WO2024256201A1 - Verfahren zur einarbeitung von temperierhohlstrukturen in ein substrat, insbesondere in ein substrat für ein optisches element, verfahren und substrat zur herstellung eines optischen elements, optisches element sowie anlage der halbleitertechnologie und strukturiertes elektronisches bauelement - Google Patents

Verfahren zur einarbeitung von temperierhohlstrukturen in ein substrat, insbesondere in ein substrat für ein optisches element, verfahren und substrat zur herstellung eines optischen elements, optisches element sowie anlage der halbleitertechnologie und strukturiertes elektronisches bauelement Download PDF

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Definitions

  • Method for incorporating hollow tempering structures into a substrate in particular into a substrate for an optical element, method and substrate for producing an optical element, optical element and installation of the
  • the invention relates to a method for incorporating hollow tempering structures into a substrate, in particular into a substrate for an optical element, in particular for a mirror for an EUV projection exposure system, comprising the following steps:
  • the invention also relates to a method for producing an optical element, in particular for the production of a mirror for an EUV projection exposure system.
  • the invention relates to a substrate for producing an optical element, in particular for producing a mirror for an EUV projection exposure system, wherein the substrate has tempering hollow structures, as well as an optical element, in particular a mirror for an EUV projection exposure system with a substrate, as well as a semiconductor technology system and a structured electronic component.
  • the following description of the invention is based on an optical element in the form of a mirror and its use in an EUV projection exposure system, wherein heat is dissipated from the mirror by flowing a tempering fluid in the form of a cooling fluid through its existing tempering hollow structures.
  • optical elements are used in semiconductor technology systems in which an object is irradiated with working radiation using one or more optical elements.
  • mask inspection systems and wafer inspection systems in particular are among such systems for semiconductor technology.
  • tempering can be a cooling or heating of the optical element or at least a region of the optical element. This means that the optical element as a whole or at least in a volume region is brought to a temperature that it did not previously have with the help of the tempering fluid.
  • tempering can also lead to a certain temperature or a certain temperature range of the optical element or at least a region of the optical element being maintained or remaining there.
  • a corresponding substrate which carries or can carry one or more functional units and into which tempering hollow structures are incorporated, through which a tempering fluid can flow for tempering during operation of the component.
  • Such a component can, for example, provide a sensor device; in this case, the substrate carries sensor units as functional units.
  • Microlithographic projection exposure systems are used in chip production to transfer structures on a mask onto a photoresist that was previously applied to a wafer. To do this, the mask is illuminated with light and reduced in size and imaged onto the light-sensitive layer.
  • the light In EUV projection exposure systems, the light has a wavelength between approx. 5 nm and approx. 30 nm; the commercially available systems use light with a wavelength of 13.5 nm.
  • the substrate consists of a substrate material, which is usually glass, e.g. quartz glass, titanium-doped quartz glass such as ULE®, or a glass ceramic.
  • a substrate material which is usually glass, e.g. quartz glass, titanium-doped quartz glass such as ULE®, or a glass ceramic.
  • Suitable glass ceramics are offered under the trade names Clearceram® or Zerodur® and have the property of having a very low coefficient of thermal expansion at the operating temperature of the mirror.
  • a coating is applied to the substrate that reflects the EUV light and consists of a multitude of thin double layers with varying refractive indices.
  • the reflectivity of the mirrors for EUV light is rarely more than 70%, and even then only for light that hits the reflective coating perpendicularly or at angles of incidence of a few degrees.
  • the portion of the EUV light not reflected by the coating is absorbed in the substrate and leads to considerable heating there, since the EUV light sources used are very powerful. Even if glass ceramics with low thermal expansion coefficients are used, the heating can lead to intolerable changes in the shape of the mirrors.
  • tempering structures which in this case are hollow cooling structures, with particular tempering channels being provided in the form of cooling channels through which water or another tempering fluid, ie here a cooling fluid, flows during operation and thus dissipates heat.
  • Such tempering channels can have small cross-sectional diameters in the order of only about 1 mm 2 and ideally run just below the reflective coating.
  • modified substrate material is created adjacent to the removal locations, i.e. adjacent to and not at the focus points of the light beam, which has a higher susceptibility to a chemically active treatment medium compared to unprocessed substrate material. In particular, there is a higher susceptibility to etching.
  • the modified substrate material forms the intermediate layer mentioned above and the material-free areas created by removal form the intermediate hollow structure mentioned above, so that a corresponding intermediate structure is formed.
  • the modified substrate material is created in this process in particular by absorption of the high-energy ablation light beam and by thermal diffusion of the resulting process heat from the ablation sites, whereby it is There are no defined indications of the extent to which the modified material will be created.
  • a laser experts refer to an area with modified substrate material as a so-called Laser Affected Zone, or LAZ for short.
  • the modified substrate material can also differ from the substrate material of the substrate in terms of density, thermal expansion coefficient and the material stresses present, among other things.
  • the modified substrate material must be removed; in the known method, the modified substrate material is etched away in a subsequent process step using an etchant such as hydrofluoric acid HF or potassium hydroxide KOH; after this, the desired tempering cavity structure is formed. This means that the modified substrate material ultimately defines the cross sections in the course of the tempering cavity structure to be created.
  • the process speed for the formation of the desired tempering cavity structure is limited in particular by the rate of removal; the substrate material is removed over almost the entire cross-section of the desired tempering cavity structure and the modified substrate material is usually only created with a small layer thickness.
  • fluctuations in the material structure of the substrate material for example due to areas with different refractive indices/different transmission or due to the formation of thermal lenses, can lead to fluctuations in the material removal, which in turn can lead to undesirable deviations in the cross-section of the tempering cavity structures and roughness on their lateral surfaces.
  • the modified substrate material is created largely unpredictably in the known method, the modified substrate material is created in a targeted manner according to the invention using a modification light beam. This means that the cross-sectional profile of the tempering hollow structures can be planned with high precision.
  • the method enables a first process route (P1) or a second process route (P2) to be carried out, wherein
  • step (B.1) is carried out in a first process step (P1-S1) and step (B.2) is carried out in a second process step (P1-S2); and in the second process route (P2), step (B.2) is carried out in a first process step (P2-S1) and step (B.1) is carried out in a second process step (P2-S2).
  • the order of modification and query can therefore be optional.
  • first process route (P1) is carried out, it is advantageous if in its first process step (P1-S1) material structures are produced by step (B.1) which comprise modified substrate material; and in its second process step (P1-S2) material is removed by step (B.2) such that the intermediate hollow structure is produced and modified substrate material of the material structure is left for the intermediate layer.
  • the volume here is reduced by the proportion defined by the modified substrate material left standing. This means that less time is required to query the material.
  • the method again advantageously opens up two alternative procedures, since in the first process step (P1 -S1) of the first process route (P1) the step (B.1) can be carried out in such a way that material structures of a first type or material structures of a second type are produced, whereby
  • the modified substrate material is produced to fill the cross-section
  • modified substrate material is produced in such a way that a core region of substrate material remains which is at least partially delimited by modified substrate material.
  • step (B.2) is then carried out in the second process step (P1 -S2) of the first process route (P1), modified substrate material in the case of material structures of the first type and the substrate material of the core region in the case of material structures of the second type can be removed in such a way that the intermediate hollow structure is produced and the intermediate layer is formed by the modified substrate material of the material structure that is left standing.
  • the second process route (P2) it is advantageous if in its first process step (P2-S1) through step (B.2) substrate material of the substrate is removed such that the intermediate hollow structure is produced; and in its second process step (P2-S2) through step (B.1) the intermediate layer is produced from modified material so that the intermediate structure is created.
  • the intermediate hollow structure is preferably filled with an auxiliary liquid in the second process step (P2-S2) of the second process route (P2) so that it is filled with the auxiliary liquid when step (B.1) is carried out.
  • the auxiliary liquid is preferably kept as a standing liquid volume.
  • an auxiliary liquid is used for this purpose whose refractive index m at the wavelength of the modification light beam matches the refractive index nM of the substrate material at the same wavelength with a tolerance of less than 20%, preferably with a tolerance of less than 10%, more preferably with a tolerance of less than 5% and particularly preferably with a tolerance of less than 1% based on the refractive index nM of the substrate material.
  • ablation sites are exposed to a flushing fluid while step (B.2) is being carried out, thereby flushing away material ablated by the ablation light beam.
  • the treatment medium flows through the intermediate hollow structure in step (C) at least temporarily, preferably continuously.
  • the intermediate hollow structure is preferably produced in such a way that it extends between two openings in the substrate.
  • the chemically active treatment medium is an etching medium, an oxidizing agent or a reducing agent.
  • the etching, oxidative or reductive effect can also be present in combination.
  • the chemically active treatment medium is an etching medium by means of which the intermediate layer is removed from the modified substrate material by an etching process in step (C).
  • tempering hollow structures are incorporated into a substrate according to the method explained above and further processing comprises one or more steps of chemical and/or physical processing of at least one surface of the substrate and the production or application of a coating to the substrate which is at least designed to reflect at least 50% of EUV light incident vertically or almost vertically.
  • At least one tempering hollow structure defines an inner surface which, at least in some regions, has an average roughness value Ra according to DIN EN ISO 25178, as of 04/2023, between 10.0 pm and 5.0 pm, which can in particular be between 10.0 pm and 6.5 pm, between 10.0 pm and 8.0 pm, between 8.5 pm and 5.0 pm, between 7.0 pm and 5.0 pm or between 8.5 pm and 6.5 pm, or which, at least in some regions, has an average roughness value Ra of 5.0 pm and less, which can in particular be between 5.0 pm and 0.1 pm, preferably between 4.5 pm and 0.125 pm, between 4.0 pm and 0.15 pm, between 3.5 pm and 0.175 pm or between 3.0 pm and 0.2 pm.
  • a substrate of the type mentioned at the outset in which at least one tempering hollow structure defines an inner surface which has a surface topography whose geometric shape results from an at least regional superposition of countersunk structures which extend into a substrate material of the substrate.
  • one or more countersunk structures are segments of bodies that are point-symmetric or at least axisymmetric.
  • the surface topography defines adjacent depression areas between which peripheral areas, in particular linear peripheral areas, run.
  • One or more countersunk areas can be axisymmetric or non-axisymmetric.
  • an axisymmetric countersunk area follows a section of the outer surface of a spherical segment, an ellipsoidal segment or a paraboloid.
  • a tempering hollow structure is advantageously a tempering channel which has one or more of the following features: a) the tempering channel has a diameter between 0.5 mm and 20 mm, preferably between 1 mm and 5 mm; b) the tempering channel has a length of at least 10 cm, at least 15 cm or at least 20 cm.
  • the tempering channel is curved or has at least one curved section; d) the tempering channel has a section which follows the curvature of a support surface for a coating of the substrate; e) the tempering channel has a strongly curved section which has an angle of curvature between 60° and 120°, in particular between 80° and 100°, preferably of approximately 90°; f) the tempering channel has a strongly curved section which has a curvature angle between 60° and 120°, in particular between 80° and 100°, preferably of approximately 90° and follows an arc; g) the tempering channel has a strongly curved section which has a curvature angle between 60° and 120°, in particular between 80° and 100°, preferably of approximately 90° and follows an arc and defines an outer radius of curvature R and a diameter D, wherein a ratio R/D of the radius of curvature R to the Diameter D is between 2 and 6, preferably between 2.5 and 5 and particularly preferably between 2.5 and 3.5; h) the
  • a reliable guarantee of good flow properties is also achieved according to the invention in a substrate of the type mentioned at the outset, which defines a carrier surface for a coating, in that the fit of the carrier surface changes by less than 100 pm, in particular by less than 50 pm and further in particular by less than 25 pm over a service life of the substrate of up to 10 years, at least up to five years and at least up to two years.
  • tempering hollow structures are incorporated into the substrate according to the method explained above.
  • the fit of the optical element advantageously changes by less than 100 pm, in particular by less than 50 pm and further in particular by less than 25 pm over a lifetime of the optical element of up to 10 years, at least up to five years and at least up to two years.
  • the substrate has a carrier surface which carries a coating which is at least designed to reflect at least 50% of EUV light incident vertically or almost vertically.
  • optical element The above-mentioned properties of the optical element are advantageously combined.
  • the task is solved by such an optical element,
  • Figure 1 schematically shows a section of an optical element in the form of a mirror for an EUV projection exposure system, which has tempering hollow structures in the form of tempering channels through which a cooling fluid flows by means of a cooling system;
  • Figure 2 shows a modification processing system by means of which modified substrate material is produced at the modification sites by successively focusing a modification light beam on modification sites along a first process route, wherein material structures made of modified substrate material are incorporated into the substrate;
  • Figure 3A shows the section III A according to Figure 2 on a larger scale, incorporating material structures of a first type which fill the cross-section;
  • Figure 3B shows a section along the line III B-III B in Figure 3A;
  • Figure 4 shows the substrate with incorporated material structures of the first type
  • Figures 5A and 5B show the sections V A and V B in Figure 4 on a larger scale
  • Figure 6A shows a section corresponding to the section according to Figure 3A, in which material structures of a second type are incorporated, in which in cross-section a core area of substrate material remains;
  • Figure 6B shows a section along the section line VI B-Vl B in Figure 6A:
  • Figure 7 shows sections corresponding to the sections according to Figures 5A and 5B with the material structures of the second type
  • Figure 8 shows an ablation processing system by means of which material is removed at the ablation sites in the substrate by successively focusing an ablation light beam on ablation sites, whereby intermediate hollow structures are created in the material structures from modified substrate material;
  • Figure 9A shows section IX A according to Figure 8 on a larger scale
  • Figure 9B is a section along the line IX B-IX B in Figure 9A;
  • Figures 11 A and 11 B show sections XI A and XI B in Figure 10 on a larger scale
  • Figure 12 shows the ablation processing system of Figure 8, wherein intermediate hollow structures are created in the substrate material via a second process route;
  • Figure 13A shows section XIII A according to Figure 12 on a larger scale
  • Figure 13B is a section along the line XIII B-Xlll B in Figure 13A;
  • Figure 14 the substrate with incorporated intermediate hollow structures
  • Figures 15A and 15B show the sections XV A and XV B in Figure 14 on a larger scale
  • Figure 16 shows a modified modification processing system according to Figure 2 with a device for introducing an auxiliary liquid into the intermediate hollow structures;
  • Figure 17A shows detail XVII A in Figure 16 on a larger scale
  • Figure 17B shows the section along the line XVII B-XVII B in Figure 17A;
  • Figure 18 shows an etching processing system with which an etching medium can be introduced into the intermediate hollow structures of the intermediate structures
  • Figures 19A and 19B show the sections XIX A and XIX B in Figure 18 on a larger scale
  • Figures 20A and 20B show sections corresponding to Figures 19A and 19B after completion of the etching process
  • Figure 21 shows an illustration of the possibility of correcting irregularities in the intermediate hollow structures
  • Figure 22 shows a substrate for an EUV mirror, into which tempering hollow structures were incorporated by the first or second process route
  • Figure 23A is a topography image of a surface area of a tempering cavity structure
  • Figure 23B shows a section to illustrate an achieved mean roughness value Ra
  • Figure 24 shows schematically a longitudinal section of a tempering cavity structure
  • Figure 25 shows detail XXV in Figure 22 on an enlarged scale
  • Figure 26A is a passes-image of a substrate with intermediate structures before an etching process
  • Figure 26B is a passes-image of this substrate with preserved tempering cavity structures after an etching process
  • Figure 26C is a differential view of the images in Figures 26A and 26B;
  • Figure 27 shows a schematic of a semiconductor technology system using the example of an EUV projection exposure system. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
  • a semiconductor technology system explained at the outset is generally designated 6 and a section of an optical element designated 8 in total is shown, which is illustrated by way of example as a mirror 10 for an EUV projection exposure system.
  • the mirror 10 can be arranged there in the illumination system or in the projection lens.
  • the optical element 8 and thus the mirror 10 comprises a substrate 12 made of a substrate material 12a, which in the present embodiment of the mirror 10 is therefore a mirror substrate.
  • a mirror substrate is in particular a titanium-doped quartz glass.
  • the substrate 12 is monolithic, which is also the preferred embodiment.
  • the substrate 12 can also be assembled from partial segments.
  • additive manufacturing methods are suitable in this case.
  • 3D printing processes are just as possible as laser welding processes or techniques for thermally bonding workpieces.
  • the substrate 12 has a precisely machined surface 14, the curvature of which determines the optical properties of the mirror 10.
  • the surface 14 of the substrate 12 serves as a carrier surface and is also referred to as such below.
  • the carrier surface 14 bears a coating 16, which, among other things, ensures the optical properties of the optical element 8.
  • the coating 16 is designed in such a way that it predominantly reflects incident EUV light 18. As illustrated in the enlarged section A, this coating 16 is multi-layered in the present embodiment and in particular is made up of several double layers 20 that have been applied to the carrier surface 14.
  • the coating 16 has a reflection coefficient of at least 50%, preferably more than 70%, for vertically incident EUV light 18. The degree of reflection achieved during operation depends on the angle of incidence of the EUV light 18.
  • the coating 16 can also comprise further layers which do not contribute to reflection, but possibly to stabilization and/or protection of the coating 16 or the optical element 8 or the mirror 10. For example, this can establish protection against components of a hydrogen plasma.
  • Such further layers can be provided between the double layers 20 in the interior of the coating 16, between the double layers 20 and the carrier surface 14 and/or on the side of the double layers 20 remote from the carrier surface 14.
  • the coating 16 can also be formed by modifying the outer surface of the substrate 12 by processing and/or treatment.
  • the coating 16 is therefore not a specially applied coating, but rather defines a layer of the substrate 12 as such; the surface underneath as a transition to the substrate material 12a is then the carrier surface 14.
  • the non-reflected portion enters the substrate 12 and is absorbed there, predominantly in the vicinity of the support surface 14.
  • the substrate 12 heats up primarily in the vicinity of the areas of the support surface 14 that are exposed to the EUV light 18. Since the thermal expansion coefficient of the substrate material 12a is not identical to zero and is also itself temperature-dependent, the heating can lead to changes in the shape of the substrate 12, which affect the optical properties of the mirror 10. In relation to optical elements 8, generally speaking, temperature changes in the substrate 12 can affect the optical properties of the optical element 8.
  • tempering hollow structures 22 are incorporated into the substrate 12.
  • these tempering hollow structures 22 are flowed through by a tempering fluid in the form of a cooling fluid 24, whereby cooling water is used in practice; however, other cooling liquids and cooling media are also possible.
  • the cooling fluid 24 absorbs the amount of heat introduced by the EUV light 18 and removes it from the substrate 12.
  • the temperature control hollow structures 22 are connected to a cooling unit 26 and a pump unit 28 of a cooling system designated overall by 30.
  • the pump unit 28 sucks the cooling fluid 24 from the temperature control hollow structures 22 and feeds it to the cooling unit 26 via a return line 32.
  • the cooling fluid 24 is cooled down to its target temperature before it flows through the temperature control hollow structures 22 again.
  • This circuit is illustrated in Figure 1 by corresponding arrows.
  • the tempering hollow structures 22 run close to the support surface 14 and at least partially parallel thereto.
  • the temperature control hollow structures 22 are designed as temperature control channels 34, of which three temperature control channels 34.1, 34.2 and 34.3 are illustrated.
  • the temperature control channels 34 each extend between two openings 36, which are only designated in Figure 1 for the temperature control channel 34.1, whereby each temperature control channel 34 is connected to the cooling unit 26 and to the pump unit 28 via its openings 36.
  • the openings 36 thus define an inlet or an outlet of the temperature control channels 34 for the cooling fluid 24, depending on the assignment.
  • the cross-section of the temperature control channels 34 does not have to be constant and can be, for example, circular, oval, rectangular or even ring-shaped.
  • the temperature control hollow structures 22 can be designed in different ways, depending on the position in the substrate 12 have changing cross-sections and shapes.
  • the openings 36 of the temperature control channels 34 are arranged on the rear side 38 of the substrate 12 opposite the carrier surface 14.
  • the temperature control hollow structures 22 can also be more extensive chambers in which the cooling fluid 24 is exchanged only slowly and in which no longitudinal axis is defined, as is characteristic of a channel.
  • the arrangement of the temperature control channels 34 shown in the figures is also only an example and can be different in real systems; the number of temperature control channels 34 can also be larger or smaller.
