau-Orientierung des optischen Elements in Bezug auf eine spannungsinduzierte Doppelbrechung einfacher ermittelt werden. Insbesondere kann das vorgeschlagene Ermitteln der optimalen Einbau-Orientierung nahtlos und ohne großen Mehraufwand in das herkömmliche Verfahren zur Herstellung des Kristallsubstrats eines optischen Elements eingefügt werden. Dabei wird ein ohnehin erforderlicher Prozessschritt des Erfassens des Höhenprofils (Oberflächenpasse) so ersetzt, dass die Information über die optimale Einbau-Orientierung, welche für einen Benutzer des optischen Elements von großem Wert ist, auf einfache Weise miterzeugt wird.
Eine spannungsinduzierte Doppelbrechung führt insbesondere dazu, dass Polarisationseigenschaften einer durch das optische Element transmittierten Strahlung verändert und gestört werden. Beispielsweise erfährt eine Strahlung, welche das optische Element passiert, bei einer spannungsinduzierten Doppelbrechung einen Kontrastverlust aufgrund einer Änderung der Polarisationsrichtung.
Die spannungsinduzierte Doppelbrechung und die dadurch verursachte Veränderung der Polarisationseigenschaften transmittierter Strahlung variiert bei Drehen des optischen Elements um seine Mittelachse („Clocking“). Durch geeignete Drehorientierung des optischen Elements kann somit der Einfluss der spannungsinduzierten Doppelbrechung bei transmittierter polarisierter Strahlung minimiert werden.
Die Einbau-Orientierung wird insbesondere anhand (z. B. in Abhängigkeit) des erfassten Höhenprofils ermittelt. Die derart ermittelte Einbau-Orientierung ist insbesondere eine Einbau-Orientierung in Bezug auf die spannungsinduzierte Doppelbrechung. Die anhand des erfassten Höhenprofils ermittelte Einbau-Orientierung des optischen Elements in dem optischen System ist insbesondere eine Orientierung, für welche eine spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung einer polarisierten Strahlung gering und/oder minimal ist, so dass eine Störung der Polarisationseigenschaften einer durch das optische Element transmittierten Strahlung gering ist.
Das Verfahren dient insbesondere zum Herstellen des Kristallsubstrats des optischen Elements. Die Oberfläche des Kristallsubstrats ist insbesondere eine Fläche einer Stirnseite des optischen Elements. Die Oberfläche des Kristallsubstrats kann eine ebene Fläche oder eine gekrümmte Fläche sein.
Das Höhenprofil der Oberfläche beschreibt insbesondere die Oberflächenstruktur des Kristallsubstrats. Aus dem Höhenprofil der Oberfläche kann insbesondere eine bezüglich der spannungsinduzierten Doppelbrechung günstige Einbau-Orientierung des optischen Elements in dem optischen System der Lithographieanlage abgeleitet werden.
Das Erfassen des Höhenprofils der Oberfläche weist beispielsweise ein Erfassen einer Oberflächen-Passe (eines Oberflächenpassebilds) auf, d.h. ein Erfassen einer Formabweichung der realen Oberfläche von einer Soll-Oberflächenform. Das Erfassen des Höhenprofils erfolgt beispielsweise mithilfe einer interferometrischen Messung.
Die ermittelte Einbau-Orientierung kann zum Beispiel einen oder mehrere Werte eines Drehwinkels (Azimuthwinkel) bezüglich der Drehung um die Mittelachse aufweisen.
Die Mittelachse ist beispielsweise eine Flächennormale der Oberfläche. Die Mittelachse ist beispielsweise senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des optischen Elements.
Die Mittelachse bzw. Drehachse ist beispielsweise eine Achse, die durch den Masseschwerpunkt des optischen Elements verläuft. Die Mittelachse bzw. Drehachse ist beispielsweise eine Achse, die parallel zur Oberflächennormalen der dem Masseschwerpunkt nächstgelegenen Außenfläche der Oberfläche des Kristallsubstrats verläuft. Die vorstehend genannten Eigenschaften der Mittelachse bzw. Drehachse können sich anstatt auf die Endgeometrie des fertigen optischen Elements auch auf eine Stufe im Vorprozess zur Endgeometrie des optischen Elements beziehen.
Die Mittelachse bzw. Drehachse ist beispielsweise die nach der Lichtintensität gewichtete Summe aller Normalenvektoren der beleuchteten Fläche des optischen Elements in dessen jeweiliger Position bezüglich der Einstrahlung der polarisierten Strahlung.
Die „Einstrahlung einer polarisierten Strahlung“ im Betrieb des optischen Elements in dem optischen System umfasst die Einstrahlung einer linear polarisierten, vertikal polarisierten und/oder horizontal polarisierten Strahlung auf das optische Element. Die polarisierte Strahlung ist beispielsweise eine polarisierte DUV-Strahlung. Eine Ausbreitungsrichtung/Strahlungsrichtung der Strahlung auf das optische Element im Betrieb des optischen Elements ist beispielsweise eine um einen Einfallwinkel zur Mittelachse geneigte Richtung. Der Einfallwinkel hat beispielsweise einen Wert im Bereich von 30° bis 60° und/oder beträgt beispielsweise 45°. Der Einfallwinkel kann jedoch auch einen anderen Wert haben.
Das Ermitteln der Einbau-Orientierung des optischen Elements anhand des erfassten Höhenprofils umfasst beispielsweise ein Ermitteln, anhand des erfassten Höhenprofils, einer Einbau-Orientierung des optischen Elements in dem optischen System, für welche eine spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung einer polarisierten Strahlung geringer und/oder minimal ist im Vergleich zu anderen Einbau-Orientierungen in Bezug auf die Drehung des optischen Elements um die Mittelachse.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren vor Schritt a) den Schritt:

Polieren der Oberfläche des Kristallsubstrats derart, dass das Höhenprofil der Oberfläche erzeugt wird.

