BEFESTIGUNGSELEMENT FÜR EINE LITHOGRAPHIE ANLAGE

LITHOGRAPHIEANLAGE UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES

BEFESTIGUNGSELEMENTS

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement für eine Lithogra- phieanlage, eine Lithographieanlage mit einem derartigen Befestigungselement und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Befestigungselements.

Der Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2020 209 146.3 wird durch Bezug- nahme vollumfänglich mit einbezogen.

Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithogra- phieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Be- leuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Sub- strat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.

Verschiedene Komponenten in der Lithographieanlage werden mittels Schraub- verbindungen miteinander verbunden. Hier besteht jedoch das Risiko eines Kaltverschweißens der Schraubverbindung, zum Beispiel eines Kaltverschwei- ßens einer Schraube mit einer Mutter. Ein Kaltver sch weißen wird auch dadurch begünstigt, dass die Schraubverbindungen meist fettfrei gehalten werden.

Zur Vermeidung eines Kalt Verschweißens werden zum Beispiel goldbeschichtete Schrauben oder Nitronic-Schrauben (nitrogen strengthened stainless steel alloy) verwendet. Diese Lösung hat allerdings den Nachteil, dass bei der Montage durch Abrieb in der Gewindebohrung und im Bereich der Kopfauflage der Schraube Partikel erzeugt werden. Besonders viele Partikel werden bei Ver- schraubungen mit mehreren Umdrehungen und hohem Drehmoment erzeugt. In Anwendungsfällen, in denen die Schraubverbindung über einem optischen Ele- ment, einem mechanischen System oder einer elektronischen Anordnung der Lithographieanlage angeordnet ist, können diese Komponenten durch von der Schraubverbindung abfallende Partikel beschädiget werden. Beispielsweise kön- nen abgeriebene Partikel ein optisches Element verunreinigen, was zu Abbil- dungsfehlern oder einem Ausfall des optischen Elements führen kann. Bei- spielsweise können abgeriebene Partikel einen Kurzschluss einer elektronischen Anordnung verursachen. Beispielsweise können abgeriebene Partikel auf einer Vakuum dichtung zu Leckagen führen und somit zu einem Verlust des Vakuums in einer Vakuumkammer. Dies kann zu Beeinträchtigungen des Betriebs bis hin zum Ausfall der Lithographieanlage führen.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Befestigungselement für eine Lithographieanlage, eine Litho- graphieanlage mit einem derartigen Befestigungselement und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines derartigen Befestigungselements bereitzustel- len.

Demgemäß wird ein Befestigungselement für eine Lithographieanlage vorge- schlagen. Eine Oberfläche des Befestigungselements weist makroskopische Un- ebenheiten mit einer mikroskopischen Glätte auf.

Aufgrund der mikroskopischen Glätte des Befestigungselements wird ein Parti- kelabrieb bei einem Festziehen des Befestigungselements verringert. Insbeson- dere wird ein Partikelabrieb an der Oberfläche des Befestigungselements verrin- gert. Während das mikroskopische Glätten zwar zu einem geringeren Partikel- abrieb führt, tritt bei einer solchermaßen geglätteten Oberfläche jedoch ein Kaltverschweißen eher auf. Aufgrund der makroskopischen Unebenheiten wird allerdings ein Kaltver sch weißen des Befestigungselements mit einem Verbin- dungsgegenstück (z. B. Mutter mit Gegengewinde) verringert. Insbesondere wird ein Kaltverschweißen der Oberfläche des Befestigungselements mit einer Ober- fläche des Verbindungsgegenstücks verringert, selbst wenn das Befestigungs- element und das Verbindungsgegenstück fettfrei miteinander verbunden wer- den.

Insbesondere ist aufgrund der makroskopischen Unebenheiten eine Kontaktflä- che der Oberfläche des Befestigungselements mit einer Oberfläche des Verbin- dungsgegenstücks verringert im Vergleich zu einem Fall, in dem die Oberfläche des Befestigungselements nur die mikroskopische Glätte aufweist. Insbesondere ist aufgrund der makroskopischen Unebenheiten ein Kontakt zwischen der Oberfläche des Befestigungselements und einer Oberfläche des Verbindungsge- genstücks nur punktuell.

Das Befestigungselement ist beispielsweise eine Schraube. Die Schraube weist insbesondere ein Gewinde, z. B. ein Außengewinde, auf. Die Schraube wird mit einem Verbindungsgegenstück mit Gegengewinde, wie z. B. einer Mutter, zu- sammengeschraubt. Alternativ kann das Befestigungselement auch das Verbin- dungsgegenstück einer Schraube sein, zum Beispiel kann das Befestigungsele- ment auch eine Mutter oder ein anderes Verbindungsgegenstück mit einem pas- senden Innengewinde sein.