  • the openings 36 can also be arranged on the lateral flanks of the substrate 12 or at least one temperature control channel 34 can be provided which runs through the substrate 12 or a part thereof in a meandering or spiral shape.
  • one or more temperature control channels 34 can also extend from a distribution line or a distribution chamber in the substrate 12; such temperature control channels 34 then open with their openings 36 at one or both ends into such a distribution line or distribution chamber, from which the temperature control channels 34 are then fed with the temperature control fluid.
  • the distribution line or the distribution chamber and, if applicable, the end of a temperature control channel 34 remote from it are then connected accordingly to the cooling system 30.
  • tempering channels 34 and in particular to the tempering channel 34.1 in all embodiments as representative of generally every type and arrangement of tempering hollow structures 22.
  • a first stage of the substrate 12 defines a kind of raw substrate 12', which is still largely unprocessed and untreated and in which structurally no carrier surface 14 is formed.
  • a raw substrate is, for example, a glass cuboid made of titanium-doped quartz glass.
  • a second stage of the substrate 12 defines a carrier substrate 12", in which the carrier surface 14 is produced and formed.
  • This may require a variety of chemical and/or physical work steps, which may include processes such as grinding, turning, polishing and/or etching.
  • a third stage of the substrate 12 then defines an element substrate 12'", in which the carrier surface 14 is provided with at least the coating 16 determining the optical properties. If the resulting optical element is a mirror, the element substrate 12'" is terminologically a mirror substrate. Accordingly, the substrate 12 in Figure 1 also bears the reference symbol 12'", since it is shown there in the stage of the element substrate. If the substrate 12 is, for example, part of a sensor device, as described at the beginning, the element substrate 12'" is terminologically a sensor substrate.
  • tempering hollow structures 22 in the substrate 12 described below can in principle take place at any stage of the substrate 12. As a rule, this takes place at the stage of the raw substrate 12', but can also be carried out, for example, at the stage of the carrier substrate 12" or even at the stage of the element substrate 12'".
  • the production of the tempering hollow structures 22 is explained in particular using the example of the carrier substrate 12" in order to illustrate the function of the mirror 10 obtained later, as envisaged in the present embodiment.
  • Figures 2 to 9 illustrate a first process route PI, with which intermediate structures 40, which can be seen in Figures 10 and 11, can be incorporated into the substrate 12, which comprise an intermediate layer 42 made of modified substrate material 44 and an intermediate hollow structure 46, which is separated from the intermediate layer 42 by at least is limited in some areas.
  • the modified substrate material 44 has an increased susceptibility to a chemically reactive treatment medium compared to the substrate material 12a and can be removed in a downstream process, whereby the desired tempering hollow structures 22, i.e. here the tempering channels 34, are completed starting from the intermediate structures 40; this will be discussed further below.
  • Figures 12 to 17 illustrate a second process route P2 with which the intermediate structures 40 can be incorporated into the substrate 12.
  • the intermediate hollow structures 46 each extend between two openings in the substrate, which are located at the location of the later openings 36 of the temperature control channels 34.
  • Figure 2 illustrates the substrate 12 with a dashed outer contour line as a raw substrate 12' and with solid lines as a carrier substrate 12", i.e. as a substrate 12 with an already formed carrier surface 14 before the reflective coating 16 is applied.
  • the substrate 12 is shown in the enlarged detail.
  • the outer contour of the raw substrate 12' is also only partially indicated at the edge.
  • the course of the later carrier surface 14 is also already defined in the raw substrate 12' and this then imaginary carrier surface 14 serves as a reference surface to define the course of the tempering hollow structures 22 in the substrate 12.
  • Figure 2 shows a modification processing system 48 of a processing device designated at a higher level with 50.
  • material structures 52 made of modified substrate material 44 can be incorporated into the substrate 12 in a first process step P1 -S1 of the first process route P1.
  • material structures 52 of a first type or material structures 52 of a second type can be produced, which are designated with 52-I or 52-II. are.
  • the modification processing system 48 includes a light source 54 that generates a modification light beam 56.
  • the light source 54 is preferably a high-power laser that generates short or ultra-short pulses. These can be pulses in the femtosecond, picosecond or nanosecond range.
  • the modification light beam 56 can be directed to different locations on the substrate 12 using a focusing device 58, which includes a scanning device 60 and a focusing lens 62.
  • the relative arrangement between the substrate 12 and the modification processing system 48 can also be changed using a moving table (not shown) so that the processing light beam 56 can be directed to any location on the substrate 12 after passing through the focusing lens 62.
  • the scanning device 60, the focusing lens 62 and any moving table that may be present are controlled by a control device 64 so that the processing light beam 56 is successively focused on all modification locations 66 on the substrate 12 where tempering channels 34 are to be created.
  • the relative arrangement between the substrate 12 and the modification processing system 48 can be changed by moving the modification processing system 50. In the case of small substrates 12, travel operations can be dispensed with provided that the scanning device 60 covers a sufficiently large area.
  • the intensity of the modification light beam 56 is so high that the material of the substrate 12 is specifically modified there, in particular by absorbing the high-energy modification light beam 56, with there being largely no loss of material.
  • This modification can be understood as targeted damage to the substrate material 12a, which weakens the material and leads to increased susceptibility to a chemically active treatment medium. In the present case, the modification leads to increased susceptibility to etching.
  • the area in which the modification light beam 56 modifies the substrate material 12a defines a respective modification location 66, which naturally moves with the focus point of the modification light beam 56. The locations of the focus points and thus the modification locations 66 determine where and with which geometry and which cross sections a tempering channel 34 is later created in the substrate 12.
  • the processing light beam 56 travels across the entire cross section in a radial direction according to a predetermined pattern at a specific axial position. This process is then repeated at adjacent axial positions until the material structure 52 made of the modified substrate material 44 has the desired axial dimension.
  • Figures 2 and 3 initially show how material structures 52 of the first type 52-I are incorporated, which are shown in Figures 4 and 5 after their completion.
  • the material structures 52 regardless of whether they are of the first or second type, ultimately reflect the course and, in the course direction, the cross sections of the later tempering channels 34 in the substrate 12 and accordingly bear the reference symbols 52.1, 52.2 and 52.3 in Figure 4.
  • Figure 3B illustrates, based on the cross section of section 52a, that in the later material structure 52 of the first type 52-I, the substrate material 44 modified in cross section should be present and does not have hollow structures, i.e. that in these material structures 52 of the first type 52-I, the modified substrate material 44 is produced to fill the cross section. This does not exclude the possibility that the modified substrate material 44 can be porous or the like, for example.
  • Figure 4 illustrates again the continuous course of the material structures 52 of the first type 52-I through the substrate 12 using the sections V A and V B according to Figure 4 with the material structure 52.1.
  • Figure 6 alternatively shows how material structures 52 of the second type 52-11 are embedded in the substrate 12 incorporated, using the example of the material structure 52.1, which follows the course of the later tempering channel 34.1.
  • Figure 6 again shows a section 52a of the material structure 52 that has already been incorporated into the substrate 12.
  • modified substrate material 44 is produced in such a way that a core region of substrate material 12a remains, which is at least partially delimited by modified substrate material 44.
  • the material structure 52 of the second type 52-II is ring-shaped in cross-section in the embodiment shown here.
  • Figure 7 shows its completion based on the material structure 52.1 and the same sections that can be seen in Figure 5.
  • the processing device 50 comprises a removal processing system 68 shown in Figure 8, which comprises largely the same components as the modification processing system 48, which accordingly also have the same reference numerals. In principle, what was said above about these components applies accordingly.
  • the light source 54 of the ablation processing system 68 generates an ablation light beam 70, wherein the light source is also preferably a high-power laser that generates ultrashort pulses.
  • the intensity is at the points formed by the focusing lens 62. generated focus points are so high that removal locations 72 are defined there and the existing material is removed. The locations of the focus points and thus the removal locations 72 determine where and with which geometry and which cross sections an intermediate hollow structure 46 is created in the modified substrate material 44.
  • the cross sections of the intermediate hollow structures 46 are smaller along the course of the material structures 52 than their respective cross sections, so that as a result the intermediate structures 40 are produced in which each intermediate hollow structure 46 is delimited by an intermediate layer 42 made of modified substrate material 44.
  • the intermediate hollow structures 46 are intermediate hollow channels that are delimited by a jacket made of modified substrate material 44.
  • Figure 7B illustrates this using the cross section of the sections 40a/42a/46a, which, however, also reflects the cross section of a completed intermediate structure 40.
  • modified substrate material 44 is removed at the removal locations 72. If material structures 52 of the second type 52-II are present, substrate material 12a of the substrate 12 is removed at the removal locations 72. In this case, the core region framed with dashed lines to the right of the processing light beam 70 in Figure 9A still consists of substrate material 12a.
  • the removal processing system 68 also comprises a flushing device, designated overall by 74, which is also controlled by the control device 64.
  • the flushing device 74 applies a flushing fluid 76 to the removal site 72 while the modified substrate material 44 is removed, whereby removed material is flushed away by the flushing fluid 76.
  • a flushing line 78 is provided, which is introduced into the section 40a/46a and is connected to the Flushing fluid 76 is fed.
  • the discharge end of the flushing line 78 can be guided to the removal locations 72 by a line conveyor (also not shown separately), which pushes the flushing line 78 further in accordance with the formation of the section 40a/46a.
  • the removed material is entrained by the flushing fluid 76 and flows off via the already formed section 40a/46a, which is indicated in Figure 9A by corresponding arrows.
  • the substrate 12 shown in Figures 10 and 11 is obtained as an intermediate substrate from the material structures 52 - both of the first type 52-I and the second type 52-II - with the aid of the removal processing system 68, into which the intermediate structures 40 are incorporated.
  • Figure 11 again illustrates the continuous course of the intermediate structures 40 through the substrate 12 using the sections XI A and XI B according to Figure 10, which are additionally designated 40.1, 40.2 and 40.3 in accordance with the later tempering channels 34.
  • first process route P1 in a first process step P1-S1, material structures 52 are produced in the substrate material 12a of the substrate 12, which comprise modified substrate material 44, and in a second process step P1-S2, material is removed such that intermediate hollow structures 46 are produced and modified substrate material 44 is left for the intermediate layer 42, so that the intermediate structures 40 are created.
  • second process step P1-S2 in the case of material structures 52 of the first type 52-I, modified substrate material 44 or, in the case of material structures 52 of the second type 52-II, the substrate material 12a of the core region is removed such that the intermediate hollow structure 46 is produced and the intermediate layer 42 is formed by the remaining modified substrate material 44 of the material structure 52.
  • the intermediate hollow structures 46 are produced in a first process step P2-S1 by removing the substrate material 12a of the substrate 12 accordingly, and in a second process step P2-S2 the intermediate layer 42 is produced from modified substrate material 44, so that the Intermediate structures 40 are formed.
  • Figure 12 illustrates that the removal processing system 68 is used for the first process step P2-S1 of the second process route P2; identical components again bear the same reference numerals.
  • the intensity at the focus points generated with the focusing lens 62 is so high that the substrate material 12a of the substrate 12 is ablated at the ablation locations 72.
  • the locations of the focus points and thus the ablation locations 72 also determine here where and with which geometry and which cross sections an intermediate hollow structure 46 is created, but now in the substrate material 12a of the substrate 12.
  • dashed lines 80 show the course, geometry and cross sections of the tempering hollow structures 22 and specifically of the tempering channel 34.1, which are to be present in the finished mirror 10. As can be seen there, the cross sections of the intermediate hollow structures 46 along the planned course 80 of the tempering channels 34 are smaller than their respective cross sections.
  • Figures 14 and 15 illustrate the result of the first step P2-S1 of the second process route P2, in which the intermediate hollow structures 46 are incorporated into the substrate 12.
  • the intermediate hollow structures 46 reflect the course and, in the course direction, the cross sections of the later tempering channels 34 in the substrate 12 and accordingly bear the reference numerals 46.1, 46.2 and 46.3 in Figure 14.
  • the intermediate structures 40 are now produced by producing the intermediate layers 42 in the substrate material 12a, which surrounds the intermediate hollow structures 46, so that the intermediate structures 40 are created overall.
  • a modified modification processing system 82 is used for this purpose, which largely corresponds to the modification processing system 48 according to Figure 2 and in which identical components have the same reference numerals.
  • Figures 16 and 17 show a section 42a of an intermediate layer 42 made of the modified substrate material 44 that has already been incorporated into the material substrate 12a, whereby a section 40a of the associated intermediate structure 40 is formed, which defines the later tempering channel 34.1 and is accordingly designated 40.1.
  • the lateral surfaces of the intermediate hollow structures 46 which were produced with the removal processing system 68, have a surface roughness with roughnesses that can be greater than 1 m. Therefore, the modification light beam 56 is scattered on these lateral surfaces, which has a negative effect on the result in the formation of the intermediate layers 42. In particular, in the worst case, areas in the substrate material 12a that are located on the side of the existing intermediate hollow structures 46 remote from the focus lens 62 can no longer be reached by the modification light beam 56.
  • the auxiliary liquid 84 is preferably transparent to the modification light beam 56 and more preferably has the same or at least a similar refractive index n as the substrate material 12a of the substrate 12.
  • the refractive index m of the auxiliary liquid 84 at the wavelength of the modification light beam 56 matches the refractive index HM of the substrate material 12a at the same wavelength with a tolerance of less than 20%, preferably with a tolerance of less than 10%, more preferably with a tolerance of less than 5% and particularly preferably with a tolerance of less than 1% based on the refractive index HM of the substrate material 12a.
  • glycerin and water are suitable as auxiliary liquid 84.
  • the modification processing system 82 additionally comprises a fluid device 86, with which the already formed intermediate hollow structures 46 with the auxiliary liquid 84.
  • the fluid device 86 is preferably designed so that the auxiliary liquid 84 can be held as a standing liquid volume in the hollow structures in order to avoid undesirable effects due to turbulence of the auxiliary liquid 84.
  • the pump shown in the fluid device 86 then only serves to fill or empty the hollow structures, but not to circulate the auxiliary liquid 84.
  • This shifting effect on the focus points of the modification light beam 56 is taken into account by the control device 64 so that the modified substrate material 44 is produced in the desired areas.
  • intermediate hollow structures 46 are incorporated into the substrate material 12a of the substrate 12 and in the second process step P2-S2, the intermediate layers 42 made of modified substrate material 44 are incorporated into the substrate material 12a of the substrate 12 in such a way that the intermediate structures 40 are created.
  • the two process routes P1 and P2 described above can also both be applied to one and the same substrate 12. Depending on the respective geometry and the respective course of different tempering cavity structures 22, one or the other process route P1 or P2 may be more favorable for different tempering cavity structures 22.
  • the various alternatives of the process routes P1 or P2 can also be applied independently of one another to one and the same substrate 12.
  • the intermediate layers 42 of modified substrate material 44 are now removed by a chemically active treatment medium.
  • a chemically active treatment medium 90 is introduced into the intermediate hollow structures 46 of the intermediate structures 40 with the aid of a treatment device 88, by means of which their intermediate layer 42 is removed from the modified substrate material 44.
  • the treatment medium 90 preferably flows through the intermediate hollow structure 46 continuously.
  • the treatment medium 90 can also flow through the intermediate hollow structure 46 only temporarily and be introduced into the intermediate hollow structure 40 for defined periods of time.
  • the respective intermediate layer 42 and intermediate hollow structure 46 are only designated in the intermediate structure 40.1.
  • the chemically active treatment medium 90 is an etching medium 90' and the intermediate layer 42 from the modified substrate material 44 is removed by an etching process.
  • the treatment device 88 is an etching device in this case.
  • the treatment medium 90 can also be an oxidizing agent or a reducing agent, which also includes the treatment medium 90 containing an oxidizing agent or a reducing agent.
  • Bases and acids can be used as etching agents.
  • Bases are particularly strong bases, such as potassium hydroxide KOH. Strong acids can also be used, whereby hydrofluoric acid HF is used in particular for acids, which defines a weak but highly reactive acid.
  • the concentration of the bases or acids in the etching medium 90' is adapted to the required etching effect.
  • an ammonium fluoride buffer NH4F/H2O/HF or CF4 for dry etching can be used.
  • the treatment device 88 comprises a reservoir 92 filled with the treatment medium 90, here the etching medium 90', with a pump 94, which can be connected to an open end of the intermediate structure 40 through which the medium is to flow; in Figure 18 this is shown for the intermediate structure 40.1.
  • the other open end of the intermediate structure 40 through which the medium is to flow is connected to a collecting container 96 of the treatment device 88.
  • the etching medium 90' can also be guided through the intermediate structure 40 in several cycles by a circulation system 98, indicated schematically by a dashed line. This also applies generally to a treatment medium 90.
  • Figures 19 and 20 illustrate, using sections XIX A and XIX B in Figure 18, how the intermediate layer 42 in the intermediate structure 40.1 in Figure 19 has become thinner compared to the initial situation according to Figure 11 and is further removed or etched away by the treatment medium 90 or the etching medium 90' until the tempering channel 34.1 shown in Figure 20 is completed.
  • Such treatments or etching treatments of the intermediate layers 42 are carried out on all existing intermediate structures 40 until the substrate 12 of the mirror 10 with the tempering hollow structures 22 according to Figure 1 is obtained, but in which the coating 16 has not yet been applied to the carrier surface 14.
  • the etching medium 90' flows through existing intermediate hollow structures 46, which are accessible from the outside at both ends, a uniform attack or etching attack on the modified substrate material 44 in the intermediate layers 42 is ensured without any congestion effects in dead volumes occurring.
  • the treatment medium 90 or the etching medium 90' exhibits the behavior of a laminar flow; no dead zones are created.
  • the treatment step referred to below is the etching step with the etching medium 90'. What has been said applies accordingly to a treatment step with an alternative chemically active treatment medium 90.
  • Figure 21 shows by way of example the possibility of using the two process routes P1 and P2 in conjunction with the downstream etching step to compensate for irregularities that can occur in the intermediate hollow structures 46 when they are incorporated into the material structures 52 made of modified substrate material 44 or directly into the substrate material 12a.
  • Figures 21 A and 21 B show section IX A from Figure 8 and section XIII A from Figure 12, respectively, and illustrate how, on the one hand, modified substrate material 44 of the material structure 52.1 of the first type 52-I is removed in the first process route P1 and, on the other hand, the substrate material 12a is removed in the second process route P2 with the removal light beam 70, although irregularities in the form of offset points 100 have occurred in the intermediate hollow structure 46.1. Such irregularities can arise, for example, in the event of interruptions in the removal process or in the event of fluctuations in the material structure of the material structures 52 or the substrate 12.
  • the intermediate substrate 12 according to Figure 10 then has such offset points 100 in the formed intermediate structures 40, which is shown in Figure 21C using the intermediate structure 40.1.
  • the offset points 100 in the radial direction are still within the outer boundary of the tempering channel 34 to be created, the offset points 100 can be compensated by the etching step.
  • Figure 21A shows, this is the case with the first process route P1 if the material structure 52.1 has been incorporated in the first process step P1-S1 there with a sufficiently large cross-section that even an offset point 100 radially outwardly still remains surrounded by modified substrate material 44.
  • Figure 21 B shows that this is the case in the second process route P2, when the intermediate hollow structure 46.1 with the offset points 100 is produced in the first process step P2-S1 there still within the planned geometry 80 of the tempering channel 34.1.
  • the intermediate layer 42 is then produced with a uniform cross-section, so that an offset point 100 is also surrounded radially on the outside by modified substrate material 44.
  • the etching selectivity of the etching medium 90' is sufficient to etch away thicker and thinner areas of the intermediate layer 42 without the surrounding substrate material 12a being unduly affected.
  • the thinner areas of the intermediate layer 42 are etched away, the etching medium 90' can flow over the substrate material 12a there and attack it before the thicker areas are removed.
  • the time required for the intermediate layer 42 still present to be removed by the etching medium 90' is not sufficient to damage the substrate material 12 that has already been flowed over in a way that cannot be tolerated.
  • the etching step produces associated tempering hollow structures 22 with satisfactory functionality even in the case of existing offset points 100 in the lateral surface of the intermediate hollow structures 46, as illustrated in Figure 21 D.
  • FIG 22 now shows the substrate 12 again in the stage of the carrier substrate 12" with tempering hollow structures 22, which were obtained by the method explained above and are again represented by way of example by three tempering channels 34.1, 34.2 and 34.3.
