EP2155932A2 - Method for the production of an optical element by means of a molding process, optical element produced according to said method, collector, and lighting system - Google Patents
Method for the production of an optical element by means of a molding process, optical element produced according to said method, collector, and lighting systemInfo
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- EP2155932A2 EP2155932A2 EP08801441A EP08801441A EP2155932A2 EP 2155932 A2 EP2155932 A2 EP 2155932A2 EP 08801441 A EP08801441 A EP 08801441A EP 08801441 A EP08801441 A EP 08801441A EP 2155932 A2 EP2155932 A2 EP 2155932A2
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Definitions
- the invention relates to a method for producing an optical element by molding, an optical element produced by such a method, a collector shell, in particular for a grazing-incidence collector for use, in particular in EUV radiation in the wavelength range of 4 to 30 nm, preferably from 7 to 15 nm. Furthermore, the invention relates to a microlithography projection exposure apparatus, in particular also an illumination system of such a microlithography projection exposure apparatus.
- Optical elements for example for microlithography systems, have hitherto been produced, for example, by vapor deposition on prefabricated substrates. This is described for example in DE 10 2005 017 742 A1.
- DE 10 2005 017 742 A1 At least the optically active coating is deposited on a substrate.
- Such methods are on the one hand very expensive, on the other hand for coating, for example, in closed areas unsuitable.
- a disadvantage of the systems for example from DE 10 2005 017 742 A1, was that the substrates were non-conductors which could charge electrostatically, for example, when installed in an illumination system.
- Collectors for illumination systems having a wavelength preferably ⁇ 126 nm, particularly preferably wavelengths in the EUV range of 4 to 30 nm, in particular at 7 nm or at 13.5 nm for receiving the from a light source radiated light and for illuminating a region in a plane with a plurality of rotationally symmetrical mirror shells, which are arranged one inside the other about a common axis of rotation, are known in a variety of designs.
- US 5,763,930 shows a nested collector for a pinch-plasma light source, which serves to collect the radiation emitted by the light source and to focus in a light guide.
- the document US 6,285,737 B1 discloses a lighting system with a grazing-incidence collector mirror.
- the collector mirror comprises a plurality of individual mirrors in a stacked arrangement.
- the individual mirror surfaces of the stack do not form a contiguous surface, in particular no closed surface such as, for example, a surface of revolution.
- a surface of revolution is an area obtained by rotating about an axis of rotation of a curve lying in a plane including the axis of rotation.
- the individual mirrors of the stacked mirror array according to US Pat. No. 6,285,737 B1 consist of a base layer which forms the base body and is coated with a reflection layer of, for example, rhodium, molybdenum, gold or other alloys.
- the single mirror is coated with ruthenium.
- the application of the individual layers is carried out by a vapor deposition or a sputtering method, d. H. with conventionally known methods on a base body.
- the thickness of the metal layer forming the reflection layer is very large, in particular more than 100 nm, in order to be resistant to the thermal influences due to the arrangement with respect to the light source. After vapor deposition, the layer is optically polished.
- the mirror shells thus formed have either flat, elliptical or aspherical surfaces.
- the ruthenium coated single mirrors reflect 50-84% of EUV radiation when the angle of incidence to the surface normal is 75 to 80 °, i. H. the mirror is operated under grazing incidence.
- collectors As an alternative to the collector system of an array with stacks of individual mirrors, as described in US 6,285,737, you can also collectors with closed surfaces, for example, use surfaces of revolution in illumination systems for EUV lithography. Such collectors have become known, for example, from US Pat. No. 7,091,505, US 2003-0043455A1, US Pat. No. 7,015,489 US 2005 / 023645A1, US 2006-0097202 A1 or EP 1225481.
- the collectors with closed mirror shells described in the aforementioned documents are preferably designed as systems with a plurality of closed mirror shells arranged one inside the other and are referred to as so-called nested collectors.
- Closed mirror shells are, for example, annular closed mirror surfaces.
- the collector shells which are formed as closed surfaces, for example as surfaces of revolution, either have the disadvantage of a low reflectivity of the incident light or are unstable and prone to deformation under thermal stress, as they occur in particular in EUV systems.
- the invention is therefore based on the object in a first aspect
- a layer system comprising in the first method, at least one separation layer system and a reflective layer system, in the second method, a separation layer system without reflective layer system, deposited.
- the main body is formed on the layer system by electroforming, in particular an electrochemical process.
- the detachment of the optical element, for example, the collector shell on the release layer system from the impression takes place.
- an evaporation step for the reflection layer system follows in the second method, in the first method the optical element, for example the collector shell, has already been completed.
- the problem of the molding process consists in finding a suitable separating layer system which allows taking into account the existing layer stresses an impression without influencing the optimal optical properties of the reflection layer (in the first method) and maintaining the mechanical stability of the individual layers.
- PVD Physical Vapor Deposition
- thermal evaporation, evaporation with electron beam evaporators or sputtering, in particular sputtering with magnetron sources are used as the coating method.
- the evaporation source is positioned below the impression body to be coated.
- a sufficiently homogeneous layer thickness can be achieved on the one hand by a large distance between source and impression body on the other hand by simultaneous evaporation using a plurality of uniformly arranged sources.
- the sources When using sputtering techniques, the sources must be evenly spaced near the surface of the molded article to be coated, due to the high sputtering gas pressure required in this process.
- An optimal layer thickness homogeneous technik can by one of the form of the
- the vapor deposition of the evaporation surface facing away from the surface of the molded article to be coated can be done for example by rotation of the Abform stressess during the coating process.
- the subsequent coating of already molded optical elements is carried out during sputtering, as already explained, with a plurality of sources arranged equidistant or with a source adapted to the shape of the impression body.
- a plurality of sources arranged equidistant or with a source adapted to the shape of the impression body.
- thermal sources or electron beam evaporator the use of glare techniques allows a uniform coating thickness distribution over the entire surface of the optical element.
- An inventive impression-layer system for the production of optical elements for example collector shells for grazing-incidence collectors, under which the entirety of Abform stresses, release layer system, layer system and the base body forming base layer before the impression, ie separation comprises, is for the first embodiment of an inventive optical element, in particular collector shell characterized by the sequence of Abform analyses and layers of silicon dioxide SiO 2, gold Au and galvanized, for example, at collectors ruthenium Ru 1 nickel Ni.
- the second alternative embodiment of the optical element, for example the collector shell is characterized by a sequence of molded articles and layers of SiO 2 , Ru, Cr, Ru, Cr, Ni and galvanized Ni in the case of a grazing-incidence collector.
- optical elements in which the light is reflected in grazing incidence that is, under grazing-incidence
- Grazing-incidence reflection is preferably understood as meaning a reflection in which the reflection angle is more than 70 degrees to the normal, which is perpendicular to the reflecting surface.
- a normal-incidence reflection is preferably understood to be a reflection in which the reflection angle is less than 30 degrees to the normal, which is perpendicular to the reflective surface.
- a normal-incidence optical element for example a normal-incidence mirror
- the mirror surface in a particular embodiment of a multi-layer system, for example, a multi-layer system of Mo / Be alternating layers or Mo / Si alternating layers.
- a multi-layer system for example, a multi-layer system of Mo / Be alternating layers or Mo / Si alternating layers.
- layer systems comprise more than 40, preferably more than 60 such alternating layers.
- the incident light is reflected substantially normal-incidence, that is, at angles ⁇ 30 degrees, to the surface normal.
- Optical elements which are operated under normal incidence may be normal-incidence collector mirrors or, in particular, facet mirrors, for example field facet mirrors or pupil facet mirrors, as are known from US Pat. No. 6,658,084 B2 or US 2006/0 132 747 A1.
- a faceted optical element for example a field facet mirror, can comprise 72 field facets which are applied to a mirror support or a substrate. Each individual mirror facet acts as a normal-incidence mirror.
- the separating layer system comprises an SiO 2 layer deposited on the molding body and an Au layer deposited on Si 2 O 2 .
- the detachment of the optical element, for example, the collector shell takes place with an additional Au layer from the Abform stresses between the SiO 2 - and Au surface in the separation layer system.
- Au is detached from the reflection layer, preferably chemically.
- the separation takes place directly between the layer system of the collector shell and SiO 2
- a conditioning step is provided.
- the SiO 2 layer is exposed to a surface treatment after deposition over a predefined period of time.
- the layer system is then deposited directly on the SiO 2 layer.
- layers of ruthenium and an adhesion layer of chromium may preferably be deposited alternately. The separation takes place in such systems between the SiO 2 and the Ru surface.
- the optical element is produced quasi from the inside to the outside.
- the production from the inside to the outside has the advantage that also collector shells with closed surfaces and small diameters, preferably diameter d ⁇ 200 mm, can be produced.
- Another advantage, in particular in the case of normal-incidence facet mirrors, is the ease of manufacture.
- the optical element can also be produced by molding the base body and subsequent coating. Again, there is the provision of a Abform stresses, with a surface that corresponds to the geometry of the optical element. If the optical element is a collector shell, the surface corresponds to the inner wall of the
- the main body is molded on the impression body, preferably by an electrochemical process. Subsequently, the main body is detached from the impression body. Time-shifted and with other equipment is then the deposition of a layer system.
- the system comprises at least one reflective layer which is applied to the surface of the base body. This is also done by thermal evaporation, electron beam evaporation or sputtering.
- An impression layer system for example for the production of collector shells by molding the base body and subsequent coating is characterized by the sequence of Abform stresses and layers of silicon dioxide SiO 2 , gold Au or palladium Pd as a release layer system. Ruthenium Ru can subsequently be applied by vapor deposition.
- the coating of the reflection layer system consisting of at least one Ru layer or a Mo / Si or Mo / Be multi-layer system, as already stated with several equally spaced sources or with the shape of the Abform stressess adapted source executed.
- Electron beam evaporator the inner surface of the collector shell is subsequently coated with the use of glare techniques with Ru.
- a collector dish is preferably used in a grazing-incidence collector.
- a collector comprises not only a single rotationally symmetrical shell or rotary shell, but a plurality of such rotationally symmetrical collector shells, wherein the rotation shells are arranged one inside the other around a common axis of rotation.
- the collector is designed with at least two collector shells arranged one inside the other, preferably four, six, eight or ten collector shells. This is part of an illumination system for the EUV wavelength range, in which the optical radiation is recorded at an angle greater than 70 ° to the surface normal. In such a case, it is a grazing-incidence collector.
- Grazing-incidence collectors have the advantage over normal-incidence collectors that they degrade only to a small extent due to the debris of the source, ie they hardly lose their reflectivity. Furthermore grazing incidence collectors are always simpler structure, since they usually have only an optical coating. With these, reflectivities> 80% can be achieved with lower surface roughness requirements.
- a collector shell as a grazing-incidence element
- a normal-incidence element for example a facet mirror or an imaging mirror or a normal-incipient collector mirror
- an impression body made of a suitable material, for example quartz glass or kanigienized aluminum, is first produced and superpolished.
- the superpolishing reduces the surface roughness of the molded body or sample body, also referred to as a mandrel, to values corresponding to those required by a conventional multilayer system coated normal-incidence optical element in order to achieve high
- Such roughnesses are preferably in the range of 0.2 nm HSFR.
- the roughness HSFR denotes the RMS roughness at spatial frequencies between 10 nm and a few ⁇ m.
- the impression body After the superpolishing of the impression body, the impression body is provided with a coating.
- a coating may be, for example, a 50 to 200 nm thick gold layer.
- a metal layer for example a nickel or copper layer, is grown on the 50-200 nm-thick conductive gold layer with the aid of galvanic methods.
- the gold layer serves as a cathode.
- the gold layer with the metal layer deposited thereon for example the nickel layer, is separated and a Mo / Si multilayer layer with a Ru covering layer is grown on this separated layer.
- the production of a facet or of a normal-incidence element with molding techniques can also be carried out by applying a Ru layer to the mandrel and a multilayer system of Mo / Si on the Ru layer.
- the substrate layer for example, nickel Ni or Cu copper is grown galvanically.
- the last layer of the multilayer system is a conductive Mo layer which can serve as a cathode in such a process.
- the Mo layer can be designed correspondingly thick.
- Substrate layer of the optical element using the molding process during the galvanic deposition of the substrate support cooling channels or cooling lines are introduced. These cooling lines are used for the molding of the high absorbed heat energy, which can be, for example, between 3 and 5 watts per facet for a faceted element.
- the cooling takes place with the aid of a liquid medium, for example water.
- To galvanize the cooling elements into the substrate surface first about 0.5 mm thick metal layer, for example of nickel or copper, grown on the metal layer connected to the mandrel. After growing a first part of the metal layer serving as the substrate layer, the cooling elements, in particular the cooling line, are then positioned. After the cooling lines are positioned, metal is further deposited by galvanic means, so that the cooling lines are firmly and materially embedded in the substrate surface. By embedding the cooling line in the substrate layer in particular a low heat transfer resistance is ensured.
- the optical element or a part of the optical element is separated from the mandrel by a temperature shock.
- the entire unit of mandrel and optical element is subjected to a temperature jump, typically to lower temperatures. Due to the different coefficients of thermal expansion of mandrel and the materials of the grown optical element, a separation between the mandrel and the grown optical element or part of the optical element occurs as soon as the thermally induced stresses exceed the adhesive stresses between the layers of the optical element and the mandrel.
- a gold layer can serve as the gold remains on the separated metal body constituting the substrate.
- Ru can also serve as a separating layer, especially in grazing-incidence components.
- a grazing-incidence component for example a grazing-incidence mirror, preferably a grazing-incidence collector, in particular with closed
- a grazing-incidence component for example a grazing-incidence mirror, preferably a grazing-incidence collector, in particular with closed
- collectors are to be specified, which are characterized by a high stability.
- Collector cups which are preferably designed as annular closed mirror surfaces, for example, as a rotation surfaces, to be provided with ruthenium as a reflection layer.
- the geometric dimension of a collector shell are chosen such that it is characterized by a length I of> 120 mm. If the collector shell is not a closed surface but, for example, a partially perforated surface, instead of the diameter, the vertical distance (d / 2) of the end point from a straight line along which the length of the collector shell is defined.
- the vertical distance d / 2 is ⁇ 375 mm, preferably ⁇ 150 mm, in particular ⁇ 100 mm, particularly preferably ⁇ 75 mm, very particularly preferably ⁇ 50 mm.
- the distance d / 2 is between 40 mm and 375 mm, in particular between 40 mm and 135 mm, particularly preferably between 40 mm and 75 mm.
- the collector shells according to the present invention are so-called rotary shells.
- Rotational trays are trays obtained by rotating plane curves around an axis of rotation, with both the axis of rotation and the plane curve lying in one plane. Examples for
- Rotary dishes are cylindrical dishes, spherical dishes or bowls.
- the plane curve is a parallel to the axis of rotation
- the plane curve is a semicircle with the center on the axis of rotation and cone shells a straight line that intersects the axis of rotation.
- characteristic sizes for the collector shells is in present application whose length I and the diameter d or half the diameter, ie the radius taken.
- the length I means the length of the plane curve from a start to an end point.
- the collector shell viewed in the longitudinal direction of the axis of rotation, has an initial and an end point.
- the starting point is the point of the shell closest to the light source, the end point being the point of the shell farthest from the light source.
- the distance between the light source and the starting point is also referred to as the starting distance. This is smaller than the distance of the end point viewed from the light source in the longitudinal direction of the optical axis.
- the vertical distance of the starting point from the rotation axis is also referred to as the first radius or ra and the distance of the end point as the second radius re.
- the diameter d is defined over the radius of the end point re.
- the length (I) along the rotation axis is> 120 mm and the diameter d ⁇ 750 mm, in particular d ⁇ 300 mm, in particular ⁇ 200 mm, in particular ⁇ 150 mm, particularly preferably ⁇ 100 mm.
- the diameters of the mirror shells are in the range 80 mm to 750 mm, preferably in the range 80 mm to 270 mm, particularly preferably in the range 80 mm to 150 mm.
- the inventors have recognized that particularly good imaging properties can be achieved by the coating comprising Ru on a metal base body.
- a high stability is achieved. Further, by using a plurality of such nested cups to a nested collector, a high collection aperture with a small number of trays can be achieved. Furthermore, in a developed embodiment, a high efficiency is achieved by the selected minimum length I ⁇ 120 mm.
- the collector shells comprise a base body, preferably of a metal and a layer system, which is arranged on the base body is.
- the layer system comprises at least the reflection layer forming an optical surface.
- the layer system according to a first embodiment comprises only the reflective layer.
- the main body is preferably made of a metal, preferably galvanized nickel. As further materials, copper and ruthenium are conceivable for the main body or a sequence of these materials and also mixtures.
- the layer thickness of the reflection layer made of ruthenium is preferably between in each case including 10 nm to 150 nm, preferably 10 nm to 120 nm, particularly preferably 15 nm to 100 nm, very particularly preferably between 20 and 80 nm.
- 10 nm to 150 nm preferably 10 nm to 120 nm, particularly preferably 15 nm to 100 nm, very particularly preferably between 20 and 80 nm.
- the layer system is designed as a multilayer system comprising in each case the components ruthenium and chromium, which are arranged alternately in layers.
- the coating parameters such as layer thicknesses, layer thickness ratios between the individual layers, bedampfger ngsraten and other process parameters at the deposition, in particular the vapor deposition of the individual layers are optimized and adjusted or controlled with respect to the desired result.
- the multilayer system is formed in detail by a first ruthenium layer forming the optical surface and a second ruthenium layer.
- An adhesive layer is provided between the first and second ruthenium layers. This is preferably made of chrome.
- a metallic intermediate layer which is preferably made of the same metal as the base layer forming the base layer.
- the intermediate layer will preferably also consist of nickel.
- the layer thickness of nickel is preferably ⁇ 30 nm.
- the adhesive layers have no further function, so that layer thicknesses in the range between 1 and 5 nm inclusive, preferably 1 to 2 nm, can be considered sufficient here. These are preferably formed from chromium.
- the layer thickness of the first ruthenium layer is 5 to 20 nm, preferably 8 to 12 nm.
- the second ruthenium layer is characterized by a layer thickness which is between 20 to 80 nm, preferably between 30 and 60 nm.
- the embodiments of the collector shell are characterized by a microroughness in the range of less than 2 nm RMS at a wavelength of 13 nm at the optical surfaces.
- the collector shells thus have a sufficiently high reflectivity.
- the geometric design of the collector shell takes place as a rotation shell, d. H. as a rotationally symmetrical body with respect to a rotational or rotational symmetry axis.
- the collector shells are therefore closed surfaces.
- the axis of rotation corresponds to the optical axis OA of the collector shell.
- the single collector shell is preferred as aspheric segment with
- the mirror shells are a rotation dish of an ellipsoid, a paraboloid or a hyperboloid.
- a paraboloid results in a completely parallel beam and thus a lying at infinity light source.
- Collectors with rotating bowls whose plane curves are sections of hyperboloid lead to a divergent beam and are of particular interest when the collector should be as small as possible.
- the molding method according to the invention is used in grazing-incidence components to provide cooling devices.
- a first layer of a metal for example a nickel or a copper layer is first electrodeposited onto the conductive layer, for example the gold layer having a thickness of 50-200 nm, which has been applied to the impression body, ie the mandrel, the gold layer being deposited as Cathode serves.
- cooling and / or structural elements such as cooling pipes or bearing elements are positioned on the surface of the grown metal layer.
- a further second layer of metal consisting of nickel or copper, is then electrodeposited in such a way that the cooling and structural elements are firmly and materially embedded in the substrate.
- the first layer is between 0.1 and 1 mm thick and the second layer between 1 and 4 mm.
- a reflective normal-incidence element may be a mirror used, for example, in an imaging system such as a projection objective.
- normal-incidence elements may, for example, also be normal-incidence collector mirrors.
- the normal-incidence element is single facets of a faceted optical element.
- Such faceted optical elements having a multiplicity of individual facets, for example field facets or pupil facets, have become known from US Pat. No. 7,006,595.
- the faceted optical element shown in US Pat. No. 7,006,595 comprises, for example, 216 field facets as well as many pupil facets.
- the release layer system may be a metal layer deposited on the impression body, for example an Au layer or a Ru layer.
- the main body of the reflective normal-incidence element can then be galvanically grown on this layer and serves as the cathode.
- a metal on the separation layer for example of nickel or copper by electroplating can be done in two steps.
- a first layer thickness for example in the range of 0.1 to 0.8 mm, preferably 0.5 mm of nickel or copper on the gold layer, which is applied to the impression body, are deposited. Then it is possible to position structural elements or cooling elements which are to be introduced into the basic body.
- a second layer of metal for example nickel or copper, is electrodeposited.
- the cooling lines or bearing elements are thus firmly and materially introduced into the electrodeposited body. As a result, in particular a low heat transfer resistance is ensured.
- the main body can be separated from the impression body by a temperature shock.
- a further step can then on the separated body a multilayer system for the reflective normal-incidence element, for example consisting of Mo / Si are applied.
- the uppermost Mo layer would then form the electrode for the electrodeposition.
- the uppermost Mo layer is formed correspondingly thick.
- an electrode layer for example in the form of a metal layer, e.g. a gold Au layer or a nickel Ni layer can be applied to the multilayer system.
- the complete normal-incidence element including the multiple layer system deposited on it, can then be separated from the impression body.
- the normal-incidence elements produced by means of molding techniques according to the invention are characterized in particular by a base body consisting of a metal such as nickel or copper, and a separating layer arranged between the multiple-layer system and the base body, for example consisting of Au and one Cover layer arranged above the multilayer system, for example a Ru layer. Furthermore, mechanical components such as joint adapters or even cooling elements such as cooling tubes can be introduced very easily into the molded metal body.
- FIG. 1 shows, in a highly schematically simplified representation, a first embodiment of a grazing-incidence element according to the invention, in this case a collector shell;
- FIGS. 2a-b illustrate two further geometric embodiments of collector shells;
- FIG. 3 illustrates a second embodiment of a collector shell
- FIG. 4a - b illustrate schematically simplified the structure of a
- FIGS. 4c -4d illustrate the impression on the basis of signal flow images
- FIG. 5 shows, on the basis of a diagram, the influence of the detachment time for the Au layer on the roughness
- Fig. 6a-b illustrate a molding layer system for collector shells according to a second embodiment before and after the separation in
- FIG. 7 illustrates the
- Figures 8a-b illustrate a magnetron sputtering apparatus for making the coatings of the first and second embodiments
- Figure 9 illustrates a system for sputtering the reflection layer on the
- FIG. 10 shows, on the basis of a section of an illumination system, a collector with collector shells designed according to the invention:
- FIGS. 11a-c illustrate by way of example exemplary possible values for roughness and reflections based on diagrams;
- Fig. 12a - g first possibility of the production of normal-incidence elements by means of a molding process
- FIG. 13 a - h second possibility of producing normal-incidence elements with the aid of a molding method: FIG.
- Fig. 14a-h third way of producing normal-incidence elements by means of a molding process.
- FIG. 1 illustrates, in a schematically simplified representation, the basic structure of a first embodiment of a grazing-incidence element, for example a collector shell 1, produced, for example, by means of molding techniques on the basis of a section in the z-x plane.
- a collector shell This is designed as a rotationally symmetric element.
- the z-axis is defined by the optical axis OA, which corresponds to the rotational symmetry axis RA.
- the collector shell is produced as a rotation shell by rotation of the curve K, which is planar in section in the z-x plane, about the rotational symmetry axis RA.
- the z-x plane containing the rotational symmetry axis RA is also referred to as the meridional plane.
- the following reference symbols are defined in the coordinate system zx with respect to the optical axis OA: a starting point e endpoint z (a) z-coordinate of the starting point of the collector shell z (e) z-coordinate of the end point of the collector shell x (a) x-coordinate of the Start point x (e) x-coordinate of the end point
- the starting point a defines in the coordinate system the first end region 2 of the collector shell 1, also referred to as the object-side or input-side end region, and the end point b the second end region 3, which is also referred to as the image-side or output-side end region of the individual collector shell 1 with respect to an arrangement in an illumination system That is, the starting point is the point that is closest to the light source when the collector is used in an illumination system in the light path, and the end point is the point farthest from the light source.
- the distance between the optical axis OA and the starting point a in the zx coordinate system defines the radius ra of the first end region and the distance between the optical axis OA and the end point e the radius re of the second end region 3.
- the distance between the first and second end regions in z-direction determines the length I of the collector shell 1.
- the inventively embodied collector shell 1 has a length I, which describes the distance between the starting point a and the end point e along the optical axis OA, which is preferably greater than 120 mm, preferably in one Range between 80mm and 300mm, in particular in the range between 150 mm and 200 mm.
- Diameter, i. the diameter d (2-re) at the end point e of the collector shell 1 at the second end region 3 is ⁇ 750 mm, in particular ⁇ 200 mm, particularly preferably ⁇ 150 mm, in particular ⁇ 100 mm.
- the diameter d is in the range of 80 mm to 200 mm. re denotes the radius at the end of the shell, d. H. the distance of the end point on the shell surface from the rotation axis.
- the collector shell 1 comprises a base body 4 which is designed to be rotationally symmetrical with respect to the axis OA and which may also be referred to as a rotation shell, which has an optical surface 6 on the inner circumference 5. In this case, it is the surface of the collector shell 1, which receives a bundle of rays incident from a light source and reflects in the direction of the image.
- the base body 4 on the inner circumference 6 a layer system 7, comprising at least one optically active layer in the form of a reflection layer 8.
- the reflection layer 8 is preferably made of ruthenium.
- the collector shell 1 consists at least of the reflection layer 8 as a functional layer and at least one further layer, which is also referred to as a top or bottom layer and forms the base body 4.
- the base body comprises a metal layer, for example a Ni or Cu layer, to which a thin layer has been applied.
- the layer system 7 is thus characterized in this case only by a thin layer.
- the layer thickness D8 of the reflection layer 8 is preferably up to 150 nm, preferably between 10 and 120 nm, more preferably between 15 and 100 nm, very particularly preferably between 20 and 80 nm, for example 50 nm.