Insbesondere wird durch das Polieren der Oberfläche das Höhenprofil der Oberfläche erzeugt, durch welches eine günstige Einbau-Orientierung in Bezug auf eine spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung einer polarisierten Strahlung sichtbar wird. Man kann auch sagen, dass durch das Polieren der Oberfläche eine in dem Kristallsubstrat vorhandene Struktur, welche für die spannungsinduzierte Doppelbrechung indikativ ist und/oder sie verursacht, an der Oberfläche als eine Oberflächenstruktur mit dem Höhenprofil sichtbar wird.
Das Polieren der Oberfläche umfasst beispielsweise ein Polieren einer gesamten Oberfläche einer Seite (z. B. Stirnseite) des Kristallsubstrats. Das Polieren der Oberfläche kann jedoch beispielsweise auch ein Polieren nur eines Abschnitts einer Oberfläche einer Seite (z. B. Stirnseite) des Kristallsubstrats umfassen. Dies kann den Vorteil haben, dass ein weiterer Polierschritt zum Entfernen des Höhenprofils entfallen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Polieren ein magneto-rheologisches Polieren der Oberfläche.
Ein magneto-rheologisches Polieren (engl. magneto-rheological Finishing, MRF) wird mit einem magneto-rheologischen Fluid aus magnetischen Partikeln, Poliermittel und Wasser ausgeführt. Beispielswiese wird das Fluid über eine Düse kontinuierlich auf ein rotierendes Rad aufgebracht. Das rotierende Rad weist, z.B. unterhalb seiner Radoberfläche, einen Magneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes auf, das die Viskosität des Fluids verändert. Beispielsweise richten sich magnetischen Partikeln (z.B. Eisenpartikel) des Fluids im Magnetfeld aus und bilden eine am Rad haftende, steife Struktur, und Wasser und Schleifpartikel konzentrieren sich als verfestigte, dünne Polierschicht an der Oberfläche.
Das Kristallsubstrat wird beispielsweise in eine bewegliche Halterung gespannt und an der zu bearbeitenden Oberfläche in die polierende Schicht getaucht. Die bewegliche Halterung kann zum Beispiel auch Antriebsmittel, eine Steuereinheit und dergleichen aufweisen zum (z.B. (voll-)automatischen) Positionieren des Kristallsubstrats.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Polieren der Oberfläche mithilfe spiralförmigen Abtastens der Oberfläche durchgeführt, wobei das spiralförmige Abtasten von einem äußeren Bereich der Oberfläche spiralförmig um einen durch die Mittelachse definierten Mittelpunkt der Oberfläche und zu dem Mittelpunkt hin erfolgt.
Dabei wird die Oberfläche insbesondere mit der sog. Rundmethode, auch R-Phi-Methode genannt, poliert. Insbesondere wird die Oberfläche entlang von Azimuthwinkeln bei kleiner werdendem Radius überstrichen, ähnlich einem Abtasten einer Schallplatte mit einem Tonarm.
Die Anmelderin hat in Versuchen festgestellt, dass bei einem Polieren mit der Rundmethode der Materialabtrag an der Oberfläche derart erfolgt, dass eine Oberflächenstruktur mit einem Höhenprofil erzeugt wird, aus welchem eine bezüglich der spannungsinduzierten Doppelbrechung günstige Einbau-Orientierung abgeleitet werden kann. Mit anderen Worten wurde festgestellt, dass durch das Polieren der Oberfläche eine in dem Kristallsubstrat vorhandene Struktur, welche für die spannungsinduzierte Doppelbrechung indikativ ist und/oder sie verursacht, an der Oberfläche als eine Oberflächenstruktur mit dem Höhenprofil sichtbar wird.
Das spiralförmige Abtasten der Oberfläche kann beispielsweise durch Bewegen des Kristallsubstrats und/oder durch Bewegen eines Polierwerkzeugs / Polierkopfs einer Poliervorrichtung erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Polieren der Oberfläche mithilfe Drehens des optischen Elements um die Mittelachse und gleichzeitigen radialen Bewegens eines Polierwerkzeuges zu einem durch die Mittelachse definierten Mittelpunkt der Oberfläche.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren nach Schritt b) den Schritt:

Markieren der ermittelten Einbau-Orientierung an dem optischen Element.

Dadurch kann die ermittelte Einbau-Orientierung zu einem späteren Zeitpunkt an dem optischen Element selbst abgelesen und/oder mithilfe eines Messgeräts, wie beispielsweise eines kommerziell verfügbaren Interferometers, ermittelt werden.
Bei dem Markieren wird insbesondere eine Markierung an dem optischen Element, zum Beispiel an dem Kristallsubstrat, einer Mantelfläche des Kristallsubstrats, der Oberfläche des Kristallsubstrats und/oder einem Randbereich der Oberfläche des Kristallsubstrats, aufgebracht.
Die Markierung kann eine permanente oder eine nichtpermanente Markierung sein. Die Markierung wird beispielsweise aufgemalt (z.B. mit einem Stift, Lackstift und/oder Silberlackstift) oder eingraviert (z.B. mittels Lasergravur und/oder Sandstrahlgravur).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem Markieren der ermittelten Einbau-Orientierung an dem optischen Element einen Schritt eines Polierens der Oberfläche zum Entfernen des Höhenprofils der Oberfläche, sodass eine an dem optischen Element aufgebrachte Markierung, welche die ermittelte Einbau-Orientierung kennzeichnet, erhalten bleibt.
Dadurch kann die in dem ersten Polierschritt, beispielsweise mit der Rundmethode, eingebrachte Oberflächenstruktur, in einem zweiten Polierschritt wieder entfernt werden. Damit kann eine kleinere Oberflächenrauheit der Oberfläche erreicht werden, ohne die Markierung der optimalen Einbau-Orientierung zu verlieren.