  • the tempering hollow structures 22 each define an inner surface 102, whereby for the sake of clarity only one inner surface 102 is provided with a reference symbol.
  • properties of the temperature control hollow structures 22 or the temperature control channels 34 and of the substrate 12 as such are explained, which are possible when applying the methods described above or result from them, wherein, where appropriate, properties already described are also taken up again and/or supplemented.
  • substrates 12 with tempering hollow structures 22 are obtained, the inner surface 102 of which has, at least in some areas, an extremely high quality with a mean roughness value Ra between 10.0 pm and 5.0 pm, which can in particular be between 10.0 pm and 6.5 pm, between 10.0 pm and 8.0 pm, between 8.5 pm and 5.0 pm, between 7.0 pm and 5.0 pm or between 8.5 pm and 6.5 pm, or the inner surface 102 of which has, at least in some areas, an extremely high quality with a mean roughness value Ra of 5.0 pm and less, which in particular is between 5.0 pm and 0.1 pm, between 4.5 pm and 0.125 pm, between 4.0 pm and 0.15 pm, between 3.5 pm and 0.175 pm or between 3.0 pm and 0.2 pm.
  • mean roughness values Ra between 0.1 pm and 0.5 pm, between 0.15 pm and 0.45 pm, between 0.2 pm and 0.4 pm and between 0.25 pm and 0.35 pm have been achieved.
  • the mean roughness values Ra between 10.0 pm and 5.0 pm are also a good result.
  • Figure 23A shows a topography image of a surface area 104 of the inner surface 102 of such a tempering hollow structure 22 and Figure 23B shows a section along the section line designated 106 in Figure 23A, which illustrates an average roughness value Ra of approximately 0.28 pm achieved there.
  • the surface area 104 has an extension of 254 pm x 190 pm.
  • FIG. 23A illustrates that by applying the first process route P1 or the second process route P1, at least in surface areas of the inner surface 102 of the hollow tempering structures 22, a surface topography 108 is obtained, the geometric shape of which results from a superposition of countersunk structures 110 which extend into the substrate material 12a.
  • the planned course 80 of the hollow tempering structure 22 explained above in relation to Figures 13A and 13B and again shown with a dashed line in Figure 24 describes a reference surface from which the countersunk structures 108 extend into the substrate material 12a.
  • the superposition of these countersunk structures 110 then results in the surface topography 108, the course of which can be seen in the section shown in Figure 24 with a thicker solid line.
  • the surface topography 108 ultimately defines adjacent depression areas 112, between which edge regions 114 extend.
  • edge regions 114 extend.
  • Only some of such depression areas and edge regions are provided with reference symbols.
  • peripheral areas 114 clearly form a kind of mountain ridge between two neighboring valleys in the form of two adjacent depression areas 112. These peripheral areas 114 can in particular be linear.
  • the countersunk structures 110 can in particular be segments of bodies that are point-symmetrical or at least axially symmetrical, such as spherical segments, ellipsoid segments or paraboloids.
  • the resulting countersunk regions 112 can in turn be axially symmetrical and, for example, correspond to a section of the outer surface of Spherical segments, ellipsoid segments or paraboloids.
  • their edge regions 114 are also axisymmetric.
  • non-axisymmetrical depression regions 112 with non-axisymmetrical edge regions 114 can also arise and exist, which can be seen in Figures 23A based on the two depression regions designated 112 and their edge regions designated 114.
  • the final geometry and dimension of a depression region 112 surrounded by a peripheral edge region 114 depends on the geometries and dimensions of the depression structures 110, which are understood as the basis for the formation of the depression region 112.
  • the countersunk structures 110 are distributed over the surface of the lateral surface 102, but Figure 25 can of course only show the section shown and no countersunk structures 110 and resulting countersunk regions 112 in front of and behind the paper plane.
  • a tempering channel 34 can have diameters between 0.5 mm and 20 mm, with diameters between 1 mm and 5 mm being preferred.
  • the length of a temperature control channel 34 depends primarily on the dimension of the substrate 12 and is in practice at least 10 cm, but may also be at least 15 cm or at least 20 cm.
  • a temperature control channel 34 can be curved or at least have curved sections. As can be seen in Figure 22, the temperature control channels 34 follow the curvature of the support surface 14 in a middle section 116 there, whereby this middle section 116, which is thus already a curved section, extends between two sections 118 which are strongly curved in comparison. In Figure 22, only the middle section 116 and the strongly curved sections 118 in the temperature control channel 34.1 have a reference number. The middle section 116 designated there opens into the strongly curved section 118 on the left in Figure 22, which in turn merges into a straight section 120 which then ends at the opening 36 of the temperature control channel 34.1.
  • Figure 25 shows detail XXV of Figure 22 on an enlarged scale.
  • a strong curvature is understood to mean a curvature angle between 60° and 120°, in particular between 80° and 100°, preferably of about 90°.
  • a section 116 of the tempering channel 34 is located between two strongly curved sections 118 with a curvature angle of approximately 90°, as shown in the present embodiment.
  • the curvature of a strongly curved section 118 generally follows an arc. In the case of a 90° curvature, for example, there are not two channel sections that are strictly perpendicular to one another.
  • a ratio R/D is between 2 and 6, more preferably between 2.5 and 5 and particularly preferably between 2.5 and 3.5.
  • a temperature control channel 34 runs in particular at a distance of 1.0 mm to 50.0 mm, from 1.0 mm to 20.0 mm, from 1.0 mm to 10.0 mm or from 1.0 mm to 5.0 mm.
  • the distance is preferably determined in relation to a normal to the support surface 14.
  • the distance of the temperature control channel 34 to the support surface 14 can vary along its course.
  • a substrate 12 provided with hollow tempering structures 22 is obtained with a support surface 14 whose shape has significant time stability.
  • the shape of the support surface 14 changes by less than 100 pm, in particular by less than 50 pm and further in particular by less than 25 pm over a service life of the substrate 12 of up to 10 years, at least up to five years and at least up to two years.
  • a mirror 10 which comprises a substrate 12 produced by the methods explained above and provided with the coating 16. Consequently, a mirror 10 is obtained whose fit is stable over a service life of the mirror 10 of up to 10 years, at least up to five years and at least up to two years by less than 100 pm, in particular by less than 50 pm and further in particular by less than 25 pm.
  • the high stability of the fit of the support surface 14 of the substrate 12 and the fit of the mirror 10 made therefrom is achieved by precisely and purposefully removing the modified substrate material 44, so that a substrate with a particularly homogeneous structure is obtained or restored after the structure no longer has this structural homogeneity when the modified substrate material 44 is still present.
  • the measurements were performed with an interferometric measuring system based on a Fizeau interferometer, providing a repeatability of 10pm PMS and a pixel size of typically 0.12 mm x 0.12 mm.
  • Figure 26A shows the fit of the carrier surface 14 on the substrate 122 before the etching process with which the modified substrate material 44 is removed, and thus reflects the configuration of the substrate 12 with the intermediate structures 40 according to Figure 10, in which the modified substrate material 44 is still present.
  • Depressions 124 are visible in the carrier surface 14, three of which are designated 124.1, 124.2 and 124.3 in the surface image representation and the deviation profile. These depressions 124 are present where the intermediate structures 40 are incorporated in the substrate material 12a below the carrier surface 14 and the modified substrate material 44 is present. As can be seen in Figure 26A, the depressions 124 follow the respective course of the intermediate structures 40, which in this case can be seen as straight channels.
  • the measuring section of the respective deviation profile of Figures 26A, B and C runs transverse to the channels.
  • the substrate 122 is not provided with intermediate structures 40 under the full support surface 14; the area to the right of the depressions 124 is unprocessed.
  • the depressions 124 arise due to the structural inhomogeneities in the substrate material 12a that have arisen there below the carrier surface 14 due to the modified substrate material 44.
  • Figure 26B shows the fit of the support surface 14 in the substrate of Figure 26A after performing the etching process with which the modified substrate material 44 is removed, which corresponds to the configuration of the substrate 12 according to Figure 22.
  • Figure 26B shows and is clear from the deviation profile, the depressions 124 have significantly reduced after the removal of the modified substrate material 44 and the support surface 14 now has a smaller fit deviation overall.
  • Figure 26C shows a difference representation of the measurements according to Figures 26A and 26B and in this context also illustrates the largely unchanged areas of the carrier surface 14 without the underlying tempering hollow structures 22.
  • Figure 27 again illustrates a system 6 of semiconductor technology using the example of a projection exposure system 200 for EUV semiconductor lithography.
  • Other systems of semiconductor technology such as a mask inspection system or a wafer inspection system, sometimes contain the same or similar components as those explained here using the example of the EUV projection exposure system 200.
  • the projection exposure system 200 comprises an illumination system 202 with a radiation source 204 and an illumination optics 206 for illuminating an object field 208 in an object plane 210 in which a reflective reticle 212 is arranged.
  • the radiation source 204 is an EUV radiation source in the illustrated embodiment. which emits EUV radiation as working radiation 214, in particular in a wavelength range between 5 nm and 30 nm.
  • the radiation source 204 can be a plasma source, for example an LPP source (laser produced plasma) or a GDPP source (gas discharged produced plasma).
  • a synchrotron-based radiation source or a free electron laser (FEL) can be used as the radiation source 204.
  • the projection exposure system 200 comprises a projection optics 216 for imaging the object field 208 in an image field 218, which is located in an image plane 220 of the projection optics 216.
  • a wafer carrying a light-sensitive layer (resist) is arranged in the image plane 220 as an example of an object 222.
  • Components for the synchronous movement of the reticle 212 and the wafer 222 are only indicated in Figure 27 and are not provided with reference symbols.
  • the projection exposure system 200 comprises a plurality of optical elements 8 in the form of mirrors Mn, which are numbered according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 200. In the present case, a total of 10 mirrors M1 to M10 are present in the beam path.
  • the mirrors M3 and M4 are designed as facet mirrors that contain a large number of individual mirrors.
  • the remaining mirrors Mn are each a mirror 10 with a monolithic mirror substrate 12 and a coating 16 carried by it, as shown by way of example in Figure 1. For the sake of simplicity, these mirrors are indicated as cuboids in Figure 27. However, the surfaces of the mirrors 10 exposed to the EUV radiation 214 and provided with the coating 16 are not flat in reality, but curved, as also illustrated in Figure 1.
  • the mirrors M1 to M4 in the illumination system 206 serve to illuminate a section of the reticle 212 with the desired illumination angle distribution.
  • the mirrors M5 to M10 of the projection optics 216 image this section in a reduced size onto the wafer 222.
  • the structures contained in the reticle 212 are imaged onto the light-sensitive layer carried by the wafer 222.
  • the object 222 is irradiated with the working radiation 214 with the aid of the optical elements 8, which in the present embodiment are designed as mirrors 10 for the EUV projection exposure system 200 and whose coating is at least designed to reflect at least 50% of EUV light incident vertically or almost vertically.
  • the system 6 of semiconductor technology is part of a manufacturing process with which a structured electronic component 224 can be manufactured, which is shown schematically in Figure 27 with generated structures 226 as a result of an overall manufacturing process that includes further steps in addition to the process in the system 6 of semiconductor technology.
  • the system 6 of semiconductor technology includes at least one optical element 8 that was manufactured in one of the ways of the process variants explained above.
  • the structured electronic component 224 is in particular a computer chip 228, in the production of which a projection exposure system, here the projection exposure system 200, is used, as mentioned at the beginning.

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Abstract

Es ist ein Verfahren zur Einarbeitung von Temperierhohlstrukturen (22) in ein Substrat (12), insbesondere in ein Substrat (12) für ein optisches Element (8), insbesondere für einen Spiegel (10) für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit den folgenden Schritten angegeben: (A) Bereitstellen eines Substrats (12), das aus einem Substratmaterial (12a) besteht; (B) Erzeugen einer Intermediat-Struktur (40), welche eine Intermediat-Schicht (42) aus modifiziertem Substratmaterial (44) und eine Intermediat-Hohlstruktur (46) umfasst, die von der Intermediat-Schicht (42) zumindest bereichsweise begrenzt ist, wobei das modifizierte Substratmaterial (44) eine bezogen auf das Substratmaterial (12a) erhöhte Ätzanfälligkeit hat; (C) Einbringen eines Behandlungsmediums (90) in die Intermediat-Hohlstruktur (46), durch welches die Intermediat-Schicht (42) aus dem modifizierten Substratmaterial (44) durch einen Ätzprozess entfernt wird, wodurch die Temperierhohlstruktur (22) entsteht. Die Intermediat-Struktur (40) in Schritt (B) wird erzeugt durch (B.1) sukzessives Fokussieren eines Modifikations-Lichtstrahls (56) auf Modifikationsorte (66), so dass an den Modifikationsorten (66) das modifizierte Substratmaterial (44) entsteht; und (B.2) sukzessives Fokussieren eines Abtragungs-Lichtstrahls (70) auf Abtragungsorte (72), so dass an den Abtragungsorten (72) Material (44; 12a) abgetragen wird. Außerdem sind ein Verfahren und ein Substrat (12) zur Herstellung eines optischen Elements (8) und ein optisches Element (8) angegeben. Ferner sind eine Anlage (6) der Halbleitertechnologie und ein strukturiertes elektronisches Bauelement (224) angegeben.

Description

Verfahren zur Einarbeitung von Temperierhohlstrukturen in ein Substrat, insbesondere in ein Substrat für ein optisches Element, Verfahren und Substrat zur Herstellung eines optischen Elements, optisches Element sowie Anlage der
Halbleitertechnologie und strukturiertes elektronisches Bauelement
BEZUGNAHME
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102023205565.1, die am 14. Juni 2023 eingereicht wurde. Die vollständige Offenbarung dieser früheren Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einarbeitung von Temperierhohlstrukturen in ein Substrat, insbesondere in ein Substrat für ein optisches Element, insbesondere für einen Spiegeln für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, mit den folgenden Schritten:
(A) Bereitstellen eines Substrats, das aus einem Substratmaterial besteht;
(B) Erzeugen einer Intermediat-Struktur, welche eine Intermediat-Schicht aus modifizier- tem Substratmaterial und eine Intermediat-Hohlstruktur umfasst, die von der Intermediat-Schicht zumindest bereichsweise begrenzt ist, wobei das modifizierte Substratmaterial eine bezogen auf das Substratmaterial erhöhte Anfälligkeit gegen ein chemisch aktives Behandlungsmedium hat;
(C) Einbringen eines chemisch aktiven Behandlungsmediums in die Intermediat-Hohl- Struktur, durch welches die Intermediat-Schicht aus dem modifizierten Substratmaterial entfernt wird, wodurch die Temperierhohlstruktur entsteht.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements, insbesondere zur Herstellung eines Spiegels für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage.
Ferner betrifft die Erfindung ein Substrat zur Herstellung eines optischen Elements, insbesondere zur Herstellung eines Spiegels für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Substrat Temperierhohlstrukturen aufweist, sowie ein optisches Element, insbesondere einen Spiegel für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einem Substrat, sowie eine Anlage der Halbleitertechnologie und ein strukturiertes elektronisches Bauelement.
Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung erfolgt anhand eines optischen Elements in Form eines Spiegels und dessen Verwendung in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, wobei Wärme von dem Spiegel abgeführt wird, indem dessen vorhandene Temperierhohlstrukturen mit einem Temperierfluid in Form eines Kühlfluids durchströmt werden.
Grundsätzlich gelten die nachfolgenden Erläuterungen aber allgemein für optische Elemente, welchen ein Substrat aus einem Substratmaterial zugeordnet werden kann, in das Temperierhohlstrukturen eingearbeitet sind, die im Betrieb des optischen Elements für einen Temperaturausgleich mit einem Temperierfluid durchströmt werden können.
Insbesondere werden optische Elemente in Anlagen der Halbleitertechnologie verwendet, bei denen ein Objekt mit Hilfe eines oder mehrerer optischer Elemente mit einer Arbeitsstrahlung bestrahlt wird. Neben einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage gehören insbesondere Maskeninspektionsanlagen und Waferinspektionsanlagen zu solchen Anlagen für die Halbleitertechnologie.
Einerseits kann ein Temperieren ein Kühlen oder Erwärmen des optischen Elements oder zumindest eines Bereichs des optischen Elements sein. Das heißt, das optische Element wird mit Hilfe des Temperierfluids als Ganzes oder zumindest in einem Volumenbereich auf eine Temperatur gebracht, die es zuvor nicht hatte.
Andererseits kann ein Temperieren aber auch dazu führen, dass eine bestimmte Temperatur oder ein bestimmter Temperaturbereich des optischen Elements oder zumindest eines Bereichs des optischen Elementes aufrechterhalten wird bzw. bleibt. Diese Überlegungen gelten darüber hinaus allgemein für Bauteile mit einem entsprechenden Substrat, welches eine oder mehrere funktionale Einheiten trägt oder tragen kann und in das Temperierhohlstrukturen eigearbeitet sind, die im Betrieb des Bauteils für eine Temperierung mit einem Temperierfluid durchströmt werden können. Ein solches Bauteil kann beispielsweise eine Sensoreinrichtung bereitstellen; in diesem Fall trägt das Substrat Sensoreinheiten als funktionale Einheiten.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlagen werden bei der Chipherstellung dazu verwendet, um Strukturen auf einer Maske auf einen Photolack zu übertragen, der zuvor auf einen Wafer aufgetragen wurde. Dazu wird die Maske mit Licht beleuchtet und verkleinert auf die lichtempfindliche Schicht abgebildet. In EUV-Projektionsbelichtungsanlagen hat das Licht eine Wellenlänge zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm; die kommerziell erhältlichen Anlagen verwenden Licht mit einer Wellenlänge von 13.5 nm.
Es gibt allerdings keine optischen Materialien, die für derart kurze Wellenlängen ein ausreichend hohes Transmissionsvermögen haben. Daher sind in EUV-Projektionsbelichtungs- anlagen die bei längeren Wellenlängen üblichen Linsen durch Spiegel ersetzt und auch die Maske enthält deswegen ein Muster aus reflektierenden Strukturen.
Die Bereitstellung von Spiegeln für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen ist technologisch anspruchsvoll. Das Substrat besteht aus einem Substratmaterial, bei dem es sich in der Regel um Glas, z.B. Quarzglas, titandotiertes Quarzglas wie ULE®, oder um eine Glaskeramik handelt. Geeignete Glaskeramiken werden unter den Handelsnamen Clearceram® oder Zerodur® angeboten und haben die Eigenschaft, bei der Betriebstemperatur des Spiegels einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu haben.
Auf das Substrat wird eine Beschichtung aufgebracht, die das EUV-Licht reflektiert und aus einer Vielzahl dünner Doppelschichten mit wechselnden Brechzahlen besteht.
Selbst mit derart aufwendig aufgebauten Beschichtungen beträgt das Reflexionsvermögen der Spiegel für das EUV-Licht jedoch selten mehr als 70%, und auch dies nur für Licht, das senkrecht oder mit Einfallswinkeln von wenigen Grad auf die reflektierende Beschichtung auftrifft. Der nicht von der Beschichtung reflektierte Anteil des EUV-Lichts wird im Substrat absorbiert und führt dort zu einer erheblichen Erwärmung, da die verwendeten EUV-Licht- quellen sehr leistungsstark sind. Auch wenn Glaskeramiken mit niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet werden, kann die Erwärmung zu untolerierbaren Formveränderungen der Spiegel führen.
Es wurde daher vorgeschlagen, die Substrate mit Temperierhohlstrukturen zu versehen, die in diesem Fall Kühlhohlstrukturen sind, wobei insbesondere Temperierkanäle in Form von Kühlkanälen bereitgestellt werden, durch die während des Betriebs Wasser oder ein anderes Temperierfluid, d.h. hier ein Kühlfluid, fließt und auf diese Weise Wärme abführt. Solche Temperierkanäle können geringe Querschnittsdurchmesser in der Größenordnung von nur etwa 1 mm2 haben und verlaufen idealerweise dicht unterhalb der reflektierenden Beschichtung.
Einen Überblick über die bislang bekannten Verfahren zum Erzeugen von Temperierkanälen enthält die Anmeldung DE 10 2021 214 310.5, deren Offenbarung hiermit vollständig aufgenommen wird. Besonders vielversprechend sind Verfahren, bei denen ein Abtragungs-Lichtstrahl sukzessive auf Abtragungsorte fokussiert wird, an denen Temperierkanäle entstehen sollen und das Substratmaterial von dem Abtragungs-Lichtstrahl abgetragen wird.