Die Oberfläche des Befestigungselements, welche die mikroskopische Glätte und die makroskopischen Unebenheiten aufweist, ist beispielsweise eine Oberfläche eines Gewindes des Befestigungselements. Die Oberfläche ist beispielsweise eine Oberfläche einer Gewindeflanke des Befestigungselements. Die Oberfläche des Befestigungselements, welche die mikroskopische Glätte und die makroskopi- sehen Unebenheiten aufweist, ist beispielsweise eine Oberfläche eines Kopfes des Befestigungselements, z. B. eine Kopfauflage.

Die mikroskopisch glatte Oberfläche des Befestigungselements ist beispielsweise eine entgratete Oberfläche, an der Grate, Spitzen und Kanten entfernt wurden. Die mikroskopisch glatte Oberfläche des Befestigungselements ist beispielsweise eine Oberfläche, an der eine Mikrorauheit verringert wurde.

Die makroskopischen Unebenheiten der Oberfläche des Befestigungselements haben zum Beispiel eine (unregelmäßige) dreidimensionale Wellenstruktur und/oder weisen eine Dünenlandschaft auf. Die makroskopischen Unebenheiten weisen beispielsweise Maxima (Berge) und Minima (Täler) auf.

Die Oberfläche des Befestigungselements ist insbesondere auf einer mikroskopi- schen Größenskala glatt und ist auf einer makroskopischen Größenskala un- eben.

Das Befestigungselement ist beispielsweise aus Metall, z. B. aus Stahl, herge- stellt. Das Material des Befestigungselements ist beispielsweise ein austeniti- scher und/oder nichtrostender Stahl. Das Material des Befestigungselements weist beispielsweise Stahl gemäß der Stahlgruppe Al, A2, A3, A4 und/oder A5 auf (Klassifizierung von austenitischen Stahlsorten nach ISO 3506).

Die makroskopischen Unebenheiten der Oberfläche des Befestigungselements sind beispielsweise (teilweise) freigelegte, im Stahl des Befestigungselements angelegte Inhomogenitäten. Die makroskopischen Unebenheiten der Oberfläche des Befestigungselements sind beispielsweise (teilweise) freigelegte, im Stahl des Befestigungselements vorhandene Konzentrationsschwankungen der Bestand- teile des Stahls. Die Konzentrationsschwankungen der Bestandteile des Stahls entstehen insbesondere beim Erzeugen des Stahlmaterials, z. B. beim Erstarren einer Schmelze (Seigerung).

Gemäß einer Ausführungsform ist die mikroskopische Glätte der Oberfläche des Befestigungselements mikroskopisch glatt bis auf mikroskopische Unebenheiten mit einer Periode von 1 μm oder kleiner, 0,5 μm oder kleiner und/oder 0,1 μm oder kleiner.

Dadurch kann ein Partikelabrieb in stärkerem Ausmaß vermieden werden. Ins- besondere ist der Partikelabrieb umso geringer, je kleiner die verbleibenden mikroskopischen Unebenheiten sind (je kleiner eine Periode der verbleibenden mikroskopischen Unebenheiten ist).

Eine Periode der mikroskopischen Unebenheiten ist beispielsweise ein (mittle- rer) Abstand von (lokalen) Maxima der mikroskopischen Unebenheiten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen mikroskopische Unebenheiten der Oberfläche eine Höhe von kleiner als 1000 nm, kleiner als 500 nm, kleiner als 300 nm und/oder kleiner als 100 nm auf.

Dadurch kann ein Partikelabrieb noch besser vermieden werden. Insbesondere ist der Partikelabrieb umso geringer, je kleiner die Höhe der verbleibenden mik- roskopischen Unebenheiten ist. Eine Höhe der mikroskopischen Unebenheiten ist beispielsweise ein (mittlerer oder maximaler) Höhenunterschied zwischen einem Minimum (Minima) der mikroskopischen Unebenheiten und einem Maximum (Maxima) der mikroskopi- schen Unebenheiten. Eine Höhe der mikroskopischen Unebenheiten ist bei- spielsweise ein (mittlerer oder maximaler) Höhenunterschied zwischen einem Tal (Tälern) der mikroskopischen Unebenheiten und einem Berg (Bergen) der mikroskopischen Unebenheiten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die makroskopischen Uneben- heiten der Oberfläche eine Periode auf, die um mindestens einen Faktor 100 oder einen Faktor 1000 größer ist als eine Periode von mikroskopischen Uneben- heiten der Oberfläche.