Der zweite Polierschritt erfolgt beispielsweise durch mäanderförmiges magnetorheoligisches Polieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Kristallsubstrat einen Kristall mit kubischer Symmetrie, einen Monokristall, einen fluoriden Kristall, Kalziumfluorid, Magnesiumfluorid, Bariumfluorid und/oder Lutetium-Aluminium-Granat auf.
Ein Kristall mit kubischer Symmetrie, wie beispielsweise Kalziumfluorid (CaF₂), hat eine hohe Kristallsymmetrie. Ein Monokristall (auch Einkristall genannt) ist ein makroskopischer Kristall, dessen Bausteine (Atome, Ionen oder Moleküle) ein durchgehendes einheitliches, homogenes Kristallgitter bilden. Die Summenformel von Magnesiumfluorid lautet MgF₂, die von Bariumfluorid BaF₂ und die von Lutetium-Aluminium-Granat LuAG.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Oberfläche des Kristallsubstrats von einer [111]-Kristallebene des Kristallsubstrats gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Oberfläche des Kristallsubstrats von einer [100]-Kristallebene, einer [010]-Kristallebene oder einer [001]-Kristallebene des Kristallsubstrats gebildet.
Die Nomenklatur der Kristallebenen [111], [100], [010] und [001] entspricht der in der Kristallographie üblichen Nomenklatur von Ebenen im Kristallgitter basierend auf Millerschen Indizes a, b, c.
Die Oberfläche des Kristallsubstrats kann aber auch von einer beliebigen anderen Ebene bezüglich der Kristallordnung des Kristallsubstrats gebildet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optische Element ein transmittierendes optisches Element, ein teiltransmittierendes optisches Element, ein Strahlteiler, ein Strahlteiler eines optischen Pulsverlängerers, eine Linse und/oder ein Kammerfenster der Lithographieanlage.
Ein optischer Pulsverlängerer wird auch optischer Puls-Stretcher genannt. Ein Kammerfenster der Lithographieanlage ist beispielsweise ein Kammerfenster einer Gaskammer einer Lichtquelle der Lithographieanlage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei dem Ermitteln der Einbau-Orientierung des optischen Elements ein Drehwinkel des optischen Elements in Bezug auf die Drehung des optischen Elements um die Mittelachse ermittelt, für welchen die spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung der polarisierten Strahlung geringer und/oder minimal ist im Vergleich zu anderen Drehwinkeln in Bezug auf die Drehung des optischen Elements um die Mittelachse.
Beispielsweise werden auch mehrere Werte für Drehwinkel des optischen Elements in Bezug auf die Drehung des optischen Elements um die Mittelachse ermittelt, für welche die spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung der polarisierten Strahlung ein (z.B. lokales) Minimum aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei dem Ermitteln der Einbau-Orientierung des optischen Elements ein Drehwinkel des optischen Elements relativ zu einer Polarisationsebene der einfallenden polarisierten Strahlung ermittelt.
Der/die (optimale/n) Drehwinkel des optischen Elements relativ zur Polarisationsebene der einfallenden polarisierten Strahlung weisen beispielsweise Werte zwischen 0° oder 90° auf.
Die Polarisationsebene der einfallenden polarisierten Strahlung, welche eine elektromagnetische Strahlung ist, wird beispielsweise durch einen Vektor des elektrischen Feldes einer linear polarisierten einfallenden Strahlung aufgespannt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei dem Ermitteln der Einbau-Orientierung des optischen Elements eine Winkelverteilung von Höhenwerten des erfassten Höhenprofils der Oberfläche ermittelt, wobei Winkel der Winkelverteilung einem jeweiligen Drehwinkel des optischen Elements in Bezug auf die Drehung des optischen Elements um die Mittelachse entsprechen.
Beispielsweise wird das Höhenprofil der Oberfläche durch Erfassen eines Oberflächenpassebilds erfasst und werden Höhenwerte oder den Höhenwerten entsprechende Intensitätswerte innerhalb vorbestimmter Azimuthwinkelbereiche (z. B. Kreissegmente der Oberfläche bei einer kreisrunden Oberfläche) des Oberflächenpassebilds integriert und/oder gemittelt.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage;
2 zeigt ein optisches Element der Lithographieanlage aus 1;
3 zeigt das optische Element aus 2 in einer Ansicht von oben;
4 zeigt das optische Element aus 2 in einer Ansicht von vorne;
5 veranschaulicht eine [111]-Ebene eines Kristallgitters;
6 veranschaulicht eine [100]-Ebene eines Kristallgitters;
7 veranschaulicht eine [010]-Ebene eines Kristallgitters;
8 veranschaulicht eine [001]-Ebene eines Kristallgitters;
9 zeigt ein Kristallsubstrat des optischen Elements aus 2 während eines Poliervorgangs einer Oberfläche des optischen Elements;
10 zeigt eine Ansicht ähnlich 9, wobei ein Poliermuster veranschaulicht ist;
11 zeigt ein Bild in Graustufen eines Höhenprofils der Oberfläche aus 9 nach dem Polieren;
12 zeigt eine Winkelverteilung von Höhenwerten des Bilds des Höhenprofils aus 11; und
13 zeigt ein Flussablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen eines optischen Elements für eine Lithographieanlage.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektionssystem 104 (vorliegend auch als „Projektionsobjektiv“ bezeichnet) umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind vorzugsweise jeweils in einem nicht gezeigten Vakuumgehäuse angeordnet. Jedes Vakuumgehäuse wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert. Die Vakuumgehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebsvorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sein können. Ferner können auch elektrische Steuerungen und dergleichen in dem Maschinenraum angeordnet sein.
Die DUV-Lithographieanlage 100 weist eine Lichtquelle 106 auf. Als Lichtquelle 106 kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108 im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die Strahlung 108 gebündelt, und die gewünschte Betriebswellenlänge (Arbeitslicht) wird aus der Strahlung 108 herausgefiltert. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 kann nicht dargestellte optische Elemente, wie etwa Spiegel oder Linsen, aufweisen.