Bei diesem Verfahren entsteht an die Abtragungsorte angrenzend, d.h. benachbart zu und nicht an den Fokuspunkten des Lichtstrahls, modifiziertes Substratmaterial, das eine bezogen auf unbearbeitetes Substratmaterial höhere Anfälligkeit gegen ein chemisch aktives Behandlungsmedium hat. Insbesondere gibt es eine höhere Ätzanfälligkeit. Das modifizierte Substratmaterial bildet die eingangs genannte Intermediat-Schicht und die durch Abtragen erzeugten materialfreien Bereiche bilden die eingangs genannte Intermediat- Hohlstruktur, so dass eine entsprechende Intermediat-Struktur ausgebildet ist.
Das modifizierte Substratmaterial entsteht bei diesem Verfahren insbesondere durch Absorption des energiereichen Abtragungs-Lichtstrahls und durch thermische Diffusion der entstehenden Prozesswärme aus den Abtragungsorten heraus, wobei es vor der Bearbei- tung des Substrats keine definierten Anhaltspunkte gibt, in welchem Umfang das modifizierte Material entstehen wird. Bei einem Laser spricht die Fachwelt bei einem Bereich mit modifiziertem Substratmaterial von einer sogenannten Laser Affected Zone, kurz LAZ. Das modifizierte Substratmaterial kann sich bezogen auf das Substratmaterial des Substrats außerdem unter anderem in Dichte, Wärmeausdehnungskoeffizienten und den vorliegenden Materialspannungen unterscheiden.
Ein derart materialinhomogenes Substrat ist jedoch nicht für den Einsatz in einer EUV-Pro- jektionsbelichtungsanlage geeignet. Daher muss das modifizierte Substratmaterial entfernt werden; das modifizierte Substratmaterial wird bei dem bekannten Verfahren in einem nachgelagerten Prozessschritt mit Hilfe eines Ätzmittels wie insbesondere Flusssäure HF oder Kaliumhydroxid KOH weggeätzt; hiernach ist die gewünschte Temperierhohlstruktur ausgebildet. Dies bedeutet, dass das modifizierte Substratmaterial im Ergebnis die Querschnitte im Verlauf der zu erzeugenden Temperierhohlstruktur definiert.
Die Prozessgeschwindigkeit für die Ausbildung der gewünschten Temperierhohlstruktur ist insgesamt besonders durch die Rate der Abtragung limitiert; das Substratmaterial wird über nahezu den gesamten Querschnitt der gewünschten Temperierhohlstruktur abgetragen und das modifizierte Substratmaterial entsteht in der Regel nur mit einer geringen Schichtdicke. Zudem kann es durch Schwankungen im Materialgefüge des Substratmaterials, beispielsweise durch Bereiche mit unterschiedlichen Brechungsindizes/unterschiedli- cher Transmission oder durch die Bildung thermischer Linsen zu Schwankungen im Materialabtrag kommen, was wiederum zu unerwünschten Abweichungen im Querschnittverlauf der Temperierhohlstrukturen und Rauigkeiten an deren Mantelflächen führen kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, Verfahren, ein Substrat, ein optisches Element und eine Anlage für die Halbleitertechnologie der eingangs genannten Art anzugeben, welche diesen Gedanken Rechnung tragen und durch welche insbesondere Temperierhohlstrukturen mit hoher Präzision und Güte sowie guter Prozessgeschwindigkeit in das Substrat eingebracht werden können, so dass unter Verwendung eines solchen optischen Elements unter ande- rem strukturierte elektronische Bauteile mit signifikant kleinen Strukturen hergestellt werden können, und solche Bauteile bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Intermediat-Struktur in Schritt (B) erzeugt wird durch
(B.1) sukzessives Fokussieren eines Modifikations-Lichtstrahls auf Modifikationsorte, so dass an den Modifikationsorten das modifizierte Substratmaterial entsteht; und
(B.2) sukzessives Fokussieren eines Abtragungs-Lichtstrahls auf Abtragungsorte, so dass an den Abtragungsorten Material abgetragen wird.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass mittels einer Kombination einer gezielten Erzeugung von modifiziertem Material mit einer gezielten Abtragung von Material Temperierhohlstrukturen hoher Qualität und homogen rauheitsfreier Oberflächenbeschaffenheit in ein Substrat eingearbeitet werden können. Während bei dem bekannten Verfahren das modifizierte Substratmaterial weitgehend unvorhersehbar entsteht, wird das modifizierte Substratmaterial erfindungsgemäß gezielt mit einem Modifikations-Lichtstrahl erzeugt. Dadurch ist vor allem der Querschnittsverlauf der Temperierhohlstrukturen mit hoher Präzision planbar.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Merkmalen und im Weiteren aus der Beschreibung der Erfindung.
Vorteilhaft ermöglicht es das Verfahren, dass eine erste Prozessroute (P1) oder eine zweite Prozessroute (P2) durchgeführt wird, wobei
- bei der ersten Prozessroute (P1) in einem ersten Prozessschritt (P1 -S1) der Schritt (B.1) und in einem zweiten Prozessschritt (P1 -S2) der Schritt (B.2) durchgeführt wird; und bei der zweiten Prozessroute (P2) in einem ersten Prozessschritt (P2-S1) der Schritt (B.2) und in einem zweiten Prozessschritt (P2-S2) der Schritt (B.1) durchgeführt wird. Die Reihenfolge von Modifizieren und Abfragen kann also wahlweise erfolgen.
Wenn die erste Prozessroute (P1) durchgeführt wird, ist es günstig, wenn in deren ersten Prozessschritt (P1 -S1) durch Schritt (B.1) Materialstrukturen erzeugt werden, welche modifiziertes Substratmaterial umfassen; und in deren zweiten Prozessschritt (P1 -S2) Material durch Schritt (B.2) derart abgetragen wird, dass die Intermediat-Hohlstruktur erzeugt wird und für die Intermediat-Schicht modifiziertes Substratmaterial der Materialstruktur stehen gelassen wird.
Im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen nahezu das gesamte Substratmaterial über den Querschnitt der gewünschten Temperierhohlstruktur abgetragen wird, ist das Volumen hier um den Anteil verringert, der durch das stehengelassene modifizierte Substratmaterial definiert ist. Dadurch wird für das Abfragen des Materials weniger Zeit benötigt.
Hierbei eröffnet das Verfahren erneut vorteilhaft zwei alternative Vorgehensweisen, da im ersten Prozessschritt (P1 -S1) der ersten Prozessroute (P1) der Schritt (B.1) derart durchgeführt werden kann, dass Materialstrukturen einer ersten Art oder Materialstrukturen einer zweiten Art erzeugt werden, wobei
- bei Materialstrukturen der ersten Art das modifizierte Substratmaterial querschnittfüllend erzeugt wird; und
- bei Materialstrukturen der zweiten Art modifiziertes Substratmaterial derart erzeugt wird, dass ein Kernbereich aus Substratmaterial verbleibt, der zumindest bereichsweise von modifiziertem Substratmaterial begrenzt ist.
Wenn dann im zweiten Prozessschritt (P1 -S2) der ersten Prozessroute (P1) der Schritt (B.2) durchgeführt wird, kann bei Materialstrukturen der ersten Art modifiziertes Substratmaterial und bei Materialstrukturen der zweiten Art das Substratmaterial des Kernbereichs derart abgetragen werden, dass die Intermediat-Hohlstruktur erzeugt wird und die Intermediat-Schicht durch das stehengelassene modifizierte Substratmaterial der Materialstruktur gebildet wird. Wenn die zweite Prozessroute (P2) durchgeführt wird, ist es günstig, wenn in deren ersten Prozessschritt (P2-S1) durch Schritt (B.2) Substratmaterial des Substrats derart abgetragen wird, dass die Intermediat-Hohlstruktur erzeugt wird; und in deren zweiten Prozessschritt (P2-S2) durch Schritt (B.1) die Intermediat-Schicht aus modifiziertem Material erzeugt wird, so dass die Intermediat-Struktur entsteht.
Auch hier wird weniger Material abgetragen als beim Stand der Technik und entsprechend weniger Zeit benötigt.
Dabei wird vorzugsweise bei dem zweiten Prozessschritt (P2-S2) der zweiten Prozessroute (P2) die Intermediat-Hohlstruktur mit einer Hilfsflüssigkeit gefüllt, so dass sie mit der Hilfsflüssigkeit gefüllt ist, wenn Schritt (B.1) durchgeführt wird. Auf diese Weise können unerwünschte Streueffekte an der Mantelfläche der Intermediat-Hohlstruktur vermindert werden. Dabei wird die Hilfsflüssigkeit vorzugsweise als stehendes Flüssigkeitsvolumen gehalten.
Bevorzugt wird zu diesem Zweck eine Hilfsflüssigkeit verwendet deren Brechungsindex m bei der Wellenlänge des Modifikations-Lichtstrahls zum Brechungsindex nM des Substratmaterials bei derselben Wellenlänge mit einer Toleranz von weniger als 20%, bevorzugt mit einer Toleranz von weniger als 10%, bevorzugter mit einer Toleranz von weniger als 5% und besonders bevorzugt mit einer Toleranz von weniger als 1% bezogen auf den Brechungsindex nM des Substratmaterials passt.
Weiter vorzugsweise werden Abtragungsorte mit einem Spülfluid beaufschlagt, während Schritt (B.2) durchgeführt wird, wodurch durch den Abtragungs-Lichtstrahl abgetragenes Material weggespült wird.
Für die finale Ausbildung der Temperierhohlstruktur ist von besonderem Vorteil, wenn die Intermediat-Hohlstruktur in Schritt (C) zumindest zeitweise, vorzugsweise zeitlich durchgehend, von dem Behandlungsmedium durchströmt wird. Hierfür ist die Intermediat-Hohlstruktur vorzugsweise derart erzeugt worden, dass sie sich zwischen zwei Öffnungen des Substrats erstreckt. Vorzugsweise ist das chemisch aktive Behandlungsmedium ein Ätzmedium, ein Oxidationsmittel oder ein Reduktionsmittel. Die ätzende, oxidative oder reduktive Wirkung kann auch kombiniert vorliegen. Besonders bevorzugt ist es, dass das chemisch aktive Behandlungsmedium ein Ätzmedium ist, durch welches in Schritt (C) die Intermediat-Schicht aus dem modifizierten Substratmaterial durch einen Ätzprozess entfernt wird.
Bei dem eingangs genannten Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements, insbesondere zur Herstellung eines Spiegels für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, werden Temperierhohlstrukturen gemäß dem oben erläuterten Verfahren in ein Substrat eingearbeitet und umfasst eine weitere Bearbeitung einen oder mehrere Schritte einer chemischen und/oder physikalischen Bearbeitung mindestens einer Oberfläche des Substrats sowie das Erzeugen oder Aufbringen einer Beschichtung auf das Substrat, die zumindest dazu eingerichtet ist, senkrecht oder nahezu senkrecht auftreffendes EUV-Licht zu mindestens 50% zu reflektieren.
Bei einem Substrat der eingangs genannten Art wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens eine Temperierhohlstruktur eine Innenmantelfläche definiert, welche zumindest bereichsweise einen Mittenrauwert Ra gemäß DIN EN ISO 25178, Stand 04/2023, zwischen 10,0 pm und 5,0 pm hat, der insbesondere zwischen 10,0 pm und 6,5 pm, zwischen 10,0 pm und 8,0 pm, zwischen 8,5 pm und 5,0 pm, zwischen 7,0 pm und 5,0 pm oder zwischen 8,5 pm und 6,5 pm liegen kann, oder welche zumindest bereichsweise einen Mittenrauwert Ra von 5,0 pm und weniger hat, der insbesondere zwischen 5,0 pm und 0,1 pm, bevorzugt zwischen 4,5 pm und 0,125 pm, zwischen 4,0 pm und 0,15 pm, zwischen 3,5 pm und 0,175 pm oder zwischen 3,0 pm und 0,2 pm liegt.
Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Substrat der eingangs genannten Art, bei dem wenigstens eine Temperierhohlstruktur eine Innenmantelfläche definiert, die eine Oberflächentopographie aufweist, deren geometrische Gestalt sich aus einer wenigstens bereichsweisen Überlagerung von Senkstrukturen ergibt, die sich in ein Substratmaterial des Substrats hinein erstrecken.
Vorzugsweise sind ein oder mehrere Senkstrukturen Segmente von in sich punktsymmetrischen oder zumindest achssymmetrischen Körpern. Vorteilhaft definiert die Oberflächentopographie dabei aneinandergrenzende Senkbereiche, zwischen denen Randbezirke, insbesondere linienhafte Randbezirke, verlaufen.
Ein oder mehrere Senkbereiche können achssymmetrisch oder nicht achssymmetrisch sein.
Es ist günstig, wenn ein achssymmetrischer Senkbereich einem Abschnitt der Außenmantelfläche eines Kugelsegments, eines Ellipsoidsegments oder eines Paraboloids folgt.
Vorteilhaft ist eine Temperierhohlstruktur ein Temperierkanal, der eines oder mehrere der folgenden Merkmale hat: a) der Temperierkanal hat einen Durchmesser zwischen 0,5 mm und 20 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 5 mm; b) der Temperierkanal hat eine Länge von mindestens 10 cm, mindestens 15 cm oder mindestens 20 cm. c) der Temperierkanal ist gekrümmt oder weist zumindest einen gekrümmten Abschnitt auf; d) der Temperierkanal weist einen Abschnitt auf, welcher der Krümmung einer Trägerfläche für eine Beschichtung des Substrats folgt; e) der Temperierkanal weist einen stark gekrümmten Abschnitt auf, der einen Krümmungswinkel zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 80° und 100°, bevorzugt von etwa 90° hat; f) der Temperierkanal weist einen stark gekrümmten Abschnitt auf, der einen Krümmungswinkel zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 80° und 100°, bevorzugt von etwa 90° hat und einem Bogen folgt; g) der Temperierkanal weist einen stark gekrümmten Abschnitt auf, der einen Krümmungswinkel zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 80° und 100°, bevorzugt von etwa 90° hat und einem Bogen folgt und einen äußeren Krümmungsradius R und einen Durchmesser D definiert, wobei ein Verhältnis R/D des Krümmungsradius R zum Durchmesser D zwischen 2 und 6, bevorzugt zwischen 2,5 und 5 und insbesondere bevorzugt zwischen 2,5 und 3,5 liegt; h) der Temperierkanal bezogen auf eine Trägerfläche für eine Beschichtung des Substrats in einem Abstand von 1,0 mm bis 50,0 mm, von 1,0 mm bis 20,0 mm, von 1.0 mm bis 10,0 mm oder von 1,0 mm bis 5,0 mm verläuft.
Eine sichere Gewährleistung von guten Strömungseigenschaften wird außerdem erfindungsgemäß dadurch bei einem Substrat der eingangs genannten Art, welches eine Trägerfläche für eine Beschichtung definiert, erreicht, dass die Passe der Trägerfläche sich bei einer Lebensdauer des Substrats von bis zu 10 Jahren, zumindest bis zu fünf Jahren und mindestens bis zu zwei Jahren um weniger als 100 pm, insbesondere um weniger als 50 pm und weiter insbesondere um weniger als 25 pm ändert.
Synergetisch vorteilhaft können einige oder alle der oben erläuterten Merkmale bei einem Substrat auch in Kombinationen verwirklicht sein.
Vorzugsweise sind Temperierhohlstrukturen gemäß dem oben erläuterten Verfahren in das Substrat eingearbeitet.
Bei einem optischen Element der eingangs genannten Art ist die oben angegebene Aufgabe durch ein Substrat mit einigen oder allen der oben dazu beschriebenen Merkmalen gelöst.
Die Passe des optischen Elements ändert sich vorteilhaft bei einer Lebensdauer des optischen Elements von bis zu 10 Jahren, zumindest bis zu fünf Jahren und mindestens bis zu zwei Jahren um weniger als 100 pm, insbesondere um weniger als 50 pm und weiter insbesondere um weniger als 25 pm.
Diese Eigenschaften wirken sich besonders vorteilhaft bei einem Spiegel für eine EUV-Pro- jektionsbelichtungsanlage aus, wobei das Substrat eine Trägerfläche hat, welche eine Beschichtung trägt, die zumindest dazu eingerichtet ist, senkrecht oder nahezu senkrecht auftreffendes EUV-Licht zu mindestens 50% zu reflektieren.
Vorteilhaft werden die genannten Eigenschaften des optischen Elements kombiniert. Bei einer Anlage der Halbleitertechnologie wird die Aufgabe durch ein solches optisches Element gelöst,
Dies ist bei einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage von besonderem Vorteil.
Bei einem strukturierten elektronischen Bauelement wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass es mit Hilfe einer solchen Anlage der Halbleitertechnologie hergestellt wurde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 schematisch einen Schnitt eines optischen Elements in Form eines Spiegels für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welcher Temperierhohlstrukturen in Form von Temperierkanälen aufweist, die mittels eines Kühlsystems von einem Kühlfluid durchströmt werden;
Figur 2 ein Modifikations-Bearbeitungssystem, mittels welchem auf dem Wege einer ersten Prozessroute durch sukzessives Fokussieren eines Modifikations-Lichtstrahls auf Modifikationsorte an den Modifikationsorten modifiziertes Substratmaterial entsteht, wobei Materialstrukturen aus modifiziertem Substratmaterial in das Substrat eingearbeitet werden;
Figur 3A den Ausschnitt III A gemäß Figur 2 in größerem Maßstab, wobei Materialstrukturen einer ersten Art eingearbeitet werden, die querschnittfüllend sind;
Figur 3B einen Schnitt gemäß der Schnittlinie III B-Ill B in Figur 3A;
Figur 4 das Substrat mit eingearbeiteten Materialstrukturen der ersten Art;
Figuren 5A und 5B die Ausschnitte V A und V B in Figur 4 in größerem Maßstab;
Figur 6A einen dem Ausschnitt gemäß Figur 3A entsprechenden Ausschnitt, wobei Materialstrukturen einer zweiten Art eingearbeitet werden, bei denen im Querschnitt ein Kernbereich aus Substratmaterial verbleibt;
Figur 6B einen Schnitt gemäß der Schnittlinie VI B-Vl B in Figur 6A:
Figur 7 den Ausschnitten gemäß den Figuren 5A und 5B entsprechende Ausschnitte mit den Materialstrukturen der zweiten Art;
Figur 8 ein Abtragungs-Bearbeitungssystem, mittels welchem durch sukzessives Fokussieren eines Abtragungs-Lichtstrahls auf Abtragungsorte in dem Substrat an den Abtragungsorten Material abgetragen wird, wobei Intermediat-Hohlstrukturen in den Materialstrukturen aus modifiziertem Substratmaterial erzeugt werden;
Figur 9A den Ausschnitt IX A gemäß Figur 8 in größerem Maßstab;
Figur 9B einen Schnitt gemäß der Schnittlinie IX B-IX B in Figur 9A;
Figur 10 das Substrat mit eingearbeiteten Intermediat-Strukturen;
Figuren 11 A und 11 B die Ausschnitte XI A und XI B in Figur 10 in größerem Maßstab;
Figur 12 das Abtragungs-Bearbeitungssystem von Figur 8, wobei Intermediat-Hohlstrukturen auf dem Wege einer zweiten Prozessroute in dem Substratmaterial erzeugt werden;
Figur 13A den Ausschnitt XIII A gemäß Figur 12 in größerem Maßstab;
Figur 13B einen Schnitt gemäß der Schnittlinie XIII B-Xlll B in Figur 13A;
Figur 14 das Substrat mit eingearbeiteten Intermediat-Hohlstrukturen;
Figuren 15A und 15B die Ausschnitte XV A und XV B in Figur 14 in größerem Maßstab;
Figur 16 ein abgewandeltes Modifikations-Bearbeitungssystem nach Figur 2 mit einer Vorrichtung zum Einbringen einer Hilfsflüssigkeit in die Intermediat-Hohlstrukturen;
Figur 17A den Ausschnitt XVII A in Figur 16 in größerem Maßstab; Figur 17B den Schnitt gemäß der Schnittlinie XVII B-XVII B in Figur 17A;
Figur 18 ein Ätz-Bearbeitungssystem, mit dem ein Ätzmedium in die Intermediat-Hohl- strukturen der Intermediat-Strukturen eingebracht werden kann;
Figuren 19A und 19B die Ausschnitte XIX A und XIX B in Figur 18 in größerem Maßstab;
Figuren 20A und 20B den Figuren 19A und 19B entsprechende Ausschnitte nach Abschluss des Ätzvorgangs;
Figur 21 eine Veranschaulichung der Korrekturmöglichkeit von Unregelmäßigkeiten in den Intermediat-Hohlstrukturen;
Figur 22 ein Substrat für einen EUV-Spiegel, in welches Temperierhohlstrukturen auf dem Wege der ersten oder der zweiten Prozessroute eingearbeitet wurden;
Figur 23A eine Topographie-Aufnahme eines Oberflächenbereichs einer Temperierhohlstruktur;
Figur 23B einen Schnitt zur Veranschaulichung eines erreichten Mittenrauwertes Ra;
Figur 24 schematisch einen Längsschnitt einer Temperierhohlstruktur;
Figur 25 den Ausschnitt XXV in Figur 22 in vergrößertem Maßstab;
Figur 26A eine Passe-Aufnahme eines Substrats mit Intermediat-Strukturen vor einem Ätzprozess;
Figur 26B eine Passe-Aufnahme dieses Substrats mit erhaltenen Temperierhohlstrukturen nach einem Ätzprozess;
Figur 26C eine Differenzdarstellung der Aufnahmen nach den Figuren 26A und 26B;
Figur 27 schematisch eine Anlage der Halbleitertechnologie am Beispiel einer EUV-Pro- jektionsbelichtungsanlage. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1. Aufbau eines optischen Elements am Beispiel eines EUV-Spiegels
In Figur l ist eine eingangs erläuterte Anlage der Halbleitertechnologie übergreifend mit 6 bezeichnet und ein Schnitt eines insgesamt mit 8 bezeichneten optischen Elements gezeigt, welches beispielhaft als Spiegel 10 für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage veranschaulicht ist. Der Spiegel 10 kann dort im Beleuchtungssystem oder im Projektionsobjektiv angeordnet sein.