- the reflection layer 8 is applied directly as a layer on the inner periphery of the base body 4.
- the main body 4 is characterized by a layer thickness D4 which is 0.2 mm to 5 mm, preferably between 0.8 mm and 2 mm.
- the collector shell 1 is designed in the illustrated case as Ellipsoidsegment. Other embodiments are shown by way of example in FIGS. 2a and 2b.
- a collector shell 1 is designed as a paraboloid segment with respect to the optical axis OA and thus the rotational symmetry axis RA.
- the basic structure otherwise corresponds to that described in Figure 1, which is why the same reference numerals are used for the same elements.
- Figure 2b illustrates an embodiment of the collector shell 1 in the form of a combination of a hyperboloid and an ellipsoid.
- the geometry of the collector shell 1 is defined by a first annular segment 9 with a first optical surface 10 and a second annular segment 11 with a second optical surface 12 described.
- the total area of 10 and 12 corresponds to the optical surface 6.
- the collector shell 1 is in each case an inner marginal ray 13, which is defined by the end point in the meridional plane of the first optical surface 10 of the first segment 9 of the collector shell 1, and an outer marginal ray 14, which passes through the starting point of the first optical surface 10 of the first segment 9 of the collector shell 1 is defined assigned.
- the inner and outer marginal ray determine the bundle of rays picked up and passed on by the shell.
- Meridional plane is understood to mean the plane containing the optical axis or axis of rotation RA.
- Figure 3 illustrates in a schematic simplified representation as in Figure 1, a further second inventive embodiment of a collector shell 1 with ruthenium as a reflection layer 8 with the dimensions according to the invention in terms of diameter and length I. Since it is a rotationally symmetrical body with respect to the z-axis, this was in the
- the optical surface 6 is formed on the inner circumference 5 of the base body 4 by a layer system 7 in the form of a multilayer system.
- This consists of two ruthenium layers, a first ruthenium layer 16 and a second ruthenium layer 17, which are connected to one another via a first adhesive layer 18 and a second adhesive layer 19 to the base body 4.
- the first ruthenium layer 16 is thereby with a smaller layer thickness D16 than the second Ruthenium layer 17 executed.
- the layer thickness D16 is 5 nm to 20 nm, preferably 8 nm to 12 nm.
- the second layer thickness D17 is 20 nm to 80 nm, preferably between 30 nm and 60 nm.
- Adhesive layers 18 and 19 are each 1 nm to 5 nm, preferably 1 nm to 3 nm.
- an intermediate layer 20 preferably made of the material of the base layer, here nickel provided.
- the production of the collector shells 1 according to the first or also second embodiment is preferably carried out by molding via a separating layer system 15.
- the molding method is described in detail in FIGS. 4a-4b for a grazing-incidence
- the impression takes place on the outer circumference 22 of the impression body 21, wherein the impression body 21 is either a direct component of the separation layer system 15 or is coated with the release layer system, and wherein the reflective layer 8 for the grazing-incidence element is applied to the release layer system 15.
- Abform stresses 21, separating layer system 15 and layer system 7 of the collector shell 1 form the so-called impression layer system 23 before the impression.
- the impression body is also referred to as a mandrel.
- the Abform stresses itself can for example consist of quartz glass, Ni-P or galvanized aluminum.
- the separation takes place according to the invention at the interface of two materials, of which a material is preferably formed of SiÜ 2 and either directly from the Abform stresses 21 or a molded on the Abform Sciences 21, not shown here layer system can be formed, wherein the layer system 24 offset in time for the actual impression can be applied to the Abform stresses 21 and remains on this after separation or else in a time sequence with the other components of the release layer system 15 or the layer system 7 for the collector shell 1 is applied.
- the separation is essentially due to a thermal shock, which leads to partially reduced voltages, which in turn cause the adhesion between the impression body and the separation layer system to be overcome.
- the separation takes place indirectly after impression taking, ie not directly between the reflective layer 8 and the layer system 7 and the Abform stresses 21 but via a release layer system 15, comprising, in addition to the SiO 2 layer, an Au layer, wherein the separation between the SiO 2 layer and the Au layer takes place and the Au layer can later be detached.
- the separating layer system 15 consists of at least two layers - an SiO 2 and an Au layer, on which the reflection layer 8 in the form of the ruthenium layer is then deposited.
- the Abform restructuring 21 consists of a possible embodiment, for example, Ni-P. Then in a first
- FIG. 4 a shows, in a schematically simplified representation, the basic structure of the arrangement for the impression of the individual layers. This includes the
- Abform stresses 21 and associated with this evaporation device 26 can lead to a change in adhesive forces and thus influence the overall molding process.
- an Au layer is deposited on the SiO 2 layer, for example vapor-deposited, and then the ruthenium layer acting as reflection layer 8 according to the invention.
- the impression body 21 with the already applied layers of the release layer system 15 and the later layer system 7 and the layer for the main body 4 of the collector shell 1 is deposited or nickel-plated by electroforming, preferably by an electrochemical process, preferably a galvanic process directly on the ruthenium layer.
- the impression layer system 23 prior to the separation therefore consists of "Abform restructuring 21 Ni-P // SiO 2 / Au / Ru / electroplated Ni.” This is followed by separation into Abform stresses 21 and a shell 25 for a grazing-incidence collector.
- the separation takes place between SiO 2 and Au. The impression thus takes place indirectly via an intermediate layer in the form of Au.
- the Au layer is then removed from the reflection layer in the subsequent method step
- the stripping process for the Au layer is dependent on the solvent used and the process parameters for detachment, ie time duration or contact time and temperature, which are for ruthenium-coated collector shells 1 in of the size mentioned, for example, 4 to 10 minutes at room temperature In addition to the removal of the Au residues, the micro roughness on the surface 6.
- FIG. 5 illustrates the dependence of the microroughness on the process parameters of temperature and immersion time on the surface using the example of a diagram. It can be seen that significant deviations can occur here. Additional spectral reflectance measurements between a wavelength of 200nm and 1000nm clearly differentiate between the presence of an Au and a Ru surface.
- FIG. 4d illustrates, with reference to a flowchart, the impression when the impression body 21 made of quartz is formed.
- the impression body 21 made of quartz can be dispensed with the SiO 2 coating, in which case the surface of the Abform stressess must be polished with a sufficiently low micro-roughness.
- Film stress values are still low enough to permit molding without layer cracking and delamination. Opposite impression mechanically more stable layers are obtained by ion-assisted coating processes.
- the following layer thickness sizes are selected for the individual layers:
- Au in the range between 100 to 300 nm, preferably 200 nm.
- Ruthenium in the range between 10 and 150 nm, preferably 10 nm to 120 nm.
- the adhesive forces between the individual layers, in particular between SiO 2 and Au, can be varied within limits by storage or aging of the molded article 21, by a plasma surface treatment in the vapor deposition system and by vapor deposition without prior venting.
- FIG. 6a illustrates the impression body coating with the separation layer system 15 and the layer system 7 of the collector shell 1.
- an impression layer system 23 is made up of layers mentioned below formed: Abform redesign Ni-P // SiO 2 / Ru / Cr / Ru / Cr / Ni / galvanic Ni.
- FIG. 6b illustrates the layer structure after the separation.
- a layer of SiO 2 is applied to the impression body comprising Ni-P.
- an interruption takes place in which the surface 22 of the impression body 21 is exposed to a treatment for a certain period of time.
- the layer system is conditioned and a reduction or optimization of the adhesive forces between the SiO 2 and Ru layer is carried out.
- the other layers are as before mentioned evaporated.
- a first Ru layer 16 is vapor-deposited without ion support in order to avoid excessive forces. A bombardment with Ar ions from the ion source would change the conditioning of the SiO 2 layer again and greatly increase the adhesive forces.
- the better connection to the second Ru layer 17 is achieved by a Cr seed layer.
- FIG. 7 illustrates a simplified schematized representation of the structure of the vapor deposition device 26.
- an evaporation device in the form of a so-called electron beam evaporator 27 and the ion source 28.
- the individual layers are applied by vapor deposition.
- This is done by known PVD methods, such as thermal evaporation, evaporation with electron beam evaporators or sputtering, in particular magnetron sputtering.
- the arrangement for sputtering is shown schematically in simplified form in FIG.
- the rotatably mounted and drivable impression body 21 is assigned a sputtering device 29.
- This comprises at least one source 30 according to FIG. 8b, preferably several sources 30.1 to 30.5 according to FIG. 8a. These are installed parallel to the surface 22 in order to ensure the most homogeneous layer thickness distribution possible in the vapor deposition.
- FIG. 8b shows the use of a source 30 which has a correspondingly shaped effective region 31 which covers the impression body 21 in the axial direction over part of its extension.
- Figure 9 illustrates an arrangement for the production of the collector shells 1 according to an alternative method, which is characterized by the molding of the base body 4 and the time offset and taking place independently coating with the layer system according to the first and second embodiments.
- the coating is carried out by sputtering the reflection layer on the inner surface 5 of the base body 4 of the collector shell 1 by means of a sputtering device 29.
- the sputtering device is designed such that the entire inner surface is sputtered simultaneously in one step.
- FIG. 10 illustrates a section of an illumination system 32.
- This comprises a light source 33, the light of which is picked up by a collector 34.
- the schematically illustrated collector 34 comprises in the illustrated embodiment a total of three mutually arranged mirror shells 1.1, 1.2 and 1.3, which receive the light from the light source 33 under grazing incidence and image in an image of the light source.
- the mirror shells 1.1, 1.2, 1.3 of the collector can be produced by the molding method according to the invention.
- the inventive coated collector shell 1 is also characterized by the roughness.
- FIG. 11a illustrates the calculated reflection 900 for Ru for a roughness of 1.4 nm and the measured reflection (so-called band reflectivity (%)) for Ru deposited on an SiO 2 substrate with a Ni intermediate layer as a function of the angle of incidence (grazing incidence angle ) to the surface tangent at a wavelength of 13nm.
- FIG. 11b illustrates the calculated reflection for Ru for a roughness of 1.4 nm and measured reflection for Ru deposited on an SiO 2 substrate with a Cr adhesion layer as a function of the angle of incidence with respect to the surface tangent at a wavelength of 13 nm. From the angles of incidence indicated in FIGS. 11a and 11b, the following are obtained from the normal angles of incidence as follows:
- the angle of incidence of the angle of incidence of 10 ° -15 ° with respect to the surface tangent results in a reflection between 60% and 75% for the substrate // Ni / Ru layer system and 75% and 80% for the substrate substrate layer system // Cr / Ru.
- the layer system SiO 2 -
- the reflectivity or reflection decreases in% the greater the roughness of the surface is. For example, with a roughness of 5 nm and an incident angle of 15 ° tangential to the surface, the reflectivity is only 60%.
- FIGS. 12 a to g, 13 a to h and 14 a to h show three methods for producing normal-incidence elements, in particular reflective normal-incidence mirrors or facets for a faceted optical element, with the aid of impression techniques.
- AbformMech 1000 which may be formed as Si ⁇ 2 -AbformMech, a metal layer, for example applied an Au layer.
- the Abform stresses 1000 may consist of quartz glass (SiO 2 ) or kanigieninstrumentem aluminum.
- the surface roughness of the impression body is adjusted or reduced to values, for example, with the aid of superpolishing, which correspond to those which a multilayer-system coated normal-incidence mirror in the EUV wavelength range requires in order to achieve a high reflectivity, for example in the range of 70% of the to provide incident radiation.
- the superpolishing of the impression body is preferably carried out such that 0.1-1 nm of HSFR is achieved at spatial frequencies between 10 nm and a few micrometers.
- the impression body 1000 is then coated with a release layer 1010, for example an Au layer, which may preferably be in the range of 50-200 nm.
- a metal layer 1020 for example a Ni layer, is galvanically deposited on the gold layer.
- the Au layer serves as a cathode.
- the deposition of the metal by electroplating in at least two steps. This makes it possible on the path of the electrodeposition to provide a base body 1030 for a normal-incidence mirror, in the mechanical components such as joint adapter 1040 or else
- Cooling components 1050 as coolant tubes are introduced.
- a first layer 1020.1 is first applied to the Au layer 1010, as shown in step 12c or 13c.
- the coolant elements 1050 for example the cooling tubes or the joint elements 1040, are placed on the electrodeposited Ni layer 1020.1. This is shown in FIGS. 12d and 13d.
- a metal for example Ni
- the first layer 1020.1 has a layer thickness of 0.2 to 0.8 mm, preferably 0.5 mm
- the second layer 1020.2 which is deposited according to FIGS. 12e and 13e, has a Thickness from 1 to 4 mm.
- the cooling element or the mechanical element is in the
- Metal layer of the body here in the Ni layer, embedded and indeed solid and material fit, whereby a particularly low heat transfer resistance can be ensured.
- Cu can also be used for electrodeposition.
- the method may also include more than two steps.
- the system consisting of the base body 1030 made of a metallic material, namely galvanized nickel, together with the separation layer 1010, which in the present case is Au, is separated from the mold body 1000 by thermal separation.
- the thermal separation is based on a temperature shock or a temperature jump towards lower temperatures. Due to the different coefficients of thermal expansion of the metal applied to the impression body 1000, a separation of metal and impression body occurs as soon as the thermally induced stresses exceed the adhesion stresses between the metal and the mandrel.
- gold Au is a very good separation system, since the gold Au remains on the separated metal layer, for example the Ni or Cu layer.
- the roughness of the Abform stresses 1000 is also transferred to the molded base 1030 by the impression technique.
- Ruthenium Ru could also act as a separation layer system.
- the individual basic bodies can then be the basis for the coating of different normal-incidence elements, for example individual facets for a faceted optical element.
- the reflectivity of an optical element coated with an exemplary Mo / Si multilayer system is approximately 70% at a useful wavelength of approximately 13 nm.
- the metal body is coated in a multilayer system 1110. After coating, the separation is then carried out in different components.
- the advantage of the method according to FIG. 13g is that the coating is in a single
- Coating space can be made.
- the same components as in FIGS. 12a-f are indicated by the same reference numerals in FIGS. 13a-f.
- FIGS. 14a to h show an alternative method with which a normal-incidence mirror can be produced as minimally as possible by means of molding techniques.
- the same components as in FIGS. 12a-f and 13a-f are marked with reference numerals increased by 1000.
- a separating layer 2000 in this case an Ru layer, is applied by means of vapor deposition technology to a shaped body 2000, as shown in FIG. 14b.
- the Ru metal layer which is used as a release layer 2010, then the complete multilayer system 2110 consisting of Mo / Si multilayers or Mo / Be multiple layers is deposited.
- a metal for example Ni
- a metal layer deposited on the multilayer system for example an Au layer or an Ni layer, can also act as a cathode. Steps 14d to 14f correspond to steps 12d to 12f and 13d to 13f, respectively.
- the complete normal-incidence optical element with multilayer system 2110 and Ru cover layer is separated from the impression body 2000.
- the normal-incidence element for.
- a facet of a faceted optical element can be separated into different individual elements, for example with a laser.
- a normal-incidence-optical element for example a mirror
- the base body is formed from a metal.
- the optical element according to the invention is characterized in that cooling lines can be introduced in a simple manner into the main body, which serves as a carrier for the reflective layers of the mirror system.
- these cooling lines are integrally incorporated in the base body and not, as in the case of the grazing-incidence element as described in WO 02/065482, additionally applied.
- WO 02/065482 separate cooling plates, which may be traversed by cooling lines, connected to the mirror shell of a collector.
- the cooling line is introduced directly into the main body and forms an integral part of it.
- the invention thus provides a method with which it is possible to produce optical elements for microlithography applications by means of molding techniques. Furthermore, optical
- FIG. 6a in US Pat. No. 6,658,084 shows a faceted optical element, a so-called field facet mirror or a field raster element plate with a multiplicity of individual field facets or field raster elements.
- the individual field facets or field raster elements of the field facet mirror shown in US Pat. No. 6,658,084 can be produced as normal-incidence optical elements according to the method described in this application.
- each individual field facet or each individual field raster element of the field raster element plate can be provided with cooling channels or mechanical elements such as joints, for example actuators.
- the individual pupil facets or pupil raster elements of the pupil grid plate shown in FIGS. 6b1 to 6b2 in US Pat. No. 6,658,084 could also be produced as normal-incidence optical elements in accordance with the method according to the invention and thus provided with cooling channels or mechanical elements.
- Microlithography projection exposure apparatus as shown for example in Figure 10 of US 6,658,084 or Figure 12 of WO2005 / 015314, produce according to the inventive method.
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Abstract
Disclosed is a method for producing an optical element or part of an optical element having a base. Said method comprises the following steps: - a mold (21, 1000, 2000) is provided that has a surface corresponding to the geometry of the optical element; - a layer system (7) encompassing at least one separation layer system (15, 1010, 2010) is deposited on the surface of the mold (21, 1000, 2000); - a base (4, 1030, 2030) is electroformed on the layer system (7); - at least the base on the separation layer system (15, 1010, 2010) is detached from the mold (21, 1000, 2000).
Description
Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes mit Hilfe von Abformung, optisches Element hergestellt nach diesem Verfahren, Kollektor und Beleuchtungssystem Method for producing an optical element by means of impression molding, optical element produced by this method, collector and illumination system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes durch Abformung, ein optisches Element hergestellt nach einem derartigen Verfahren, eine Kollektorschale, insbesondere für eine grazing-incidence Kollektor für den Einsatz, insbesondere bei EUV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 4 bis 30 nm, bevorzugt von 7 bis 15 nm. Ferner betrifft die Erfindung eine Mikrolithographieprojektionsbelichtungsanlage, insbesondere auch ein Beleuchtungssystem einer derartigen Mikrolithographieprojektionsbelichtungsanlage.The invention relates to a method for producing an optical element by molding, an optical element produced by such a method, a collector shell, in particular for a grazing-incidence collector for use, in particular in EUV radiation in the wavelength range of 4 to 30 nm, preferably from 7 to 15 nm. Furthermore, the invention relates to a microlithography projection exposure apparatus, in particular also an illumination system of such a microlithography projection exposure apparatus.
Optische Elemente beispielsweise für Mikrolithographie-Anlagen wurden bislang beispielsweise mit Aufdampftechnik auf vorgefertigten Substraten hergestellt. Dies ist beispielsweise in der DE 10 2005 017 742 A1 beschrieben. Bei dem Verfahren gemäß der DE 10 2005 017 742 A1 wird mindestens die optisch wirksame Beschichtung auf einem Substrat abgeschieden. Derartige Verfahren sind zum einen sehr aufwendig, zum anderen zur Beschichtung beispielsweise bei geschlossenen Flächen ungeeignet.Optical elements, for example for microlithography systems, have hitherto been produced, for example, by vapor deposition on prefabricated substrates. This is described for example in DE 10 2005 017 742 A1. In the method according to DE 10 2005 017 742 A1, at least the optically active coating is deposited on a substrate. Such methods are on the one hand very expensive, on the other hand for coating, for example, in closed areas unsuitable.
Optische Flächen, die geschlossen ausgebildet sind, finden sich z.B. bei Kollektoren. Diesbezüglich wird auf die US 7,244,954 verwiesen.Optical surfaces which are formed closed can be found e.g. at collectors. In this regard, reference is made to US Pat. No. 7,244,954.
Ein Nachteil der Systeme beispielsweise aus der DE 10 2005 017 742 A1 war, dass die Substrate Nichtleiter waren, die sich beispielsweise bei Einbau in ein Beleuchtungssystem elektrostatisch aufladen konnten.A disadvantage of the systems, for example from DE 10 2005 017 742 A1, was that the substrates were non-conductors which could charge electrostatically, for example, when installed in an illumination system.
Kollektoren für Beleuchtungssysteme mit einer Wellenlänge bevorzugt ≤126 nm, insbesondere bevorzugt Wellenlängen im EUV-Bereich von 4 bis 30 nm, insbesondere bei 7 nm oder bei 13,5 nm zur Aufnahme des von einer Lichtquelle
abgestrahlten Lichtes und zur Ausleuchtung eines Bereiches in einer Ebene mit einer Vielzahl von rotationssymmetrischen Spiegelschalen, welche um eine gemeinsame Rotationsachse ineinander angeordnet sind, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt.Collectors for illumination systems having a wavelength preferably ≤126 nm, particularly preferably wavelengths in the EUV range of 4 to 30 nm, in particular at 7 nm or at 13.5 nm for receiving the from a light source radiated light and for illuminating a region in a plane with a plurality of rotationally symmetrical mirror shells, which are arranged one inside the other about a common axis of rotation, are known in a variety of designs.
Die US 5,763,930 zeigt einen genesteten Kollektor für eine Pinch-Plasma- Lichtquelle, der dazu dient, die von der Lichtquelle abgegebene Strahlung zu sammeln und in einen Lichtleiter zu bündeln.US 5,763,930 shows a nested collector for a pinch-plasma light source, which serves to collect the radiation emitted by the light source and to focus in a light guide.
Die Druckschrift US 6,285,737 B1 offenbart ein Beleuchtungssystem mit einem grazing-incidence-Kollektor-Spiegel. Der Kollektor-Spiegel umfasst eine Vielzahl einzelner Spiegel in einer gestapelten Anordnung. Die einzelnen Spiegelflächen des Stapels bilden keine zusammenhängende Fläche, insbesondere keine geschlossene Fläche wie beispielsweise eine Rotationsfläche. Eine Rotationsfläche ist eine Fläche, die durch Rotation um eine Rotationsachse einer Kurve, die in einer Ebene liegt, die die Rotationsachse umfasst, erhalten wird.The document US 6,285,737 B1 discloses a lighting system with a grazing-incidence collector mirror. The collector mirror comprises a plurality of individual mirrors in a stacked arrangement. The individual mirror surfaces of the stack do not form a contiguous surface, in particular no closed surface such as, for example, a surface of revolution. A surface of revolution is an area obtained by rotating about an axis of rotation of a curve lying in a plane including the axis of rotation.
Die einzelnen Spiegel des gestapelten Spiegel-Arrays gemäß der US 6,285,737 B1 bestehen aus einer Grundschicht, die den Grundkörper bildet und ist mit einer Reflexionsschicht aus beispielsweise Rhodium, Molybdän, Gold oder anderen Legierungen beschichtet. Vorzugsweise wird der einzelne Spiegel mit Ruthenium beschichtet. Das Aufbringen der einzelnen Schichten erfolgt mit einem Aufdampf- oder einem Sputterverfahren, d. h. mit konventionell bekannten Verfahren auf einen Grundkörper. Die Dicke der die Reflexionsschicht bildenden Metallschicht ist sehr groß, insbesondere über 100 nm, um gegenüber den thermischen Einflüssen bedingt durch die Anordnung gegenüber der Lichtquelle resistent zu sein. Nach dem Aufdampfen wird die Schicht optisch poliert. Die derart gebildeten Spiegelschalen weisen entweder flache, elliptische oder asphärische Oberflächen auf. Die Ruthenium beschichteten einzelnen Spiegel reflektieren 50-84% an EUV- Strahlung, wenn der Einfallswinkel gegenüber der Flächennormalen 75 bis 80° beträgt, d. h. der Spiegel unter grazing incidence betrieben wird.The individual mirrors of the stacked mirror array according to US Pat. No. 6,285,737 B1 consist of a base layer which forms the base body and is coated with a reflection layer of, for example, rhodium, molybdenum, gold or other alloys. Preferably, the single mirror is coated with ruthenium. The application of the individual layers is carried out by a vapor deposition or a sputtering method, d. H. with conventionally known methods on a base body. The thickness of the metal layer forming the reflection layer is very large, in particular more than 100 nm, in order to be resistant to the thermal influences due to the arrangement with respect to the light source. After vapor deposition, the layer is optically polished. The mirror shells thus formed have either flat, elliptical or aspherical surfaces. The ruthenium coated single mirrors reflect 50-84% of EUV radiation when the angle of incidence to the surface normal is 75 to 80 °, i. H. the mirror is operated under grazing incidence.
Alternativ zu dem Kollektorsystem aus einem Array mit Stapeln einzelner Spiegel, wie in der US 6,285,737 beschrieben, kann man auch Kollektoren mit
geschlossenen Flächen, beispielsweise Rotationsflächen in Beleuchtungssystemen für die EUV-Lithographie verwenden. Derartige Kollektoren sind beispielsweise aus der US 7,091 ,505, US-2003-0043455A1 , US 7,015,489 US 2005/023645A1 , US 2006-0097202 A1 oder der EP 1225481 bekannt geworden.As an alternative to the collector system of an array with stacks of individual mirrors, as described in US 6,285,737, you can also collectors with closed surfaces, for example, use surfaces of revolution in illumination systems for EUV lithography. Such collectors have become known, for example, from US Pat. No. 7,091,505, US 2003-0043455A1, US Pat. No. 7,015,489 US 2005 / 023645A1, US 2006-0097202 A1 or EP 1225481.
Die in den vorgenannten Schriften beschriebenen Kollektoren mit geschlossenen Spiegelschalen sind bevorzugt als Systeme mit mehreren ineinander angeordneten geschlossenen Spiegelschalen ausgebildet und werden als sogenannte genestete Kollektoren bezeichnet. Geschlossene Spiegelschalen sind beispielsweise ringförmige geschlossene Spiegelflächen.The collectors with closed mirror shells described in the aforementioned documents are preferably designed as systems with a plurality of closed mirror shells arranged one inside the other and are referred to as so-called nested collectors. Closed mirror shells are, for example, annular closed mirror surfaces.
Die Kollektorschalen, die als geschlossene Flächen, beispielsweise als Rotationsflächen, ausgebildet sind, haben entweder den Nachteil einer niedrigen Reflektivität des einfallenden Lichtes oder sind instabil und neigen zu Deformation unter thermischer Belastung, wie sie insbesondere in EUV-Systemen auftreten.The collector shells, which are formed as closed surfaces, for example as surfaces of revolution, either have the disadvantage of a low reflectivity of the incident light or are unstable and prone to deformation under thermal stress, as they occur in particular in EUV systems.