Nach dem Durchgang durch das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die Strahlung 108 auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 110 geleitet. Die Photomaske 110 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 110 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einem Wafer 112 abgebildet wird.
Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 114, 116, 118 und/oder Spiegel 120, 122 zur Abbildung der Photomaske 110 auf den Wafer 112 auf. Dabei können einzelne Linsen 114, 116, 118 und/oder Spiegel 120, 122 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 124 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der hier gezeigten Linsen und Spiegel rein beispielhaft und nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 114, 116, 118 und/oder Spiegel 120, 122 vorgesehen sein.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse (nicht gezeigt) und dem Wafer 112 kann durch ein flüssiges Medium 126 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 126 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 126 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
Der in einer DUV-Lithographieanlage 100 beispielsweise eingesetzte ArF-Excimerlaser als Lichtquelle 106 emittiert Strahlung in Form kurzer Lichtpulse von etwa 20 ns Dauer. Bei typischen Pulsenergien von 10 mJ oder mehr stellen die hohen Leistungsspitzen des Lasers ein erhebliches Degradationsrisiko für nachfolgende optische Elemente des Strahlformungs- und Beleuchtungssystems 102 und des Projektionssystems 104 dar. Zur Vermeidung einer Degradierung nachfolgender Optiken kann ein optischer Pulsverlängerer (optischer Puls-Stretcher, OPuS) 128 eingesetzt werden. Der optische Puls-Stretcher 128 umfasst einen oder mehrere Strahlteiler 130 (z.B. 45°-Strahlteiler), die einen Teil der Strahlung 108 auskoppeln. Der ausgekoppelte Teil der Strahlung 108 erfährt im Anschluss mithilfe mehrfacher Reflexion an hochreflektierenden Spiegeln (nicht gezeigt), eine zeitliche Verzögerung gegenüber dem durch den Strahlteiler 130 transmittierten Teil der Strahlung 108, bevor er diesem nach erneuter Reflexion an dem Strahlteiler 130 folgt. Die hochreflektierenden Spiegel sind beispielsweise justierbar an Halterungen 132 angebracht.
Die im optischen Puls-Stretcher 128 verwendeten Strahlteiler 130 werden hier insbesondere aus einem Kristallmaterial mit kubischer Symmetrie wie beispielsweise Kalziumfluorid (CaF₂) hergestellt.
Auch Linsen der DUV-Lithographieanlage 100, wie beispielsweise die Linsen 114, 116, 118, oder ein Kammerfenster 134 einer Gaskammer der Lichtquelle 106 können aus einem Kristallmaterial mit kubischer Symmetrie, wie beispielsweise CaF₂, hergestellt sein.
Es ist bekannt, dass optisch isotrope Kristalle, zum Beispiel durch Verspannungen bzw. mechanische Beanspruchung, eine spannungsinduzierte Doppelbrechung (engl. birefringence) eines einfallenden Lichtstrahls verursachen können. Eine Doppelbrechung bedeutet, dass der Brechungsindex von der Polarisationsrichtung abhängt. Auch kubische Kristalle wie CaF₂, die intrinsisch optisch isotrop sind, können zum Beispiel bei mechanischer Beanspruchung doppelbrechend werden (spannungsinduzierte Doppelbrechung). Ursachen für solche Störungen und Verspannungen können aus dem Prozess des Kristallwachstums, aus der Materialbearbeitung, aus mechanischer Beanspruchung, aus mechanischer Einwirkung durch eine Fassung, aus Temperaturgradienten durch inhomogene Erwärmung im Betrieb und/oder als Folge von Materialdegradation (ggf. in Verbindung mit dem Auftreten von Gleitebenen) herrühren.
Eine spannungsinduzierte Doppelbrechung des Strahlteilers 130, einer der Linsen 114, 116, 118, des Kammerfensters 134 oder anderer optischer Elemente der DUV-Lithographieanlage 100 kann die Polarisationseigenschaften der transmittierten Strahlung 108 stören. Insbesondere kann eine unterschiedliche Brechung der beiden Polarisationskomponenten der Strahlung 108 an einer Oberfläche des betreffenden optischen Elements 114, 116, 118, 130, 134 auftreten, so dass es zu unterschiedlichen Ablenkungen und damit Aufspaltung der Polarisationsanteile kommt. Zudem kann beim Durchlaufen des entsprechenden optischen Elements 130, 114, 116, 118, 134 ein Phasenunterschied zwischen den Polarisationsanteile der transmittierten Strahlung auftreten. Die Folge ist eine unscharfe Abbildung, wodurch die erreichbare Auslösung der DUV-Lithographieanlage 100 begrenzt wird.
2 zeigt beispielhaft ein optisches Element 200 der DUV-Lithographieanlage 100. Das optische Element 200 ist zum Beispiel ein Strahlteiler 130 des optischen Puls-Stretchers 128. In anderen Beispielen kann es sich jedoch auch um ein anderes optisches Element (z. B. 114, 116, 118, 134) der DUV-Lithographieanlage 100 handeln. Das optische Element 200 weist ein Kristallsubstrat 202 auf. Das Kristallsubstrat 202 umfasst beispielsweise einen CaF₂-Kristall. Im fertig hergestellten Zustand weist das optische Element 200 auch Beschichtungen und dergleichen auf, welche in den Figuren nicht dargestellt und im Folgenden nicht weiter beschrieben sind, da es sich hier um ein Verfahren zur Herstellung des Kristallsubstrats 202, insbesondere zur Bearbeitung des Kristallsubstrats 202, handelt.
Das Kristallsubstrat 202 weist eine der einfallenden Strahlung 204 zugewandte Stirnseite 206 mit einer Oberfläche 208 auf. Es ist zu beachten, dass im Zustand in dem auf der Stirnseite 206 eine Beschichtung (nicht gezeigt) aufgebracht ist, die Oberfläche 208 des Kristallsubstrats 202 - entgegen der Darstellung in den Figuren (z.B. 2) - nicht sichtbar ist.