Das optische Element 8 und somit der Spiegel 10 umfasst ein Substrat 12 aus einem Substratmaterial 12a, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel des Spiegels 10 also ein Spiegelsubstrat ist. Ein solches Spiegelsubstrat ist in der Praxis insbesondere ein titandotiertes Quarzglas.
Das Substrat 12 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel monolithisch, was auch die bevorzugte Ausführungsform ist. Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen kann das Substrat 12 aber auch aus Teilsegmenten zusammengefügt sein. Grundsätzlich sind in diesem Fall additive Fertigungsmethoden geeignet. Beispielsweise kommen 3D-Druckverfahren ebenso in Betracht wie Laser-Schweißverfahren oder Techniken zum thermischen Bonden von Werkstücken.
Das Substrat 12 hat im Fall des Spiegels 10 eine präzise bearbeitete Oberfläche 14, deren Krümmung die optischen Eigenschaften des Spiegels 10 bestimmt. Die Oberfläche 14 des Substrats 12 dient als Trägerfläche und wird im Weiteren auch so bezeichnet. Die Trägerfläche 14 trägt eine Beschichtung 16, welche unter anderem für die optischen Eigenschaften des optischen Elements 8 sorgt. Bei dem hier gezeigten Spiegel 10 ist die Beschichtung 16 so eingerichtet, dass sie auftreffendes EUV-Licht 18 überwiegend reflektiert. Wie in dem vergrößerten Ausschnitt A veranschaulicht, ist diese Beschichtung 16 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrlagig ausgeführt und insbesondere aus mehreren Doppelschichten 20 aufgebaut, die auf die Trägerfläche 14 aufgebracht wurden. Die Beschichtung 16 hat einen Reflexionskoeffizienten von mindestens 50%, vorzugsweise von mehr als 70%, für senkrecht auftreffendes EUV-Licht 18. Der im Betrieb erreichte Reflexionsgrad hängt vom Auftreffwinkel des EUV-Lichts 18 ab.
Die Beschichtung 16 kann neben den Doppelschichten 20 auch noch weitere Schichten umfassen, welche nicht zur Reflexion, aber gegebenenfalls zu Stabilisierung und/oder zum Schutz der Beschichtung 16 oder des optischen Elements 8 bzw. des Spiegels 10 beitragen. Beispielsweise kann hierdurch ein Schutz gegenüber Komponenten eines Wasserstoff-Plasmas etabliert werden. Solche weiteren Schichten können zwischen den Doppelschichten 20 im Innern der Beschichtung 16, zwischen den Doppelschichten 20 und der T rägerfläche 14 und/oder auf der von der T rägerfläche 14 abliegenden Seite der Doppelschichten 20 vorgesehen sein.
Bei einem optischen Element 8 kann die Beschichtung 16 auch dadurch ausgebildet sein, dass die Außenfläche des Substrat 12 durch eine Bearbeitung und/oder Behandlung modifiziert wird. In diesem Fall ist die Beschichtung 16 also keine eigens aufgetragene Beschichtung, sondern definiert vielmehr eine Schicht des Substrats 12 als solches; die darunter liegende Fläche als Übergang zum Substratmaterial 12a ist dann die Trägerfläche 14.
Bei dem hier erläuterten Spiegel 10 und der Anwendung von EUV-Licht 18 tritt der nicht reflektierte Anteil in das Substrat 12 ein und wird dort absorbiert, und zwar überwiegend in der Nähe der Trägerfläche 14. Infolge dieser Absorption erwärmt sich das Substrat 12 vor allem in der Nähe der Bereiche der Trägerfläche 14, die dem EUV-Licht 18 ausgesetzt sind. Da der thermische Ausdehnungskoeffizient des Substratmaterials 12a nicht identisch Null und zudem selbst temperaturabhängig ist, kann es aufgrund der Erwärmung zu Formveränderungen des Substrats 12 kommen, die sich auf die optischen Eigenschaften des Spiegels 10 auswirken. Bezogen auf optische Elemente 8 können sich allgemein ausgedrückt Temperaturveränderungen im Substrat 12 auf die optischen Eigenschaften des optischen Elements 8 auswirken.
Aufgrund der extrem engen Spezifikationen in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen sind jedoch Veränderungen der optischen Eigenschaften der dortigen Spiegel nicht oder allenfalls in vernachlässigbarem Umfang tolerierbar. Aber auch wieder allgemein sollen bei op- tischen Elementen 8 die optischen Eigenschaften stabil und bei Bauteilen die Funktionsfähigkeit erhalten bleiben.
Um Temperaturschwankungen im Substratmaterial 12a und damit einhergehende Formveränderungen des Substrats 12 zu minimieren, sind in das Substrat 12 mehrere Temperierhohlstrukturen 22 eingearbeitet.
Diese Temperierhohlstrukturen 22 werden während des Betriebs der EUV-Projektionsbe- lichtungsanlage von einem Temperierfluid in Form eines Kühlfluids 24 durchströmt, wobei in der Praxis Kühlwasser eingesetzt wird; aber auch andere Kühlflüssigkeiten und Kühlmedien sind möglich.
Das Kühlfluid 24 nimmt die vom EUV-Licht 18 eingetragene Wärmemenge auf und führt sie aus dem Substrat 12 ab. Zu diesem Zweck sind die Temperierhohlstrukturen 22 mit einer Kühleinheit 26 und einer Pumpeinheit 28 eines insgesamt mit 30 bezeichneten Kühlsystems verbunden. Die Pumpeinheit 28 saugt das Kühlfluid 24 aus den Temperierhohlstrukturen 22 an und leitet es über eine Rückleitung 32 der Kühleinheit 26 zu. Dort wird das Kühlfluid 24 auf seine Solltemperatur heruntergekühlt, bevor es erneut die Temperierhohlstrukturen 22 durchströmt. Dieser Kreislauf ist in Figur 1 durch entsprechende Pfeile veranschaulicht.
Typischerweise verlaufen die Temperierhohlstrukturen 22 in der Nähe der Trägerfläche 14 und mindestens bereichsweise parallel dazu.
Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Temperierhohlstrukturen 22 als Temperierkanäle 34 ausgebildet, von denen drei Temperierkanäle 34.1, 34.2 und 34.3 veranschaulicht sind. Die Temperierkanäle 34 erstrecken sich jeweils zwischen zwei Öffnungen 36, die in Figur 1 nur bei dem Temperierkanal 34.1 bezeichnet sind, wobei jeder Temperierkanal 34 über seine Öffnungen 36 mit der Kühleinheit 26 und mit der Pumpeinheit 28 verbunden ist. Die Öffnungen 36 definieren somit je nach Zuordnung jeweils einen Einlass oder einen Auslass der Temperierkanäle 34 für das Kühlfluid 24. Der uerschnitt der Temperierkanäle 34 muss nicht konstant sein und kann z.B. kreisförmig, oval, rechteckig oder auch ringförmig sein. Die Temperierhohlstrukturen 22 können abhängig von der Position im Substrat 12 sich verändernde Querschnitte und Formen haben. Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen sind die Öffnungen 36 der Temperierkanäle 34 auf der der Trägerfläche 14 gegenüberliegenden Rückseite 38 des Substrats 12 angeordnet.
Bei den Temperierhohlstrukturen 22 kann es sich bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen auch um ausgedehntere Kammern handeln, in denen das Kühlfluid 24 nur langsam ausgetauscht wird und in denen keine Längsachse definiert ist, wie sie für einen Kanal charakteristisch ist.
Auch ist die in den Figuren dargestellte Anordnung der Temperierkanäle 34 nur beispielhaft und kann in realen Systemen anders sein; auch die Anzahl der Temperierkanäle 34 kann größer oder kleiner sein. Beispielsweise können die Öffnungen 36 auch an den seitlichen Flanken des Substrats 12 angeordnet sein oder es kann mindestens ein Temperierkanal 34 vorgesehen sein, der das Substrat 12 oder einen Teil davon mäanderförmig oder spiralförmig durchläuft.
Bei einer weiteren Abwandlung können sich auch ein oder mehreren Temperierkanäle 34 ausgehend von einem Verteilerstrang oder einer Verteilerkammer im Substrat 12 erstrecken; solche Temperierkanäle 34 münden dann mit ihren Öffnungen 36 an einer oder an beiden Enden in einem derartigen Verteilstrang oder Verteilerkammer, aus welcher die Temperierkanäle 34 dann mit dem Temperierfluid gespeist werden. Der Verteilerstrang oder die Verteilerkammer und gegebenenfalls das hiervon abliegende Ende eines Temperierkanals 34 sind dann entsprechend mit dem Kühlsystem 30 verbunden.
Auf die Temperierkanäle 34 und insbesondere den Temperierkanal 34.1 wird nachfolgend bei allen Ausführungsbeispielen repräsentativ für allgemein jede Art und Anordnung von Temperierhohlstrukturen 22 Bezug genommen.
Bei der Herstellung eines optischen Elements 8 unter Anwendung der hier beschriebenen Verfahren zum Erzeugen von Temperierhohlstrukturen 22 definieren sich verschiedene Stadien des Substrats 12.
Ein erstes Stadium des Substrats 12 definiert eine Art Rohsubstrat 12', der noch weitgehend unbearbeitet und unbehandelt ist und bei dem strukturell noch keine Trägerfläche 14 ausgebildet ist. Bei dem oben erläuterten Substrat 12, das ein Spiegelsubstrat ist, ist eine solches Rohsubtrat zum Beispiel ein Glasquader aus titandotiertem Quarzglas.
Ein zweites Stadium des Substrats 12 definiert ein Trägersubstrat 12", bei welchem die Trägerfläche 14 erzeugt und ausgebildet ist. Hierfür können eine Vielzahl von chemischen und/oder physikalischen Arbeitsschritten nötig sein, die Vorgänge wie Schleifen, Drehen, Polieren und/oder Ätzen umfassen können.
Ein drittes Stadium des Substrats 12 definiert dann ein Elementsubstrat 12'", bei dem die Trägerfläche 14 zumindest mit der die optischen Eigenschaften bestimmenden Beschichtung 16 versehen ist. Wenn das resultierende optische Element ein Spiegel ist, ist das Elementsubstrat 12'" terminlogisch folglich ein Spiegelsubstrat. Dementsprechend trägt das Substrat 12 in Figur 1 auch das Bezugszeichen 12'", da es dort im Stadium des Elementsubstrats gezeigt ist. Wenn das Substrat 12 beispielweise Teil einer Sensoreinrichtung ist, wie es eingangs beschrieben ist, ist das Elementsubstrat 12'" terminologisch entsprechend ein Sensorsubstrat.
Die nachfolgend beschriebene Erzeugung der Temperierhohlstrukturen 22 in dem Substrat 12 kann grundsätzlich in jedem Stadium des Substrats 12 erfolgen. In der Regel erfolgt dies im Stadium des Rohsubstrats 12', kann aber auch beispielsweise im Stadium des Trägersubstrats 12" oder gar im Stadium des Elementsubstrats 12'" durchgeführt werden.
Vorliegend wird das Erzeugen der Temperierhohlstrukturen 22 insbesondere am Beispiel des Trägersubstrats 12" erläutert, um die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel angedachte Funktion des später erhaltenen Spiegels 10 zu veranschaulichen.
2. Erzeugen der Temperierhohlstrukturen am Beispiel der Temperierkanäle
Die Figuren 2 bis 9 veranschaulichen eine erste Prozessroute PI, mit der in den Figuren 10 und 11 zu erkennende Intermediat-Strukturen 40 in das Substrat 12 eingearbeitet werden können, welche eine Intermediat-Schicht 42 aus modifiziertem Substratmaterial 44 und eine Intermediat-Hohlstruktur 46 umfassen, die von der Intermediat-Schicht 42 zumindest bereichsweise begrenzt ist.
Das modifizierte Substratmaterial 44 hat eine bezogen auf das Substratmaterial 12a erhöhte Anfälligkeit gegen ein chemisch reaktives Behandlungsmedium und kann in einem nachgelagerten Prozess entfernt werden, wodurch ausgehend von den Intermediat-Struk- turen 40 die gewünschten Temperierhohlstrukturen 22, d.h. hier die Temperierkanäle 34, fertiggestellt werden; hierauf wird weiter unten eingegangen.
Die Figuren 12 bis 17 veranschaulichen eine zweite Prozessroute P2, mit dem die Interme- diat-Strukturen 40 in das Substrat 12 eingearbeitet werden können.
Die Intermediat-Hohlstrukturen 46 erstrecken sich bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils zwischen zwei Öffnungen des Substrats, die sich an der Stelle der späteren Öffnungen 36 der Temperierkanäle 34 befinden.
2.1 Erste Prozessroute P1 zu Intermediat-Strukturen 40
Zunächst veranschaulicht Figur 2 das Substrat 12 mit einer gestrichelten Außenkonturlinie als Rohsubstrat 12' und mit durchgezogenen Linien als Trägersubstrat 12", d.h. als Substrat 12 mit bereits ausgebildeter Trägerfläche 14, bevor die reflektierenden Beschichtung 16 aufgebracht wird.
Im Weiteren ist bei den Ausschnittsvergrößerungen nur das Substrat 12 bezeichnet. Die Außenkontur des Rohsubstrats 12' ist im Weiteren gegebenenfalls nur teilweise am Rand angedeutet. Auch in dem Rohsubtrat 12' ist der Verlauf der späteren Trägerfläche 14 bereits festgelegt und diese dann gedachte Trägerfläche 14 dient als Bezugsfläche, um den Verlauf der Temperierhohlstrukturen 22 im Substrat 12 zu definieren.
Figur 2 zeigt ein Modifikations-Bearbeitungssystem 48 einer übergeordnet mit 50 bezeichneten Bearbeitungsvorrichtung. Mit dem Modifikations-Bearbeitungssystem 48 können in einem ersten Prozessschritt P1 -S1 der ersten Prozessroute P1 Materialstrukturen 52 aus modifiziertem Substratmaterial 44 in das Substrat 12 eingearbeitet werden. Hierbei gibt es zwei Alternativen und es können Materialstrukturen 52 einer ersten Art oder Materialstrukturen 52 einer zweiten Art erzeugt werden, die mit 52-I bzw. 52-II gekennzeichnet sind.
Das Modifikations-Bearbeitungssystem 48 umfasst eine Lichtquelle 54, die einen Modifikations-Lichtstrahl 56 erzeugt. Bei der Lichtquelle 54 handelt es sich vorzugsweise um einen leistungsstarken Laser, der kurze oder ultrakurze Pulse erzeugt. Dies können Pulse im Femto-, Pico- oder Nanosekundenbereich sein.
Der Modifikations-Lichtstrahl 56 kann mit Hilfe einer Fokussiervorrichtung 58, die eine Scaneinrichtung 60 und einer Fokussierlinse 62 umfasst, auf verschiedene Orte des Substrats 12 gerichtet werden. Die relative Anordnung zwischen dem Substrat 12 und dem Modifikations-Bearbeitungssystem 48 kann zudem mit Hilfe eines nicht dargestellten Ver- fahrtischs so verändert werden, dass der Bearbeitungslichtstrahl 56 nach Durchtreten der Fokussierlinse 62 auf jeden Ort des Substrats 12 gerichtet werden kann. Die Scaneinrichtung 60, die Fokussierlinse 62 und ein gegebenenfalls vorhandener Verfahrtisch werden dabei von einer Steuereinrichtung 64 so gesteuert, dass der Bearbeitungslichtstrahl 56 sukzessive auf alle Modifikationsorte 66 des Substrats 12 fokussiert wird, an denen Temperierkanäle 34 entstehen sollen. Alternativ hierzu kann die relative Anordnung zwischen dem Substrat 12 und dem Modifikations-Bearbeitungssystem 48 durch Verfahren des Modifikations-Bearbeitungssystem 50 verändert werden. Bei kleinen Substraten 12 kann auf Verfahrvorgänge verzichtet werden, sofern die Scaneinrichtung 60 einen ausreichend großen Bereich abdeckt.
An den von der Fokussierlinse 62 erzeugten Fokuspunkten ist die Intensität des Modifikations-Lichtstrahls 56 so hoch, dass das Material des Substrats 12 dort gezielt insbesondere durch Absorption des energiereichen Modifikations-Lichtstrahls 56 modifiziert wird, wobei es dabei weitgehend keinen Materialverlust gibt. Diese Modifikation kann gleichsam als gezielte Schädigung des Substratmaterials 12a verstanden werden, die das Material schwächt und zu der erhöhten Anfälligkeit gegen ein chemisch aktives Behandlungsmedium führt. Vorliegend führt die Modifikation zu einer erhöhten Ätzanfälligkeit. Dabei definiert der Bereich, in dem der Modifikations-Lichtstrahl 56 das Substratmaterial 12a modifiziert, einen jeweiligen Modifikationsort 66, der sich naturgemäß mit dem Fokuspunkt des Modifikations-Lichtstrahls 56 mitbewegt. Die Orte der Fokuspunkte und somit die Modifikationsorte 66 bestimmen, wo und mit welcher Geometrie und welchen Querschnitten später ein Temperierkanal 34 im Substrat 12 entsteht. Um einen Temperierkanal 34 mit einem ausreichend großem Querschnitt zu erzeugen, fährt der Bearbeitungslichtstrahl 56 auf einer bestimmten axialen Position den gesamten Querschnitt in radialer Richtung gemäß einem vorgegebenen Muster ab. Dann wird dieser Prozess an jeweils benachbarten axialen Positionen wiederholt, bis die Materialstruktur 52 aus dem modifizierten Substratmaterial 44 die gewünschte axiale Abmessung hat.
Die Figuren 2 und 3 zeigen dabei zunächst, wie Materialstrukturen 52 der ersten Art 52-I eingearbeitet werden, die in den Figuren 4 und 5 nach ihrer Fertigstellung gezeigt sind. Die Materialstrukturen 52, ungeachtet ob erste oder zweite Art, spiegeln im Ergebnis den Verlauf und in Verlaufsrichtung die Querschnitte der späteren Temperierkanäle 34 im Substrat 12 wider und tragen entsprechend in Figur 4 die Bezugszeichen 52.1, 52.2 und 52.3.
In den Figuren 2 und 3 ist ein bereits in das Substrat 12 eingearbeiteter Abschnitt 52a einer Materialstruktur 52 der ersten Art 52-I zu erkennen, die dem Verlauf des späteren Temperierkanals 34.1 folgt.