Dadurch kann ein Kaltverschweißen des Befestigungselements mit einem Ge- genstück besser vermieden werden. Insbesondere ist eine Kontaktfläche der Oberfläche des Befestigungselements mit einer Oberfläche des Verbindungsge- genstücks - bei vorgegebener mikroskopischer Glätte - umso geringer, umso größer die Periode der makroskopischen Unebenheiten ist. Eine Periode der makroskopischen Unebenheiten ist beispielsweise ein (mittle- rer) Abstand von (lokalen) Maxima der makroskopischen Unebenheiten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die makroskopischen Uneben- heiten der Oberfläche eine Periode von 50 μm oder größer, 100 μm oder größer und/oder 500 μm oder größer auf.

Dadurch kann ein Kaltverschweißen des Befestigungselements mit einem Ge- genstück besser vermieden werden. Insbesondere wird ein Kaltverschweißen umso stärker vermieden, umso größer die Periode der makroskopischen Un- ebenheiten ist. Die Limitierung der Vergrößerung der Periode ist durch die Ge- ometrie des Bauteils gegeben. So sollten pro Gewindegang (360°) mindestens 3 Perioden vorhanden sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die makroskopischen Uneben- heiten der Oberfläche eine Höhe von größer als 1000 nm, größer als 2000 nm und/oder größer als 3000 nm auf.

Dadurch kann ein Kaltverschweißen des Befestigungselements mit einem Ge- genstück besser vermieden werden. Insbesondere wird ein Kaltver sch weißen umso stärker vermieden, umso größer die Höhe der makroskopischen Uneben- heiten ist. Die Limitierung der Vergrößerung der Höhe ist gegeben durch das weiterhin vorhandene Spiel zwischen den Fügepartnern und der Festigkeit der Bauteile.

Eine Höhe der makroskopischen Unebenheiten ist beispielsweise ein (mittlerer oder maximaler) Höhenunterschied zwischen einem Minimum (Minima) der makroskopischen Unebenheiten und einem Maximum (Maxima) der makrosko- pischen Unebenheiten. Eine Höhe der makroskopischen Unebenheiten ist bei- spielsweise ein (mittlerer oder maximaler) Höhenunterschied zwischen einem Tal (Tälern) der makroskopischen Unebenheiten und einem Berg (Bergen) der makroskopischen Unebenheiten

Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Lithographieanlage mit einem wie vor- stehend beschriebenen Befestigungselement vorgeschlagen.

Bei einer Lithographieanlage, bei der Komponenten mittels des vorstehend be- schriebenen Befestigungselements befestigt sind, kann eine Beschädigung von Komponenten der Lithographieanlage durch einen Partikelabrieb von dem Be- festigungselement besser verhindert werden, während gleichzeitig ein Kaltver- schweißen vermieden wird.

Insbesondere kann vermieden werden, dass von dem Befestigungselement, z. B. beim Befestigen, Partikel abgerieben werden und auf eine Komponente der Li- thographieanlage fallen. Beispielsweise kann vermieden werden, dass ein opti- sches Element der Lithographieanlage durch abgeriebene Partikel verunreinigt wird und eine optische Eigenschaft des optischen Elements beeinträchtigt wird. Beispielsweise kann vermieden werden, dass ein mechanisches System der Li- thographieanlage durch abgeriebene Partikel verunreinigt wird und in seiner Funktion beeinträchtigt wird. Beispielsweise kann vermieden werden, dass eine elektronische Anordnung der Lithographieanlage durch abgeriebene Partikel verunreinigt wird und es zum Beispiel zu einem Kurzschluss in der elektroni- schen Anordnung kommt.

Die Lithographieanlage ist zum Beispiel eine DUV- oder eine EUV- Lithographieanlage. Dabei steht EUV für "extremes Ultraviolett" (Engl.: extre- me ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitshchts zwi- schen 0,1 nm und 30 nm. Weiterhin steht DUV für "tiefes Ultraviolett" (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwi- schen 30 nm und 250 nm.

Die DUV- oder EUV-Lithographieanlage umfasst ein Strahlformungs- und Be- leuchtungssystem und ein Projektionssystem. Insbesondere wird mit der DUV- oder EUV-Lithographieanlage das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.

Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Befesti- gungselements für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Das Verfahren weist die Schritte auf: a) mikroskopisches Glätten einer Oberfläche des Befestigungselements, und b) makroskopisches Verformen der mikroskopisch geglätteten Oberfläche, so dass makroskopische Unebenheiten der Oberfläche entstehen.