Die Oberfläche 208 des Kristallsubstrats 202 kann beispielsweise von einer [111]-Kristallebene 302 (5) des Kristallgitters 300 des Kristallsubstrats 202 gebildet sein. Alternativ kann die Oberfläche 208 des Kristallsubstrats 202 beispielsweise auch von einer [100]-Kristallebene 304, [010]-Kristallebene 306 oder einer [001]-Kristallebene 308 des Kristallgitters 300 des Kristallsubstrats 202 gebildet sein. In anderen Beispielen kann die Oberfläche 208 des Kristallsubstrats 202 auch von einer anderen beliebigen Ebene des Kristallgitters 300 des Kristallsubstrats 202 gebildet sein.
In den 5 bis 8 sind diese Kristallebenen 302, 304, 306, 308 eines kubisches Kristalls 300, z. B. eines CaF₂-Monokristalls, gekennzeichnet. Die Nomenklatur der Kristallebenen 302, 304, 306, 308 folgt der in der Kristallographie üblichen Nomenklatur von Kristallebenen im Kristallgitter basierend auf Millerschen Indizes a, b, c. In den 5 bis 8 ist die Kristallebene 302 mit [abc]= [111], die Kristallebene 304 mit [abc] = [100], Kristallebene 306 mit [abc] = [010] und die Kristallebene 308 mit [abc] = [001] gezeigt.
Die in 2 gezeigte auf das optische Element 200 einfallende Strahlung 204 ist beispielsweise eine linear polarisierte DUV-Strahlung (ähnlich der Strahlung 108 in 1) mit einer Ausbreitungsrichtung 210. Ein Vektor des elektrischen Feldes der Strahlung 204 ist mit dem Bezugszeichen E gekennzeichnet. Die in 2 gezeigte Strahlung 204 ist insbesondere vertikal polarisiert. Eine Polarisationsebene 212 der Strahlung 204 wird von dem E-Feld-Vektor E und der Ausbreitungsrichtung 210 aufgespannt. In anderen Beispielen kann die Strahlung 204 beispielsweise auch horizontal polarisiert sein. Wie im Folgenden noch genauer beschrieben, kann durch geeignete Drehung des optischen Elements 200 um eine Mittelachse 214, d. h. durch geeignetes Einstellen eines Drehwinkels α (Azimuthwinkel α) des optischen Elements 200, eine Störung der Polarisationseigenschaften der Strahlung 204 beim Durchgang durch das optische Element 200 gering gehalten werden.
3 zeigt das optische Element 200 aus 2 in einer Ansicht von oben. Wie in 3 zu sehen, ist die Ausbreitungsrichtung 210 der einfallende Strahlung 204 relativ zur Oberfläche 208 um einen Winkel ß geneigt. Der Winkel ß beträgt beispielsweise 45°. Die durch das optische Element 200 transmittierte Strahlung ist mit dem Bezugszeichen 204' gekennzeichnet. Wenn es sich bei dem optischen Element 200 um einen Strahlteiler handelt, gibt es auch einen reflektierten Anteil der Strahlung 204, der jedoch aus Anschauungsgründen nicht in den Figuren eingezeichnet ist.
4 zeigt das optische Element aus 2 in einer Ansicht von vorne mit Blick auf die Oberfläche 208 des Kristallsubstrats 202 (es wird auch hier darauf hingewiesen, dass in dem Zustand, in dem eine oder mehrere Beschichtungen auf der Oberfläche 208 des Kristallsubstrats 202 aufgebracht sind, die Oberfläche 208 - entgegen der Darstellung in den Figuren - nicht mehr sichtbar ist). In 4 ist die Drehung des optischen Elements 200 um seine Mittelachse 214 zur Einstellung des Winkels α nochmal veranschaulicht. Dieses Einstellen des Winkels α wird auch als „Clocking“ bezeichnet. Des Weiteren sind in 4 Werte des Winkels α von 0°, 90°, 180°, 270° und 360° gekennzeichnet.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements für eine Lithographieanlage mit Bezug zu den 9 bis 13 beschrieben. Beispielsweise wird dabei das in den 2 bis 4 gezeigte optische Element 200 für die in 1 gezeigte DUV-Lithographieanlage 100 hergestellt. Insbesondere wird mit dem Verfahren eine in Bezug auf eine spannungsinduzierte Doppelbrechung günstige Einbau-Orientierung des optischen Elements 200 in einem optischen System (z.B. dem Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 oder dem Projektionssystem 104 in 1) ermittelt.
In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird die Oberfläche 208 des Kristallsubstrats 202 des optischen Elements 200 poliert. Das Polieren in Schritt S1 erfolgt insbesondere derart, dass ein Höhenprofil 216 (siehe vergrößerter Ausschnitt in 3) der Oberfläche 208 erzeugt wird, durch welches eine in dem Kristallsubstrat 202 vorhandene Struktur, welche für die spannungsinduzierte Doppelbrechung indikativ ist und/oder sie verursacht, an der Oberfläche 208 als eine Oberflächenstruktur mit dem Höhenprofil 216 sichtbar wird.
Dazu wird die Oberfläche 208 beispielsweise mit einem magneto-rheologischen Polierverfahren unter Anwendung einer sog. Rundmethode (R-Phi-Methode) bearbeitet, bei der die Oberfläche 208 in einem Spiralmuster 218 (10) bearbeitet wird. Man kann auch sagen, dass die Oberfläche 208 ähnlich abgetastet wird, wie eine Schallplatte, bei der ein Tonarm in einem Spiralmuster über die Schallplatte fährt.