Figur 3B illustriert anhand des Querschnitts des Abschnitts 52a, dass bei der späteren Materialstruktur 52 der ersten Art 52-I im Querschnitt modifiziertes Substratmaterial 44 ohne Hohlstrukturen vorliegen soll und vorliegt, d.h. dass bei diesen Materialstrukturen 52 der ersten Art 52-I das modifizierte Substratmaterial 44 querschnittfüllend erzeugt wird. Dies schließt nicht aus, dass das modifizierte Substratmaterial 44 beispielweise porös oder dergleichen sein kann.
Im Ergebnis wird mit Hilfe des Modifikations-Bearbeitungssystems 58 somit das in Figur 4 gezeigte Substrat 12 erhalten, in welches die Materialstrukturen 52 aus modifiziertem Substratmaterial 44 eingearbeitet sind. Figur 5 veranschaulicht dazu nochmals anhand der Ausschnitte V A und V B gemäß Figur 4 mit der Materialstruktur 52.1 den durchgängigen Verlauf der Materialstrukturen 52 der ersten Art 52-I durch das Substrat 12 hindurch.
Figur 6 zeigt alternativ, wie Materialstrukturen 52 der zweiten Art 52-11 in das Substrat 12 eingearbeitet werden, und zwar am Beispiel der Materialstruktur 52.1, die dem Verlauf des späteren Temperierkanals 34.1 folgt. Dabei zeigt Figur 6 wieder einen bereits in das Substrat 12 eingearbeiteten Abschnitt 52a der Materialstruktur 52. Wie in Figur 6B anhand des Querschnitts dieses Abschnitts 52a zu erkennen ist, wird bei Materialstrukturen 52 der zweiten Art 52-II modifiziertes Substratmaterial 44 derart erzeugt, dass ein Kernbereich aus Substratmaterial 12a verbleibt, der zumindest bereichsweise von modifiziertem Substratmaterial 44 begrenzt ist.
Die Materialstruktur 52 der zweiten Art 52-II ist beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt ringförmig. Figur 7 zeigt deren Fertigstellung anhand der Materialstruktur 52.1 und der gleichen Ausschnitte, die in Figur 5 zu erkennen sind.
Im Weiteren wird weitgehend nur auf die Materialstrukturen 52 allgemein und lediglich in Einzelfällen auf deren erste Art 52-I oder zweite Art 52-II Bezug genommen, wenn es Unterschiede gibt.
In einem zweiten Prozessschritt P1 -S2 der ersten Prozessroute P1 werden nun in die Materialstrukturen 52 aus modifiziertem Substratmaterial 44 die oben erwähnten Intermediat- Hohlstrukturen 46 derart eingearbeitet, dass insgesamt die Intermediat-Strukturen 40 entstehen.
Zu diesem Zweck umfasst die Bearbeitungsvorrichtung 50 ein in Figur 8 gezeigtes Abtragungs-Bearbeitungssystem 68, welches weitgehend dieselben Komponenten umfasst wie das Modifikations-Bearbeitungssystem 48, die entsprechend auch dieselben Bezugszeichen tragen. Es gilt grundsätzlich das oben zu diesen Komponenten Gesagte sinngemäß entsprechend.
Im Unterschied zum Modifikations-Bearbeitungssystem 48 erzeugt die Lichtquelle 54 des Abtragungs-Bearbeitungssystem 68 einen Abtragungs-Lichtstrahl 70, wobei es sich bei der Lichtquelle ebenfalls vorzugsweise um einen leistungsstarken Laser handelt, der ultrakurze Pulse erzeugt.
Bei dem Abtragungs-Lichtstrahl 70 ist die Intensität an den mit der Fokussierlinse 62 er- zeugten Fokuspunkten so hoch, dass dort Abtragungsorte 72 definiert sind und das vorhandene Material abgetragen wird. Die Orte der Fokuspunkte und somit die Abtragungsorte 72 bestimmen, wo und mit welcher Geometrie und welchen Querschnitten eine In- termediat-Hohlstruktur 46 in dem modifizierten Substratmaterial 44 entsteht.
In den Figuren 8 und 9 ist ein bereits in die Materialstruktur 52.1 eingearbeiteter Abschnitt 46a einer Intermediat-Hohlstruktur 46 bzw. ein bereits in das Substrat 12 eingearbeiteter Abschnitt 40a einer Intermediat-Struktur 40 zu erkennen, die jeweils dem Verlauf der Materialstruktur 52.1 und damit dem Verlauf des späteren Temperierkanals 34.1 folgen. Entsprechend ist auch ein Abschnitt 42a der entstehenden Intermediat-Schicht 42 ausgebildet.
Die Querschnitte der Intermediat-Hohlstrukturen 46 sind entlang des Verlaufs der Materialstrukturen 52 kleiner als deren jeweilige Querschnitte, so dass im Ergebnis die Interme- diat-Strukturen 40 hergestellt werden, bei denen jede Intermediat-Hohlstruktur 46 von einer Intermediat-Schicht 42 aus modifiziertem Substratmaterial 44 begrenzt wird. Im vorliegenden Fall sind die Intermediat-Hohlstrukturen 46 Intermediat-Hohlkanäle, die von einem Mantel aus modifiziertem Substratmaterial 44 begrenzt sind. Figur 7B illustriert dies anhand des Querschnitts der Abschnitte 40a/42a/46a, der jedoch auch den Querschnitt einer fertiggestellten Intermediat-Struktur 40 widerspiegelt.
Wenn Materialstrukturen 52 der ersten Art 52-I vorliegen, wird an den Abtragungsorten 72 modifiziertes Substratmaterial 44 abgetragen. Wenn Materialstrukturen 52 der zweiten Art 52-II vorliegen, wird an den Abtragungsorten 72 Substratmaterial 12a des Substrats 12 abgetragen. In diesem Fall besteht der in Figur 9A rechts von dem Bearbeitungslichtstrahl 70 mit gestrichelten Linien eingerahmte Kernbereich noch aus Substratmaterial 12a.
Das Abtragungs-Bearbeitungssystem 68 umfasst zudem eine insgesamt mit 74 bezeichnete Spülvorrichtung, die ebenfalls von der Steuereinrichtung 64 angesteuert wird. Die Spülvorrichtung 74 beaufschlagt die Abtragungssorte 72 mit einem Spülfluid 76, während das modifizierte Substratmaterial 44 abgetragen wird, wodurch abgetragenes Material von dem Spülfluid 76 weggespült wird. Hierfür ist eine Spülleitung 78 vorgesehen, die in den Abschnitt 40a/46a eingeführt ist und mittels einer nicht eigens gezeigten Pumpe mit dem Spülfluid 76 gespeist wird. Das Abgabeende der Spülleitung 78 kann den Abtragungsorten 72 durch einen ebenfalls nicht eigens gezeigten Leitungsförderer nachgeführt werden, der die Spülleitung 78 entsprechend der Ausbildung des Abschnitts 40a/46a weiter nachschiebt. Das abgetragene Material wird von dem Spülfluid 76 mitgerissen und strömt über den bereits ausgebildeten Abschnitt 40a/46a ab, was in Figur 9A durch entsprechende Pfeile angedeutet ist.
Im Ergebnis wird auf diese Weise aus den Materialstrukturen 52 - sowohl der ersten Art 52-I als auch der zweiten Art 52-II - mit Hilfe des Abtragungs-Bearbeitungssystems 68 das in den Figuren 10 und 11 gezeigte Substrat 12 als Intermediat-Substrat erhalten, in welches die Intermediat-Strukturen 40 eingearbeitet sind. Figur 11 veranschaulicht dazu nochmals anhand der Ausschnitte XI A und XI B gemäß Figur 10 den durchgängigen Verlauf der Intermediat-Strukturen 40 durch das Substrat 12 hindurch, die entsprechend den späteren Temperierkanälen 34 ergänzend mit 40.1, 40.2 und 40.3 bezeichnet sind.
Zusammengefasst werden allgemein ausgedrückt bei dieser ersten Prozessroute P1 in einem ersten Prozessschritt P1 -S1 Materialstrukturen 52 in dem Substratmaterial 12a des Substrats 12 erzeugt, welche modifiziertes Substratmaterial 44 umfassen, und in einem zweiten Prozessschritt P1 -S2 Material derart abgetragen wird, dass Intermediat-Hohlstruk- turen 46 erzeugt wird und für die Intermediat-Schicht 42 modifiziertes Substratmaterial 44 stehengelassen wird, so dass die Intermediat-Strukturen 40 entstehen. In dem zweiten Prozessschritt P1 -S2 wird bei Materialstrukturen 52 der ersten Art 52-I modifiziertes Substratmaterial 44 oder bei Materialstrukturen 52 der zweiten Art 52-II das Substratmaterial 12a des Kernbereichs derart abgetragen, dass die Intermediat-Hohlstruktur 46 erzeugt wird und die Intermediat-Schicht 42 durch verbleibendes modifiziertes Substratmaterial 44 der Materialstruktur 52 gebildet wird.
2.2 Zweite Prozessroute P2 zu Intermediat-Strukturen 40
Bei einer alternativen zweiten Prozessroute P2 werden dagegen in einem ersten Prozessschritt P2-S1 die Intermediat-Hohlstrukturen 46 erzeugt, indem das Substratmaterial 12a des Substrats 12 entsprechend abgetragen wird, und in einem zweiten Prozessschritt P2- S2 die Intermediat-Schicht 42 aus modifiziertem Substratmaterial 44 erzeugt, so dass die Intermediat-Strukturen 40 entstehen.
Figur 12 veranschaulicht, dass für den ersten Prozessschritt P2-S1 der zweiten Prozessroute P2 das Abtragungs-Bearbeitungssystem 68 verwendet wird; identische Komponenten tragen wieder dieselben Bezugszeichen.
Bei dem Abtragungs-Lichtstrahl 70 ist die Intensität an den mit der Fokussierlinse 62 erzeugten Fokuspunkten so hoch, dass das Substratmaterial 12a des Substrats 12 an den Abtragungsorten 72 abgetragen wird. Die Orte der Fokuspunkte und somit die Abtragungsorte 72 bestimmen auch hier, wo und mit welcher Geometrie und welchen Querschnitten eine Intermediat-Hohlstruktur 46, allerdings nun in dem Substratmaterial 12a des Substrats 12, entsteht.
In den Figuren 13A und 13B sind mit gestrichelten Linien 80 der Verlauf, die Geometrie und die Querschnitte der Temperierhohlstrukturen 22 und konkret des Temperierkanals 34.1 dargestellt, die im fertigen Spiegel 10 vorliegen sollen. Wie dort zu erkennen ist, sind die Querschnitte der Intermediat-Hohlstrukturen 46 entlang des geplanten Verlaufs 80 der Temperierkanäle 34 kleiner als deren jeweilige Querschnitte.
In den Figuren 12 und 13 ist ein bereits in das Substratmaterial 12a eingearbeiteter Abschnitt einer Intermediat-Hohlstruktur 46 zu erkennen, wobei der Abschnitt wieder das Bezugszeichen 46a trägt und dem Verlauf 80 des späteren Temperierkanals 34.1 folgt.
Die Figuren 14 und 15 veranschaulichen das Ergebnis des ersten Schritts P2-S1 der zweiten Prozessroute P2, bei dem die Intermediat-Hohlstrukturen 46 in das Substrat 12 eingearbeitet sind. Die Intermediat-Hohlstrukturen 46 spiegeln den Verlauf und in Verlaufsrichtung die Querschnitte der späteren Temperierkanäle 34 im Substrat 12 wider und tragen entsprechend in Figur 14 die Bezugszeichen 46.1, 46.2 und 46.3.
In dem zweiten Prozessschritt P2-S2 der zweiten Prozessroute P2 werden nun die Intermediat-Strukturen 40 erzeugt, indem in dem Substratmaterial 12a, welches die Intermediat- Hohlstrukturen 46 umgibt, die Intermediat-Schichten 42 erzeugt werden, so dass insgesamt die Intermediat-Strukturen 40 entstehen. Wie Figur 16 zeigt, wird zu diesem Zweck ein abgewandeltes Modifikations-Bearbeitungssystem 82 verwendet, welches weitgehend dem Modifikations-Bearbeitungssystem 48 gemäß Figur 2 entspricht und bei dem identische Komponenten dieselben Bezugszeichen tragen.
In den Figuren 16 und 17 ist ein bereits in das Materialsubstrat 12a eingearbeiteter Abschnitt 42a einer Intermediat-Schicht 42 aus dem modifiziertem Substratmaterial 44 gezeigt, wodurch entsprechend ein Abschnitt 40a der zugehörigen Intermediat-Struktur 40 ausgebildet ist, die den späteren Temperierkanal 34.1 vorgibt und dementsprechend mit 40.1 bezeichnet ist.
Die Mantelflächen der Intermediat-Hohlstrukturen 46, die mit dem Abtragungs-Bearbeitungssystem 68 hergestellt wurden, weisen eine Oberflächenrauheit mit Rauheiten auf, die größer als 1 m sein können. Daher wird der Modifikations-Lichtstrahl 56 an diesen Mantelflächen gestreut, was sich negativ auf das Ergebnis bei der Ausbildung der Intermediat- Schichten 42 auswirkt. Insbesondere können im ungünstigsten Fall Bereiche im Substratmaterial 12a, die sich auf der von der Fokuslinse 62 abliegenden Seite der vorhandenen Intermediat-Hohlstrukturen 46 befinden, nicht mehr von dem Modifikations-Lichtstrahl 56 erreicht werden.
Dieser Streueffekt kann durch eine Hilfsflüssigkeit 84 verhindert oder ausreichend verringert werden. Die Hilfsflüssigkeit 84 ist dabei vorzugsweise für den Modifikations-Lichtstrahl 56 transparent und hat weiter bevorzugt denselben oder zumindest einen ähnlichen Brechungsindex n wie das Substratmaterial 12a des Substrats 12. Vorzugsweise passt dabei der Brechungsindex m der Hilfsflüssigkeit 84 bei der Wellenlänge des Modifikations- Lichtstrahls 56 zum Brechungsindex HM des Substratmaterials 12a bei derselben Wellenlänge mit einer Toleranz von weniger als 20%, bevorzugt mit einer Toleranz von weniger als 10%, bevorzugter mit einer Toleranz von weniger als 5% und besonders bevorzugt mit einer Toleranz von weniger als 1% bezogen auf den Brechungsindex HM des Substratmaterials 12a. Beispielsweise sind Glycerin und Wasser als Hilfsflüssigkeit 84 geeignet.
Für diesen Zweck umfasst das Modifikations-Bearbeitungssystem 82 zusätzlich eine Fluidvorrichtung 86, mit welcher die bereits ausgebildeten Intermediat-Hohlstrukturen 46 mit der Hilfsflüssigkeit 84 gefüllt werden können. Die Fluidvorrichtung 86 ist dabei vorzugsweise so eingerichtet, dass die Hilfsflüssigkeit 84 als stehendes Flüssigkeitsvolumen in den Hohlstrukturen gehalten werden kann, um unerwünschte Effekte durch Verwirbelungen der Hilfsflüssigkeit 84 zu vermeiden. Die bei der Fluidvorrichtung 86 gezeigte Pumpe dient dann nur zum Befüllen bzw. Entleeren der Hohlstrukturen, nicht jedoch zum Umwälzen der Hilfsflüssigkeit 84.
Abhängig von dem Brechungsindex m der Hilfsflüssigkeit 84 kommt es gegebenenfalls zu einer Verschiebung der Fokuspunkte und damit zu einer Verschiebung der Modifikationsorte 66 gegenüber den Fokuspunkten bzw. der Modifikationsorte, die ohne die Hilfsflüssigkeit 84 von dem Modifikations-Lichtstrahl 56 erreicht werden. Dies ist insbesondere für diejenigen Modifikationsorte 66 relevant, die auf der von der Fokuslinse 62 abliegenden Seite einer bereits vorhandenen Intermediat-Hohlstruktur 40 erreicht werden sollen, wozu die Intermediat-Hohlstruktur 40 durchstrahlt werden muss.
Dieser Verschiebungseffekt auf die Fokuspunkte des Modifikations-Lichtstrahls 56 wird von der Steuereinrichtung 64 einberechnet, so dass das modifizierte Substratmaterial 44 in den gewünschten Bereichen erzeugt wird.
Im Ergebnis wird auf diese Weise mit Hilfe des Modifikations-Bearbeitungssystems 82 das in den Figuren 8 und 9 gezeigte Intermediat-Substrat 12 erhalten, in welches die Interme- diat-Strukturen 40 eingearbeitet sind.
Zusammengefasst werden bei dieser zweiten Prozessroute P2 in dem ersten Prozessschritt P2-S1 Intermediat-Hohlstrukturen 46 in das Substratmaterial 12a des Substrats 12 eingearbeitet und in dem zweiten Prozessschritt P2-S2 die Intermediat-Schichten 42 aus modifiziertem Substratmaterial 44 in dem Substratmaterial 12a des Substrats 12 derart eingearbeitet, dass die Intermediat-Strukturen 40 entstehen.
2.3 Anwendung der Prozessrouten P1 und P2
Die beiden oben beschriebenen Prozessrouten P1 und P2 können auch beide bei ein und demselben Substrat 12 angewendet werden. Abhängig von der jeweiligen Geometrie und dem jeweiligen Verlauf von verschiedenen Temperierhohlstrukturen 22 kann die eine oder die andere Prozessroute P1 oder P2 für unterschiedliche Temperierhohlstrukturen 22 günstiger in der Anwendung sein. Auch können die verschiedenen Alternativen der Prozessrouten P1 oder P2 unabhängig voneinander bei ein und demselben Substrat 12 angewendet werden.
2.4 Fertigstellen der Temperierkanäle
Wie oben erwähnt, werden nun die Intermediat-Schichten 42 aus modifiziertem Substratmaterial 44 durch ein chemisch aktives Behandlungsmedium entfernt.
Dies veranschaulicht Figur 18, in welcher das Intermediat-Substrat 12 gemäß den Figuren 10 und 11 zu erkennen ist. Bei dem Ätzschritt wird mit Hilfe einer Behandlungsvorrichtung 88 ein chemisch aktives Behandlungsmedium 90 in die Intermediat-Hohlstrukturen 46 der Intermediat-Strukturen 40 eingebracht, durch welches deren Intermediat-Schicht 42 aus dem modifizierten Substratmaterial 44 entfernt wird.
Dabei wird die Intermediat-Hohlstruktur 46 vorzugsweise zeitlich durchgehend von dem Behandlungsmedium 90 durchströmt. Bei einer Abwandlung kann das Behandlungsmedium 90 die Intermediat-Hohlstruktur 46 auch nur zeitweise durchströmen und über definierte Zeitspannen stehend in der Intermediat-Hohlstruktur 40 eingebracht sein. Die jeweilige Intermediat-Schicht 42 und Intermediat-Hohlstruktur 46 ist lediglich bei der Inter- mediat-Struktur 40.1 bezeichnet.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das chemisch aktive Behandlungsmedium 90 ein Ätzmedium 90' und die Intermediat-Schicht 42 aus dem modifizierten Substratmaterial 44 wird durch einen Ätzprozess entfernt. Die Behandlungsvorrichtung 88 ist in diesem Fall eine Ätzvorrichtung. Alternativ kann das Behandlungsmedium 90 auch ein Oxidationsmittel oder ein Reduktionsmittel sein, was auch umfasst, dass das Behandlungsmedium 90 ein Oxidationsmittel oder Reduktionsmittel enthält.
Als Ätzmittel kommen Basen und Säuren in Betracht. Bei Basen sind dies insbesondere starke Basen, wie beispielsweise Kaliumhydroxid KOH. Auch starke Säuren können verwendet werden, wobei bei Säuren insbesondere Flusssäure HF verwendet wird, die eine zwar schwache, aber hochreaktive Säure definiert. Die Konzentration der Basen oder Säuren in dem Ätzmedium 90' ist dabei auf die benötigte Ätzwirkung abgestimmt.
Alternativ können ein Ammoniumfluoridpuffer NH4F/H2O/HF oder zum Trockenätzen CF4 eingesetzt werden.
Die Behandlungsvorrichtung 88 umfasst ein mit dem Behandlungsmedium 90, hier dem Ätzmedium 90', gefülltes Reservoir 92 mit einer Pumpe 94, das mit einem offenen Ende der zu durchströmenden Intermediat-Struktur 40 verbunden werden kann; in Figur 18 ist dies bei der Intermediat-Struktur 40.1 gezeigt.