Der Erfindung liegt daher in einem ersten Aspekt die Aufgabe zugrunde, einThe invention is therefore based on the object in a first aspect
Verfahren anzugeben, dass die Nachteile des Standes der Technik überwindet.Specify method that overcomes the disadvantages of the prior art.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes, umfassend die Schritte:According to the invention, this is achieved by a method for producing an optical element, comprising the steps:
Bereitstellung eines Abformkörpers, mit einer Oberfläche, die imProvision of an impression body, with a surface in the
Wesentlichen der Geometrie des optischen Elementes entspricht;Substantially corresponds to the geometry of the optical element;
Abscheiden eines Schichtsystems, umfassend mindestens einDepositing a layer system comprising at least one
Trennschichtsystem auf der Oberfläche des Abformkörpers; - Elektroformen eines Grundkörpers auf dem Schichtsystem, insbesondere durch einen elektrochemischen Prozess;Separating layer system on the surface of the impression body; - electroforming a base body on the layer system, in particular by an electrochemical process;
Ablösen des Schichtsystems und des Grundkörpers amDetachment of the layer system and the body on
Trennschichtsystem vom Abformkörper.
Bei dem zuvor beschriebenen Abformverfahren kann zwischen Herstellungsverfahren mit direkter Abformung des gesamten optischen Elementes, beispielsweise der Kollektorschale von einem Abformkörper sowie der räumlich und zeitlich getrennt möglichen Abformung des Grundkörpers mit nachträglicher Beschichtung unterschieden werden. Beide Verfahren bieten den Vorteil, dass das optische Element, beispielsweise die Kollektorschale nach dem Abformprozess bereits als bauliche Einheit vorliegt. Das optische Element, beispielsweise die Kollektorschalen werden dabei quasi von innen nach außen gefertigt. Zu diesem Zwecke wird für beide Verfahren ein Abformkörper, mit einer Oberfläche, die der Geometrie des optischen Elementes, beispielsweise der Kollektorschale im Wesentlichen entspricht, bereitgestellt. Auf dieser wird ein Schichtsystem, umfassend im ersten Verfahren mindestens ein Trennschichtsystem und ein Reflexionsschichtsystem, im zweiten Verfahren ein Trennschichtsystem ohne Reflexionsschichtsystem, abgeschieden. Der Grundkörper wird auf dem Schichtsystem durch Elektroformen, insbesondere einen elektrochemischen Prozess aufgeformt. Danach erfolgt das Ablösen des optischen Elementes, beispielsweise der Kollektorschale am Trennschichtsystem vom Abformkörper. Während sich im zweiten Verfahren ein Verdampfungsschritt für das Reflexionsschichtsystem anschließt, ist im ersten Verfahren das optische Element, beispielsweise die Kollektorschale bereits fertiggestellt.Separating layer system from the impression body. In the molding method described above, a distinction can be made between production methods with direct molding of the entire optical element, for example the collector shell of an impression body and the spatially and temporally separate possible impression of the base body with subsequent coating. Both methods offer the advantage that the optical element, for example the collector shell, is already present as a structural unit after the molding process. The optical element, for example, the collector shells are made quasi from the inside to the outside. For this purpose, an impression body is provided for both methods, with a surface which essentially corresponds to the geometry of the optical element, for example the collector shell. On this, a layer system, comprising in the first method, at least one separation layer system and a reflective layer system, in the second method, a separation layer system without reflective layer system, deposited. The main body is formed on the layer system by electroforming, in particular an electrochemical process. Thereafter, the detachment of the optical element, for example, the collector shell on the release layer system from the impression takes place. While an evaporation step for the reflection layer system follows in the second method, in the first method the optical element, for example the collector shell, has already been completed.
Die Problematik des Abformungsprozesses besteht dabei darin, ein geeignetes Trennschichtsystem zu finden, welches unter Berücksichtigung der vorhandenen Schichtspannungen eine Abformung ohne Beeinflussung der optimalen optischen Eigenschaften der Reflexionsschicht (im ersten Verfahren)und unter Beibehaltung der mechanischen Stabilität der einzelnen Schichten zulässt.The problem of the molding process consists in finding a suitable separating layer system which allows taking into account the existing layer stresses an impression without influencing the optimal optical properties of the reflection layer (in the first method) and maintaining the mechanical stability of the individual layers.
Als Beschichtungsverfahren werden beispielsweise PVD (Physical Vapour Deposition) -Verfahren eingesetzt, z.B. thermisches Verdampfen, Verdampfen mit Elektronenstrahlverdampfern oder Sputtern, insbesondere das Sputtern mit Magnetronquellen.
Beim thermischen Verdampfen und beim Verdampfen mit Elektronenstrahlverdampfem wird die Aufdampfquelle unterhalb des zu beschichtenden Abformkörpers positioniert. Eine ausreichend homogene Schichtdicke kann zum einen durch einen großen Abstand zwischen Quelle und Abformkörper zum anderen durch Simultanverdampfen unter Verwendung mehrerer gleichmäßig angeordneter Quellen erreicht werden. Beim Einsatz von Sputter-Techniken müssen die Quellen aufgrund des bei diesem Verfahren notwendigen hohen Sputtergasdruckes in der Nähe der Oberfläche des zu beschichtenden Abformkörpers in gleichmäßigem Abstand angeordnet sein. Eine optimale Schichtdicken homogen ität kann durch eine der Form desPVD (Physical Vapor Deposition) methods, for example thermal evaporation, evaporation with electron beam evaporators or sputtering, in particular sputtering with magnetron sources, are used as the coating method. During thermal evaporation and evaporation with electron beam evaporator, the evaporation source is positioned below the impression body to be coated. A sufficiently homogeneous layer thickness can be achieved on the one hand by a large distance between source and impression body on the other hand by simultaneous evaporation using a plurality of uniformly arranged sources. When using sputtering techniques, the sources must be evenly spaced near the surface of the molded article to be coated, due to the high sputtering gas pressure required in this process. An optimal layer thickness homogeneous ität can by one of the form of the
Abformkörpers angepassten Sputterquelle, insbesondere Magnetronquelle, erreicht werden.Abformkörpers adapted sputtering, in particular magnetron source can be achieved.
Die Bedampfung der der Aufdampfquelle abgewandten Oberfläche des zu beschichtenden Abformkörpers kann beispielsweise durch Rotation des Abformkörpers während des Beschichtungsvorganges erfolgen.The vapor deposition of the evaporation surface facing away from the surface of the molded article to be coated can be done for example by rotation of the Abformkörpers during the coating process.
Die nachträgliche Beschichtung bereits abgeformter optischer Elemente, beispielsweise Kollektorschalen mit dem Reflexionsschichtsystem wird beim Sputtern wie bereits ausgeführt mit mehreren in gleichmäßigem Abstand angeordneter Quellen oder mit einer der Form des Abformkörpers angepassten Quelle ausgeführt. Bei Verwendung thermischer Quellen oder Elektronenstrahlverdampfer ermöglicht der Einsatz von Blendentechniken eine auf der gesamten Fläche des optischen Elementes gleichmäßige Schichtdickenverteilung.The subsequent coating of already molded optical elements, for example collector shells with the reflection layer system, is carried out during sputtering, as already explained, with a plurality of sources arranged equidistant or with a source adapted to the shape of the impression body. When using thermal sources or electron beam evaporator, the use of glare techniques allows a uniform coating thickness distribution over the entire surface of the optical element.
Für einen optimalen Abformprozess ist es notwendig die Schichtspannung des gesamten Schichtsystems mit Grundschicht möglichst gering zu halten, so dass keine Schichtrisse oder Schichtablösungen auftreten können. Dies wird sowohl durch die Verwendung eines ionen unterstützten Aufdampfprozesses als auch durch eine Optimierung von Beschichtungsparameter wie z.B. Schichtdicken oder Bedampfungsraten in Zusammenhang mit der Rotation des Abformkörpers
während der Beschichtung ermöglicht, da die Schichtspannungen davon stark abhängig sind.For an optimal molding process, it is necessary to keep the layer tension of the entire layer system with base layer as low as possible, so that no layer cracks or delamination can occur. This is achieved both by the use of an ion-assisted vapor deposition process and by optimization of coating parameters such as layer thicknesses or evaporation rates in connection with the rotation of the impression body during coating, since the layer stresses are strongly dependent on it.
Ein erfindungsgemäßes Abformschichtsystem zur Herstellung von optischen Elementen, beispielsweise Kollektorschalen für grazing-incidence-Kollektoren, unter welchem die Gesamtheit aus Abformkörper, Trennschichtsystem, Schichtsystem sowie die den Grundkörper bildende Grundschicht vor der Abformung, d. h. Trennung umfasst, ist dazu für die erste Ausführung eines erfindungsgemäßen optischen Elementes, insbesondere Kollektorschale durch die Abfolge von Abformkörper und Schichten von Siliziumdioxid SiO2, Gold Au und beispielsweise bei Kollektoren Ruthenium Ru1 Nickel Ni galvanisiert charakterisiert. Die zweite alternative Ausführung des optischen Elementes, beispielsweise der Kollektorschale ist durch eine Abfolge von Abformkörper und Schichten von SiO2, Ru, Cr, Ru, Cr, Ni und galvanisiertem Ni im Fall eines grazing- incidence-Kollektors charakterisiert.An inventive impression-layer system for the production of optical elements, for example collector shells for grazing-incidence collectors, under which the entirety of Abformkörper, release layer system, layer system and the base body forming base layer before the impression, ie separation comprises, is for the first embodiment of an inventive optical element, in particular collector shell characterized by the sequence of Abformkörper and layers of silicon dioxide SiO 2, gold Au and galvanized, for example, at collectors ruthenium Ru 1 nickel Ni. The second alternative embodiment of the optical element, for example the collector shell, is characterized by a sequence of molded articles and layers of SiO 2 , Ru, Cr, Ru, Cr, Ni and galvanized Ni in the case of a grazing-incidence collector.
Neben der Herstellung von optischen Elementen, bei denen das Licht unter streifendem Einfall reflektiert wird, das heißt unter grazing-incidence, ist es auch möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren optische Elemente herzustellen, die auf das optische Element auftreffende Strahlung unter normal-incidence reflektieren, sogenannte normal incidence optische Elemente.In addition to the production of optical elements in which the light is reflected in grazing incidence, that is, under grazing-incidence, it is also possible to produce optical elements with the method according to the invention, which reflect radiation incident on the optical element under normal incidence, so-called normal incidence optical elements.
Bevorzugt wird unter einer grazing-incidence-Reflexion eine Reflexion verstanden, bei der der Reflexionswinkel mehr als 70 Grad zur Normalen, die auf der reflektierenden Oberfläche senkrecht steht, beträgt.Grazing-incidence reflection is preferably understood as meaning a reflection in which the reflection angle is more than 70 degrees to the normal, which is perpendicular to the reflecting surface.
Bevorzugt wird unter einer normal-incidence-Reflexion eine Reflexion verstanden, bei der der Reflexionswinkel weniger als 30 Grad zur Normalen, die auf der reflektierenden Oberfläche senkrecht steht, beträgt.A normal-incidence reflection is preferably understood to be a reflection in which the reflection angle is less than 30 degrees to the normal, which is perpendicular to the reflective surface.
Ist das optische Element, das mit Hilfe der beschriebenen Abformtechnik hergestellt wird, ein normal-incidence optisches Element, beispielsweise ein
normal-incidence Spiegel, so weist die Spiegeloberfläche in einer besonderen Ausgestaltung ein Vielfachschichtsystem auf, beispielsweise ein Wechselschichtsystem aus Mo/Be-Wechselschichten beziehungsweise Mo/Si- Wechselschichten. Bevorzugt umfassen derartige Schichtsysteme mehr als 40, bevorzugt mehr als 60 derartiger Wechselschichten.Is the optical element, which is produced by means of the described molding technique, a normal-incidence optical element, for example a normal-incidence mirror, so the mirror surface in a particular embodiment of a multi-layer system, for example, a multi-layer system of Mo / Be alternating layers or Mo / Si alternating layers. Preferably, such layer systems comprise more than 40, preferably more than 60 such alternating layers.
Trifft Licht auf eine Oberfläche, die mit einem derartigen Vielfach- Wechselschichtsystem beschichtet ist, auf, so wird das auftreffende Licht im Wesentlichen unter normal-incidence, das heißt mit Winkeln < 30 Grad, zur Oberflächennormalen reflektiert.When light strikes a surface coated with such a multi-layered alternating layer system, the incident light is reflected substantially normal-incidence, that is, at angles <30 degrees, to the surface normal.
Optische Elemente, die unter normal-incidence betrieben werden, können zum einen normal-incidence Kollektorspiegel oder aber auch insbesondere Facettenspiegel sein, beispielsweise Feldfacettenspiegel oder Pupillenfacettenspiegel, wie sie aus der US 6,658,084 B2 oder der US 2006/0 132 747 A1 bekannt sind. Ein facettiertes optisches Element, beispielsweise ein Feldfacettenspiegel, kann wie in der US 6,658,084 gezeigt 72 Feldfacetten, die auf einem Spiegelträger beziehungsweise einem Substrat aufgebracht sind, umfassen Jede einzelne Spiegelfacette wirkt dabei als normal-incidence Spiegel.Optical elements which are operated under normal incidence may be normal-incidence collector mirrors or, in particular, facet mirrors, for example field facet mirrors or pupil facet mirrors, as are known from US Pat. No. 6,658,084 B2 or US 2006/0 132 747 A1. As shown in US Pat. No. 6,658,084, a faceted optical element, for example a field facet mirror, can comprise 72 field facets which are applied to a mirror support or a substrate. Each individual mirror facet acts as a normal-incidence mirror.
Im ersten Fall eines Abformverfahrens umfasst das Trennschichtsystem eine auf den Abformkörper abgeschiedene Siθ2 -Schicht und eine auf SiÜ2 abgeschiedene Au-Schicht. Die Ablösung des optischen Elementes, beispielsweise der Kollektorschale erfolgt mit einer zusätzlichen Au-Schicht vom Abformkörper zwischen der SiO2- und Au-Oberfläche im Trennschichtsystem. In einem weiteren Verfahrensschritt wird Au von der Reflexionsschicht abgelöst, vorzugsweise chemisch.In the first case of a molding method, the separating layer system comprises an SiO 2 layer deposited on the molding body and an Au layer deposited on Si 2 O 2 . The detachment of the optical element, for example, the collector shell takes place with an additional Au layer from the Abformkörper between the SiO 2 - and Au surface in the separation layer system. In a further method step, Au is detached from the reflection layer, preferably chemically.
Im zweiten Fall eines Abformverfahrens erfolgt die Trennung direkt zwischen dem Schichtsystem der Kollektorschale und SiO2 Zur Reduzierung der Haftkräfte, insbesondere zwischen dem Schichtsystem, umfassend beispielsweise eine Rutheniumschicht oder ein Mo/Si-Vielfachschichtsystem und der SiO2-Schicht,
wird ein Konditionierschritt vorgesehen. In diesem wird die SiO2 -Schicht nach Abscheidung dieser über eine vordefinierte Zeitdauer einer Oberflächenbehandlung ausgesetzt. Das Schichtsystem wird dann direkt auf die SiO2-Schicht abgeschieden. Bevorzugt können bei grazing-incidence-Systemen wechselweise Schichten aus Ruthenium und eine Haftschicht aus Chrom abgeschieden werden. Die Trennung erfolgt bei derartigen Systemen zwischen der SiO2- und der Ru-Oberfläche.In the second case of a molding process, the separation takes place directly between the layer system of the collector shell and SiO 2 To reduce the adhesive forces, in particular between the layer system comprising, for example, a ruthenium layer or a Mo / Si multilayer system and the SiO 2 layer, a conditioning step is provided. In this, the SiO 2 layer is exposed to a surface treatment after deposition over a predefined period of time. The layer system is then deposited directly on the SiO 2 layer. In grazing-incidence systems, layers of ruthenium and an adhesion layer of chromium may preferably be deposited alternately. The separation takes place in such systems between the SiO 2 and the Ru surface.
In beiden Fällen wird das optische Element quasi von innen nach außen hergestellt. Die Herstellung von innen nach außen hat beispielsweise den Vorteil, dass auch Kollektorschalen mit geschlossenen Flächen und mit kleinen Durchmessern, bevorzugt Durchmesser d < 200 mm, hergestellt werden können. Ein weiterer Vorteil insbesondere bei normal-incidence Facettenspiegel ist die vereinfachte Herstellbarkeit. So muss bei einem derartigen Verfahren lediglich ein Abformkörper, der für eine Vielzahl zu fertigende Facettenspiegel verwendet werden kann, hergestellt und dessen Oberfläche hochgenau bearbeitet und für vielfache Abformungen verwendet werden, wohingegen bei einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik jeder einzelne Facettenspiegelsatz aufwendig poliert werden muss.In both cases, the optical element is produced quasi from the inside to the outside. The production from the inside to the outside, for example, has the advantage that also collector shells with closed surfaces and small diameters, preferably diameter d <200 mm, can be produced. Another advantage, in particular in the case of normal-incidence facet mirrors, is the ease of manufacture. Thus, in such a method only one Abformkörper that can be used for a variety to be produced facet mirror, manufactured and its surface machined highly accurate and used for multiple impressions, whereas in a method according to the prior art, each individual facet mirror set must be polished consuming ,
Gemäß einer weiteren Ausführung kann das optische Element auch durch Abformen des Grundkörpers und nachträglicher Beschichtung hergestellt werden. Auch hier erfolgt die Bereitstellung eines Abformkörpers, mit einer Oberfläche, die der Geometrie des optischen Elementes entspricht. Ist das optische Element eine Kollektorschale, so entspricht die Oberfläche der Innenwandung desAccording to a further embodiment, the optical element can also be produced by molding the base body and subsequent coating. Again, there is the provision of a Abformkörpers, with a surface that corresponds to the geometry of the optical element. If the optical element is a collector shell, the surface corresponds to the inner wall of the
Grundkörpers. Der Grundkörpers wird auf dem Abformkörper abgeformt, vorzugsweise durch einen elektrochemischen Prozess. Anschließend wird der Grundkörper vom Abformkörper abgelöst. Zeitlich versetzt und mit anderer Apparatur erfolgt dann das Abscheiden eines Schichtsystems. Das System umfasst mindestens eine Reflexionsschicht, die auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht wird. Dies erfolgt ebenfalls durch thermisches Aufdampfen, Elektronenstrahlverdampfen oder Sputtern.
Ein Abformschichtsystem beispielsweise zur Herstellung von Kollektorschalen durch Abformen des Grundkörpers und nachträglicher Beschichtung ist durch die Abfolge von Abformkörper und Schichten von Siliziumdioxid SiO2, Gold Au oder Palladium Pd als Trennschichtsystem charakterisiert. Ruthenium Ru kann hierauf nachträglich aufgedampft werden.Body. The main body is molded on the impression body, preferably by an electrochemical process. Subsequently, the main body is detached from the impression body. Time-shifted and with other equipment is then the deposition of a layer system. The system comprises at least one reflective layer which is applied to the surface of the base body. This is also done by thermal evaporation, electron beam evaporation or sputtering. An impression layer system, for example for the production of collector shells by molding the base body and subsequent coating is characterized by the sequence of Abformkörper and layers of silicon dioxide SiO 2 , gold Au or palladium Pd as a release layer system. Ruthenium Ru can subsequently be applied by vapor deposition.
Bei facettierten optischen Elementen kann eine Abfolge Abformkörper aus Schichten von SiO2, Gold (Au) oder Palladium (Pd) als Trennschichtsystem und ein Mo/Si- oder Mo/Be-Vielfachbeschichtungssystem vorliegen. Bei Verwendung von Sputtertechniken wird die Beschichtung des Reflexionsschichtsystem, bestehend aus mindestens einer Ru-Schicht oder einem Mo/Si- bzw. Mo/Be- Vielfachschichtsystem, wie bereits ausgeführt mit mehreren in gleichmäßigem Abstand angeordneten Quellen oder mit einer der Form des Abformkörpers angepassten Quelle ausgeführt. Bei Verwendung thermischer Quellen oderIn the case of faceted optical elements, there may be a sequence of Abformkörper of layers of SiO 2 , gold (Au) or palladium (Pd) as a release layer system and a Mo / Si or Mo / Be multiple coating system. When using sputtering techniques, the coating of the reflection layer system, consisting of at least one Ru layer or a Mo / Si or Mo / Be multi-layer system, as already stated with several equally spaced sources or with the shape of the Abformkörpers adapted source executed. When using thermal sources or
Elektronenstrahlverdampfer wird die Innenfläche der Kollektorschale unter dem Einsatz von Blendentechniken nachträglich mit Ru beschichtet.Electron beam evaporator, the inner surface of the collector shell is subsequently coated with the use of glare techniques with Ru.
Eine Kollektorschale wird vorzugsweise in einem grazing-incidence-Kollektor eingesetzt. In einer vorteilhaften Ausführung umfasst ein Kollektor nicht nur eine einzige rotationssymmetrische Schale bzw. Rotationsschale, sondern eine Vielzahl derartiger rotationssymmetrischer Kollektorschalen, wobei die Rotationsschalen um eine gemeinsame Rotationsachse ineinander angeordnet sind. Der Kollektor ist mit mindestens zwei ineinander angeordneten Kollektorschalen, vorzugsweise vier, sechs, acht oder zehn Kollektorschalen ausgeführt. Dieser ist Bestandteil eines Beleuchtungssystems für den EUV- Wellenlängenbereich, bei welchem die optischen Strahlen unter einem Winkel größer 70° zur Oberflächennormalen aufgenommen werden. In einem solchen Fall handelt es sich um einen grazing-incidence- Kollektor. Grazing-incidence- Kollektoren haben gegenüber normal-incidence-Kollektoren den Vorteil, dass sie durch den Debris der Quelle nur in geringem Maße degradieren, d. h. kaum an Reflektivität einbüßen. Des Weiteren sind grazing- incidence-Kollektoren stets
einfacher aufgebaut, da sie in der Regel nur eine optische Beschichtung aufweisen. Mit diesen können Reflektivitäten > 80 % bei geringeren Anforderungen an die Oberflächenrauigkeit erreicht werden.A collector dish is preferably used in a grazing-incidence collector. In an advantageous embodiment, a collector comprises not only a single rotationally symmetrical shell or rotary shell, but a plurality of such rotationally symmetrical collector shells, wherein the rotation shells are arranged one inside the other around a common axis of rotation. The collector is designed with at least two collector shells arranged one inside the other, preferably four, six, eight or ten collector shells. This is part of an illumination system for the EUV wavelength range, in which the optical radiation is recorded at an angle greater than 70 ° to the surface normal. In such a case, it is a grazing-incidence collector. Grazing-incidence collectors have the advantage over normal-incidence collectors that they degrade only to a small extent due to the debris of the source, ie they hardly lose their reflectivity. Furthermore grazing incidence collectors are always simpler structure, since they usually have only an optical coating. With these, reflectivities> 80% can be achieved with lower surface roughness requirements.
Neben der zuvor beschriebenen Herstellung einer Kollektorschale als grazing- incidence-Element soll nachfolgend detaillierter die Herstellung eines normal- incidence Elementes beispielsweise eines Facettenspiegels oder eines abbildenden Spiegels oder eines normal-incidende Kollektorspiegels beschrieben werden. Wird ein derartiges optisches Element über Abformtechniken hergestellt, so wird zunächst ein Abformkörper aus einem geeigneten Material, beispielsweise Quarzglas oder kanigienisiertem Aluminium hergestellt und superpoliert. Durch die Superpolitur wird die Oberflächenrauheit des Abformkörpers oder Musterkörpers, der auch als Mandrel bezeichnet wird, auf werte reduziert, die denjenigen entsprichen, die ein nach herkömmlicher Technik mit Vielfachschichtsystemen beschichtetes normal-incidence optisches Element benötigt, um eine hoheIn addition to the previously described production of a collector shell as a grazing-incidence element, the production of a normal-incidence element, for example a facet mirror or an imaging mirror or a normal-incipient collector mirror, will be described in more detail below. If such an optical element is produced by molding techniques, an impression body made of a suitable material, for example quartz glass or kanigienized aluminum, is first produced and superpolished. The superpolishing reduces the surface roughness of the molded body or sample body, also referred to as a mandrel, to values corresponding to those required by a conventional multilayer system coated normal-incidence optical element in order to achieve high
Reflektivität im Bereich von 70% bei einer Wellenlänge beispielsweise von 13 oder 11 nm aufzuweisen.Reflectivity in the range of 70% at a wavelength of, for example, 13 or 11 nm.
Bevorzugt liegen derartige Rauheiten im Bereich von 0,2 nm HSFR. Die Rauheit HSFR bezeichnet die RMS-Rauheit bei Ortsfrequenzen zwischen 10 nm und einigen μm.Such roughnesses are preferably in the range of 0.2 nm HSFR. The roughness HSFR denotes the RMS roughness at spatial frequencies between 10 nm and a few μm.
Nach der Superpolitur des Abformkörpers wird der Abformkörper mit einer Beschichtung versehen. Eine derartige Beschichtung kann beispielsweise eine 50 bis 200 nm dicke Goldschicht sein.After the superpolishing of the impression body, the impression body is provided with a coating. Such a coating may be, for example, a 50 to 200 nm thick gold layer.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird auf die 50 - 200 nm dicke leitende Goldschicht mit Hilfe von galvanischen Verfahren eine Metallschicht, beispielsweise eine Nickel- oder Kupferschicht aufwachsen lassen. Hierbei dient die Goldschicht als Kathode.