Eine Vorrichtung 220 (9) zum magneto-rheologisches Polieren weist beispielsweise ein rotierendes Rad 222 als einen Werkzeugkopf mit einem Magneten 224 in seinem Inneren auf. Über eine Düse (nicht gezeigt) wird kontinuierlich ein magneto-rheologisches Fluid 226 auf das rotierende Rad 222 aufgebracht. Das magneto-rheologische Fluid 226 umfasst insbesondere magnetische Partikel, Poliermittel und Wasser. Das von dem Magneten 224 erzeugte Magnetfeld verändert die Viskosität des Fluids 226. Beispielsweise richten sich Eisenpartikel in dem Fluid 226 aus und bilden eine am Rad 222 haftende, steife Struktur, und Wasser und Schleifpartikel konzentrieren sich als verfestigte, dünne Polierschicht an der Oberfläche des Rades 222. Die Vorrichtung 220 zum magneto-rheologischen Polieren umfasst auch eine Halterung (nicht gezeigt) zum Halten und Drehen (Pfeil 228) des Kristallsubstrats 202 um seine Mittelachse 214. Zudem umfasst die Vorrichtung 220 zum magneto-rheologischen Polieren auch eine Einrichtung (nicht gezeigt) zum Bewegen des Rades 222 entlang einer radialen Richtung 230 des optischen Elements 200.
Mithilfe von Drehen des optischen Elements 200 um die Mittelachse 214 entlang der Bewegungsrichtung 228 (9) und gleichzeitigem radialen Bewegen des Polierwerkzeuges 222 zu einem durch die Mittelachse 214 definierten Mittelpunkt 232 der Oberfläche 208 wird die Oberfläche 208 poliert. Dadurch wird ein spiralförmiges Abtasten (Spiralmuster 218 in 10) der Oberfläche 208 durch den Polierkopf 222 bewirkt. Insbesondere wird die Oberfläche 208 von einem äußeren Bereich 234 (10) der Oberfläche 208 aus spiralförmig zu dem Mittelpunkt 232 auf polierende Weise bearbeitet.
Die Anmelderin hat in Versuchen festgestellt, dass bei dem beschriebenen Polieren mit der Rundmethode der Materialabtrag an der Oberfläche 208 derart erfolgt, dass eine Oberflächenstruktur mit einem Höhenprofil 216 (3) erzeugt wird, welches für die spannungsinduzierte Doppelbrechung indikativ ist. Mit anderen Worten wird durch das beschriebene Polieren eine in dem Kristallsubstrat 202 vorhandene Struktur, welche im Zusammenhang mit einer spannungsinduzierten Doppelbrechung steht, als charakteristisches Höhenprofil 216 der Oberfläche 208 herausgearbeitet. Das heißt folglich, dass das mit dem erfindungsgemäßen Polieren erzeugte Höhenprofil 216 mit einer spannungsinduzierten Doppelbrechung beim Verwenden des optischen Elements 200 in einem optischen System korrespondiert. Demnach kann durch Auswerten des Höhenprofils 216 eine günstige und/oder optimale Einbau-Orientierung (insbesondere ein optimaler Azimuthwinkel α) des optischen Elements 200 ermittelt werden.
In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird das in Schritt S1 erzeugte Höhenprofil 216 der Oberfläche 208 des Kristallsubstrats 202 erfasst.
In 11 ist beispielhaft ein erfasstes Oberflächenpassebild 400 der Oberfläche 208 nach dem Polieren in Schritt S1 gezeigt. Das Oberflächenpassebild 400 wird beispielsweise mithilfe interferometrischer Messung erfasst. In dem Oberflächenpassebild 400 in 11 ist das Höhenprofil 216 (3) der Oberfläche 208 nach dem Polieren in Schritt S1 in Graustufen dargestellt. Somit entsprechen die Graustufen in dem Oberflächenpassebild 400 in 11 verschiedenen Höhenwerten. Da das Oberflächenpassebild 400 beispielsweise mithilfe einer interferometrischen Messung ermittelt wurde, können die in 11 gezeigten Graustufen auch bei der interferometrischen Messung erfasste Intensitäten darstellen, welche wiederum Höhenwerten des Höhenprofils 216 entsprechen.
Das durch das Oberflächenpassebild 400 erfasste Höhenprofil 216 weist beispielsweise (z.B. für ein CaF₂-Kristallsubstrat) in Abhängigkeit des Azimuthwinkels δ sechs lokale Minima 402, 404, 406, 408, 410 und 412 (d.h. Minima der Höhe H oder der Intensität I) bei mittleren Winkelwerten δ von δ1, δ2, δ3, δ4, δ5 und δ6 auf. In 11 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die drei Hauptminima 404, 408 und 412 bei mittleren Winkeln δ von δ2, δ4 und δ6 gekennzeichnet. In 12 sind alle sechs Minima 402, 404, 406, 408, 410 und 412 zu sehen. Es wird daraufhin gewiesen, dass für ein Kristallsubstrat 202 aus einem anderen Material als CaF₂ - beispielsweise BaF₂ oder LuAG - ein durch ein Oberflächenpassebild 400 erfasstes Höhenprofil 216 auch andere materialcharakteristische Eigenschaften aufweisen kann.
Es wird angemerkt, dass in dem Oberflächenpassebild 400 in 11 drei Ausnehmungen 414 zu sehen sind, welche durch eine Halterung (nicht gezeigt) verursacht wurden. Zum Erfassen des Oberflächenpassebilds 400 wird die Halterung jedoch entfernt und somit spielen die Ausnehmungen 414 für die Auswertung keine Rolle.
In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird anhand des erfassten Höhenprofils 216, also zum Beispiel anhand des in 11 dargestellten Oberflächenpassebilds 400, eine günstige Einbau-Orientierung des optischen Elements 200 in einem optischen System 102, 104 ermittelt. Insbesondere wird eine Einbau-Orientierung des optischen Elements 200 ermittelt, für welche eine spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung einer polarisierten Strahlung 204 (2) minimal ist. Die Einbau-Orientierung ist eine Orientierung in Bezug auf die Drehung (Azimuthdrehung) des optischen Elements 200 um seine Mittelachse 214.