Das andere offene Ende der zu durchströmenden Intermediat-Struktur 40 ist mit einem Sammelbehälter 96 der Behandlungsvorrichtung 88 verbunden. Gegebenenfalls kann das Ätzmedium 90' auch durch ein mit einer gestrichelten Linie schematisch angedeutetes Umwälzsystem 98 in mehreren Zyklen durch die Intermediat-Struktur 40 geführt werden. Dies gilt auch allgemein für ein Behandlungsmedium 90.
Die Figuren 19 und 20 illustrieren anhand der Ausschnitte XIX A und XIX B in Figur 18, wie die Intermediat-Schicht 42 bei der Intermediat-Struktur 40.1 in Figur 19 gegenüber der Ausgangssituation gemäß Figur 11 dünner geworden ist und durch das Behandlungsmedium 90 bzw. das Ätzmedium 90' weiter entfernt bzw. weggeätzt wird, bis der in Figur 20 gezeigte Temperierkanal 34.1 fertiggestellt ist.
Solche Behandlungen bzw. Ätzbehandlungen der Intermediat-Schichten 42 werden bei allen vorhandenen Intermediat-Strukturen 40 durchgeführt, bis im Ergebnis das Substrat 12 des Spiegels 10 mit den Temperierhohlstrukturen 22 gemäß Figur 1 erhalten ist, bei dem aber die Beschichtung 16 noch nicht auf die Trägerfläche 14 aufgebracht ist.
Dadurch, dass bereits bestehende und an beiden Enden von außen zugängliche Interme- diat-Hohlstrukturen 46 von dem Ätzmedium 90' durchströmt werden, ist ein gleichmäßiger Angriff bzw. Ätzangriff auf das modifizierte Substratmaterial 44 in den Intermediat- Schichten 42 gewährleistet, ohne dass es zu Staueffekten in Totvolumina kommt. Das Behandlungsmedium 90 bzw. das Ätzmedium 90' zeigt dabei das Verhalten einer laminaren Strömung; es entstehen keine Totzonen. Im Weiteren wird als Behandlungsschritt der Einfachheit halber auf den Ätzschritt mit dem Ätzmedium 90' Bezug genommen. Das dazu Gesagte gilt sinngemäß entsprechend für einen Behandlungsschritt mit einem alternativen chemisch aktiven Behandlungsmedium 90.
2.5 Korrekturen von Unregelmäßigkeiten
Figur 21 zeigt exemplarisch die Möglichkeit, durch die beiden Prozessrouten P1 und P2 in Verbindung mit dem nachgelagerten Ätzschritt Unregelmäßigkeiten auszugleichen, die bei den Intermediat-Hohlstrukturen 46 auftreten können, wenn diese in die Materialstrukturen 52 aus modifiziertem Substratmaterial 44 oder direkt in das Substratmaterial 12a eingearbeitet werden.
Die Figuren 21 A und 21 B zeigen dabei den Ausschnitt IX A aus Figur 8 bzw. den Ausschnitt XIII A aus Figur 12 und veranschaulichen jeweils, wie einerseits modifiziertes Substratmaterial 44 der Materialstruktur 52.1 der ersten Art 52-I bei der ersten Prozessroute P1 und andererseits das Substratmaterial 12a bei der zweiten Prozessroute P2 mit dem Abtragungs- Lichtstrahl 70 abgetragen wird, wobei es allerdings jeweils zu Unregelmäßigkeiten in Form von Versatzstellen 100 in der Intermediat-Hohlstruktur 46.1 gekommen ist. Solche Unregelmäßigkeiten können beispielsweise bei Unterbrechungen im Abtragungsprozess oder auch bei Schwankungen im Materialgefüge der Materialstrukturen 52 bzw. des Substrats 12 entstehen.
Im Ergebnis weist dann das Intermediat-Substrat 12 gemäß Figur 10 solche Versatzstellen 100 bei den ausgebildeten Intermediat-Strukturen 40 auf, was Figur 21C anhand der Inter- mediat-Struktur 40.1 darstellt.
Solange solche Versatzstellen 100 in radialer Richtung noch innerhalb der äußeren Begrenzung des zu erzeugenden Temperierkanals 34 liegen, können die Versatzstellen 100 durch den Ätzschritt ausgeglichen werden.
Wie Figur 21A zeigt, ist dies bei der ersten Prozessroute P1 der Fall, wenn die Materialstruktur 52.1 im dortigen ersten Prozessschritt P1 -S1 mit einem ausreichend großen Querschnitt eingearbeitet worden ist, dass auch eine Versatzstelle 100 radial außen noch immer von modifiziertem Substratmaterial 44 umgeben bleibt. Figur 21 B zeigt, dass dies bei der zweiten Prozessroute P2 der Fall ist, wenn die Interme- diat-Hohlstruktur 46.1 mit den Versatzstellen 100 bei dem dortigen ersten Prozessschritt P2-S1 noch innerhalb der geplanten Geometrie 80 des Temperierkanals 34.1 erzeugt werden. In dem zweiten Prozessschritt P2-S2 der zweiten Prozessroute P2 wird die Interme- diat-Schicht 42 dann mit in sich gleichmäßigem Querschnitt erzeugt, so dass auch eine Versatzstelle 100 radial außen von modifiziertem Substratmaterial 44 umgeben ist.
Bei beiden Prozessrouten P1 und P2 entsteht eine Intermediat-Struktur 40, deren Interme- diat-Hohlstruktur 46 entsprechende Versatzstellen 100 aufweist; dies zeigt nochmals Figur 19D.
Wenn nun der Ätzschritt durchgeführt wird, reicht die Ätzselektivität des Ätzmediums 90' aus, um wanddickere und wanddünnere Bereiche der Intermediat-Schicht 42 wegzuätzen, ohne dass das umgebende Substratmaterial 12a übermäßig in Mitleidenschaft gezogen wird. Wenn die wanddünneren Bereiche der Intermediat-Schicht 42 weggeätzt sind, kann zwar das Ätzmedium 90' dort bereits das Substratmaterial 12a überströmen und angreifen, bevor die wanddickeren Bereiche entfernt sind. Der nötige Zeitraum, in dem die noch vorhandene Intermediat-Schicht 42 von dem Ätzmedium 90' entfernt wird, reicht aber nicht aus, um das bereits überströmte Substratmaterial 12 in einer Weise zu schädigen, die nicht toleriert werden kann.
Im Ergebnis wird durch den Ätzschritt also auch bei vorhandenen Versatzstellen 100 in der Mantelfläche der Intermediat-Hohlstrukturen 46 zugehörige Temperierhohlstrukturen 22 mit zufriedenstellender Funktionalität erzeugt, was Figur 21 D verdeutlicht.
3. Erhaltenes Substrat
Figur 22 zeigt nun nochmals das Substrat 12 im Stadium des Trägersubstrats 12" mit Temperierhohlstrukturen 22, die durch das oben erläuterte Verfahren erhalten wurden und wieder beispielhaft durch drei Temperierkanäle 34.1, 34.2 und 34.3 repräsentiert sind. Die Temperierhohlstrukturen 22 definieren jeweils eine Innenmantelfläche 102, wobei der Übersichtlichkeit halber hiervon nur eine Innenmantelfläche 102 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Nachfolgend werden Eigenschaften der Temperierhohlstrukturen 22 bzw. der Temperierkanäle 34 und des Substrats 12 als solches erläutert, die bei der Anwendung der oben beschriebenen Verfahren möglich sind oder sich daraus ergeben, wobei gegebenenfalls auch bereits beschriebene Eigenschaften nochmals aufgegriffen und/oder ergänzt werden.
3.1 Temperierhohlstrukturen/Temperierkanäle
Durch Anwendung der ersten oder der zweiten Prozessroute P1 bzw. P2 zur Ausbildung der Temperierhohlstrukturen 22 werden Substrate 12 mit Temperierhohlstrukturen 22 erhalten, deren Innenmantelfläche 102 zumindest bereichsweise eine äußerst hohe Güte mit einem Mittenrauwert Ra zwischen 10,0 pm und 5,0 pm hat, der dabei insbesondere zwischen 10,0 pm und 6,5 pm, zwischen 10,0 pm und 8,0 pm, zwischen 8,5 pm und 5,0 pm, zwischen 7,0 pm und 5,0 pm oder zwischen 8,5 pm und 6,5 pm liegen kann, oder deren Innenmantelfläche 102 zumindest bereichsweise eine äußerst hohe Güte mit einem Mittenrauwert Ra von 5,0 pm und weniger hat, der dabei insbesondere zwischen 5,0 pm und 0,1 pm, zwischen 4,5 pm und 0,125 pm, zwischen 4,0 pm und 0,15 pm, zwischen 3,5 pm und 0,175 pm oder zwischen 3,0 pm und 0,2 pm liegen kann. In der Praxis konnten insbesondere besonders gute Mitten rau werte Ra zwischen 0,1 pm und 0,5 pm, zwischen 0,15 pm und 0,45 pm, zwischen 0,2 pm und 0,4 pm und zwischen 0,25 pm und 0,35 pm erreicht werden. Grundsätzlich sind aber auch die genannten Mitten rau werte Ra zwischen 10,0 pm und 5,0 pm ein gutes Ergebnis.
Figur 23A zeigt eine Topographie-Aufnahme eines Oberflächenbereichs 104 der Innenmantelfläche 102 einer solchen Temperierhohlstruktur 22 und Figur 23B einen Schnitt entlang der in Figur 23A mit 106 bezeichneten Schnittstrecke, welche einen dort erreichten Mittenrauwert Ra von etwa 0,28 pm veranschaulicht. Der Flächenbereich 104 hat eine Erstreckung von 254 pm x 190 pm.
Die Mitten rau werte Ra sind nach DIN EN ISO 25178 (Stand 04/2023) ermittelt und angegeben. Die Messung erfolgte mittels eines Weißlichtinterferometers mit 50-fach Vergrößerung, wie es an und für sich bekannt ist. Figur 23A verdeutlicht, dass durch die Anwendung der ersten Prozessroute P1 oder der zweiten Prozessroute P1 zumindest in Oberflächenbereichen der Innenmantelfläche 102 der Temperierhohlstrukturen 22 eine Oberflächentopographie 108 erhalten wird, deren geometrische Gestalt sich aus einer Überlagerung von Senkstrukturen 110 ergibt, die sich in das Substratmaterial 12a hinein erstrecken.
Dies ist ergänzend in Figur 24 anhand eines Längsschnitts einer Temperierhohlstruktur 22 schematisch, von den Verhältnissen her deutlich überzeichnet und ohne Bezug auf die Aufnahme nach Figur 23A illustriert, wobei nachfolgend nur auf den in Figur 24 unteren Übergang zwischen der Temperierhohlstruktur 22 und dem Substratmaterial 12a eingegangen wird. Dort sind beispielhaft sieben Senkstrukturen 110.1, 110.2, 110.3, 110.4, 110.5, 110.6 und 110.7 mit durchgezogenen Linien zu erkennen, die sich in das Substratmaterial 12a hinein erstrecken.
Der oben zu den Figuren 13A und 13B erläuterte und in Figur 24 wieder mit einer gestrichelten Line gezeigte geplante Verlauf 80 der Temperierhohlstruktur 22 beschreibt hier eine Bezugsmantelfläche, von der aus sich die Senkstrukturen 108 in das Substratmaterial 12a hinein erstrecken. Aus der Überlagerung dieser Senkstrukturen 110 ergibt sich dann die Oberflächentopographie 108, deren Verlauf im in Figur 24 gezeigten Schnitt mit einer dickeren durchgezogenen Linie zu erkennen ist.
Die Oberflächentopographie 108 definiert im Ergebnis aneinandergrenzende Senkbereiche 112, zwischen denen Randbezirke 114 verlaufen. In Figur 23 sind nur einige solcher Senkbereiche und Randbezirke mit Bezugszeichen versehen.
Anschaulich bilden diese Randbezirke 114 eine Art Bergkamm zwischen zwei benachbarten Tälern in Form von zwei aneinandergrenzenden Senkbereichen 112. Diese Randbezirke 114 können insbesondere linienhaft sein.
Die Senkstrukturen 110 können insbesondere Segmente von in sich punktsymmetrischen oder zumindest achssymmetrischen Körpern sein, wie beispielsweise Kugelsegmente, Ellip- soidsegmente oder Paraboloide. Die resultierenden Senkbereiche 112 können ihrerseits achssymmetrisch sein und beispielsweise einem Abschnitt der Außenmantelflächen von Kugelsegmenten, Ellipsoidsegmenten oder Paraboloiden folgen. In diesem Fall sind auch deren Randbezirke 114 achssymmetrisch. Es können jedoch auch nicht achssymmetrische Senkbereiche 112 mit nicht achssymmetrischen Randbezirke 114 entstehen und vorliegen, was in Figuren 23A anhand der dort jeweils zwei mit 112 bezeichneten Senkbereiche und deren mit 114 bezeichneten Randbezirken zu erkennen ist. Die finale Geometrie und Dimension eines von einem umlaufenden Randbezirk 114 umgebenen Senkbereichs 112 hängt von den Geometrien und Dimensionen der Senkstrukturen 110 ab, die als Basis für die Ausbildung des Senkbereichs 112 verstanden werden. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass die Senkstrukturen 110 sich über die Fläche der Mantelfläche 102 verteilen, Figur 25 aber natürlich nur den gezeigten Schnitt und keine Senkstrukturen 110 und resultierende Senkbereiche 112 vor und hinter der Papierebene zeigen kann.
Ein Temperierkanal 34 kann Durchmesser zwischen 0,5 mm und 20 mm haben, wobei bevorzugt Durchmesser zwischen 1 mm und 5 mm ausgebildet sind.
Die Länge eines Temperierkanals 34 hängt vor allem von der Dimension des Substrats 12 ab und beträgt in der Praxis mindestens 10 cm, kann aber auch mindestens 15 cm oder mindestens 20 cm betragen.
Ein Temperierkanal 34 kann gekrümmt sein oder zumindest gekrümmte Abschnitte aufweisen. Wie in Figur 22 zu erkennen ist, folgen die Temperierkanäle 34 in einem dort mittleren Abschnitt 116 der Krümmung der Trägerfläche 14, wobei dieser mittlere Abschnitt 116, der somit bereits ein gekrümmter Abschnitt ist, sich zwischen zwei demgegenüber stark gekrümmten Abschnitten 118 erstreckt. In Figur 22 haben lediglich bei dem Temperierkanal 34.1 der mittlere Abschnitt 116 und die stark gekrümmten Abschnitte 118 ein Bezugszeichen. Der dort bezeichnete mittlere Abschnitt 116 mündet in Figur 22 links in den dortigen stark gekrümmter Abschnitt 118, der seinerseits in einen geradlinigen Abschnitt 120 übergeht, der dann an der Öffnung 36 des Temperierkanals 34.1 endet. Figur 25 zeigt den Ausschnitt XXV der Figur 22 in vergrößertem Maßstab.
Unter einer starken Krümmung sind Krümmungswinkel zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 80° und 100°, bevorzugt von etwa 90° zu verstehen. Bevorzugt erstreckt sich ein Abschnitt 116 des Temperierkanals 34 zwischen zwei stark gekrümmten Abschnitten 118 mit einem Krümmungswinkel von etwa 90°, wie es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
Die Krümmung eines stark gekrümmten Abschnitts 118 folgt dabei in der Regel einem Bogen. Bei einer 90°-Krümmung beispielsweise gibt es also nicht zwei streng senkrecht aufeinander stehenden Kanalabschnitte.
Ein ebenfalls in Figur 25 veranschaulichter äußerer Krümmungsradius R und der Durchmesser D eines stark gekrümmten Abschnitts, hier der stark gekrümmte Abschnitt 118, definieren ein Verhältnis R/D. Bevorzugt liegt ein solches Verhältnis R/D zwischen 2 und 6, weiter bevorzugt zwischen 2,5 und 5 und insbesondere bevorzugt zwischen 2,5 und 3,5.
Diese Verhältnisse R/D spiegeln weder Figur 25 noch die übrigen Figuren wider; zur besseren Erkennbarkeit ist der Temperierkanal 34.1 schematisch mit einem im Verhältnis größeren Durchmesser gezeigt.
Bezogen auf die Trägerfläche 14 des Substrats 12 verläuft ein Temperierkanal 34 insbesondere in einem Abstand von 1,0 mm bis 50,0 mm, von 1,0 mm bis 20,0 mm, von 1.0 mm bis 10,0 mm oder von 1,0 mm bis 5,0 mm. Der Abstand wird dabei vorzugsweise bezogen auf eine Normale zur Trägerfläche 14 ermittelt. Dabei kann der Abstand des Temperierkanals 34 zur Trägerfläche 14 entlang seinem Verlauf verschieden sein.
3.2 Substrat
Mit Hilfe der oben erläuterten Verfahren wird ein mit Temperierhohlstrukturen 22 versehenes Substrat 12 mit einer Trägerfläche 14 erhalten, deren Passe eine signifikante Zeitstabilität hat. Die Passe der Trägerfläche 14 ändert sich bei einer Lebensdauer des Substrats 12 von bis zu 10 Jahren, zumindest bis zu fünf Jahren und mindestens bis zu zwei Jahren um weniger als 100 pm, insbesondere um weniger als 50 pm und weiter insbesondere um weniger als 25 pm.
Diese Passestabilität bleibt auch bei einem Spiegel 10 erhalten, welche ein mit Hilfe der oben erläuterten Verfahren hergestelltes Substrat 12 umfasst, das mit der Beschichtung 16 versehen ist. Folglich wird ein Spiegel 10 erhalten, dessen Passe sich bei einer Lebensdauer des Spiegels 10 von bis zu 10 Jahren, zumindest bis zu fünf Jahren und mindestens bis zu zwei Jahren um weniger als 100 pm, insbesondere um weniger als 50 pm und weiter insbesondere um weniger als 25 pm ändert.
Die hohe Stabilität der Passe der Trägerfläche 14 des Substrats 12 und der Passe des daraus gefertigten Spiegels 10 wird dadurch erreicht, dass das modifizierte Substratmaterial 44 präzise und zielgerichtet entfernt wird, so dass ein in sich besonders gefügehomogenes Substrat erhalten bzw. wiederhergestellt wird, nachdem das Gefüge bei noch vorhandenem modifiziertem Substratmaterial 44 diese Gefügehomogenität nicht mehr aufweist.
Dies spiegeln in den Figuren 26 A, B und C gezeigte Wiedergaben der Ergebnisse von Messungen der Passe der Trägerfläche 14 eines in der Praxis bearbeiteten Substrats 122 für einen Spiegel vor und nach dem Ätzprozess wider, wobei jeweils oben eine Flächenbilddarstellung der Trägerfläche 14 und darunter ein Abweichungsprofil entlang einer Messstrecke gezeigt sind.
Die Messungen wurden mit einem interferometrischen Messsystem durchgeführt, das auf einem Fizeau-Interferometer basiert und eine Wiederholpräzision von 10pm PMS und eine Pixelgröße von typischerweise 0,12 mm x 0,12 mm bereitstellt.
Figur 26A zeigt die Passe der Trägerfläche 14 bei dem Substrat 122 vor dem Ätzprozess, mit dem das modifizierten Substratmaterials 44 entfernt wird, und spiegelt somit die Konfiguration des Substrats 12 mit den Intermediat-Strukturen 40 nach Figur 10 wider, bei denen das modifizierte Substratmaterial 44 noch vorhanden ist. Es zeigen sich Absenkungen 124 in der Trägerfläche 14, von denen drei Absenkungen in der Flächenbilddarstellung und dem Abweichungsprofil mit 124.1, 124.2 und 124.3 bezeichnet sind. Diese Absenkungen 124 liegen dort vor, wo unterhalb der Trägerfläche 14 im Substratmaterial 12a die Intermediat-Strukturen 40 eingearbeitet sind und das modifizierte Substratmaterial 44 vorhanden ist. Wie in Figur 26A zu erkennen ist, folgen die Absenkungen 124 dem jeweiligen Verlauf der Intermediat-Strukturen 40, die in diesem Fall als geradlinige Kanäle zu erkennen sind. Die Messstrecke des jeweiligen Abweichungsprofils der Figuren 26A, B und C verläuft quer zu den Kanälen. Zu Vergleichszwecken ist das Substrat 122 nicht unter der vollen Trägerfläche 14 mit Inter- mediat-Strukturen 40 versehen; der Bereich rechts neben den Absenkungen 124 ist unbearbeitet.