Sodann wird mit Hilfe von Thermoseparation die Goldschicht mit der darauf galvanisch abgeschiedenen Metallschicht, beispielsweise der Nickelschicht abgetrennt und auf diese abgetrennte Schicht eine Mo/Si-Vielfachschicht mit einer Ru-Deckschicht aufwachsen gelassen.In a first embodiment of the invention, a metal layer, for example a nickel or copper layer, is grown on the 50-200 nm-thick conductive gold layer with the aid of galvanic methods. Here, the gold layer serves as a cathode. Then, with the aid of thermo-separation, the gold layer with the metal layer deposited thereon, for example the nickel layer, is separated and a Mo / Si multilayer layer with a Ru covering layer is grown on this separated layer.
Alternativ hierzu kann anstelle des nachträglichen Aufwachsens der Vielfachschichtsysteme die Herstellung einer Facette oder eines normal-incidence Elementes mit Abformtechniken auch dadurch vorgenommen werden, dass auf den Mandrel eine Ru-Schicht aufgebracht wird und auf die Ru-Schicht ein Vielfachschichtsystem aus Mo/Si.Alternatively, instead of the subsequent growth of the multilayer systems, the production of a facet or of a normal-incidence element with molding techniques can also be carried out by applying a Ru layer to the mandrel and a multilayer system of Mo / Si on the Ru layer.
Erst auf das aufgewachsene Vielfach-Schichtsystem aus Mo/Si und gegebenenfalls einer Metallschicht beispielsweise aus Au, die als Kathode fungiert, wird dann die Substratschicht beispielsweise aus Nickel Ni oder Cu Kupfer galvanisch aufgewachsen.Only on the grown multiple layer system of Mo / Si and optionally a metal layer, for example of Au, which acts as a cathode, then the substrate layer, for example, nickel Ni or Cu copper is grown galvanically.
Bevorzugt ist die letzte Schicht des Vielfachschichtsystem eine leitende Mo- Schicht, die bei einem derartigen Verfahren als Kathode dienen kann. Hierzu kann die Mo-Schicht entsprechend dick ausgelegt werden. Alternativ wäre es auch möglich auf den Stapel mit dem Vielfachschichtsystem eine Metallschicht beispielsweise aus Gold Au, Nickel Ni oder Ruthenium Ru aufzubringen, wobei diese Metallschicht dann als Kathode dient.Preferably, the last layer of the multilayer system is a conductive Mo layer which can serve as a cathode in such a process. For this purpose, the Mo layer can be designed correspondingly thick. Alternatively, it would also be possible to apply to the stack with the multilayer system a metal layer of, for example, gold Au, nickel Ni or ruthenium Ru, this metal layer then serving as a cathode.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von normal-incidence- optischen Elementen können vorteilhafterweise in die galvanisch aufgebrachteIn the method according to the invention for the production of normal-incidence-optical elements can advantageously in the galvanically applied
Substratschicht des optischen Elementes mit Hilfe des Abformverfahrens während des galvanischen Abscheidens des Substratträgers Kühlkanäle beziehungsweise Kühlleitungen eingebracht werden. Diese Kühlleitungen dienen zur Abformung der hohen absorbierten Wärmeenergie, die beispielsweise zwischen 3 und 5 Watt pro Facette bei einem facettierten Element betragen kann. Vorzugsweise erfolgt die Kühlung mit Hilfe eines flüssigen Mediums, beispielsweise Wasser. Um die Kühlelemente in die Substratoberfläche einzugalvanisieren, wird zunächst eine ca. 0,5
mm dicke Metallschicht, beispielsweise aus Nickel oder Kupfer, auf die mit dem Mandrel verbundene Metallschicht aufgewachsen. Nach Aufwachsen eines ersten Teils der als Substratschicht dienenden Metallschicht werden die Kühlelemente, insbesondere die Kühlleitung dann positioniert. Nachdem die Kühlleitungen positioniert sind, wird weiter auf galvanischem Weg Metall abgeschieden, so dass die Kühlleitungen fest und materialschlüssig in die Substratfläche eingebettet werden. Durch die Einbettung der Kühlleitung in die Substratschicht wird insbesondere ein geringer Wärmeübergangswiderstand sichergestellt.Substrate layer of the optical element using the molding process during the galvanic deposition of the substrate support cooling channels or cooling lines are introduced. These cooling lines are used for the molding of the high absorbed heat energy, which can be, for example, between 3 and 5 watts per facet for a faceted element. Preferably, the cooling takes place with the aid of a liquid medium, for example water. To galvanize the cooling elements into the substrate surface, first about 0.5 mm thick metal layer, for example of nickel or copper, grown on the metal layer connected to the mandrel. After growing a first part of the metal layer serving as the substrate layer, the cooling elements, in particular the cooling line, are then positioned. After the cooling lines are positioned, metal is further deposited by galvanic means, so that the cooling lines are firmly and materially embedded in the substrate surface. By embedding the cooling line in the substrate layer in particular a low heat transfer resistance is ensured.
Mit dem galvanischen Verfahren lassen sich nicht nur Kühlleitungen in das Metallsubstrat einbringen, auch das Einbringen von Lagerelementen wäre möglich.With the galvanic process not only cooling lines in the metal substrate can bring, also the introduction of bearing elements would be possible.
Wie oben beschrieben, wird das optische Element bzw. ein Teil des optischen Elementes vom Mandrel durch einen Temperaturschock getrennt. Dazu wird die gesamte Einheit von Mandrel und optischem Element einem Temperatursprung, typischerweise zu tieferen Temperaturen hin ausgesetzt. Durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Mandrel und den Materialien des aufgewachsenen optischen Elementes kommt es zu einer Trennung zwischen Mandrel und dem aufgewachsenen optischen Element bzw Teil des optischen Elementes sobald die thermisch induzierten Spannungen die Haftspannungen zwischen den Schichten des optischen Elementes und dem Mandrel übersteigen.As described above, the optical element or a part of the optical element is separated from the mandrel by a temperature shock. For this, the entire unit of mandrel and optical element is subjected to a temperature jump, typically to lower temperatures. Due to the different coefficients of thermal expansion of mandrel and the materials of the grown optical element, a separation between the mandrel and the grown optical element or part of the optical element occurs as soon as the thermally induced stresses exceed the adhesive stresses between the layers of the optical element and the mandrel.
Als Trennschicht kann beispielsweise wie oben beschrieben eine Goldschicht dienen, da das Gold auf dem abgetrennten Metallkörper, der das Substrat darstellt, verbleibt. Neben Gold kann auch Ru als Trennschicht dienen, insbesondere bei grazing-incidence Bauteilen.As the separation layer, for example, as described above, a gold layer can serve as the gold remains on the separated metal body constituting the substrate. In addition to gold, Ru can also serve as a separating layer, especially in grazing-incidence components.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung liegt dieser die Aufgabe zugrunde, ein grazing-incidence Bauteil, beispielsweise einen grazing-incidence Spiegel, bevorzugt einen grazing-incidence Kollektor, insbesondere mit geschlossenen
Flächen mit hoher Reflektivität, guten optischen Abbildungseigenschaften bei gleichzeitig hoher Stabilität und geringem Bauraum zur Verfügung zu stellen.In a further aspect of the invention, this is based on the object, a grazing-incidence component, for example a grazing-incidence mirror, preferably a grazing-incidence collector, in particular with closed To provide surfaces with high reflectivity, good optical imaging properties at the same time high stability and low space.
Insbesondere sollen Kollektoren angegeben werden, die sich durch eine hohe Stabilität auszeichnen.In particular, collectors are to be specified, which are characterized by a high stability.
Um eine hohe Reflektivität zu erreichen wird vorgesehen, die einzelnenIn order to achieve a high reflectivity is provided, the individual
Kollektorschalen die bevorzugt als ringförmige geschlossene Spiegelflächen, beispielsweise als Rotationsflächen ausgebildet sind, mit Ruthenium als Reflexionsschicht zu versehen.Collector cups which are preferably designed as annular closed mirror surfaces, for example, as a rotation surfaces, to be provided with ruthenium as a reflection layer.
Um eine hohe Stabilität, insbesondere bei der Verwendung in EUV-To ensure high stability, especially when used in EUV
Beleuchtungssystemen zu gewährleisten, werden die geometrische Abmessung einer Kollektorschale derart gewählt, dass diese durch eine Länge I von > 120 mm charakterisiert ist. Ist die Kollektorschale keine geschlossene Fläche, sondern beispielsweise eine teilweise durchbrochene Fläche, so tritt an Stelle des Durchmessers der senkrechte Abstand (d/2) des Endpunktes von einer Geraden entlang derer die Länge der Kollektorschale definiert ist. Der senkrechte Abstand d/2 ist ≤ 375 mm, bevorzugt < 150 mm, insbesondere < 100 mm, insbesondere bevorzugt < 75 mm, ganz besonders bevorzugt < 50 mm. Ganz bevorzugt liegt der Abstand d/2 zwischen 40 mm und 375 mm, insbesondere zwischen 40 mm und 135 mm, insbesondere bevorzugt zwischen 40 mm und 75 mm.To ensure lighting systems, the geometric dimension of a collector shell are chosen such that it is characterized by a length I of> 120 mm. If the collector shell is not a closed surface but, for example, a partially perforated surface, instead of the diameter, the vertical distance (d / 2) of the end point from a straight line along which the length of the collector shell is defined. The vertical distance d / 2 is ≦ 375 mm, preferably <150 mm, in particular <100 mm, particularly preferably <75 mm, very particularly preferably <50 mm. Most preferably, the distance d / 2 is between 40 mm and 375 mm, in particular between 40 mm and 135 mm, particularly preferably between 40 mm and 75 mm.
Bevorzugt sind die Kollektorschalen gemäß der vorliegenden Erfindung so genannte Rotationsschalen. Rotationsschalen sind Schalen, die durch Drehung ebener Kurven, um eine Rotationsachse erhalten werden, wobei sowohl Rotationsachse wie ebene Kurve in einer Ebene liegen. Beispiele fürPreferably, the collector shells according to the present invention are so-called rotary shells. Rotational trays are trays obtained by rotating plane curves around an axis of rotation, with both the axis of rotation and the plane curve lying in one plane. examples for
Rotationsschalen sind Zylinderschalen, Kugelschalen oder Kegelschalen. Bei Zylinderschalen ist die ebene Kurve eine Parallele zur Rotationsachse, bei Kugelschalen ist die ebene Kurve ein Halbkreis mit Mittelpunkt auf der Rotationsachse und bei Kegelschalen eine Gerade, die die Rotationsachse schneidet. Als charakteristische Größen für die Kollektorschalen wird in
vorliegender Anmeldung deren Länge I sowie deren Durchmesser d bzw. der halbe Durchmesser, d. h. der Radius, genommen.Rotary dishes are cylindrical dishes, spherical dishes or bowls. In cylindrical shells, the plane curve is a parallel to the axis of rotation, in spherical shells, the plane curve is a semicircle with the center on the axis of rotation and cone shells a straight line that intersects the axis of rotation. As characteristic sizes for the collector shells is in present application whose length I and the diameter d or half the diameter, ie the radius taken.
Bei Rotationsschalen ist mit der Länge I die Länge der ebenen Kurve von einem Anfangs- zu einem Endpunkt entlang gemeint. Wie zuvor ausgeführt, weist die Kollektorschale in Längsrichtung der Rotationsachse betrachtet einen Anfangsund ein Endpunkt auf. Der Anfangspunkt ist der Punkt der Schale, der am nächsten zur Lichtquelle ist, der Endpunkt der Punkt der Schale, der am weitesten zur Lichtquelle angeordnet ist. Der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Anfangspunkt wird auch als Anfangsabstand bezeichnet wird. Dieser ist kleiner als der Abstand des Endpunktes von der Lichtquelle in Längsrichtung der optischen Achse betrachtet.For rotation dishes, the length I means the length of the plane curve from a start to an end point. As stated previously, the collector shell, viewed in the longitudinal direction of the axis of rotation, has an initial and an end point. The starting point is the point of the shell closest to the light source, the end point being the point of the shell farthest from the light source. The distance between the light source and the starting point is also referred to as the starting distance. This is smaller than the distance of the end point viewed from the light source in the longitudinal direction of the optical axis.
In vorliegender Anmeldung ist der Durchmesser d als der zweifache Abstand eines Endpunktes am Ende der Schale von der Rotationsachse definiert; d.h. d = 2-re mit d: Durchmesser der Schale am Endpunkt re: Radius der Schale am Endpunkt.In the present application, the diameter d is defined as twice the distance of an end point at the end of the shell from the axis of rotation; i.e. d = 2-re with d: diameter of the shell at the end point re: radius of the shell at the end point.
Der senkrechte Abstand des Anfangspunktes von der Rotationsachse wird auch als erster Radius bzw. ra und der Abstand des Endpunktes als zweiter Radius re bezeichnet.The vertical distance of the starting point from the rotation axis is also referred to as the first radius or ra and the distance of the end point as the second radius re.
In vorliegender Anmeldung wird der Durchmesser d über den Radius des Endpunktes re definiert.In the present application, the diameter d is defined over the radius of the end point re.
Ist die Kollektorschale als Rotationsfläche ausgebildet, so ist die Länge (I) entlang der Rotationsachse > 120 mm und der Durchmesser d < 750 mm, insbesondere d ≤ 300 mm, insbesondere < 200 mm, insbesondere < 150 mm, besonders bevorzugt < 100 mm. Ganz bevorzugt liegen die Durchmesser der Spiegelschalen im Bereich 80 mm bis 750 mm, bevorzugt im Bereich 80 mm bis 270 mm, insbesondere bevorzugt im Bereich 80 mm bis 150 mm.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Beschichtung umfassend Ru auf einem Metall-Grundkörper besonders gute Abbildungseigenschaften erzielt werden können. Aufgrund der geringen Durchmesser d der einzelnen Spiegelschalen, die bevorzugt Durchmesser d < 200 mm haben und ganz bevorzugt im Bereich 80 mm bis 270 mm liegen, wird eine hohe Stabilität erreicht. Des Weiteren kann bei Verwendung mehrerer solcher ineinander angeordneter Schalen zu einem genesteten Kollektor eine hohe Kollektionsapertur mit einer geringen Anzahl von Schalen erzielt werden. Ferner wird in einer fortgebildeten Ausführungsform durch die gewählte Mindestlänge I ≥ 120 mm eine hohe Effizienz erzielt.If the collector shell is designed as a surface of revolution, then the length (I) along the rotation axis is> 120 mm and the diameter d <750 mm, in particular d <300 mm, in particular <200 mm, in particular <150 mm, particularly preferably <100 mm. Most preferably, the diameters of the mirror shells are in the range 80 mm to 750 mm, preferably in the range 80 mm to 270 mm, particularly preferably in the range 80 mm to 150 mm. The inventors have recognized that particularly good imaging properties can be achieved by the coating comprising Ru on a metal base body. Due to the small diameter d of the individual mirror shells, which preferably have a diameter d <200 mm and are very preferably in the range 80 mm to 270 mm, a high stability is achieved. Further, by using a plurality of such nested cups to a nested collector, a high collection aperture with a small number of trays can be achieved. Furthermore, in a developed embodiment, a high efficiency is achieved by the selected minimum length I ≥ 120 mm.
Aufgrund der möglichen kleineren Durchmesser gegenüber den Kollektorschalen aus dem Stand der Technik in Form der US 7,091 ,505 oder der US 7,015,489 kann auch bei hoher thermischer Belastbarkeit noch ein gutes Abbildungsergebnis erzielt werden. Werden bei einem Kollektor mit mehreren Schalen der Durchmesser der größten Schale des genesteten Kollektorsystems mit 200 mm gewählt und sind die Durchmesser aller anderen Schalen geringer, d.h. sie liegen beispielsweise im Bereich 80 mm bis 200 mm, so kann die Verformung der Schalen in radialer Richtung auch bei hoher thermischer Belastung gering gehalten werden. Da die Verformung gering ist, werden auf die Abbildungseigenschaften kaum beeinflusst .Gleichzeitig weist die Kollektorschale eine hohe Stabilität auf.Due to the possible smaller diameters compared to the collector shells of the prior art in the form of US Pat. No. 7,091,505 or US Pat. No. 7,015,489, a good imaging result can still be achieved even with high thermal load capacity. For a multi-shell collector, if the diameter of the largest shell of the nested collector system is 200 mm, then the diameters of all other shells are smaller, i. They are for example in the range 80 mm to 200 mm, so the deformation of the shells in the radial direction can be kept low even at high thermal stress. Since the deformation is small, the imaging properties are hardly affected. At the same time, the collector shell has a high stability.
Während die Herstellung von optischen Elementen mit Hilfe von Abformtechniken zuvor am Beispiel für geschlossene Spiegelflächen, insbesondere ringförmige geschlossene Rotationsflächen beschrieben wurde, können die Flächen auch als nicht geschlossene Flächen beispielsweise als Segmente ausgeführt sei, ohne dass von der Erfindung abgewichen wird.While the production of optical elements by means of impression techniques has previously been described using the example of closed mirror surfaces, in particular annular closed surfaces of revolution, the surfaces can also be designed as non-closed surfaces, for example as segments, without deviating from the invention.
Bevorzugt umfassen die Kollektorschalen einen Grundkörper, vorzugsweise aus einem Metall und ein Schichtsystem, welches auf dem Grundkörper angeordnet
ist. Das Schichtsystem umfasst wenigstens die eine optische Fläche bildende Reflexionsschicht. Vorzugsweise umfasst das Schichtsystem gemäß einer ersten Ausführung nur die Reflexionsschicht.Preferably, the collector shells comprise a base body, preferably of a metal and a layer system, which is arranged on the base body is. The layer system comprises at least the reflection layer forming an optical surface. Preferably, the layer system according to a first embodiment comprises only the reflective layer.
Der Grundkörper besteht bevorzugt aus einem Metall, vorzugsweise galvanisiertes Nickel. Als weitere Materialien sind Kupfer und Ruthenium für den Grundkörper oder eine Abfolge dieser Materialien denkbar und auch Mischungen.The main body is preferably made of a metal, preferably galvanized nickel. As further materials, copper and ruthenium are conceivable for the main body or a sequence of these materials and also mixtures.
Die Schichtdicke der Reflexionsschicht aus Ruthenium liegt bevorzugt zwischen jeweils einschließlich 10 nm bis 150 nm, vorzugsweise 10 nm bis 120 nm, besonders bevorzugt 15 nm bis 100 nm, ganz besonders bevorzugt zwischen 20 und 80 nm. Damit wird neben einer hohen Reflektivität auch eine hohe Stabilität gegenüber Abformung der Schale bei geringen bis moderaten Schichtspannungen erzielt.The layer thickness of the reflection layer made of ruthenium is preferably between in each case including 10 nm to 150 nm, preferably 10 nm to 120 nm, particularly preferably 15 nm to 100 nm, very particularly preferably between 20 and 80 nm. Thus, in addition to a high reflectivity, a high Stability against molding of the shell achieved at low to moderate layer stresses.
Gemäß einer zweiten Ausführung ist das Schichtsystem als Mehrschichtsystem ausgeführt, umfassend jeweils die Komponenten Ruthenium und Chrom, welche wechselweise in Schichten angeordnet sind. Um die Schichtspannungen im Schichtsystem möglichst gering zu halten, so dass diese keine Belagsablösungen, Risse und ferner bei hoher thermischer Belastung weder mechanische noch chemische Degradationen hervorrufen, können die Beschichtungsparameter, wie Schichtdicken, Schichtdickenverhältnisse zwischen den einzelnen Schichten, Bedampf u ngsraten sowie weitere Prozessparameter bei der Abscheidung, insbesondere dem Aufdampfen der einzelnen Schichten optimiert und hinsichtlich des gewünschten Ergebnisses eingestellt oder gesteuert werden. DieseAccording to a second embodiment, the layer system is designed as a multilayer system comprising in each case the components ruthenium and chromium, which are arranged alternately in layers. In order to keep the layer stresses in the layer system as low as possible, so that they do not cause any delamination or cracks or mechanical degradation or chemical degradation at high thermal stress, the coating parameters, such as layer thicknesses, layer thickness ratios between the individual layers, bedampfger ngsraten and other process parameters at the deposition, in particular the vapor deposition of the individual layers are optimized and adjusted or controlled with respect to the desired result. These
Eigenschaften können ferner auch durch die Wahl des geeigneten Verfahrens zum Auftrag bzw. Abscheiden der einzelnen Schichten beeinflusst werden. Das Mehrschichtsystem wird im einzelnen durch eine erste, die optische Fläche bildende Rutheniumschicht und eine zweite Rutheniumschicht gebildet. Zwischen der ersten und zweiten Rutheniumschicht ist eine Haftschicht vorgesehen. Diese ist vorzugsweise aus Chrom ausgeführt. Zwischen der zweiten Rutheniumschicht und dem Grundkörper der Kollektorschale ist zum Zwecke der Vermeidung von
Schichtablösungen und unerwünschten Reaktionen zwischen den einzelnen Schichten, insbesondere der Beeinflussung der Rutheniumschichten eine metallische Zwischenschicht vorgesehen, welche vorzugsweise aus dem gleichen Metall, wie die den Grundkörper bildende Grundschicht ausgeführt ist. Bei Ausbildung des Grundkörpers aus galvanisiertem Nickel wird daher vorzugsweise die Zwischenschicht auch aus Nickel bestehen. Die Schichtdicke von Nickel beträgt vorzugsweise ≤ 30 nm.Furthermore, properties can also be influenced by the choice of the suitable method for applying or depositing the individual layers. The multilayer system is formed in detail by a first ruthenium layer forming the optical surface and a second ruthenium layer. An adhesive layer is provided between the first and second ruthenium layers. This is preferably made of chrome. Between the second ruthenium layer and the main body of the collector shell is for the purpose of avoiding Layer deletions and undesirable reactions between the individual layers, in particular the influence of the ruthenium layers provided a metallic intermediate layer, which is preferably made of the same metal as the base layer forming the base layer. When forming the base body made of galvanized nickel, therefore, the intermediate layer will preferably also consist of nickel. The layer thickness of nickel is preferably ≦ 30 nm.
Die Haftschichten besitzen außer der Anhaftfunktion keine weitere Funktion, so dass hier Schichtdicken im Bereich zwischen 1 und einschließlich 5 nm, vorzugsweise 1 bis 2nm als ausreichend angesehen werden können. Diese werden vorzugsweise aus Chrom gebildet. Die Schichtdicke der ersten Rutheniumschicht beträgt 5 bis 20 nm, vorzugsweise 8 bis 12 nm. Die zweite Rutheniumschicht ist durch eine Schichtdicke charakterisiert, die zwischen 20 bis 80 nm, vorzugsweise zwischen 30 und 60 nm beträgt.Apart from the adhesion function, the adhesive layers have no further function, so that layer thicknesses in the range between 1 and 5 nm inclusive, preferably 1 to 2 nm, can be considered sufficient here. These are preferably formed from chromium. The layer thickness of the first ruthenium layer is 5 to 20 nm, preferably 8 to 12 nm. The second ruthenium layer is characterized by a layer thickness which is between 20 to 80 nm, preferably between 30 and 60 nm.
Die Ausführungen der Kollektorschale sind durch eine Mikrorauhigkeit im Bereich von kleiner 2 nm RMS bei einer Wellenlänge von 13 nm an den optischen Flächen charakterisiert. Die Kollektorschalen weisen somit eine ausreichend hohe Reflektivität auf.The embodiments of the collector shell are characterized by a microroughness in the range of less than 2 nm RMS at a wavelength of 13 nm at the optical surfaces. The collector shells thus have a sufficiently high reflectivity.
Die geometrische Ausführung der Kollektorschale erfolgt als Rotationsschale, d. h. als rotationssymmetrischer Körper bezüglich einer Rotations- bzw. Rotationssymmetrieachse. Die Kollektorschalen sind also geschlossene Flächen. Die Rotationsachse entspricht der optischen Achse OA der Kollektorschale. Die einzelne Kollektorschale ist bevorzugt als asphärisches Segment mitThe geometric design of the collector shell takes place as a rotation shell, d. H. as a rotationally symmetrical body with respect to a rotational or rotational symmetry axis. The collector shells are therefore closed surfaces. The axis of rotation corresponds to the optical axis OA of the collector shell. The single collector shell is preferred as aspheric segment with
Rotationssymmetrie um die Rotationsachse ausgeführt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Spiegelschalen eine Rotationsschale eines Ellipsoids, eines Paraboloids oder eines Hyperboloids sind. Für ein Paraboloid ergibt sich ein vollständig paralleles Strahlenbündel und somit eine im Unendlichen liegende Lichtquelle.
Kollektoren mit Rotationsschalen, deren ebene Kurven Ausschnitte von Hyperboloiden sind, führen zu einem divergierenden Strahlbündel und sind insbesondere dann von Interesse, wenn der Kollektor möglichst klein dimensioniert werden soll.Rotational symmetry executed around the axis of rotation. It is particularly preferred if the mirror shells are a rotation dish of an ellipsoid, a paraboloid or a hyperboloid. For a paraboloid results in a completely parallel beam and thus a lying at infinity light source. Collectors with rotating bowls whose plane curves are sections of hyperboloid lead to a divergent beam and are of particular interest when the collector should be as small as possible.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Abformverfahren bei grazing- incidence Bauteilen dazu eingesetzt, Kühleinrichtungen vorzusehen. Hierzu werden auf die leitfähige Schicht, beispielsweise die 50 - 200 nm dicke Goldschicht, die auf den Abformkörper, das heißt den Mandrel aufgebracht wurde, zunächst eine erste Schicht aus einem Metall, beispielsweise eine Nickel- oder eine Kupferschicht galvanisch abgeschieden, wobei die Goldschicht als Kathode dient. Sodann werden Kühl- und/oder Strukturelemente wie beispielsweise Kühlleitungen oder Lagerelemente auf der Oberfläche der aufgewachsenen Metallschicht positioniert. In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann eine weitere zweite Schicht an Metall, bestehend aus Nickel oder Kupfer auf galvanischem Wege abgeschieden und zwar so, dass die Kühl- und Strukturelemente fest und materialschlüssig in das Substrat eingebettet sind. Hierdurch können auf einfache Art und Weise erforderliche Kühlleitungen für die in grazing-incidence betriebenen optischen Elemente, z. B. Kollektoren in das Substrat eingebracht werden. Bevorzugt ist die erste Schicht zwischen 0,1 und 1 mm dick und die zweite Schicht zwischen 1 und 4 mm.Particularly preferably, the molding method according to the invention is used in grazing-incidence components to provide cooling devices. For this purpose, a first layer of a metal, for example a nickel or a copper layer is first electrodeposited onto the conductive layer, for example the gold layer having a thickness of 50-200 nm, which has been applied to the impression body, ie the mandrel, the gold layer being deposited as Cathode serves. Then, cooling and / or structural elements such as cooling pipes or bearing elements are positioned on the surface of the grown metal layer. In a further method step, a further second layer of metal, consisting of nickel or copper, is then electrodeposited in such a way that the cooling and structural elements are firmly and materially embedded in the substrate. As a result, required in a simple manner cooling lines for operated in grazing incidence optical elements, eg. B. collectors are introduced into the substrate. Preferably, the first layer is between 0.1 and 1 mm thick and the second layer between 1 and 4 mm.