Insbesondere wird ein Drehwinkel α (2) des optischen Elements 200 in Bezug auf die Drehung um die Mittelachse 214, für welchen die spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung der polarisierten Strahlung 204 minimal ist, ermittelt. Dabei können zum Beispiel auch mehrere Werte des Drehwinkels α ermittelt werden, für welche die spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung der polarisierten Strahlung 204 ein (z. B. lokales) Minimum aufweist. Weiterhin kann der Drehwinkel α auch zusätzlich relativ zur Polarisationsebene 212 (2) der einfallenden polarisierten Strahlung 204 ermittelt werden.
Wie in 12 gezeigt, wird zum Ermitteln der Einbau-Orientierung des optischen Elements 200 eine Winkelverteilung 416 von Höhenwerten H oder entsprechenden Intensitätswerten des erfassten Höhenprofils 216 der Oberfläche 208, also z.B. des Oberflächenpassebilds 400, ermittelt. Dazu werden die Höhenwerte H oder Intensitätswerte I in vorbestimmten Winkelbereichen Δδ (z.B. Kreissegmenten 418, 11) des erfassten Oberflächenpassebilds 400 integriert oder gemittelt. Es ist zu beachten, dass der Winkelbereich Δδ und das zugehörige Kreissegment 418 in 11 aus Gründen der Veranschaulichung übertrieben groß gezeichnet sind. Weiterhin werden die integrierten und/oder gemittelten Werte (z.B. Höhenwerte H oder Intensitätswerte I) als Winkelverteilung 416 über den gesamten Winkelbereich des Vollkreises von 360° aufgetragen. In 12 sind somit die sechs Minima bei δ1, δ2, δ3, δ4, δ5 und δ6 in der Winkelverteilung 416 zu sehen.
Weiterhin ist in 12 ein aus der Literatur adaptierter Graph 420 gezeigt, der die intrinsische Doppelbrechung eines [111]-orientierten CaF₂-Kristalls zeigt. Wie die Anmelderin damit demonstrieren kann, ist eine große Übereinstimmung, insbesondere hinsichtlich der Lage der sechs Minima 402, 404, 406, 408, 410 und 412, zwischen dem die Doppelbrechung beschreibenden Graph 420 und der mithilfe des erfassten Höhenprofils 216, d.h. aus dem Oberflächenpassebild 400, ermittelten Winkelverteilung 416 zu erkennen. Somit kann die Anmelderin damit ein alternatives Verfahren zum Ermitteln der hinsichtlich einer spannungsinduzierten Doppelbrechung günstigen Einbau-Orientierung eines optischen Elements präsentieren. Insbesondere kann die hinsichtlich der spannungsinduzierten Doppelbrechung günstige Einbau-Orientierung, d.h. der hinsichtlich der spannungsinduzierten Doppelbrechung günstige Drehwinkel α, direkt aus dem Oberflächenpassebild 400 des Höhenprofils 216 als einer oder mehrere der Winkel δ1 bis δ6 der Minima 402 bis 412 (insbesondere δ2, δ4, δ6 der Hauptminima 404, 408, 412) ermittelt werden, ohne einen zusätzlichen Testaufbau und ein zusätzliches Testverfahren. Insbesondere kann ein ohnehin erforderlicher Prozessschritt des Polierens der Oberfläche 208 (Schritt S1) und des Erfassens des Höhenprofils 216 (Oberflächenpassebild 400) so modifiziert werden, dass die Information über den optimalen Einbau-Winkel α ohne großen Mehraufwand mitgeliefert wird. Ein Winkel δ2, δ4, δ6 jedes der Hauptminima 404, 408, 412 in 12 kann als ein günstiger Einbau-Winkel α (2) im Sinne eines „Clocking“ des optischen Elements 200 betrachtet werden.
In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird die ermittelte günstige Einbau-Orientierung, zum Beispiel einer der Winkel δ2, δ4, δ6, an dem optischen Element 200 markiert. Dadurch kann die ermittelte günstige Einbau-Orientierung beispielsweise von einem Kunden an dem optischen Element 200 selbst abgelesen und/oder mithilfe eines Messgeräts, wie beispielsweise eines kommerziell verfügbaren Interferometers, ermittelt werden.
In Schritt S4 wird insbesondere eine Markierung 424 (2 und 3) an dem optischen Element 200 bei einem oder mehreren der in Schritt S3 ermittelten günstigen Drehwinkel δ2, δ4, δ6 angebracht. In dem gezeigten Beispiel wird die Markierung 424 auf eine Mantelfläche 422 des optischen Elements 200 aufgemalt (z.B. mit einem Lackstift). In anderen Beispielen kann eine Markierung 424 auch in das optische Element 200 eingraviert und/oder in einem Randbereich der Oberfläche 208 angebracht werden.