Die Absenkungen 124 entstehen aufgrund der dort unterhalb der Trägerfläche 14 durch das modifizierte Substratmaterial 44 entstandenen Gefüge-Inhomogenitäten im Substratmaterial 12a.
Figur 26B zeigt die Passe der Trägerfläche 14 bei den Substrat von Figur 26A nach der Durchführung des Ätzprozesses, mit dem das modifizierte Substratmaterials 44 entfernt wird, was der Konfiguration des Substrats 12 nach Figur 22 entspricht. Wie Figur 26B zeigt und anhand des Abweichungsprofils deutlich wird, haben sich die Absenkungen 124 nach der Entfernung des modifizieren Substratmaterials 44 signifikant vermindert und die Trägerfläche 14 hat nun insgesamt eine geringere Passeabweichung.
Figur 26C zeigt eine Differenzdarstellung der Messungen nach den Figuren 26A und 26B und verdeutlicht in diesem Zusammenhang auch die weitgehend unveränderten Bereiche der Trägerfläche 14 ohne darunter liegenden Temperierhohlstrukturen 22.
Die gemäß Figur 26B gemessene Passe jedenfalls weist die oben erläuterte Zeitstabilität auf.
4. Anlage der Halberleitertechnologie/Projektionsbelichtungsanlage
Figur 27 veranschaulicht nochmals eine Anlage 6 der Halbleitertechnologie am Beispiel einer Projektionsbelichtungsanlage 200 für die EUV-Halbleiterlithographie. Andere Anlagen der Halbleitertechnologie wie z.B. eine Maskeninspektionsanlage oder eine Waferinspektionsanlage, enthalten teilweise gleiche oder ähnliche Komponenten, wie sie hier am Beispiel der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 erläutert werden.
Die Projektionsbelichtungsanlage 200 umfasst ein Beleuchtungssystem 202 mit einer Strahlungsquelle 204 und einer Beleuchtungsoptik 206 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 208 in einer Objektebene210, in der ein reflektierendes Retikel 212 angeordnet ist. Die Strahlungsquelle 204 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine EUV-Strahlungsquelle, die als Arbeitsstrahlung 214 EUV-Strahlung emittiert, insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 204 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma) oder um eine GDPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma). Alternativ kann eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle oder ein Freie-Elektronen-Laser (Free Electron Laser, FEL) als Strahlungsquelle 204 eingesetzt werden.
Außerdem umfasst die Projektionsbelichtungsanlage 200 eine Projektionsoptik 216 zu Abbildung des Objektfeldes 208 in ein Bildfeld 218, das sich in einer Bildebene 220 der Projektionsoptik 216 befindet. In der Bildebene 220 ist als Beispiel für ein Objekt 222 ein Wafer angeordnet, der eine lichtempfindliche Schicht (engl. resist) trägt. Komponenten zur synchronen Bewegung des Retikels 212 und des Wafers 222 sind in Figur 27 nur angedeutet und nicht mit Bezugszeichen versehen.
Die Projektionsbelichtungsanlage 200 umfasst eine Mehrzahl von optischen Elementen 8 in Form von Spiegeln Mn, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 200 durchnummeriert sind. Vorliegend sind insgesamt 10 Spiegel M1 bis M10 im Strahlengang vorhanden.
Die Spiegel M3 und M4 sind als Facettenspiegel ausgebildet, die eine Vielzahl von Einzelspiegeln enthalten. Bei den übrigen Spiegeln Mn handelt es sich jeweils um einen Spiegel 10 mit einem monolithischen Spiegelsubstrat 12 und einer davon getragenen Beschichtung 16, wie er in der Figur 1 beispielhaft gezeigt ist. Diese Spiegel sind der Einfachheit halber in der Figur 27 als Quader angedeutet. Die der EUV-Strahlung 214 ausgesetzten und mit der Beschichtung 16 versehenen Oberflächen der Spiegel 10 sind jedoch in der Realität nicht eben, sondern gekrümmt, wie ebenfalls Figur 1 illustriert.
Die Spiegel M1 bis M4 im Beleuchtungssystem 206 dienen dazu, einen Abschnitt des Retikels 212 mit der gewünschten Beleuchtungswinkelverteilung zu beleuchten. Die Spiegel M5 bis M 10 der Projektionsoptik 216 bilden diesen Abschnitt verkleinert auf den Wafer 222 ab. Dadurch werden die im Retikel 212 enthaltenen Strukturen auf die vom Wafer 222 getragene lichtempfindliche Schicht abgebildet. Mit Hilfe der optischen Elemente 8, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als Spiegel 10 für die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 ausgebildet sind und deren Beschichtung zumindest dazu eingerichtet ist, senkrecht oder nahezu senkrecht auftreffendes EUV- Licht zu mindestens 50% zu reflektieren, wird das Objekt 222 mit der Arbeitsstrahlung 214 bestrahlt.
Die Anlage 6 der Halbleitertechnologie ist Teil eines Herstellungsprozesses, mit welchem ein strukturiertes elektronisches Bauelement 224 hergestellt werden kann, das in Figur 27 schematisch mit erzeugten Strukturen 226 als Ergebnis eines Gesamtherstellungsprozesses gezeigt ist, der neben dem Prozess in der Anlage 6 der Halbleitertechnologie noch weitere Schritte umfasst. Hier ist jedoch relevant, dass die Anlage 6 der Halbleitertechnologie mindestens ein optisches Element 8 umfasst, das auf einem der Wege der oben erläuterten Verfahrensvarianten hergestellt wurde,
Bei dem strukturierten elektronischen Bauelement 224 handelt es sich insbesondere um einen Computerchip 228, bei dessen Herstellung eine Projektionsbelichtungsanlage, hier die Projektionsbelichtungsanlage 200, verwendet wird, wie es eingangs angesprochen wurde.
5. Schlussbemerkung
Alle obigen Verfahren, Schritte, Abläufe, Konzepte und Prinzipien können miteinander kombiniert werden, was sich auch in den Merkmalskombinationen widerspiegelt, die in den Ansprüchen angegeben sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Einarbeitung von Temperierhohlstrukturen (22) in ein Substrat (12), insbesondere in ein Substrat (12) für ein optisches Element (8), insbesondere für einen Spiegel (10) für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, mit den folgenden Schritten:
(A) Bereitstellen eines Substrats (12), das aus einem Substratmaterial (12a) besteht;
(B) Erzeugen einer Intermediat-Struktur (40), welche eine Intermediat-Schicht (42) aus modifiziertem Substratmaterial (44) und eine Intermediat-Hohlstruktur (46) umfasst, die von der Intermediat-Schicht (42) zumindest bereichsweise begrenzt ist, wobei das modifizierte Substratmaterial (44) eine bezogen auf das Substratmaterial (12a) erhöhte Anfälligkeit gegen ein chemisch reaktives Behandlungsmedium hat;
(C) Einbringen eines chemisch reaktiven Behandlungsmediums (90) in die Intermediat-Hohlstruktur (46), durch welches die Intermediat-Schicht (42) aus dem modifizierten Substratmaterial (44) entfernt wird, wodurch die Temperierhohlstruktur (22) entsteht; dadurch gekennzeichnet, dass die Intermediat-Struktur (40) in Schritt (B) erzeugt wird durch
(B.1) sukzessives Fokussieren eines Modifikations-Lichtstrahls (56) auf Modifikationsorte (66), so dass an den Modifikationsorten (66) das modifizierte Substratmaterial (44) entsteht; und
(B.2) sukzessives Fokussieren eines Abtragungs-Lichtstrahls (70) auf Abtragungsorte (72), so dass an den Abtragungsorten (72) Material (44; 12a) abgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Prozessroute
(P1) oder eine zweite Prozessroute (P2) durchgeführt wird, wobei bei der ersten Prozessroute (P1) in einem ersten Prozessschritt (P1 -S1) der Schritt (B.1) und in einem zweiten Prozessschritt (P1 -S2) der Schritt (B.2) durchgeführt wird; und
- bei der zweiten Prozessroute (P2) in einem ersten Prozessschritt (P2-S1) der Schritt (B.2) und in einem zweiten Prozessschritt (P2-S2) der Schritt (B.1) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prozessroute (P1) durchgeführt wird und in deren ersten Prozessschritt (P1 -S1) durch Schritt (B.1) Materialstrukturen (52) erzeugt werden, welche modifiziertes Substratmaterial (44) umfassen; und in deren zweiten Prozessschritt (P1 -S2) Material (44; 12a) durch Schritt (B.2) derart abgetragen wird, dass die Intermediat-Hohlstruktur (46) erzeugt wird und für die Inter- mediat-Schicht (42) modifiziertes Substratmaterial (44) der Materialstruktur (52) stehen gelassen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Prozessschritt (P1 -S1) der ersten Prozessroute (P1) der Schritt (B.1) derart durchgeführt wird, dass Materialstrukturen (52) einer ersten Art (52-I) oder Materialstrukturen (52) einer zweiten Art (52-II) erzeugt werden, wobei
- bei Materialstrukturen (52) der ersten Art (52-I) das modifizierte Substratmaterial (44) querschnittfüllend erzeugt wird; und
- bei Materialstrukturen (52) der zweiten Art (52-II) modifiziertes Substratmaterial (44) derart erzeugt wird, dass ein Kernbereich aus Substratmaterial (12a) verbleibt, der zumindest bereichsweise von modifiziertem Substratmaterial (44) begrenzt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Prozessschritt (P1 -S2) der ersten Prozessroute (P1) der Schritt (B.2) in der Weise durchgeführt wird, dass bei Materialstrukturen (52) der ersten Art (52-I) modifiziertes Substratmaterial (44) und bei Materialstrukturen (52) der zweiten Art (52-II) das Substratmaterial (12a) des Kernbereichs derart abgetragen wird, dass die Intermediat-Hohlstruktur (46) erzeugt wird und die Intermediat-Schicht (42) durch das stehengelassene modifizierte Substratmaterial (44) der Materialstruktur (52) gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Prozessroute (P2) durchgeführt wird und in deren ersten Prozessschritt (P2-S1) durch Schritt (B.2) Substratmaterial (12a) des Substrats (12) derart abgetragen wird, dass die Intermediat-Hohlstruktur (46) erzeugt wird; und in deren zweiten Prozessschritt (P2-S2) durch Schritt (B.1) die Intermediat-Schicht (42) aus modifiziertem Material (44) erzeugt wird, so dass die Intermediat-Struktur (40) entsteht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem zweiten Prozessschritt (P2-S2) der zweiten Prozessroute (P2) die Intermediat-Hohlstruktur (46) mit einer Hilfsflüssigkeit (84) gefüllt wird, so dass sie mit der Hilfsflüssigkeit gefüllt ist, wenn Schritt (B.1) durchgeführt wird, wobei die Hilfsflüssigkeit vorzugsweise als stehendes Flüssigkeitsvolumen gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfsflüssigkeit (84) verwendet wird, deren Brechungsindex m bei der Wellenlänge des Modifikations- Lichtstrahls (56) zum Brechungsindex nM des Substratmaterials (12a) bei derselben Wellenlänge mit einer Toleranz von weniger als 20%, bevorzugt mit einer Toleranz von weniger als 10%, bevorzugter mit einer Toleranz von weniger als 5% und besonders bevorzugt mit einer Toleranz von weniger als 1% bezogen auf den Brechungsindex nM des Substratmaterials (12a) passt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragungsorte (72) mit einem Spülfluid (76) beaufschlagt werden, während Schritt (B.2) durchgeführt wird, wodurch abgetragenes Material (44; 12a) weggespült wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Inter- mediat-Hohlstruktur (40) in Schritt (C) zumindest zeitweise, vorzugsweise zeitlich durchgehend, von dem chemisch aktiven Behandlungsmedium (90) durchströmt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das chemisch aktive Behandlungsmedium (90) ein Ätzmedium (90'), ein Oxidationsmittel oder ein Reduktionmittel ist, und insbesondere ein Ätzmedium (90') ist, durch welches in Schritt (C) die Intermediat-Schicht (42) aus dem modifizierten Substratmaterial (44) durch einen Ätzprozess entfernt wird.
12. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements, insbesondere zur Herstellung eines Spiegels (10) für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass Temperierhohlstrukturen (22) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in das Substrat (12) eingearbeitet werden und eine weitere Bearbeitung einen oder mehrere Schritte einer chemischen und/oder physikalischen Bearbeitung mindestens einer Oberfläche des Substrats (12) sowie das Erzeugen oder Aufbringen einer Beschichtung (16) auf das Substrat (12) umfasst, die zumindest dazu eingerichtet ist, senkrecht oder nahezu senkrecht auftreffendes EUV-Licht zu mindestens 50% zu reflektieren.
13. Substrat, vorzugsweise monolithisches Substrat, zur Herstellung eines optischen Elements, insbesondere zur Herstellung eines Spiegels (10) für eine EUV-Projektionsbe- lichtungsanlage, wobei das Substrat (12) Temperierhohlstrukturen (22), insbesondere Temperierhohlstrukturen (22), welche gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in das Substrat (12) eingearbeitet sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Temperierhohlstruktur (22) eine Innenmantelfläche (102) definiert, welche zumindest bereichsweise einen Mittenrauwert Ra gemäß DIN EN ISO 25178, Stand 04/2023, zwischen 10,0 pm und 5,0 pm hat, der insbesondere zwischen 10,0 pm und 6,5 pm, zwischen 10,0 pm und 8,0 pm, zwischen 8,5 pm und 5,0 pm, zwischen 7,0 pm und 5,0 pm oder zwischen 8,5 pm und 6,5 pm liegen kann, oder welche zumindest bereichsweise einen Mittenrauwert Ra von 5,0 pm und weniger hat, der insbesondere zwischen 5,0 pm und 0,1 pm, bevorzugt zwischen 4,5 pm und 0,125 pm, zwischen 4,0 pm und 0,15 pm, zwischen 3,5 pm und 0,175 pm oder zwischen 3,0 pm und 0,2 pm liegt.
14. Substrat, vorzugsweise monolithisches Substrat, zur Herstellung eines optischen Elements, insbesondere zur Herstellung eines Spiegels (10) für eine EUV-Projektionsbe- lichtungsanlage, wobei das Substrat (12) Temperierhohlstrukturen (22), insbesondere Temperierhohlstrukturen (22), welche gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in das Substrat (12) eingearbeitet sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Temperierhohlstruktur (22) eine Innenmantelfläche (102) definiert, die eine Oberflächentopographie (108) aufweist, deren geometrische Gestalt sich aus einer wenigstens bereichsweisen Überlagerung von Senkstrukturen (110) ergibt, die sich in ein Substratmaterial (12a) des Substrats (12) hinein erstrecken.
15. Substrat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Senkstrukturen (110) Segmente von in sich punktsymmetrischen oder zumindest achssymmetrischen Körpern sind.
16. Substrat nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentopographie (108) aneinandergrenzende Senkbereiche (112) definiert, zwischen denen Randbezirke (114), insbesondere linienhafte Randbezirke (114), verlaufen.
17. Substrat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Senkbereiche (112) achssymmetrisch oder nicht achssymmetrisch sind.
18. Substrat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein achssymmetrischer Senkbereich (112) einem Abschnitt der Außenmantelfläche eines Kugelsegments, eines Ellipsoidsegments oder eines Paraboloids folgt.
19. Substrat nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Temperierhohlstruktur (22) ein Temperierkanal (34) ist, der eines oder mehrere der folgenden Merkmale hat: a) der Temperierkanal (34) hat einen Durchmesser zwischen 0,5 mm und 20 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 5 mm; b) der Temperierkanal (34) hat eine Länge von mindestens 10 cm, mindestens 15 cm oder mindestens 20 cm. c) der Temperierkanal (34) ist gekrümmt oder weist zumindest einen gekrümmten Abschnitt (116; 118) auf; d) der Temperierkanal (34) weist einen Abschnitt (116) auf, welcher der Krümmung einer Trägerfläche (14) für eine Beschichtung (16) des Substrats (12) folgt; e) der Temperierkanal (34) weist einen stark gekrümmten Abschnitt (118) auf, der einen Krümmungswinkel zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 80° und 100°, bevorzugt von etwa 90° hat; f) der Temperierkanal (34) weist einen stark gekrümmten Abschnitt (118) auf, der einen Krümmungswinkel zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 80° und 100°, bevorzugt von etwa 90° hat und einem Bogen folgt; g) der Temperierkanal (34) weist einen stark gekrümmten Abschnitt (118) auf, der einen Krümmungswinkel zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 80° und 100°, bevorzugt von etwa 90° hat und einem Bogen folgt und einen äußeren Krümmungsradius R und einen Durchmesser D definiert, wobei ein Verhältnis R/D des Krümmungsradius R zum Durchmesser D zwischen 2 und 6, bevorzugt zwischen 2,5 und 5 und insbesondere bevorzugt zwischen 2,5 und 3,5 liegt; h) der Temperierkanal (34) bezogen auf eine Trägerfläche (14) für eine Beschichtung (16) des Substrats (12) in einem Abstand von 1,0 mm bis 50,0 mm, von 1,0 mm bis 20,0 mm, von 1.0 mm bis 10,0 mm oder von 1,0 mm bis 5,0 mm verläuft.
20. Substrat, vorzugsweise monolithisches Substrat, zur Herstellung eines optischen Elements (8), insbesondere zur Herstellung eines Spiegels (10) für eine EUV-Projektions- belichtungsanlage, welches Temperierhohlstrukturen (22), insbesondere Temperierhohlstrukturen (22), welche gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in das Substrat (12) eingearbeitet sind, aufweist, und eine Trägerfläche (14) für eine Beschichtung (16) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Passe der Trägerfläche (14) sich bei einer Lebensdauer des Substrats (12) von bis zu 10 Jahren, zumindest bis zu fünf Jahren und mindestens bis zu zwei Jahren um weniger als 100 pm, insbesondere um weniger als 50 pm und weiter insbesondere um weniger als 25 pm ändert.
21. Substrat mit den Merkmalen nach Anspruch 13 und mit den Merkmalen nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 19.
22. Substrat mit den Merkmalen nach den Ansprüchen 20 und 21.
23. Substrat nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Temperierhohlstrukturen (22) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eingearbeitet sind.
24. Optisches Element, insbesondere Spiegel (10) für eine EUV-Projektionsbelichtungsan- lage, mit einem Substrat (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (12) ein Substrat (12) nach einem der Ansprüche 12 bis 23 ist.
25. Optisches Element, insbesondere Spiegel (10) für eine EUV-Projektionsbelichtungsan- lage, mit einem Substrat (12) , insbesondere optisches Element nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Passe des optischen Elements (8) sich bei einer Lebensdauer des optischen Elements von bis zu 10 Jahren, zumindest bis zu fünf Jahren und mindestens bis zu zwei Jahren um weniger als 100 pm, insbesondere um weniger als 50 pm und weiter insbesondere um weniger als 25 pm ändert.
26. Optisches Element nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (8) ein Spiegel (10) für eine EUV-Projektionsbelichtungsan- lage ist, wobei das Substrat (12) eine Trägerfläche (14) hat, welche eine Beschichtung (16) trägt, die zumindest dazu eingerichtet ist, senkrecht oder nahezu senkrecht auftreffendes EUV-Licht zu mindestens 50% zu reflektieren.
27. Optisches Element nach den Ansprüchen 26 und 25 und 24.
28. Anlage der Halbleitertechnologie, insbesondere eine EUV-Projektionsbelichtungsan- lage (200), eine Maskeninspektionsanlage oder eine Waferinspektionsanlage, bei welcher ein Objekt (222) mit Hilfe wenigstens eines optischen Elements (8) mit einer Arbeitsstrahlung (214) bestrahlbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (8) ein optisches Element (8) nach einem der Ansprüche 24 bis 27 ist.
29. Anlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (6) eine EUV-Pro- jektionsbelichtungsanlage (200) ist und dass das wenigstens eine optische Element (8) ein Spiegel (10) nach Anspruch 26 ist.
30. Strukturiertes elektronisches Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte elektronische Bauelement (224) mit Hilfe einer Anlage (6) der Halbleitertechnologie nach Anspruch 28 oder 29 und unter Verwendung von mindestens einem optischen Element (8) nach einem der Ansprüche 24 bis 27 hergestellt wurde.
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