Neben grazing-incidence-Elementen ist es auch möglich, normal-incidence- Elemente mit einem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellen.In addition to grazing-incidence elements, it is also possible to produce normal-incidence elements with a method according to the invention.
Ein reflektives normal-incidence-Element kann ein Spiegel sein, der beispielsweise in einem Abbildungssystem wie einem Projektionsobjektiv Verwendung findet. Alternativ können derartige normal-incidence-Elemente beispielsweise auch normal-incidence Kollektorspiegel sein.A reflective normal-incidence element may be a mirror used, for example, in an imaging system such as a projection objective. Alternatively, such normal-incidence elements may, for example, also be normal-incidence collector mirrors.
Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei dem normal-incidence-Element um Einzelfacetten eines facettierten optischen Elementes. Derartige facettierte
optische Elemente mit einer Vielzahl von Einzelfacetten, beispielsweise Feldfacetten oder Pupillenfacetten sind aus der US 7,006,595 bekannt geworden. Das in der US 7,006,595 gezeigte facettierte optische Element umfasst beispielsweise 216 Feldfacetten sowie ebenso viele Pupillenfacetten.Most preferably, the normal-incidence element is single facets of a faceted optical element. Such faceted optical elements having a multiplicity of individual facets, for example field facets or pupil facets, have become known from US Pat. No. 7,006,595. The faceted optical element shown in US Pat. No. 7,006,595 comprises, for example, 216 field facets as well as many pupil facets.
Der Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung wird in vorliegende Anmeldung vollumfänglich mitaufgenommen.The disclosure of this application is included in the present application in full.
Die Herstellung von normal-incidence-Elemente kann ebenfalls mit Hilfe einer Abformtechnik erfolgen. Hierzu wird auf einen Abformkörper einThe production of normal-incidence elements can also be done with the aid of a molding technique. This is done on a Abformkörper
Trennschichtsystem aufgebracht. Das Trennschichtsystem kann eine auf den Abformkörper abgeschiedene Metallschicht, beispielsweise eine Au-Schicht oder eine Ru-Schicht sein.Applied separation layer system. The release layer system may be a metal layer deposited on the impression body, for example an Au layer or a Ru layer.
Auf diese Schicht kann dann galvanisch der Grundkörper des reflektiven normal- incidence-Elementes aufgewachsen werden und dient dabei als Kathode.The main body of the reflective normal-incidence element can then be galvanically grown on this layer and serves as the cathode.
Die Abscheidung eines Metalles auf der Trennschicht, beispielsweise von Nickel oder Kupfer auf galvanischem Weg kann in zwei Schritten erfolgen. So kann in einem ersten Schritt eine erste Schichtdicke beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 0,8 mm, bevorzugt 0,5 mm Nickel oder Kupfer auf der Goldschicht, die auf den Abformkörper aufgebracht ist, abgeschieden werden. Sodann können Strukturelemente oder Kühlelemente, die in den Grundkörper eingebracht werden sollen, positioniert werden.The deposition of a metal on the separation layer, for example of nickel or copper by electroplating can be done in two steps. Thus, in a first step, a first layer thickness, for example in the range of 0.1 to 0.8 mm, preferably 0.5 mm of nickel or copper on the gold layer, which is applied to the impression body, are deposited. Then it is possible to position structural elements or cooling elements which are to be introduced into the basic body.
In einem zweiten Schritt wird eine zweite Schicht Metall, beispielsweise Nickel oder Kupfer auf galvanischem Wege abgeschieden. Die Kühlleitungen oder Lagerelemente werden somit fest und materialschlüssig in den galvanisch abgeschiedenen Grundkörper eingebracht. Hierdurch wird insbesondere ein geringer Wärmeübergangswiderstand sichergestellt. Der aufgalvanisierteIn a second step, a second layer of metal, for example nickel or copper, is electrodeposited. The cooling lines or bearing elements are thus firmly and materially introduced into the electrodeposited body. As a result, in particular a low heat transfer resistance is ensured. The galvanized
Grundkörper kann von dem Abformkörper durch einen Temperaturschock getrennt werden. In einem weiteren Schritt kann auf den abgetrennten Grundkörper dann
ein Vielfachschichtsystem für das reflektive normal-incidence Element beispielsweise bestehend aus Mo/Si aufgebracht werden.The main body can be separated from the impression body by a temperature shock. In a further step can then on the separated body a multilayer system for the reflective normal-incidence element, for example consisting of Mo / Si are applied.
Alternativ wäre es auch möglich, bereits auf den Abformkörper eine Ru-Schicht und darauf ein Vielfachschichtsystem, beispielsweise ein Mo/Si-Alternatively, it would also be possible already to the Abformkörper a Ru layer and then a multilayer system, such as a Mo / Si
Vielfachschichtsystem aufzubringen. Die oberste Mo-Schicht würde dann die Elektrode für die galvanische Abscheidung ausbilden. Hierzu ist es möglich, dass die oberste Mo-Schicht entsprechend dick ausgebildet wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Elektrodenlayer, beispielsweise in Form einer Metallschicht, z.B. einer Gold Au-Schicht oder einer Nickel Ni-Schicht auf das Vielfachschichtsystem aufgebracht werden.Apply multilayer system. The uppermost Mo layer would then form the electrode for the electrodeposition. For this purpose, it is possible that the uppermost Mo layer is formed correspondingly thick. Alternatively or additionally, an electrode layer, for example in the form of a metal layer, e.g. a gold Au layer or a nickel Ni layer can be applied to the multilayer system.
Beim Absprengen kann dann das komplette normal-incidence-Element einschließlich des darauf abgeschiedenen Vielfach-Schichtsystems vom Abformkörper abgetrennt werden.When breaking off, the complete normal-incidence element, including the multiple layer system deposited on it, can then be separated from the impression body.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Hilfe von Abformtechniken hergestellten normal-incidence-Elemente zeichnen sich insbesondere durch einen Grundkörper, bestehend aus einem Metall wie beispielsweise Nickel oder Kupfer aus, sowie eine zwischen dem Vielfachschichtsystem und dem Grundkörper angeordnete Trennschicht, beispielsweise bestehend aus Au und einer oberhalb des Vielfachschichtsystems angeordneten Abdeckschicht, beispielsweise einer Ru-Schicht. Des weiteren können in den abgeformten Metallkörper sehr leicht mechanische Bauteile wie Gelenkadapter oder auch Kühlelemente wie Kühlrohre eingebracht werden.The normal-incidence elements produced by means of molding techniques according to the invention are characterized in particular by a base body consisting of a metal such as nickel or copper, and a separating layer arranged between the multiple-layer system and the base body, for example consisting of Au and one Cover layer arranged above the multilayer system, for example a Ru layer. Furthermore, mechanical components such as joint adapters or even cooling elements such as cooling tubes can be introduced very easily into the molded metal body.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. The following is shown in detail:
Figur 1 verdeutlicht in stark schematisiert vereinfachter Darstellung eine erste Ausführung eines erfindungsgemäß ausgeführten grazing- incidence-Elementes, hier einer Kollektorschale;
Fig. 2a - b verdeutlichen zwei weitere geometrische Ausführungen von Kollektorschalen;FIG. 1 shows, in a highly schematically simplified representation, a first embodiment of a grazing-incidence element according to the invention, in this case a collector shell; FIGS. 2a-b illustrate two further geometric embodiments of collector shells;
Figur 3 verdeutlicht eine zweite Ausführungsform einer Kollektorschale;FIG. 3 illustrates a second embodiment of a collector shell;
Fig. 4a - b verdeutlichen schematisiert vereinfacht den Aufbau einerFig. 4a - b illustrate schematically simplified the structure of a
Aufdampfeinrichtung und eines Abformschichtsystem für die Herstellung von Kollektorschalen gemäß einer ersten Ausführung;Aufdampfeinrichtung and a molding layer system for the production of collector shells according to a first embodiment;
Fig. 4c -4d verdeutlichen anhand von Signalflussbildern die Abformung;FIGS. 4c -4d illustrate the impression on the basis of signal flow images;
Figuren 5 verdeutlicht anhand eines Diagramms den Einfluss der Ablösedauer für die Au-Schicht auf die Rauhigkeit;FIG. 5 shows, on the basis of a diagram, the influence of the detachment time for the Au layer on the roughness;
Fig. 6a - b verdeutlichen ein Abformschichtsystem für Kollektorschalen gemäß einer zweiten Ausführung vor und nach erfolgter Trennung inFig. 6a-b illustrate a molding layer system for collector shells according to a second embodiment before and after the separation in
Abformkörper und Schale;Impression body and shell;
Figur 7 verdeutlicht die Aufdampfeinrichtung für die Abformung vonFigure 7 illustrates the Aufdampfeinrichtung for the impression of
Kollektorschalen gemäß der zweiten Ausführung;Collector cups according to the second embodiment;
Fig. 8a - b verdeutlichen eine Magnetron-Sputteranlage zum Herstellen der Beschichtungen gemäß der ersten und zweiten Ausführung;Figures 8a-b illustrate a magnetron sputtering apparatus for making the coatings of the first and second embodiments;
Figur 9 verdeutlicht eine Anlage zum Sputtern der Reflexionsschicht auf derFigure 9 illustrates a system for sputtering the reflection layer on the
Innenseite der bereits abgeformten Kollektorschale;Inside of the already molded collector shell;
Figur 10 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem Beleuchtungssystem einen Kollektor mit erfindungsgemäß ausgeführten Kollektorschalen:
Fig. 11a - c verdeutlichen anhand von Diagrammen beispielhaft mögliche Kennwerte für Rauheiten und Reflexionen;FIG. 10 shows, on the basis of a section of an illumination system, a collector with collector shells designed according to the invention: FIGS. 11a-c illustrate by way of example exemplary possible values for roughness and reflections based on diagrams;
Fig. 12a - g erste Möglichkeit der Herstellung von normal-incidence-Elementen mit Hilfe eines Abformverfahrens;Fig. 12a - g first possibility of the production of normal-incidence elements by means of a molding process;
Fig. 13 a - h zweite Möglichkeit der Herstellung von normal-incidence-Elementen mit Hilfe eines Abformverfahrens:FIG. 13 a - h second possibility of producing normal-incidence elements with the aid of a molding method: FIG.
Fig. 14a - h dritte Möglichkeit der Herstellung von normal-incidence-Elementen mit Hilfe eines Abformverfahrens.Fig. 14a-h third way of producing normal-incidence elements by means of a molding process.
Die Figur 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer ersten Ausführung eines beispielsweise mit Hilfe von Abformtechniken hergestellten grazing-incidence-Elementes, beispielsweise einer Kollektorschale 1 anhand eines Schnittes in der z-x-Ebene. Diese ist als rotationssymmetrisches Element ausgeführt. Die z-Achse wird dabei durch die optische Achse OA definiert, die der Rotationssymmetrieachse RA entspricht. Die Kollektorschale entsteht als Rotationsschale durch Rotation der im Schnitt in der z-x-Ebene ebenen Kurve K um die Rotationssymmetrieachse RA. Die z-x-Ebene, die die Rotationssymmetrieachse RA enthält wird auch als Meridionalebene bezeichnet.FIG. 1 illustrates, in a schematically simplified representation, the basic structure of a first embodiment of a grazing-incidence element, for example a collector shell 1, produced, for example, by means of molding techniques on the basis of a section in the z-x plane. This is designed as a rotationally symmetric element. The z-axis is defined by the optical axis OA, which corresponds to the rotational symmetry axis RA. The collector shell is produced as a rotation shell by rotation of the curve K, which is planar in section in the z-x plane, about the rotational symmetry axis RA. The z-x plane containing the rotational symmetry axis RA is also referred to as the meridional plane.
Zur Erläuterung werden folgende Bezugszeichen im Koordinatensystem z-x bezogen auf die optische Achse OA definiert: a Anfangspunkt e Endpunkt z(a) z-Koordinate des Anfangspunktes der Kollektorschale z(e) z-Koordinate des Endpunktes der Kollektorschale x(a) x-Koordinate des Anfangspunktes x(e) x-Koordinate des Endpunktes
Der Anfangspunkt a definiert im Koordinatensystem den ersten auch als objektseitigen beziehungsweise eingangsseitigen Endbereich bezeichneten Endbereich 2 der Kollektorschale 1 und der Endpunkt b den zweiten Endbereich 3, welcher auch als bildseitiger oder ausgangsseitiger Endbereich der einzelnen Kollektorschale 1 im Hinblick auf eine Anordnung in einem Beleuchtungssystem bezeichnet wird, d. h. der Anfangspunkt ist der Punkt der beim Einsatz des Kollektors in einem Beleuchtungssystem im Lichtweg am nächsten zur Lichtquelle angeordnet ist und der Endpunkt ist der Punkt, der am weitesten entfernt von der Lichtquelle angeordnet ist.For explanation, the following reference symbols are defined in the coordinate system zx with respect to the optical axis OA: a starting point e endpoint z (a) z-coordinate of the starting point of the collector shell z (e) z-coordinate of the end point of the collector shell x (a) x-coordinate of the Start point x (e) x-coordinate of the end point The starting point a defines in the coordinate system the first end region 2 of the collector shell 1, also referred to as the object-side or input-side end region, and the end point b the second end region 3, which is also referred to as the image-side or output-side end region of the individual collector shell 1 with respect to an arrangement in an illumination system That is, the starting point is the point that is closest to the light source when the collector is used in an illumination system in the light path, and the end point is the point farthest from the light source.
Der Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Anfangspunkt a im z-x Koordinatensystem definiert den Radius ra des ersten Endbereiches und der Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Endpunkt e den Radius re des zweiten Endbereiches 3. Der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Endbereich in z-Richtung bestimmt die Länge I der Kollektorschale 1. Die erfindungsgemäß ausgeführte Kollektorschale 1 weist eine Länge I auf, die den Abstand zwischen dem Anfangspunkt a und dem Endpunkt e entlang der optischen Achse OA beschreibt, welche bevorzugt größer 120 mm ist, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 80mm und 300mm, insbesondere im Bereich einem Bereich zwischen 150 mm und 200 mm liegt. Der maximaleThe distance between the optical axis OA and the starting point a in the zx coordinate system defines the radius ra of the first end region and the distance between the optical axis OA and the end point e the radius re of the second end region 3. The distance between the first and second end regions in z-direction determines the length I of the collector shell 1. The inventively embodied collector shell 1 has a length I, which describes the distance between the starting point a and the end point e along the optical axis OA, which is preferably greater than 120 mm, preferably in one Range between 80mm and 300mm, in particular in the range between 150 mm and 200 mm. The maximum
Durchmesser, d.h. der Durchmesser d (2-re) am Endpunkt e der Kollektorschale 1 am zweiten Endbereich 3 beträgt <750 mm, insbesondere < 200 mm, besonders bevorzugt < 150 mm, insbesondere < 100 mm. Vorzugsweise liegt der Durchmesser d im Bereich von 80 mm bis 200 mm. re bezeichnet den Radius am Ende der Schale, d. h. den Abstand des Endpunktes auf der Schalenoberfläche von der Rotationsachse.Diameter, i. the diameter d (2-re) at the end point e of the collector shell 1 at the second end region 3 is <750 mm, in particular <200 mm, particularly preferably <150 mm, in particular <100 mm. Preferably, the diameter d is in the range of 80 mm to 200 mm. re denotes the radius at the end of the shell, d. H. the distance of the end point on the shell surface from the rotation axis.
Die Kollektorschale 1 umfasst einen rotationssymmetrisch bezüglich der Achse OA ausgeführten Grundkörper 4, der auch als Rotationsschale bezeichnet werden kann, welcher am Innenumfang 5 eine optische Fläche 6 aufweist. Bei dieser handelt es sich um die Fläche der Kollektorschale 1 , die ein von einer Lichtquelle her einfallendes Strahlbüschel aufnimmt und in Richtung des Bildes reflektiert.
Dazu weist der Grundkörper 4 am Innenumfang 6 ein Schichtsystem 7 auf, umfassend zumindest eine optisch wirksame Schicht in Form einer Reflexionsschicht 8. Die Reflexionsschicht 8 besteht bevorzugt aus Ruthenium.The collector shell 1 comprises a base body 4 which is designed to be rotationally symmetrical with respect to the axis OA and which may also be referred to as a rotation shell, which has an optical surface 6 on the inner circumference 5. In this case, it is the surface of the collector shell 1, which receives a bundle of rays incident from a light source and reflects in the direction of the image. For this purpose, the base body 4 on the inner circumference 6 a layer system 7, comprising at least one optically active layer in the form of a reflection layer 8. The reflection layer 8 is preferably made of ruthenium.
Die Kollektorschale 1 besteht dabei zumindest aus der Reflexionsschicht 8 als Funktionsschicht und wenigstens einer weiteren Schicht, welche auch als Deckoder Unterschicht bezeichnet wird und den Grundkörper 4 bildet. Wird der Grundkörper durch Abformtechniken hergestellt, so umfasst der Grundkörper eine Metallschicht, beispielsweise eine Ni- oder Cu-Schicht, auf die eine dünne Schicht aufgebracht ist. Das Schichtsystem 7 ist in diesem Fall also nur durch eine dünne Schicht charakterisiert. Die Schichtdicke D8 der Reflexionsschicht 8 beträgt bevorzugt bis zu 150 nm, vorzugsweise zwischen 10 und 120nm, besonders bevorzugt zwischen 15 und 100 nm, ganz besonders bevorzugt zwischen 20 und 80 nm, beispielsweise 50nm. Gemäß der ersten Ausführung ist die Reflexionsschicht 8 direkt als Schicht auf den Innenumfang des Grundkörpers 4 aufgetragen.The collector shell 1 consists at least of the reflection layer 8 as a functional layer and at least one further layer, which is also referred to as a top or bottom layer and forms the base body 4. If the base body is produced by molding techniques, the base body comprises a metal layer, for example a Ni or Cu layer, to which a thin layer has been applied. The layer system 7 is thus characterized in this case only by a thin layer. The layer thickness D8 of the reflection layer 8 is preferably up to 150 nm, preferably between 10 and 120 nm, more preferably between 15 and 100 nm, very particularly preferably between 20 and 80 nm, for example 50 nm. According to the first embodiment, the reflection layer 8 is applied directly as a layer on the inner periphery of the base body 4.
Der Grundkörper 4 ist durch eine Schichtdicke D4 charakterisiert, die 0,2mm bis 5mm beträgt, vorzugsweise zwischen 0.8mm und 2mm.The main body 4 is characterized by a layer thickness D4 which is 0.2 mm to 5 mm, preferably between 0.8 mm and 2 mm.
Die Kollektorschale 1 ist im dargestellten Fall als Ellipsoidsegment ausgeführt. Andere Ausführungen sind beispielhaft in den Figuren 2a und 2b wiedergegeben.The collector shell 1 is designed in the illustrated case as Ellipsoidsegment. Other embodiments are shown by way of example in FIGS. 2a and 2b.
Gemäß Figur 2a ist eine Kollektorschale 1 bezüglich der optischen Achse OA und damit der Rotationssymmetrieachse RA als Paraboloidsegment ausgeführt. Der Grundaufbau entspricht ansonsten dem in Figur 1 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.According to FIG. 2a, a collector shell 1 is designed as a paraboloid segment with respect to the optical axis OA and thus the rotational symmetry axis RA. The basic structure otherwise corresponds to that described in Figure 1, which is why the same reference numerals are used for the same elements.
Demgegenüber verdeutlicht Figur 2b eine Ausführung der Kollektorschale 1 in Form einer Kombination eines Hyperboloids und eines Ellipsoids. Die Geometrie der Kollektorschale 1 wird durch ein erstes ringförmiges Segment 9 mit einer ersten optischen Fläche 10 und ein zweites ringförmiges Segment 11 mit einer
zweiten optischen Fläche 12 beschrieben. Die Gesamtfläche aus 10 und 12 entspricht der optischen Fläche 6.In contrast, Figure 2b illustrates an embodiment of the collector shell 1 in the form of a combination of a hyperboloid and an ellipsoid. The geometry of the collector shell 1 is defined by a first annular segment 9 with a first optical surface 10 and a second annular segment 11 with a second optical surface 12 described. The total area of 10 and 12 corresponds to the optical surface 6.
Der Kollektorschale 1 ist je ein innerer Randstrahl 13, der durch den Endpunkt in der Meridionalebene der ersten optischen Fläche 10 des ersten Segmentes 9 der Kollektorschale 1 definiert ist, und ein äußerer Randstrahl 14, der durch den Anfangspunkt der ersten optischen Fläche 10 des ersten Segmentes 9 der Kollektorschale 1 definiert ist, zugeordnet. Der innere und der äußere Randstrahl bestimmen das von der Schale aufgenommene und weitergeleitete Strahlbüschel.The collector shell 1 is in each case an inner marginal ray 13, which is defined by the end point in the meridional plane of the first optical surface 10 of the first segment 9 of the collector shell 1, and an outer marginal ray 14, which passes through the starting point of the first optical surface 10 of the first segment 9 of the collector shell 1 is defined assigned. The inner and outer marginal ray determine the bundle of rays picked up and passed on by the shell.
Unter Meridionalebene wird diejenige Ebene verstanden, die die optische Achse bzw. Rotationsachse RA enthält.Meridional plane is understood to mean the plane containing the optical axis or axis of rotation RA.
Figur 3 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung wie in Figur 1 eine weitere zweite erfindungsgemäße Ausführung einer Kollektorschale 1 mit Ruthenium als Reflexionsschicht 8 mit den erfindungsgemäßen Dimensionen hinsichtlich Durchmesser und Länge I. Da es sich um einen rotationssymmetrischen Körper bezüglich der z-Achse handelt, wurde dieser imFigure 3 illustrates in a schematic simplified representation as in Figure 1, a further second inventive embodiment of a collector shell 1 with ruthenium as a reflection layer 8 with the dimensions according to the invention in terms of diameter and length I. Since it is a rotationally symmetrical body with respect to the z-axis, this was in the
Axialschnitt nur auf einer Seite dargestellt. Bei dieser Ausführung wird die optische Fläche 6 am Innenumfang 5 des Grundkörpers 4 von einem Schichtsystem 7 in Form eines Mehrschichtsystems gebildet. Dieses besteht aus zwei Rutheniumschichten, einer ersten Rutheniumschicht 16 und einer zweiten Rutheniumschicht 17, die über eine erste Haftschicht 18 miteinander verbunden sind und über eine zweite Haftschicht 19 mit dem Grundkörper 4. Die erste Rutheniumschicht 16 ist dabei mit einer geringeren Schichtdicke D16 als die zweite Rutheniumschicht 17 ausgeführt. Die Schichtdicke D16 beträgt 5nm bis 20nm, vorzugsweise 8nm bis 12nm. Die zweite Schichtdicke D17 beträgt 20nm bis 80nm, vorzugsweise zwischen 30nm und 60nm. Die Dicke der einzelnenAxial section shown on one side only. In this embodiment, the optical surface 6 is formed on the inner circumference 5 of the base body 4 by a layer system 7 in the form of a multilayer system. This consists of two ruthenium layers, a first ruthenium layer 16 and a second ruthenium layer 17, which are connected to one another via a first adhesive layer 18 and a second adhesive layer 19 to the base body 4. The first ruthenium layer 16 is thereby with a smaller layer thickness D16 than the second Ruthenium layer 17 executed. The layer thickness D16 is 5 nm to 20 nm, preferably 8 nm to 12 nm. The second layer thickness D17 is 20 nm to 80 nm, preferably between 30 nm and 60 nm. The thickness of the individual
Haftschichten 18 und 19 beträgt jeweils 1nm bis 5nm, vorzugsweise 1nm bis 3nm.Adhesive layers 18 and 19 are each 1 nm to 5 nm, preferably 1 nm to 3 nm.
Um ein optimales Schichtwachstum der Grundschicht, die den Grundkörper ausbildet, zu erreichen, wird zwischen der Grundschicht und dem optischen
Schichtsystem eine Zwischenschicht 20, vorzugsweise aus dem Material der Grundschicht, hier Nickel vorgesehen.In order to achieve an optimal layer growth of the base layer, which forms the base body, is between the base layer and the optical Layer system an intermediate layer 20, preferably made of the material of the base layer, here nickel provided.
Bezüglich der möglichen Ausgestaltungen hinsichtlich der Geometrie und Formung der optischen Fläche 6 bestehen auch die in den Figuren 2a und 2b für die erste Ausführung beschriebenen Möglichkeiten.With regard to the possible embodiments with regard to the geometry and shaping of the optical surface 6, the possibilities described in FIGS. 2a and 2b for the first embodiment also exist.