In einem optionalen fünften Schritt S5 des Verfahrens wird die Oberfläche 208 erneut poliert. Dieser weitere Polierschritt dient zum Entfernen des in Schritt S1 erzeugten Höhenprofils 216 der Oberfläche 208. Dabei wird die aufgebrachte Markierung 424 (2), welche die ermittelte Einbau-Orientierung kennzeichnet, nicht entfernt. Durch Anwenden des Schritts S5 kann eine geringere Rauheit der Oberfläche 208 erreicht werden. Gleichzeitig bleibt die Markierung 424, welche dem Anwender zeigt, mit welcher Drehorientierung α das optische Element 200 in ein optisches System (z.B. 102, 104, 1) einzubauen ist, um eine spannungsinduzierte Doppelbrechung zu minimieren, erhalten.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE

100: DUV-Lithographieanlage
102: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
104: Projektionssystem
106: Lichtquelle
108: Strahlung
110: Photomaske
112: Wafer
114: Linse
116: Linse
118: Linse
120: Spiegel
122: Spiegel
124: optische Achse
126: Medium
128: optischer Pulsverlängerer
130: Strahlteiler
132: Halterung
134: Kammerfenster
200: optisches Element
202: Kristallsubstrat
204, 204': Strahlung
206: Stirnseite
208: Oberfläche
210: Ausbreitungsrichtung
212: Polarisationsebene
214: Mittelachse
216: Höhenprofil
218: Spiralmuster
220: Vorrichtung
222: Rad
224: Magnet
226: Fluid
228: Drehrichtung
230: Richtung
232: Mittelpunkt
234: Bereich
300: Kristall
302: Kristallebene
304: Kristallebene
306: Kristallebene
308: Kristallebene
310: Kristallachse
312: Kristallachse
314: Kristallachse
316: Kristallachse
400: Oberflächenpassebild
402: Minimum
404: Minimum
406: Minimum
408: Minimum
410: Minimum
412: Minimum
414: Ausnehmung
416: Winkelverteilung
418: Kreissegment
420: Graph
422: Mantelfläche
424: Markierung
α: Winkel
β: Winkel
δ: Winkel
δ1: Winkel
δ2: Winkel
δ3: Winkel
δ4: Winkel
δ5: Winkel
δ6: Winkel
a: Millerscher Index
b: Millerscher Index
c: Millerscher Index
E: Vektor des elektrischen Feldes
H: Höhenwert
I: Intensitätswert
S1-S5: Verfahrensschritte
X: Richtung
Y: Richtung
Z: Richtung

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements (200) für eine Lithographieanlage (100), mit den Schritten: a) Erfassen (S2) eines Höhenprofils (216) einer Oberfläche (208) eines Kristallsubstrats (202) des optischen Elements (200), und b) Ermitteln (S3), anhand des erfassten Höhenprofils (216), einer Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) des optischen Elements (200) in einem optischen System (102, 104) der Lithographieanlage (100) in Bezug auf eine spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung einer polarisierten Strahlung (204), wobei die Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) eine Orientierung in Bezug auf eine Drehung des optischen Elements (200) um eine durch die Oberfläche (208) hindurch verlaufende Mittelachse (214) des optischen Elements (200) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren vor Schritt a) den Schritt aufweist: Polieren (S1) der Oberfläche (208) des Kristallsubstrats (202) derart, dass das Höhenprofil (216) der Oberfläche (208) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Polieren (S1) ein magneto-rheologisches Polieren der Oberfläche (208) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Polieren (S1) der Oberfläche (208) mithilfe spiralförmigen Abtastens der Oberfläche (208) durchgeführt wird, und das spiralförmige Abtasten von einem äußeren Bereich (234) der Oberfläche (208) spiralförmig (218) um einen durch die Mittelachse (214) definierten Mittelpunkt (232) der Oberfläche (208) und zu dem Mittelpunkt (232) hin erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, wobei das Polieren (S1) der Oberfläche (208) mithilfe Drehens des optischen Elements (200) um die Mittelachse (214) und gleichzeitigen radialen Bewegens eines Polierwerkzeuges (222) zu einem durch die Mittelachse (214) definierten Mittelpunkt (232) der Oberfläche (208) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das Verfahren nach Schritt b) den Schritt aufweist: Markieren (S4) der ermittelten Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) an dem optischen Element (200).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren nach dem Markieren (S4) der ermittelten Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) an dem optischen Element (200) einen Schritt eines Polierens (S5) der Oberfläche (208) zum Entfernen des Höhenprofils (216) der Oberfläche (208) umfasst, sodass eine an dem optischen Element (200) aufgebrachte Markierung (424), welche die ermittelte Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) kennzeichnet, erhalten bleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, wobei das Kristallsubstrat (202) einen Kristall (300) mit kubischer Symmetrie, einen Monokristall, einen fluoriden Kristall, Kalziumfluorid, Magnesiumfluorid, Bariumfluorid und/oder Lutetium-Aluminium-Granat aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Oberfläche (208) des Kristallsubstrats (202) von einer [111]-Kristallebene (302) des Kristallsubstrats (202) gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Oberfläche (208) des Kristallsubstrats (202) von einer [100]-Kristallebene (304), einer [010]-Kristallebene (306) oder einer [001]-Kristallebene (308) des Kristallsubstrats (202) gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das optische Element (200) ein transmittierendes optisches Element (130, 114, 116, 118), ein teiltransmittierendes optisches Element (130), ein Strahlteiler (130), ein Strahlteiler (130) eines optischen Pulsverlängerers (128), eine Linse (114, 116, 118) und/oder ein Kammerfenster (134) der Lithographieanlage (100) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, wobei bei dem Ermitteln (S3) der Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) des optischen Elements (200) ein Drehwinkel (α) des optischen Elements (200) in Bezug auf die Drehung des optischen Elements (200) um die Mittelachse (214) ermittelt wird, für welchen die spannungsinduzierte Doppelbrechung bei Einstrahlung der polarisierten Strahlung (204) geringer und/oder minimal ist im Vergleich zu anderen Drehwinkeln in Bezug auf die Drehung des optischen Elements um die Mittelachse.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, wobei bei dem Ermitteln (S3) der Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) des optischen Elements (200) ein Drehwinkel (α) des optischen Elements (200) relativ zu einer Polarisationsebene (212) der einfallenden polarisierten Strahlung (204) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, wobei bei dem Ermitteln (S3) der Einbau-Orientierung (δ2, δ4, δ6) des optischen Elements (200) eine Winkelverteilung (416) von Höhenwerten (H) des erfassten Höhenprofils (216) der Oberfläche (208) ermittelt wird, und wobei Winkel (δ) der Winkelverteilung (416) einem jeweiligen Drehwinkel (α) des optischen Elements (200) in Bezug auf die Drehung des optischen Elements (200) um die Mittelachse (214) entsprechen.