Die Herstellung der Kollektorschalen 1 gemäß der ersten oder auch zweiten Ausführung erfolgt bevorzugt durch Abformung über ein Trennschichtsystem 15. Das Abformverfahren ist detailliert in Fig. 4a - 4b für ein grazing-incidence-The production of the collector shells 1 according to the first or also second embodiment is preferably carried out by molding via a separating layer system 15. The molding method is described in detail in FIGS. 4a-4b for a grazing-incidence
Element beschrieben. Dabei erfolgt die Abformung an einem, die geometrische Form der Kollektorschale 1 , insbesondere die Innenwandung beschreibenden Abformkörper 21. Die Abformung erfolgt am Außenumfang 22 des Abformkörpers 21 , wobei der Abformkörper 21 entweder direkter Bestandteil des Trennschichtsystems 15 ist oder aber mit dem Trennschichtsystem beschichtet wird, und wobei auf das Trennschichtsystem 15 die Reflexionsschicht 8 für das grazing-incidence-Element aufgebracht wird. Abformkörper 21 , Trennschichtsystem 15 und Schichtsystem 7 der Kollektorschale 1 bilden vor der Abformung das so genannte Abformschichtsystem 23. Der Abformkörper wird auch als Mandrel bezeichnet. Der Abformkörper selbst kann beispielsweise aus Quarzglas, Ni-P oder galvanisiertem Aluminium bestehen.Element described. The impression takes place on the outer circumference 22 of the impression body 21, wherein the impression body 21 is either a direct component of the separation layer system 15 or is coated with the release layer system, and wherein the reflective layer 8 for the grazing-incidence element is applied to the release layer system 15. Abformkörper 21, separating layer system 15 and layer system 7 of the collector shell 1 form the so-called impression layer system 23 before the impression. The impression body is also referred to as a mandrel. The Abformkörper itself can for example consist of quartz glass, Ni-P or galvanized aluminum.
Die Trennung erfolgt bei der Abformung erfindungsgemäß an der Grenzfläche zweier Materialien, wovon ein Material vorzugsweise aus SiÜ2 ausgebildet ist und entweder direkt vom Abformkörper 21 oder einem auf den Abformkörper 21 aufgetragenen, hier nicht dargestellten Schichtsystem gebildet werden kann, wobei das Schichtsystem 24 zeitlich versetzt zur eigentlichen Abformung auf den Abformkörper 21 aufgetragen werden kann und auf diesem nach Trennung verbleibt oder aber in zeitlicher Abfolge mit den weiteren Bestandteilen des Trennschichtsystems 15 oder dem Schichtsystem 7 für die Kollektorschale 1 aufgetragen wird. Die Trennung beruht im wesentlichen auf einem Temperaturschock, der zu teilweise reduzierten Spannungen führt, die wiederum
dazu führen, dass die Haftspannung zwischen Abformkörper und Trennschichtsystem überwunden wird.The separation takes place according to the invention at the interface of two materials, of which a material is preferably formed of SiÜ 2 and either directly from the Abformkörper 21 or a molded on the Abformkörper 21, not shown here layer system can be formed, wherein the layer system 24 offset in time for the actual impression can be applied to the Abformkörper 21 and remains on this after separation or else in a time sequence with the other components of the release layer system 15 or the layer system 7 for the collector shell 1 is applied. The separation is essentially due to a thermal shock, which leads to partially reduced voltages, which in turn cause the adhesion between the impression body and the separation layer system to be overcome.
Zur Herstellung der ersten Ausführung der Kollektorschale 1 aus Grundkörper 4 und direkt auf diesem angeordneter Reflexionsschicht 8 gemäß Figur 1 erfolgt die Trennung nach erfolgter Abformung indirekt, d.h. nicht direkt zwischen der Reflexionsschicht 8 beziehungsweise dem Schichtsystem 7 und dem Abformkörper 21 sondern über ein Trennschichtsystem 15, umfassend neben der SiO2- -Schicht eine Au-Schicht, wobei die Trennung zwischen der SiO2 -Schicht sund der Au-Schicht erfolgt und die Au-Schicht später abgelöst werden kann.For the preparation of the first embodiment of the collector shell 1 of base body 4 and directly on this arranged reflective layer 8 according to Figure 1, the separation takes place indirectly after impression taking, ie not directly between the reflective layer 8 and the layer system 7 and the Abformkörper 21 but via a release layer system 15, comprising, in addition to the SiO 2 layer, an Au layer, wherein the separation between the SiO 2 layer and the Au layer takes place and the Au layer can later be detached.
Das Trennschichtsystem 15 besteht aus zumindest zwei Schichten - einer SiO2 und einer Au- Schicht, wobei auf dieser dann die Reflexionsschicht 8 in Form der Rutheniumschicht abgeschieden wird. Der Abformkörper 21 besteht gemäß einer möglichen Ausführung beispielsweise aus Ni-P. Dann wird in einem erstenThe separating layer system 15 consists of at least two layers - an SiO 2 and an Au layer, on which the reflection layer 8 in the form of the ruthenium layer is then deposited. The Abformkörper 21 consists of a possible embodiment, for example, Ni-P. Then in a first
Verfahrensschritt gemäß Figur 4c auf den Außenumfang 22 des Abformkörpers 21 SiO2 gedampft. Diese Schicht kann für mehrere Abformungen erhalten bleiben.Process step according to Figure 4c on the outer periphery 22 of the Abformkörpers 21 SiO 2 evaporated. This layer can be preserved for multiple impressions.
Figur 4a verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung den Grundaufbau der Anordnung zur Abformung der einzelnen Schichten. Diese umfasst denFIG. 4 a shows, in a schematically simplified representation, the basic structure of the arrangement for the impression of the individual layers. This includes the
Abformkörper 21 und eine diesem zugeordnete Verdampfungseinrichtung 26. Eine Lagerung eines derart beschichteten Abformkörpers 21 an Luft beziehungsweise unter Umgebungsbedingungen kann zu einer Änderung der Haftkräfte führen und damit den Abformprozess insgesamt beeinflussen. In einem weiteren zweiten Verfahrensschritt wird eine Au-Schicht auf der SiO2 - Schicht abgeschieden, beispielsweise aufgedampft und danach die erfindungsgemäß als Reflexionsschicht 8 fungierende Rutheniumschicht. Anschließend wird der Abformkörper 21 mit den bereits aufgetragenen Schichten des Trennschichtsystems 15 und des späteren Schichtsystems 7 sowie der Schicht für den Grundkörper 4 der Kollektorschale 1 durch Elektroformen, vorzugsweise durch einen elektrochemischen Prozess, vorzugsweise einem galvanischen Prozess direkt auf der Rutheniumschicht abgeschieden bzw. vernickelt. Das
Abformschichtsystem 23 vor der Trennung besteht somit gemäß Figur 4b aus „Abformkörper 21 Ni-P// Siθ2 / Au / Ru / galvanisches Ni". Im Anschluss daran erfolgt die Trennung in Abformkörper 21 und eine Schale 25 für einen grazing- incidence-Kollektor. Die Trennung erfolgt bei dem Au/SiO2-System zwischen SiO2 und Au. Die Abformung erfolgt somit indirekt über eine Zwischenschicht in Form von Au. Die Au-Schicht wird dann im anschließenden Verfahrensschritt von der Reflexionsschicht entfernt. Dies erfolgt vorzugsweise auf chemischen Wege. Das galvanische Ni bildet dabei die Grundschicht und damit den Grundkörper 4. Der Ablösevorgang für die Au-Schicht ist dabei vom verwendeten Lösungsmittel sowie den Prozessparametern zur Ablösung, das heißt Zeitdauer beziehungsweise Einwirkzeit und Temperatur, abhängig. Diese betragen für Ruthenium beschichtete Kollektorschalen 1 in der genannten Größe beispielsweise 4 bis 10 Minuten bei Raumtemperatur. Diese Prozessparameter bestimmen neben der Entfernung der Au-Reste auch die Mikrorauhigkeit an der Oberfläche 6.Abformkörper 21 and associated with this evaporation device 26. A storage of such a coated Abformkörpers 21 in air or under ambient conditions can lead to a change in adhesive forces and thus influence the overall molding process. In a further second method step, an Au layer is deposited on the SiO 2 layer, for example vapor-deposited, and then the ruthenium layer acting as reflection layer 8 according to the invention. Subsequently, the impression body 21 with the already applied layers of the release layer system 15 and the later layer system 7 and the layer for the main body 4 of the collector shell 1 is deposited or nickel-plated by electroforming, preferably by an electrochemical process, preferably a galvanic process directly on the ruthenium layer. The In accordance with Figure 4b, the impression layer system 23 prior to the separation therefore consists of "Abformkörper 21 Ni-P // SiO 2 / Au / Ru / electroplated Ni." This is followed by separation into Abformkörper 21 and a shell 25 for a grazing-incidence collector. In the case of the Au / SiO 2 system, the separation takes place between SiO 2 and Au. The impression thus takes place indirectly via an intermediate layer in the form of Au. The Au layer is then removed from the reflection layer in the subsequent method step The stripping process for the Au layer is dependent on the solvent used and the process parameters for detachment, ie time duration or contact time and temperature, which are for ruthenium-coated collector shells 1 in of the size mentioned, for example, 4 to 10 minutes at room temperature In addition to the removal of the Au residues, the micro roughness on the surface 6.
Figur 5 verdeutlicht dabei die Abhängigkeit der Mikrorauhigkeit von den Prozessparametern Temperatur und Tauchzeit an der Oberfläche am Beispiel eines Diagramms. Daraus wird ersichtlich, dass hier erhebliche Abweichungen entstehen können. Durch zusätzliche spektrale Reflexionsmessungen zwischen einer Wellenlänge von 200nm und 1000nm kann eindeutig zwischen dem Vorliegen einer Au- und einer Ru-Oberfläche unterschieden werden.FIG. 5 illustrates the dependence of the microroughness on the process parameters of temperature and immersion time on the surface using the example of a diagram. It can be seen that significant deviations can occur here. Additional spectral reflectance measurements between a wavelength of 200nm and 1000nm clearly differentiate between the presence of an Au and a Ru surface.
Figur 4d verdeutlicht anhand eines Flussdiagramms die Abformung bei Ausbildung des Abformkörpers 21 aus Quarz. In diesem Fall kann auf die SiO2 Beschichtung verzichtet werden, wobei in diesem Fall die Oberfläche des Abformkörpers mit einer ausreichend geringen Mikrorauhigkeit poliert werden muss.FIG. 4d illustrates, with reference to a flowchart, the impression when the impression body 21 made of quartz is formed. In this case, can be dispensed with the SiO 2 coating, in which case the surface of the Abformkörpers must be polished with a sufficiently low micro-roughness.
Mit den in den Figuren 4c und 4d wiedergegebenen Verfahrensschritten können Abform prozesse mit Reflexionsschichtdicken D8 ohne weiteres bis zu 1020 nm Ruthenium durchgeführt werden. Die sich dabei ergebenenWith the reproduced in Figures 4c and 4d process steps molding processes with reflective layer thicknesses D8 readily up to 1020 nm ruthenium can be performed. The devoted ones
Schichtspannungswerte sind noch niedrig genug, um eine Abformung ohne Schichtrissbildung und Schichtablösung zuzulassen. Gegenüber Abformung
mechanisch stabilere Schichten erhält man durch Ionen unterstützte Beschichtungsprozesse.Film stress values are still low enough to permit molding without layer cracking and delamination. Opposite impression mechanically more stable layers are obtained by ion-assisted coating processes.
Für das Trennschichtsystem 15 werden dabei für die einzelnen Schichten nachfolgend genannte Schichtdickengrößen gewählt:For the separating layer system 15, the following layer thickness sizes are selected for the individual layers:
- Siθ2 im Bereich von 50 bis 200 nm, vorzugsweise 100 nm- SiO 2 in the range of 50 to 200 nm, preferably 100 nm
- Au im Bereich zwischen 100 bis 300 nm, vorzugsweise 200 nm.Au in the range between 100 to 300 nm, preferably 200 nm.
- Ruthenium im Bereich zwischen 10 und 150nm, vorzugsweise 10 nm bis 120 nm.Ruthenium in the range between 10 and 150 nm, preferably 10 nm to 120 nm.
Die Haftkräfte zwischen den einzelnen Schichten, insbesondere zwischen Siθ2 sowie Au lassen sich durch Lagern bzw. Altern des Abformkörpers 21 , durch eine Plasma-Oberflächenbehandlung in der Aufdampfanlage und durch Aufdampfen ohne vorheriges Belüften in Grenzen variieren.The adhesive forces between the individual layers, in particular between SiO 2 and Au, can be varied within limits by storage or aging of the molded article 21, by a plasma surface treatment in the vapor deposition system and by vapor deposition without prior venting.
Die Figur 6 verdeutlicht ein Abformverfahren zur Herstellung einer zweiten Ausführung einer Kollektorschale eines grazing-incidence-Kollektors gemäß Figur 3. Figur 6a verdeutlicht die Abformkörperbeschichtung mit dem Trennschichtsystem 15 sowie dem Schichtsystem 7 der Kollektorschale 1. Erfindungsgemäß wird hier ein Abformschichtsystem 23 aus nachfolgend genannten Schichten gebildet: Abformkörper Ni-P// SiO2 / Ru / Cr / Ru / Cr / Ni / galvanisches Ni.FIG. 6a illustrates the impression body coating with the separation layer system 15 and the layer system 7 of the collector shell 1. According to the invention, here an impression layer system 23 is made up of layers mentioned below formed: Abformkörper Ni-P // SiO 2 / Ru / Cr / Ru / Cr / Ni / galvanic Ni.
Die Figur 6b verdeutlicht den Schichtaufbau nach der Trennung.FIG. 6b illustrates the layer structure after the separation.
Zum Erreichen moderater und zur Abformung geeigneter Haftkräfte wird eine Schicht aus SiO2 auf den Abformkörper, umfassend Ni-P aufgebracht. Nach der SiO2 Bedampfung erfolgt eine Unterbrechung, in der die Oberfläche 22 des Abformkörpers 21 für eine bestimmte Zeitdauer einer Behandlung ausgesetzt wird. Dadurch wird das Schichtsystem konditioniert und eine Reduzierung beziehungsweise Optimierung der Haftkräfte zwischen der SiO2 und Ru-Schicht vorgenommen. Anschließend werden dann die weiteren Schichten wie vorher
erwähnt aufgedampft. Es wird zunächst eine erste Ru-Schicht 16 ohne lonenunterstützung aufgedampft, um keine zu hohen Kräfte zu erzielen. Ein Beschuss mit Ar-Ionen aus der lonenquelle würde die Konditionierung der SiO2- Schicht wieder verändern und die Haftkräfte stark erhöhen. Die bessere Anbindung zu der zweiten Ru-Schicht 17 wird durch eine Cr-Ankeimschicht erreicht. Zur Vorbereitung auf die nachfolgende Ni-Galvanik wird abschließend eine Ni-Schicht mit einer Cr-Ankeimschicht aufgedampft. Anschließend wird der beschichtete Abformkörper aus der Aufdampfanlage ausgebaut und einem Elektroformprozess durch einen elektrochemischen Prozess unterzogen. Danach erfolgt die Trennung im Abformkörper und Kollektorschale 1.To achieve moderate adhesive forces suitable for the impression, a layer of SiO 2 is applied to the impression body comprising Ni-P. After SiO 2 vapor deposition, an interruption takes place in which the surface 22 of the impression body 21 is exposed to a treatment for a certain period of time. As a result, the layer system is conditioned and a reduction or optimization of the adhesive forces between the SiO 2 and Ru layer is carried out. Subsequently, the other layers are as before mentioned evaporated. First, a first Ru layer 16 is vapor-deposited without ion support in order to avoid excessive forces. A bombardment with Ar ions from the ion source would change the conditioning of the SiO 2 layer again and greatly increase the adhesive forces. The better connection to the second Ru layer 17 is achieved by a Cr seed layer. To prepare for the subsequent Ni electroplating, a Ni layer with a Cr seed layer is finally vapor-deposited. Subsequently, the coated Abformkörper is removed from the vapor deposition and subjected to an electroforming process by an electrochemical process. Thereafter, the separation takes place in the Abformkörper and collector shell. 1
Die Figur 7 verdeutlicht dabei in schematisiert vereinfachter Darstellung den Aufbau der Aufdampfvorrichtung 26. Erkennbar ist dabei eine Verdampfungseinrichtung in Form eines so genannten Elektronenstrahlverdampfers 27 und die lonenquelle 28.FIG. 7 illustrates a simplified schematized representation of the structure of the vapor deposition device 26. Evident is an evaporation device in the form of a so-called electron beam evaporator 27 and the ion source 28.
Bei den in den Figuren 4 bis 7 dargestellten Verfahren erfolgt das Auftragen der einzelnen Schichten durch Aufdampfen. Dies erfolgt durch bekannte PVD- Verfahren, wie zum Beispiel thermisches Verdampfen, Verdampfen mit Elektronenstrahlverdampfern oder Sputtern, insbesondere Magnetronsputtern. Die Anordnung zum Sputtern ist in Figur 8 schematisiert vereinfacht wiedergegeben. Dem drehbar gelagerten und antreibbaren Abformkörper 21 ist eine Sputtereinrichtung 29 zugeordnet. Diese umfasst mindestens eine Quelle 30 gemäß Figur 8b, vorzugsweise mehrere Quellen 30.1 bis 30.5 gemäß Figur 8a. Diese sind parallel zur Oberfläche 22 eingebaut, um eine möglichst homogene Schichtdickenverteilung bei der Bedampfung zu gewährleisten.In the process illustrated in FIGS. 4 to 7, the individual layers are applied by vapor deposition. This is done by known PVD methods, such as thermal evaporation, evaporation with electron beam evaporators or sputtering, in particular magnetron sputtering. The arrangement for sputtering is shown schematically in simplified form in FIG. The rotatably mounted and drivable impression body 21 is assigned a sputtering device 29. This comprises at least one source 30 according to FIG. 8b, preferably several sources 30.1 to 30.5 according to FIG. 8a. These are installed parallel to the surface 22 in order to ensure the most homogeneous layer thickness distribution possible in the vapor deposition.
Die Ausführung gemäß Figur 8b zeigt die Nutzung einer Quelle 30, die einen entsprechend geformten Wirkbereich 31 aufweist, welcher den Abformkörper 21 in axialer Richtung über einen Teil seiner Erstreckung überdeckt.
Demgegenüber verdeutlicht die Figur 9 eine Anordnung zur Herstellung der Kollektorschalen 1 gemäß einem alternativen Verfahren, welches durch die Abformung des Grundkörpers 4 und die zeitlich dazu versetzt und unabhängig davon erfolgende Beschichtung mit dem Schichtsystem gemäß der ersten und zweiten Ausführung charakterisiert ist. Die Beschichtung erfolgt durch Sputtern der Reflexionsschicht auf die Innenfläche 5 des Grundkörpers 4 der Kollektorschale 1 mittels einer Sputtereinrichtung 29. Dabei wird vorzugsweise die Sputtereinrichtung derart ausgeführt, dass die gesamte Innenfläche in einem Arbeitsschritt gleichzeitig besputtert wird.The embodiment according to FIG. 8b shows the use of a source 30 which has a correspondingly shaped effective region 31 which covers the impression body 21 in the axial direction over part of its extension. In contrast, Figure 9 illustrates an arrangement for the production of the collector shells 1 according to an alternative method, which is characterized by the molding of the base body 4 and the time offset and taking place independently coating with the layer system according to the first and second embodiments. The coating is carried out by sputtering the reflection layer on the inner surface 5 of the base body 4 of the collector shell 1 by means of a sputtering device 29. In this case, preferably, the sputtering device is designed such that the entire inner surface is sputtered simultaneously in one step.
Figur 10 verdeutlicht einen Ausschnitt aus einem Beleuchtungssystem 32. Dieses umfasst eine Lichtquelle 33, deren Licht von einem Kollektor 34 aufgenommen wird. Der schematisch dargestellte Kollektor 34 umfasst in der dargestellten Ausführungsform insgesamt drei ineinander angeordnete Spiegelschalen 1.1 , 1.2 und 1.3, die das Licht der Lichtquelle 33 unter streifendem Einfall aufnehmen und in ein Bild der Lichtquelle abbilden. Die Spiegelschalen 1.1 , 1.2, 1.3 des Kollektors können nach dem erfindungsgemäßen Abformverfahren hergestellt sein.FIG. 10 illustrates a section of an illumination system 32. This comprises a light source 33, the light of which is picked up by a collector 34. The schematically illustrated collector 34 comprises in the illustrated embodiment a total of three mutually arranged mirror shells 1.1, 1.2 and 1.3, which receive the light from the light source 33 under grazing incidence and image in an image of the light source. The mirror shells 1.1, 1.2, 1.3 of the collector can be produced by the molding method according to the invention.
Die erfindungsgemäß beschichtete Kollektorschale 1 ist auch über die Rauhigkeiten charakterisierbar. Figur 11a verdeutlicht die berechnete Reflexion 900 für Ru für eine Rauhigkeit von 1.4nm und die gemessene Reflexion ( sogenannte in band reflectivity (%)) für Ru aufgedampft auf einem SiO2-Substrat mit einer Ni-Zwischenschicht in Abhängigkeit vom Einfallswinkel (grazing incidence angle) gegenüber der Oberflächentangente bei einer Wellenlänge von 13nm.The inventive coated collector shell 1 is also characterized by the roughness. FIG. 11a illustrates the calculated reflection 900 for Ru for a roughness of 1.4 nm and the measured reflection (so-called band reflectivity (%)) for Ru deposited on an SiO 2 substrate with a Ni intermediate layer as a function of the angle of incidence (grazing incidence angle ) to the surface tangent at a wavelength of 13nm.
Die Figur 11b verdeutlicht die gerechnete Reflexion für Ru für eine Rauhigkeit von 1.4nm und gemessene Reflexion für Ru aufgedampft auf einem SiO2-Substrat mit einer Cr-Haftschicht in Abhängigkeit vom Einfallswinkel gegenüber der Oberflächentangente bei einer Wellenlänge von 13nm.
Aus den in den Figuren 11a und 11b angegebenen Einfallswinkel ergeben sich wie folgt gegenüber der normalen Einfallswinkeln gemessen werden durch:FIG. 11b illustrates the calculated reflection for Ru for a roughness of 1.4 nm and measured reflection for Ru deposited on an SiO 2 substrate with a Cr adhesion layer as a function of the angle of incidence with respect to the surface tangent at a wavelength of 13 nm. From the angles of incidence indicated in FIGS. 11a and 11b, the following are obtained from the normal angles of incidence as follows:
Einfallswinkel gegenüber der Normalen = 90° - Einfallswinkel gegenüber der OberflächentangenteAngle of incidence with respect to the normal = 90 ° - angle of incidence with respect to the surface tangent
Wie aus Figuren 11a und 11 b ersichtlich ergibt sich im Winkelbereich der Einfallswinkel von 10°-15° gegenüber der Oberflächentangente eine Reflexion zwischen 60% und 75% für das Schichtsystem Substrat//Ni/Ru und 75% und 80% für das Schichtsystem Substrat//Cr/Ru. Für das Schichtsystem (SiO2-As can be seen in FIGS. 11a and 11b, the angle of incidence of the angle of incidence of 10 ° -15 ° with respect to the surface tangent results in a reflection between 60% and 75% for the substrate // Ni / Ru layer system and 75% and 80% for the substrate substrate layer system // Cr / Ru. For the layer system (SiO 2 -
Substrat//Cr/Ru) in Fig. 11b wird eine Rauhigkeit von ca. 0.6-0.8 nm RMS am AFM gemessen, was gut mit der berechnenten Rauhigkeit von 1.4 nm übereinstimmt. Allerdings muss noch die Rauhigkeit des Substrates berücksichtigt werden. Die abgeformten Schalen haben AFM-Rauhigkeiten im Bereich von 1-2nm RMS. Figur 11c verdeutlicht die gerechnete Reflexion in Abhängigkeit von der Rauhigkeit bei einem Einfallswinkel tangential zur Oberfläche, d.h. gegenüber der Oberflächentangente von 10° (Bezugsziffer 910) und 15° (Bezugsziffer 920).Substrate // Cr / Ru) in Figure 11b, a roughness of approximately 0.6-0.8 nm RMS is measured at the AFM, which agrees well with the calculated roughness of 1.4 nm. However, the roughness of the substrate still has to be considered. The molded cups have AFM roughness in the range of 1-2nm RMS. Figure 11c illustrates the calculated reflection as a function of roughness at an angle of incidence tangential to the surface, i. opposite the surface tangent of 10 ° (reference 910) and 15 ° (reference 920).
Deutlich zu erkennen ist, dass das Reflexionsvermögen bzw. die Reflexion in % abnimmt, je größer die Rauhigkeit der Oberfläche ist. Beispielsweise beträgt bei einer Rauhigkeit von 5nm und bei einem Einfallswinkel von 15° tangential zur Oberfläche das Reflexionsvermögen nur 60%.It can be clearly seen that the reflectivity or reflection decreases in% the greater the roughness of the surface is. For example, with a roughness of 5 nm and an incident angle of 15 ° tangential to the surface, the reflectivity is only 60%.
Des Weiteren in Figur 11c ist zu erkennen, dass mit größer werdendem Einfallswinkel ebenfalls das Reflexionsvermögen abnimmt.Furthermore, it can be seen in FIG. 11c that as the angle of incidence increases, so too does the reflectivity.
In den Figuren 12a bis g, 13a bis h sowie 14a bis h sind drei Verfahren zur Herstellung von normal-incidence-Elementen, insbesondere reflektiven normal- incidence-Spiegeln beziehungsweise Facetten für ein facettiertes optisches Elementes mit Hilfe von Abformtechniken dargestellt. Bei dem Verfahren gemäß den Figuren 12a bis g und den Figuren 13a bis h wird prinzipiell auf einen
Abformkörper 1000, der auch als Siθ2-Abformkörper ausgebildet sein kann, eine Metallschicht, beispielsweise eine Au-Schicht aufgebracht.FIGS. 12 a to g, 13 a to h and 14 a to h show three methods for producing normal-incidence elements, in particular reflective normal-incidence mirrors or facets for a faceted optical element, with the aid of impression techniques. In the method according to FIGS. 12a to g and FIGS. 13a to h, a principle is referred to Abformkörper 1000, which may be formed as Siθ 2 -Abformkörper, a metal layer, for example applied an Au layer.
Der Abformkörper 1000 kann aus Quarzglas (SiO2) oder kanigienisiertem Aluminium bestehen. Die Oberflächenrauheit des Abformkörpers wird beispielsweise mit Hilfe von Superpolitur so eingestellt beziehungsweise auf solche Werte reduziert, die denjenigen entsprechen, die eine mit einem Vielfachschichtsystem beschichteter normal-incidence-Spiegel im EUV- Wellenlängenbereich benötigt, um eine hohe Reflektivität beispielsweise im Bereich von 70% der auftreffenden Strahlung zur Verfügung zu stellen. Bevorzugt wird die Superpolitur des Abformkörpers derart vorgenommen, dass 0,1 - 1 nm HSFR erreicht wird bei Ortsfrequenzen zwischen 10 nm und einigen Mikrometern.The Abformkörper 1000 may consist of quartz glass (SiO 2 ) or kanigienisiertem aluminum. The surface roughness of the impression body is adjusted or reduced to values, for example, with the aid of superpolishing, which correspond to those which a multilayer-system coated normal-incidence mirror in the EUV wavelength range requires in order to achieve a high reflectivity, for example in the range of 70% of the to provide incident radiation. The superpolishing of the impression body is preferably carried out such that 0.1-1 nm of HSFR is achieved at spatial frequencies between 10 nm and a few micrometers.
Wie in den Figuren 12b und 13b gezeigt, wird sodann der Abformkörper 1000 mit einer Trennschicht 1010, beispielsweise einer Au-Schicht, die bevorzugt im Bereich von 50 - 200 nm liegen kann, beschichtet. Im Schritt 12c beziehungsweise 13c wird auf die Goldschicht galvanisch eine Metallschicht 1020, beispielsweise eine Ni-Schicht abgeschieden. Die Au-Schicht dient dabei als Kathode.As shown in FIGS. 12b and 13b, the impression body 1000 is then coated with a release layer 1010, for example an Au layer, which may preferably be in the range of 50-200 nm. In step 12c or 13c, a metal layer 1020, for example a Ni layer, is galvanically deposited on the gold layer. The Au layer serves as a cathode.
Bevorzugt erfolgt wie in den Figuren 12c bis e und 13c bis e gezeigt, die Abscheidung des Metalles auf galvanischem Weg in wenigstens zwei Schritten. Dies ermöglicht es auf dem Weg der galvanischen Abscheidung einen Grundkörper 1030 für einen normal-incidence-Spiegel bereitzustellen, in den mechanische Bauteile wie beispielsweise Gelenkadapter 1040 oder aber auchPreferably, as shown in Figures 12c to e and 13c to e, the deposition of the metal by electroplating in at least two steps. This makes it possible on the path of the electrodeposition to provide a base body 1030 for a normal-incidence mirror, in the mechanical components such as joint adapter 1040 or else
Kühlbauteile 1050 wie Kühlmittelrohre eingebracht sind. Hierzu wird zunächst wie in Schritt 12c oder 13c gezeigt eine erste Schicht 1020.1 auf die Au-Schicht 1010 aufgebracht. Sodann werden die Kühlmittelelemente 1050, beispielsweise die Kühlrohre oder die Gelenkelemente 1040, auf der galvanisch abgeschiedenen Ni- Schicht 1020.1 platziert. Dies ist in Figur 12d und 13d gezeigt. Nachdem die mechanischen Bauteile und die Kühlmittelbauteile auf der ersten Schicht platziert wurden, wird weiter auf galvanischem Weg ein Metall, beispielsweise Ni,
abgeschieden, ergebend eine zweite Schicht 1020.2 .Die erste Schicht 1020.1 hat eine Schichtdicke von 0,2 bis 0,8 mm, bevorzugt von 0,5 mm, und die zweite Schicht 1020.2, die gemäß den Figuren 12e und 13e abgeschieden wird, hat eine Dicke von 1 bis 4 mm. Wie aus Abbildung 12e beziehungsweise 13e hervorgeht, ist das Kühlelement beziehungsweise das mechanische Element in dieCooling components 1050 as coolant tubes are introduced. For this purpose, a first layer 1020.1 is first applied to the Au layer 1010, as shown in step 12c or 13c. Then, the coolant elements 1050, for example the cooling tubes or the joint elements 1040, are placed on the electrodeposited Ni layer 1020.1. This is shown in FIGS. 12d and 13d. After the mechanical components and the coolant components have been placed on the first layer, a metal, for example Ni, is further galvanized. The first layer 1020.1 has a layer thickness of 0.2 to 0.8 mm, preferably 0.5 mm, and the second layer 1020.2, which is deposited according to FIGS. 12e and 13e, has a Thickness from 1 to 4 mm. As can be seen from FIGS. 12e and 13e, the cooling element or the mechanical element is in the
Metallschicht des Grundkörpers, hier in die Ni-Schicht, eingebettet und zwar fest und materialschlüssig, wodurch ein besonders geringer Wärmeübergangswiderstand sichergestellt werden kann.Metal layer of the body, here in the Ni layer, embedded and indeed solid and material fit, whereby a particularly low heat transfer resistance can be ensured.
Anstelle von Ni kann auch Cu zur galvanischen Abscheidung verwendet werden. Selbstverständlich kann das Verfahren auch mehr als zwei Schritte umfassen.Instead of Ni, Cu can also be used for electrodeposition. Of course, the method may also include more than two steps.
Wie in den Figuren 12f und 13f gezeigt, wird das System, bestehend aus dem Grundkörper 1030 aus einem metallischen Material, nämlich galvanisiertem Nickel, zusammen mit der Trennschicht 1010, die vorliegend von Au gebildet wird, durch Thermoseparation vom Abformkörper 1000 getrennt. Die Thermoseparation beruht auf einem Temperaturschock beziehungsweise einem Temperatursprung zu tieferen Temperaturen hin. Durch den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des auf den Abformkörper 1000 aufgebrachten Metalles kommt es zu einer Trennung von Metall und Abformkörper, sobald die thermisch induzierten Spannungen die Haftspannungen zwischen Metall und Mandrel übersteigen. Insbesondere Gold Au ist ein sehr gutes Abtrennsystem, da das Gold Au auf der abgetrennten Metallschicht beispielsweise der Ni- oder Cu- Schicht verbleibt. Des Weiteren wird durch die Abformtechnik die Rauheit des Abformkörpers 1000 auch auf den abgeformten Grundkörper 1030 übertragen. Insoweit ist es von entscheidender Bedeutung, dass bereits die Oberfläche des Abformkörpers die Eigenschaft des späteren normal-incidence-Spiegels aufweisen. Anstelle von Au könnte auch Ruthenium Ru als Trennschichtsystem fungieren.As shown in Figs. 12f and 13f, the system consisting of the base body 1030 made of a metallic material, namely galvanized nickel, together with the separation layer 1010, which in the present case is Au, is separated from the mold body 1000 by thermal separation. The thermal separation is based on a temperature shock or a temperature jump towards lower temperatures. Due to the different coefficients of thermal expansion of the metal applied to the impression body 1000, a separation of metal and impression body occurs as soon as the thermally induced stresses exceed the adhesion stresses between the metal and the mandrel. In particular, gold Au is a very good separation system, since the gold Au remains on the separated metal layer, for example the Ni or Cu layer. Furthermore, the roughness of the Abformkörpers 1000 is also transferred to the molded base 1030 by the impression technique. In that regard, it is of crucial importance that already have the surface of the Abformkörpers the property of the later normal-incidence mirror. Instead of Au, Ruthenium Ru could also act as a separation layer system.
Nachdem der in Figur 12 mit Kühlelement und Gelenkadaptern versehene Grundkörper 1030 eines normal-incidence optischen Elementes vom
Abformkörper durch Thermoseparation entfernt wurde, kann beispielsweise mit Hilfe eines Lasers 1100 der Metallkörper in einzelne Grundkörper 1030.1 , 1030.2 getrennt werden.After the base body 1030 of a normal-incidence optical element of FIG. 12 provided with cooling element and joint adapters Abformkörper was removed by thermal separation, for example, using a laser 1100 of the metal body into individual body 1030.1, 1030.2 are separated.
Die einzelnen Grundkörper können sodann Basis für die Beschichtung unterschiedlicher normal-incidence-Elemente, beispielsweise von Einzelfacetten für ein facettiertes optisches Element sein.The individual basic bodies can then be the basis for the coating of different normal-incidence elements, for example individual facets for a faceted optical element.
Im Gegensatz zu Figur 12g erfolgt eine Trennung des Metall-Grundkörpers beim Verfahren nach Figur 13g nicht bereits vor der Beschichtung mit einemIn contrast to FIG. 12g, a separation of the metal base body in the method according to FIG. 13g does not take place before the coating with a
Vielfachschichtsystem, sondern erst danach. Der Unterschied des Verfahrens in den Figuren 12a bis g ist also, das bei dem Verfahren gemäß Figur 12a bis g nach Trennen des Metallkörpers vom Abformkörper dieser in Einzelkörper getrennt wird und die Einzelkörper dann mit einem Mo/Si-Vielfachschichtsystem, wie es für normal-incidence optische Elemente üblich ist und hohe Reflektivitäten garantiert, abgeschieden wird. Das Mo/Si-Vielfachschichtsystem 1110 wird dann mit einer Ru-Deckschicht 1120 versehen um eine Degradationen insbesondere des Vielfachschichtsystems während des Betriebes beispielsweise in einem EUV Projektionsbelichtungssystem zu vermeiden. Mo/Si-Vielfachschichtsysteme finden bei normal-incidence optischen Elementen vorzugsweise in Systemen, beispielsweise Mikrolithographieprojektionsbelichtungsanlagen, die mit einer Nutzwellenlänge von ungefähr 13 nm arbeiten. Bei Systemen mit einer Nutzwellenlänge von ungefähr 11 nm werden bevorzugt Mo/Be-Systeme eingesetzt.Multilayer system, but only afterwards. The difference between the method in FIGS. 12a to g is therefore that in the method according to FIGS. 12a to g, after separation of the metal body from the impression body, it is separated into individual bodies and the individual bodies are then combined with a Mo / Si multilayer system, as is normal. incidence optical elements is common and guarantees high reflectivities, is deposited. The Mo / Si multilayer system 1110 is then provided with a Ru cover layer 1120 to avoid degradations, in particular of the multilayer system during operation, for example in an EUV projection exposure system. Mo / Si multilayer systems find in normal-incidence optical elements, preferably in systems, for example, microlithography projection exposure machines operating at a useful wavelength of about 13 nm. For systems with a useful wavelength of about 11 nm, Mo / Be systems are preferably used.
Die Reflektivität eines mit einem beispielhaften Mo/Si-Vielfachschichtsystem beschichteten optischen Elementes beträgt bei einer Nutzwellenlänge von ungefähr 13 nm ungefähr 70 %. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die US 6,600,552 verwiesen, deren Offenbarungsgehlt in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird.
Bei dem Verfahren gemäß den Figuren 13g bis h wird nach Abtrennen des Metallkörpers in Figur 13f vom Abformkörper der Metallkörper in einem Vielfachschichtsystem 1110 beschichtet. Nach der Beschichtung wird dann die Auftrennung in unterschiedliche Bauteile vorgenommen. Der Vorteil des Verfahrens gemäß Figur 13g ist, dass die Beschichtung in einem einzigenThe reflectivity of an optical element coated with an exemplary Mo / Si multilayer system is approximately 70% at a useful wavelength of approximately 13 nm. In this regard, reference is made, for example, to US Pat. No. 6,600,552, the disclosure of which is incorporated in the present application. In the method according to FIGS. 13g to h, after separating the metal body in FIG. 13f from the impression body, the metal body is coated in a multilayer system 1110. After coating, the separation is then carried out in different components. The advantage of the method according to FIG. 13g is that the coating is in a single
Beschichtungsraum vorgenommen werden kann. Gleiche Bauteile wie in den Figuren 12a - f sind in den Figuren 13a-f mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.Coating space can be made. The same components as in FIGS. 12a-f are indicated by the same reference numerals in FIGS. 13a-f.
In Figur 14a bis h ist ein alternatives Verfahren gezeigt, mit dem mit Hilfe von Abformtechniken ein normal-incidence-Spiegel möglichst aufwandsminimiert hergestellt werden kann. Gleiche Bauteile wie in den Figuren 12a-f und 13a-f sind mit um 1000 erhöhten Bezugsziffern gekennzeichnet. Wie in dem Verfahren gemäß Figur 12a bis g und 13a bis h beschrieben, wird auf einen Abformkörper 2000 eine Trennschicht, 2010 hier eine Ru-Schicht, mit Hilfe von Aufdampftechnik aufgebracht, wie in Figur 14b gezeigt. Auf die Ru-Metallschicht, die als Trennschicht 2010 eingesetzt wird, wird sodann das komplette Vielfachschichtsystem 2110, bestehend aus Mo/Si-Vielfachschichten oder Mo/Be- Vielfachschichten abgeschieden.FIGS. 14a to h show an alternative method with which a normal-incidence mirror can be produced as minimally as possible by means of molding techniques. The same components as in FIGS. 12a-f and 13a-f are marked with reference numerals increased by 1000. As described in the method according to FIGS. 12a to g and 13a to h, a separating layer 2000, in this case an Ru layer, is applied by means of vapor deposition technology to a shaped body 2000, as shown in FIG. 14b. On the Ru metal layer, which is used as a release layer 2010, then the complete multilayer system 2110 consisting of Mo / Si multilayers or Mo / Be multiple layers is deposited.
Auf eine leitende Schicht, beispielsweise eine Molybdänschicht des Mo/Si- Vielfachschichtsystems bzw. Mo/Be-Vielfachschichtsystems 2110, die als Kathode wirkt, wird dann mit Hilfe eines galvanischen Abscheideverfahrens ein Metall, beispielsweise Ni, aufgebracht. Anstelle bzw. zusätzlich zu der Molybdänschicht kann auch eine auf das Vielfachschichtsystem abgeschiedene Metallschicht, beispielsweise eine Au-Schicht oder eine Ni-Schicht als Kathode fungieren. Die Schritte 14d bis 14f entsprechen den Schritten 12d bis 12f beziehungsweise 13d bis 13f.On a conductive layer, such as a molybdenum layer of the Mo / Si multi-layer system or Mo / Be multilayer system 2110, which acts as a cathode, then a metal, for example Ni, is applied by means of a galvanic deposition method. Instead of or in addition to the molybdenum layer, a metal layer deposited on the multilayer system, for example an Au layer or an Ni layer, can also act as a cathode. Steps 14d to 14f correspond to steps 12d to 12f and 13d to 13f, respectively.
Nachdem der Grundkörper 2030 aus galvanisiertem Nickel auf das Vielfachsystem 2110 aufgewachsen ist, wobei die Kühlkanäle 2050 und eventuelle Gelenke 2040 in die Metallschicht eingebracht wurden, wird mit Hilfe einer Thermoseparation wie
zuvor beschrieben das komplette normal-incidence optische Element mit Vielfachschichtsystem 2110 und Ru-Deckschicht vom Abformkörper 2000 separiert. In einem weiteren Schritt kann dann das normal-incidence-Element, z. B. eine Facette eines facettierten optischen Elementes in unterschiedliche Einzelelemente beispielsweise mit Laser getrennt werden.After the base body 2030 of galvanized nickel grown on the multiple system 2110, wherein the cooling channels 2050 and any joints 2040 were introduced into the metal layer, is using a thermal separation as previously described, the complete normal-incidence optical element with multilayer system 2110 and Ru cover layer is separated from the impression body 2000. In a further step, then the normal-incidence element, for. For example, a facet of a faceted optical element can be separated into different individual elements, for example with a laser.
Mit der erfindungsgemäßen Abformtechnik wird ein normal-incidence-optisches Element, beispielsweise ein Spiegel angegeben, bei dem der Grundkörper aus einem Metall ausgebildet wird. Dies hat den Vorteil, dass die elektrostatische Aufladung beispielsweise in einer Vakuumkammer eines Mikrolithographie- Systems vermindert werden kann, da Elektronen über die metallischen Grundkörper abgeleitet werden können.With the impression technique according to the invention, a normal-incidence-optical element, for example a mirror is specified, in which the base body is formed from a metal. This has the advantage that the electrostatic charge can be reduced, for example, in a vacuum chamber of a microlithography system, since electrons can be dissipated via the metallic base bodies.
Des Weiteren zeichnet sich in einer bevorzugten Ausführungsform das erfindungsgemäße optische Element dadurch aus, dass in den Grundkörper, der als Träger für die reflektiven Schichten des Spiegelsystems dient, Kühlleitungen auf einfache Art und Weise eingebracht werden können. Insbesondere sind diese Kühlleitungen integral in den Grundkörper eingebracht und nicht wie beispielsweise bei dem grazing-incidence-Element wie es aus der WO 02/065482 bekannt zusätzlich aufgebracht. Bei dem System gemäß der WO 02/065482 werden separate Kühlplatten, die von Kühlleitungen durchzogen sein können, mit der Spiegelschale eines Kollektors verbunden.Furthermore, in a preferred embodiment, the optical element according to the invention is characterized in that cooling lines can be introduced in a simple manner into the main body, which serves as a carrier for the reflective layers of the mirror system. In particular, these cooling lines are integrally incorporated in the base body and not, as in the case of the grazing-incidence element as described in WO 02/065482, additionally applied. In the system according to WO 02/065482 separate cooling plates, which may be traversed by cooling lines, connected to the mirror shell of a collector.
Im Gegensatz hierzu ist bei dem erfindungsgemäßen optischen Element, insbesondere den normal-incidence optischen Elementen die Kühlleitung direkt in den Grundkörper eingebracht und integraler Bestandteil desselben.In contrast, in the case of the optical element according to the invention, in particular the normal-incidence optical elements, the cooling line is introduced directly into the main body and forms an integral part of it.
Mit der Erfindung wird somit ein Verfahren angegeben, mit dem es möglich ist, mit Hilfe von Abformtechniken optische Elemente auch für Mikrolithographieanwendungen herzustellen. Des Weiteren werden optischeThe invention thus provides a method with which it is possible to produce optical elements for microlithography applications by means of molding techniques. Furthermore, optical
Elemente für die Mikrolithographie angegeben mit Metallgrundkörpern und zwar sowohl normal-incidence-Elemente als auch grazing-incidence-Elemente.
Eingesetzt werden können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte normal-incidence optische Elemente, beispielsweise normal-incidence Facetten in facettierten optischen Elementen eines Beleuchtungssystems für eine Mikrolithographieprojektionsbelichtungsanlagen. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die US 6,198,793 B1 , die US 6, 658,084 oder die W02005/015314 A2 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in diese Anmeldung mitaufgenommen wird.Elements for microlithography indicated with metal base bodies both normal-incidence elements and grazing-incidence elements. It is possible to use normal-incidence optical elements produced by the method according to the invention, for example normal-incidence facets in facetted optical elements of an illumination system for a microlithography projection exposure apparatus. In this regard, reference is made, for example, to US Pat. No. 6,198,793 B1, US Pat. No. 6,658,084 or WO02005 / 015314 A2, the disclosure content of which is incorporated in full in this application.
So zeigt Figur 6a in der US 6,658,084 ein facettiertes optisches Element, einen sogenannten Feldfacettenspiegel bzw. eine Feldrasterelementplatte mit einer Vielzahl an einzelnen Feldfacetten bzw. Feldrasterelementen. Die einzelnen Feldfacetten bzw. Feldrasterelemente des in der US 6,658,084 gezeigten Feldfacettenspiegels können als normal-incidence optische Elemente nach dem in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Insbesondere lässt sich mit dem Verfahren gemäß der Erfindung jede einzelne Feldfacette bzw. jedes einzelne Feldrasterelement der Feldrasterelementplatte mit Kühlkanälen oder mechanischen Elementen wie Gelenken beispielsweise Aktuatoren versehen. Selbstverständlich könnten auch die einzelnen Pupillenfacetten bzw. Pupillenrasterelemente der in den Figuren 6b1 bis 6b2 in der US 6,658,084 gezeigten Pupillenrasterplatte als normal-incidence optische Elemente gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden und so mit Kühlkanälen bzw. mechanischen Elementen versehen werden.Thus, FIG. 6a in US Pat. No. 6,658,084 shows a faceted optical element, a so-called field facet mirror or a field raster element plate with a multiplicity of individual field facets or field raster elements. The individual field facets or field raster elements of the field facet mirror shown in US Pat. No. 6,658,084 can be produced as normal-incidence optical elements according to the method described in this application. In particular, with the method according to the invention, each individual field facet or each individual field raster element of the field raster element plate can be provided with cooling channels or mechanical elements such as joints, for example actuators. Of course, the individual pupil facets or pupil raster elements of the pupil grid plate shown in FIGS. 6b1 to 6b2 in US Pat. No. 6,658,084 could also be produced as normal-incidence optical elements in accordance with the method according to the invention and thus provided with cooling channels or mechanical elements.
Desweiteren ist es möglich alle optischen Elemente im Lichtweg einerFurthermore, it is possible all optical elements in the light path of a
Mikrolithographieprojektionsbelichtungsanlage, wie sie beispielsweise in Figur 10 der US 6,658,084 oder Figur 12 der WO2005/015314 dargestellt sind, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellen. Insbesondere ist es auch möglich den in Figur 10 der US 6,658,084 gezeigten normal-incidence Kollektorspiegel oder den in Figur 12 der WO2005/015314 gezeigten genesteten grazing incidence Kollektor bestehend aus mehreren Kollektorschalen mit einem erfindungsgemäßen Abformverfahren herzustellen.
Bezugszeichenliste:Microlithography projection exposure apparatus, as shown for example in Figure 10 of US 6,658,084 or Figure 12 of WO2005 / 015314, produce according to the inventive method. In particular, it is also possible to produce the normal-incidence collector mirror shown in FIG. 10 of US Pat. No. 6,658,084 or the grained incidence collector shown in FIG. 12 of WO2005 / 015314 consisting of a plurality of collector shells with a molding method according to the invention. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kollektorschale1 collector shell
2 erster Endbereich2 first end area
3 zweiter Endbereich3 second end region
4 Grundkörper4 main body
5 Innenumfang5 inner circumference
6 optische Fläche6 optical surface
7 Schichtsystem7 shift system
8 Reflexionsschicht8 reflection layer
9 erstes ringförmiges Segment9 first annular segment
10 erste optische Fläche10 first optical surface
11 zweites ringförmiges Segment11 second annular segment
12 zweite optische Fläche12 second optical surface
13 innerer Randstrahl13 inner edge ray
14 äußerer Randstrahl14 outer edge beam
15 Trennschichtsystem15 separating layer system
16 erste Rutheniumschicht16 first ruthenium layer
17 zweite Rutheniumschicht17 second ruthenium layer
18 Haftschicht18 adhesive layer
19 Haftschicht19 adhesive layer
20 Zwischenschicht20 intermediate layer
21 Abformkörper, Mandrel21 Abformkörper, Mandrel
22 Außenumfang22 outer circumference
23 Abformschichtsystem23 impression layer system
25 Schale25 bowl
26 Aufdampfvorrichtung26 evaporating device
27 Elektronenstrahlverdampfers27 electron beam evaporator
28 lonenquelle28 ion source
29 Sputtereinrichtung29 sputtering device
30 Quelle
32 Beleuchtungssystem30 source 32 lighting system
33 Lichtquelle33 light source
34 Kollektor34 collector
900 berechnete Reflexion 910 berechnete Reflexion in Abhängigkeit von der Rauhigkeit bei einem900 calculated reflection 910 calculated reflection as a function of the roughness at a
Einfallswinkel tangential zur Oberfläche von 10°Angle of incidence tangential to the surface of 10 °
920 berechnete Reflexion in Abhängigkeit von der Rauhigkeit bei einem920 calculated reflection as a function of the roughness at a
Einfallswinkel tangential zur Oberfläche von 15°Angle of incidence tangential to the surface of 15 °
1000,2000 Abformkörper 1010,2010 Trennschicht, insbesondere Au-Schicht oder Ru-Schicht1000.2000 Abformkörper 1010,2010 separating layer, in particular Au layer or Ru layer
1020 Metallschicht, insbesondere Ni-Schicht1020 metal layer, in particular Ni layer
1020.1 erste Metallschicht1020.1 first metal layer
1020.2 zweite Metallschicht 1030,2030 Grundkörper 1030.1 einzelne Grundkörper1020.2 second metal layer 1030,2030 basic body 1030.1 individual basic body
1030.2 einzelnen Grundkörper1030.2 single body
1040,2040 Gelenkelemente1040,2040 joint elements
1050,2050 Kühleinrichtungen1050,2050 cooling devices
1100 Laser 1110,2110 Mo/Si Vielfachschichtsystem1100 laser 1110.2110 Mo / Si multilayer system
1120 Deckschicht, inserbsondere Ru-Deckschicht1120 topcoat, especially Ru topcoat
K ebene Kurve der Rotationsschale re radialer Abstand des Endpunktes auf der Rotationsschale von der Rotationsachse, d. h. Radius der Schale am Schalenende
K plane curve of the rotation shell re radial distance of the end point on the rotation shell of the rotation axis, d. H. Radius of the shell at the shell end
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes oder Teil eines optischen Elementes mit einem Grundkörper umfassend folgende Schritte:1. A method for producing an optical element or part of an optical element having a base body comprising the following steps:
Bereitstellung eines Abformkörpers (21 , 1000, 2000) mit einer Oberfläche, die der Geometrie des optischen Elementes entspricht; Abscheiden eines Schichtsystems (7), umfassend mindestens ein Trennschichtsystem (15, 1010, 2010) auf der Oberfläche desProviding an impression body (21, 1000, 2000) having a surface corresponding to the geometry of the optical element; Depositing a layer system (7) comprising at least one separation layer system (15, 1010, 2010) on the surface of the
Abformkörpers (21 , 1000, 2000); Elektroformen eines Grundkörpers (4, 1030, 2030) auf dem SchichtsystemAbformkörper (21, 1000, 2000); Electroforming a base body (4, 1030, 2030) on the layer system
(7);(7);
Ablösen wenigstens des Grundkörpers am Trennschichtsystem (15, 1010, 2010) vom Abformkörper (21 , 1000, 2000).Detachment of at least the base body on the separating layer system (15, 1010, 2010) from the impression body (21, 1000, 2000).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem des Weiteren wenigstens eine Reflexionsschicht (8) umfasst und die wenigstens eine Reflexionsschicht auf dem Trennschichtsystem (15, 1010) abgeschieden wird und das Elektroformen des Grundkörpers auf der wenigstens einen Reflexionsschicht erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the layer system furthermore comprises at least one reflection layer (8) and the at least one reflection layer is deposited on the separation layer system (15, 1010) and the electroforming of the base body takes place on the at least one reflection layer.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Reflexionsschicht Teil eines Vielfachschichtsystems (2110) ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the at least one reflection layer is part of a multilayer system (2110).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vielfachschichtsystem (2110) eine Abfolge von Mo/Si-Schichten oder Mo/Be-Schichten ist.4. The method according to claim 3, characterized in that the multilayer system (2110) is a sequence of Mo / Si layers or Mo / Be layers.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennschichtsystem Au oder Ru umfasst. 5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the separating layer system comprises Au or Ru.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Reflexionsschicht Ru umfasst.6. The method according to claim 2, characterized in that the at least one reflection layer comprises Ru.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennschichtsystem (15) als Mehrschichtsystem ausgeführt wird und eine auf den Abformkörper abgeschiedene Siθ2-Schicht und eine auf die SiO2 abgeschiedene Au-Schicht umfasst.7. The method according to claim 6, characterized in that the separating layer system (15) is designed as a multilayer system and comprises a deposited on the Abformkörper Siθ 2 layer and on the SiO 2 deposited Au layer.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablösen vom Abformkörper (21) zwischen Siθ2 und Au im Trennsystem (15) erfolgt.8. The method according to claim 7, characterized in that the detachment from the Abformkörper (21) between Siθ 2 and Au in the separation system (15).
9. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper als Teil des optischen Elementes am9. The method according to claim 1, characterized in that the base body as part of the optical element on
Trennschichtsystem (15) vom Abformkörper getrennt wird.Separating layer system (15) is separated from the impression body.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablösen des Grundkörpers als Teil des optischen Elementes auf dem Grundkörper oder dem Grundkörper mit Trennschichtsystem wenigstens in einem weiteren Verfahrensschritt eine Reflexionsschicht abgeschieden wird.10. The method according to claim 9, characterized in that after detachment of the base body as part of the optical element on the base body or the base body with a separation layer system at least in a further process step, a reflective layer is deposited.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Reflexionsschicht Teil eines11. The method according to claim 10, characterized in that the at least one reflection layer is part of a
Vielfachschichtsystems (1110) ist.Multi-layer system (1110).
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vielfachschichtsystem (1110) eine Abfolge von Mo/Si-Schichten oder Mo/Be-Schichten ist.12. The method according to claim 11, characterized in that the multilayer system (1110) is a sequence of Mo / Si layers or Mo / Be layers.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennschichtsystem Au oder Ru umfasst.13. The method according to claim 11 or 12, characterized the separation layer system comprises Au or Ru.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsschichtsystem Ru umfasst.14. The method according to claim 10, characterized in that the reflection layer system comprises Ru.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroformen des Grundkörpers in wenigstens einem ersten Schritt und einem zweiten Schritt erfolgt, wobei nach dem ersten Schritt auf einer ersten Schicht (1020,1 , 2020.1) des Grundkörpers (1030) Kühleinrichtungen (1050, 2050) und/oder Gelenkeinrichtungen (1040,15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the electroforming of the base body takes place in at least a first step and a second step, wherein after the first step on a first layer (1020.1, 2020.1) of the base body (1030 ) Cooling devices (1050, 2050) and / or articulation devices (1040,
2040) angeordnet werden.2040) are arranged.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schicht (1020.2, 2020.2) auf der ersten Schicht des Grundkörpers abgeschieden wird, so dass die Kühl- und/oder16. The method according to claim 14, characterized in that a second layer (1020.2, 2020.2) is deposited on the first layer of the base body, so that the cooling and / or
Gelenkeinrichtungen in den Grundkörper eingebracht sind.Joint devices are introduced into the body.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper ein Metall ausgewählt unter den nachfolgenden Metallen:17. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the base body is a metal selected from the following metals:
Ni, Cu, Ni-Legierungen umfasst.Ni, Cu, Ni alloys.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abformkörper (21) verwendet wird, der aus Quarzglas (SiO2) oder kanigenisiertem Aluminium besteht.18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that an impression body (21) is used which consists of quartz glass (SiO 2 ) or kanigenisiertem aluminum.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Abformkörpers (21) SiO2 abgeschieden wird.19. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that on the surface of the Abformkörpers (21) SiO 2 is deposited.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Abformkörper (21) mit der SiO2 -Schicht nach Abscheidung an diesem in einem Konditionierungsschritt über eine vordefinierte Zeitdauer eine Oberflächenbehandlung durchgeführt wird.20. The method according to claim 19, characterized a surface treatment is carried out on the impression body (21) with the SiO 2 layer after deposition thereon in a conditioning step over a predefined period of time.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass auf die SiO2-Schicht oder das Quarzglas wechselweise Schichten aus Ruthenium (16, 17) und Haftschichten (18, 19) aus Cr abgeschieden werden.21. The method according to any one of claims 18 to 20, characterized in that on the SiO 2 layer or the quartz glass alternately layers of ruthenium (16, 17) and adhesive layers (18, 19) are deposited from Cr.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der Reflexionsschicht (8) vorzugsweise in einem Vakuum oder in einer elektrochemischen Umgebung ausgeführt wird.22. The method according to any one of claims 2 to 21, characterized in that the deposition of the reflective layer (8) is preferably carried out in a vacuum or in an electrochemical environment.
23. Verfahren zur Herstellung eines grazing-incidence optischen Elementes, insbesondere einer Kollektorschale für einen grazing-incidence-Kollektor für den Einsatz bei EUV-Strahlung, insbesondere mit einer geschlossenen Fläche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bereitstellung eines Abformkörpers (21), mit einer Oberfläche, die der Geometrie des grazing incidience optischen Elementes (1) entspricht; - Elektroformen eines Grundkörpers (4) auf dem Abformkörper (21); Ablösen des Grundkörpers (4) vom Abformkörper (21); Abscheiden eines Schichtsystems (7), umfassend mindestens eine Reflexionsschicht (8) auf die Oberfläche des Grundkörpers (4).23. A method for producing a grazing-incidence optical element, in particular a collector shell for a grazing-incidence collector for use in EUV radiation, in particular with a closed surface, characterized by the following steps: providing an impression body (21), with a surface corresponding to the geometry of the grazing incidience optical element (1); - electroforming a base body (4) on the impression body (21); Detaching the main body (4) from the impression body (21); Depositing a layer system (7), comprising at least one reflection layer (8) on the surface of the base body (4).
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trennschichtsystem vorgesehen ist und mindestens eine auf den Abformkörper abgeschiedene SiO2 -Schicht und eine auf SiO2 abgeschiedene Pd-Schicht oder Au-Schicht umfasst.24. The method according to claim 23, characterized in that a separating layer system is provided and at least one deposited on the Abformkörper SiO 2 layer and a deposited on SiO 2 Pd layer or Au layer comprises.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablösung der Kollektorschale (1 ) unter Bildung einer Schale (25) vom Abformkörper (21) zwischen SiO2 und Pd bzw. Au im Trennschichtsystem (15) erfolgt.25. The method according to claim 23, characterized in that the detachment of the collector shell (1) takes place between the SiO 2 and Pd or Au in the separating layer system (15) to form a shell (25) from the impression body (21).
26. Verfahren nach Anspruch 23 dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden der Schichten des Schichtsystems (7) durch Bedampfen, insbesondere Elektronenstrahlverdampfen oder Sputtern erfolgt.26. The method according to claim 23, characterized in that the deposition of the layers of the layer system (7) by vapor deposition, in particular electron beam evaporation or sputtering takes place.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) aus Ni oder Ni-Legierungsmaterialien durch Elektroformung, insbesondere einen elektrochemischen Prozess gebildet wird.27. The method according to any one of claims 23 to 26, characterized in that the base body (4) of Ni or Ni alloy materials by electroforming, in particular an electrochemical process is formed.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroformen des Grundkörpers in wenigstens einem ersten Schritt und einem zweiten Schritt erfolgt, wobei nach dem ersten Schritt auf eine erste Schicht Kühleinrichtungen und/oder Gelenkeinrichtungen angeordnet werden und auf der ersten Schicht eine zweite Schicht abgeschieden wird.28. The method according to any one of claims 23 to 27, characterized in that the electroforming of the base body takes place in at least a first step and a second step, wherein after the first step on a first layer cooling means and / or hinge devices are arranged and on the first Layer, a second layer is deposited.
29. Verfahren zur Herstellung eines normal-incidence-optischen Elementes, insbesondere einer Facette für ein facettiertes optisches Element für den29. A method for producing a normal-incidence-optical element, in particular a facet for a faceted optical element for the
Einsatz bei EUV-Strahlung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Abformkörpers (1000,2000) mit einer Oberfläche, die derFor use in EUV radiation, characterized by the following steps: - Provision of an impression body (1000.2000) with a surface similar to that used
Geometrie des normal-incidence optischen Elementes entspricht;Geometry of the normal-incidence optical element corresponds;
Elektroformen eines Grundkörpers (1030, 2030) auf dem AbformkörperElectroforming a base body (1030, 2030) on the impression body
(1000, 2000);(1000, 2000);
Ablösen des Grundkörpers vom Abformkörper; - Abscheiden eines Schichtsystems umfassend mindestens eineDetachment of the body from the impression body; - depositing a layer system comprising at least one
Reflexionsschicht auf die Oberfläche des Grundkörpers. Reflection layer on the surface of the body.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trennschichtsystem vorgesehen ist und das Trennschichtsystem mindestens eine auf den Abformkörper abgeschiedene Metallschicht, insbesondere eine Au-Schicht und/oder Ru-Schicht ist.30. The method according to claim 29, characterized in that a separating layer system is provided and the separating layer system is at least one deposited on the Abformkörper metal layer, in particular an Au layer and / or Ru layer.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden der Schichten des Schichtsystems durch Bedampfen, insbesondere Elektronstrahlverdampfen oder Sputtern erfolgt.31. The method according to any one of claims 29 to 30, characterized in that the deposition of the layers of the layer system by vapor deposition, in particular electron beam evaporation or sputtering takes place.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das die wenigstens eine Reflexionsschicht Teil eines Vielfachschichtsystems ist und das Vielfachschichtsystem (1010) eine Abfolge von Mo/Si-Schichten oder Mo/Be-Schichten ist.32. Method according to claim 29, characterized in that the at least one reflection layer is part of a multilayer system and the multilayer system (1010) is a sequence of Mo / Si layers or Mo / Be layers.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht mindestens eine Ru-Schicht umfasst.33. The method according to any one of claims 29 to 32, characterized in that the reflection layer comprises at least one Ru layer.
34. Verfahren nach einem der Ansrprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroformen des Grundkörpers in wenigstens einem ersten Schritt und einem zweiten Schritt erfolgt, wobei nach dem ersten Schritt auf einer ersten Schicht (1030.1) Kühleinrichtungen (1050) und/oder Gelenkeinrichtungen (1040) angeordnet werden.34. The method according to any one of claims 29 to 33, characterized in that the electroforming of the base body takes place in at least a first step and a second step, wherein after the first step on a first layer (1030.1) cooling means (1050) and / or hinge devices (1040) are arranged.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schicht (1030.2) auf der ersten Schicht des Grundkörpers abgeschieden wird, so dass die Kühl- und/oder Gelenkeinrichtungen in den Grundkörper eingebracht sind.35. The method according to claim 34, characterized in that a second layer (1030.2) is deposited on the first layer of the base body, so that the cooling and / or hinge devices are introduced into the base body.
36. Verfahren nach Anspruch 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper ein Metall ausgewählt unter den nachfolgenden36. The method of claim 29 to 35, characterized in that the base body selected from the metal below
Metallen: Ni, Cu, Ni-Legierungen. Metals: Ni, Cu, Ni alloys.
37. Normal-incidence-optisches Element, insbesondere Spiegel für ein facettiertes optisches Element, insbesondere für den Einsatz bei EUV- Strahlung umfassend einen Grundkörper (1030, 2030) und wenigstens eine auf den Grundkörper abgeschiedene Reflexionsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus einem Metall besteht.37. Normal-incidence optical element, in particular mirror for a faceted optical element, in particular for use in EUV radiation comprising a base body (1030, 2030) and at least one deposited on the base body reflection layer, characterized in that the base body of a Metal exists.
38. Normal-incidence-optisches Element gemäß Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Reflexionsschicht einen Teil eines Vielfachschichtsystems ist.38. Normal-incidence optical element according to claim 37, characterized in that the at least one reflection layer is part of a multilayer system.
39. Normal-incidence-optisches Element gemäß Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Vielfachschichtsystem (1010, 2010) Mo/Si-Schichten bzw. Mo/Be- Schichten umfasst.39. Normal-incidence-optical element according to claim 38, characterized in that the multilayer system (1010, 2010) comprises Mo / Si layers or Mo / Be layers.
40. Normal-incidence-optisches Element gemäß einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass das die wenigstens eine Reflexionsschicht eine Ru-Schicht umfasst.40. Normal-incidence-optical element according to one of claims 37 to 39, characterized in that the at least one reflection layer comprises a Ru layer.
41. Normal-incidence-optisches Element gemäß einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall des Grundkörpers ausgewählt unter den nachfolgenden41. Normal-incidence optical element according to one of claims 37 to 40, characterized in that the metal of the base body selected from among the following
Metallen ist: Cu, Ni, Ni-Legierungszusammensetzung.Metals is: Cu, Ni, Ni alloy composition.
42. Normal-incidence-optisches Element, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1030, 2030) in den Grundkörper eingebrachte42. Normal-incidence-optical element, characterized in that the base body (1030, 2030) introduced into the body
Kühleinrichtungen (1050, 2050) und/oder Gelenkeinrichtungen 1040, 2040) umfasst. Cooling devices (1050, 2050) and / or hinge devices 1040, 2040).
43. Normal-incidence-optisches Element gemäß einem der Ansprüche 37 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1030, 2030) aus wenigstens zwei Schichten aufgebaut ist, einer ersten Schicht (1020.1) und einer zweiten Schicht43. Normal-incidence optical element according to one of claims 37 to 42, characterized in that the base body (1030, 2030) is composed of at least two layers, a first layer (1020.1) and a second layer
(1020.2).(1020.2).
44. Normal-incidence-optisches Element gemäß Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (1050) und/oder die Gelenkeinrichtung (1040) zwischen erster und zweiter Schicht eingebettet sind.44. Normal-incidence optical element according to claim 43, characterized in that the cooling device (1050) and / or the hinge device (1040) between the first and second layer are embedded.
45. Kollektorschale (1), insbesondere für einen grazing-incidence-Kollektor, insbesondere für den Einsatz bei EUV-Strahlung, mit einer ringförimig geschlossenen Spiegelflächedadurch gekennzeichnet, dass die ringförmig geschlossene Spiegelfläche eine Reflexionsschicht (8) aufweist, wobei die Reflexionsschicht wenigstens Ruthenium umfasst.45. collector shell (1), in particular for a grazing-incidence collector, in particular for use in EUV radiation, with a ring-shaped closed mirror surface, characterized in that the annularly closed mirror surface has a reflection layer (8), wherein the reflection layer comprises at least ruthenium ,
46. Kollektorschale, insbesondere für einen grazing-incidence-Kollektor, insbesondere für den Einsatz bei EUV-Strahlung mit einer Spiegelfläche, wobei die Spiegelfläche mit Bezug auf eine Gerade einen Anfangs- und einen Endpunkt aufweist und eine Länge (I) in Richtung der Geraden, wobei die Länge (I) von dem Anfangs- zu dem Endpunkt entlang der Geraden größer oder gleich 120 mm ist.46. Collector shell, in particular for a grazing-incidence collector, in particular for use in EUV radiation with a mirror surface, wherein the mirror surface with respect to a straight line has a start and an end point and a length (I) in the direction of the straight line , wherein the length (I) from the beginning to the end point along the straight line is greater than or equal to 120 mm.
47. Kollektorschale gemäß Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche einen senkrechten Abstand (d/2) am Endpunkt zur Geraden aufweist und der Abstand (d/2) kleiner oder gleich 375 mm ist.47. Collector shell according to claim 46, characterized in that the mirror surface has a vertical distance (d / 2) at the end point to the straight line and the distance (d / 2) is less than or equal to 375 mm.
48. Kollektorschale gemäß Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrechte Abstand (d/2) kleiner oder gleich 100 mm ist.48. Collector dish according to claim 47, characterized that the vertical distance (d / 2) is less than or equal to 100 mm.
49. Kollektorschale gemäß Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrechte Abstand (d/2) kleiner oder gleich 40 mm ist.49. The collector shell according to claim 47, characterized in that the vertical distance (d / 2) is less than or equal to 40 mm.
50. Kollektorschale (1) gemäß Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmig geschlossene Spiegelfläche eine Rotationsfläche um eine Rotationsachse (RA) mit einem Anfangs- und einem Endpunkt ist und die Kollektorschale eine Länge (I) in Richtung der Rotationsachse aufweist, wobei die Länge (I) von dem Anfang- zu dem Endpunkt größer oder gleich 120 mm ist.50. Collector shell (1) according to claim 45, characterized in that the annularly closed mirror surface is a surface of revolution about an axis of rotation (RA) with a start and an end point and the collector shell has a length (I) in the direction of the axis of rotation, wherein the Length (I) from the beginning to the end point is greater than or equal to 120 mm.
51. Kollektorschale (1 ) gemäß Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsfläche einen Durchmesser (d) am Endpunkt aufweist und der Durchmesser (d) kleiner oder gleich 750 mm ist.51. Collector shell (1) according to claim 50, characterized in that the surface of revolution has a diameter (d) at the end point and the diameter (d) is less than or equal to 750 mm.
52. Kollektorschale (1) gemäß Anspruch 51 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) kleiner oder gleich 200 mm ist.52. Collector shell (1) according to claim 51, characterized in that the diameter (d) is less than or equal to 200 mm.
53. Kollektorschale (1 ) gemäß einem der Ansprüche 50 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) größer oder gleich 80 mm ist.53. Collector shell (1) according to one of claims 50 to 53, characterized in that the diameter (d) is greater than or equal to 80 mm.
54. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 45 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorschale (1) einen Grundkörper (4) und ein Schichtsystem54. Collector shell (1) according to one of claims 45 to 53, characterized in that the collector shell (1) has a base body (4) and a layer system
(7) auf dem Grundkörper (4) aufweist, umfassend wenigstens die eine(7) on the base body (4), comprising at least the one
Spiegelfläche (6) ausbildende Reflexionsschicht (8).Mirror surface (6) forming reflective layer (8).
55. Kollektorschale (1) nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) aus galvanisiertem Nickel besteht. 55. Collector shell (1) according to claim 54, characterized in that the base body (4) consists of galvanized nickel.
56. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 45 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (D8) der Reflexionsschicht (8) aus Ruthenium im Bereich zwischen 10 nm bis 150 nm, vorzugsweise 10 nm bis 120 nm, besonders bevorzugt 15 nm bis 100 nm, ganz besonders bevorzugt zwischen 20 und 80 nm beträgt.56. Collector dish (1) according to one of claims 45 to 55, characterized in that the layer thickness (D8) of the reflection layer (8) of ruthenium in the range between 10 nm to 150 nm, preferably 10 nm to 120 nm, particularly preferably 15 nm to 100 nm, very particularly preferably between 20 and 80 nm.
57. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 54 bis 56 dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (7) wenigstens eine zwischen der Reflexionsschicht (8) und dem Grundkörper (4) angeordnete metallische Zwischenschicht (20) umfasst.57. Collector shell (1) according to one of claims 54 to 56, characterized in that the layer system (7) comprises at least one between the reflective layer (8) and the base body (4) arranged metallic intermediate layer (20).
58. Kollektorschale (1) nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (20) von Nickel gebildet wird.58. Collector shell (1) according to claim 57, characterized in that the intermediate layer (20) is formed by nickel.
59. Kollektorschale (1) nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke von Nickel kleiner oder gleich 30 nm ist.59. Collector shell (1) according to claim 58, characterized in that the layer thickness of nickel is less than or equal to 30 nm.
60. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 50 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (7) als Mehrschichtsystem ausgeführt ist, umfassend jeweils die Komponenten Ruthenium und Chrom, welche wechselweise in Schichten angeordnet sind.60. Collector shell (1) according to one of claims 50 to 59, characterized in that the layer system (7) is designed as a multilayer system, comprising in each case the components ruthenium and chromium, which are arranged alternately in layers.
61. Kollektorschale (1 ) nach Anspruch 60, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: mit einer eine erste, die Spiegelfläche (6) bildenden Rutheniumschicht (16) und einer zweiten Rutheniumschicht (17); mit einer ersten Haftschicht (18) zwischen erster und zweiter Rutheniumschicht (17); mit einer zweiten Haftschicht (19) zwischen zweiter Rutheniumschicht (17) und Grundkörper (4) oder Zwischenschicht (20).61. Collector shell (1) according to claim 60, characterized by the following features: with a first, the mirror surface (6) forming ruthenium layer (16) and a second ruthenium layer (17); with a first adhesive layer (18) between first and second ruthenium layers (17); with a second adhesive layer (19) between the second ruthenium layer (17) and base body (4) or intermediate layer (20).
62. Kollektorschale (1) nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschichten (18, 19) eine Schichtdicke im Bereich zwischen 1 und einschließlich 5 nm, vorzugsweise 1 bis 3 nm aufweisen.62. Collector shell (1) according to claim 60, characterized in that the adhesive layers (18, 19) have a layer thickness in the range between 1 and 5 nm inclusive, preferably 1 to 3 nm.
63. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 61 oder 62, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (D16) der ersten Rutheniumschicht (16) im Bereich zwischen 5 bis 20 nm, vorzugsweise 8 bis 12 nm beträgt.63. Collector shell (1) according to any one of claims 61 or 62, characterized in that the layer thickness (D16) of the first ruthenium layer (16) in the range between 5 to 20 nm, preferably 8 to 12 nm.
64. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 61 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rutheniumschicht (17) durch eine Schichtdicke (D17) charakterisiert ist, die zwischen 20 bis 80 nm, vorzugsweise zwischen 30 und 60 nm beträgt.64. Collector dish (1) according to one of claims 61 to 62, characterized in that the second ruthenium layer (17) is characterized by a layer thickness (D17) which is between 20 to 80 nm, preferably between 30 and 60 nm.
65. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 57 bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den beiden Rutheniumschichten (16, 17) ausgebildeten Haftschichten (18, 19) aus Chrom sind.65. Collector shell (1) according to one of claims 57 to 64, characterized in that between the two ruthenium layers (16, 17) formed adhesive layers (18, 19) are of chromium.
66. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 45 bis 65, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Fläche (6) eine Mikrorauhigkeit im Bereich von <2 nm RMS bei einer Wellenlänge A = 13 nm aufweist.66. Collector shell (1) according to one of claims 45 to 65, characterized in that the optical surface (6) has a micro-roughness in the range of <2 nm RMS at a wavelength A = 13 nm.
67. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 50 bis 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsfläche ein ringförmiges asphärisches Segment ist. 67. Collector shell (1) according to one of claims 50 to 66, characterized in that the surface of revolution is an annular aspherical segment.
68. Kollektorschale (1) nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige asphärische Segment ein ringförmiges Segment eines Paraboloides oder eines Ellipsoides oder eines Hyperboloides ist.68. Collector shell (1) according to claim 67, characterized in that the annular aspheric segment is an annular segment of a paraboloid or an ellipsoid or a hyperboloid.
69. Kollektorschale (1) nach einem der Ansprüche 50 bis 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsfläche ein erstes ringförmiges Segment (9) mit einer ersten optischen Fläche (10) und ein zweites Segment (11) mit einer zweiten optischen Fläche (12) umfasst.69. Collector shell (1) according to one of claims 50 to 66, characterized in that the rotation surface comprises a first annular segment (9) with a first optical surface (10) and a second segment (11) with a second optical surface (12). includes.
70. Kollektor umfassend wenigstens eine Kollektorschale gemäß einem der Ansprüche 45 bis 69.70. A collector comprising at least one collector shell according to one of claims 45 to 69.
71. Mikrolithographieprojektionsbelichtungsanlage, insbesondere für Nutzwellenlängen im EUV-Bereich von 7 bis 30 nm umfasssend wenigstens ein normal-incindence optisches Element gemäß einem der Ansprüche 37 bis 44.71. Microlithography projection exposure apparatus, in particular for use wavelengths in the EUV range from 7 to 30 nm comprising at least one normal-incidence optical element according to one of claims 37 to 44.
72. Mikrolithographieprojektionsbelichtungsanlage, insbesondere für Nutzwellenlängen im EUV-Bereich von 7 bis 30 nm umfasssend wenigstens ein optisches Element hergestellt nach einem Verfahren 1 bis 36. 72. Microlithography projection exposure apparatus, in particular for use wavelengths in the EUV range from 7 to 30 nm comprising at least one optical element produced by a method 1 to 36.
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