Insbesondere wird Schritt b) nach Schritt a) ausgeführt. Insbesondere wird das makroskopische Verformen an der bereits mikroskopisch geglätteten Oberfläche ausgeführt.

Die Oberfläche wird insbesondere dadurch makroskopisch verformt, dass die Oberfläche mit makroskopischen Unebenheiten, zum Beispiel in Form einer Dü- nenlandschaft und/oder zweidimensionalen Wellenstruktur versehen wird.

Gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts weist das mikroskopische Glätten ein Entgraten auf und/oder weist das makroskopische Verformen einen Materialabtrag auf.

Insbesondere weist das mikroskopische Glätten ein Abtragen von Material in Form eines Abtragens von Graten, Spitzen und Kanten auf.

Insbesondere wird das makroskopische Verformen an einer bereits mikrosko- pisch glatten Oberfläche ausgeführt. Insbesondere wird das makroskopische Ver- formen an einer entgrateten Oberfläche ausgeführt. Insbesondere erfolgt ein Ma- terialabtrag beim makroskopischen Verformen großflächiger als beim mikrosko- pischen Glätten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts wird die Oberfläche des Befestigungselements derart mikroskopisch geglättet, dass die geglättete Oberfläche glatt ist bis auf mikroskopische Unebenheiten mit einer Periode von 1 μm oder kleiner, 0,5 μm oder kleiner und/oder 0,1 μm oder kleiner. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts wird die Oberfläche des Befestigungselements derart mikroskopisch geglättet, dass die geglättete Oberfläche glatt ist bis auf mikroskopische Unebenheiten mit einer Höhe von kleiner als 1000 nm, kleiner als 500 nm, kleiner als 300 nm und/oder kleiner als 100 nm.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts wird die Oberfläche des Befestigungselements derart makroskopisch verformt, dass die makroskopi- schen Unebenheiten eine Periode aufweisen, die um mindestens einen Faktor 100 oder einen Faktor 1000 größer ist als eine Periode der mikroskopischen Un- ebenheiten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts wird die Oberfläche des Befestigungselements derart makroskopisch verformt, dass die makroskopi- schen Unebenheiten eine Höhe von größer als 1000 nm, größer als 2000 nm und/oder größer als 3000 nm aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts weist das mikro- skopische Glätten der Oberfläche ein erstes Elektropolieren auf zum Herstellen der mikroskopisch geglätteten Oberfläche, und/oder weist das makroskopische Verformen der mikroskopisch geglätteten Oberfläche ein zweites Elektropolieren derart auf, dass dabei die mikroskopisch geglättete Oberfläche mit makroskopi- schen Unebenheiten versehen wird.

Dadurch, dass das mikroskopische Glätten und das makroskopische Verformen durch Elektropolieren erfolgt, kann das mikroskopische Glätten und/oder das makroskopische Verformen ohne Anwendung mechanischer Prozesse (z. B. ohne mechanische Beanspruchung und mechanisches Druckausüben) ausgeführt wer- den. Insbesondere kann das mikroskopische Glätten und/oder das makroskopi- sche Verformen genau und/oder gut reproduzierbar ausgeführt werden. Das erste und zweite Elektropolieren ist insbesondere ein elektrochemisches Ab- tragen von Material an der Oberfläche des Befestigungselements. Dabei bildet das Befestigungselement eine Anode in einem elektrochemischen Prozess, durch den Material von der Oberfläche des aniodischen Befestigungselements abgetra- gen und in ein Elektrolytbad, in das das Befestigungselement getaucht ist, abge- geben wird. Beispielsweise ist ein Pluspol einer Gleichspannungsquelle elektrisch mit dem Befestigungselement verbunden, während ein Minuspol der Gleichspannungsquelle elektrisch mit einem in das Elektrolytbad eingetauchten elektrischen Leiter (Kathode) verbunden ist. Bei Anlegen einer Spannung fließt ein Strom von der Anode zur Kathode, wobei Metallionen von der Oberfläche des aniodischen Befestigungselements abgetragen werden.

Beispielsweise weist das mikroskopische Glätten der Oberfläche ein erstes Elektropolieren derart auf, dass dabei die Oberfläche bis auf mikroskopische Unebenheiten mit einer Periode von 1 μm oder kleiner, 0,5 μm oder kleiner und/oder 0,1 μm oder kleiner geglättet wird.

Das zweite Elektropolieren erfolgt zum Beispiel kontinuierhch mit dem ersten Elektropolieren. Das zweite Elektropolieren ist beispielsweise ein Üb er elektropo- lieren, bei dem in ein Grundmaterial des Befestigungselements hinein Material abgetragen wird.

Bei dem ersten Elektropolieren, durch das die Oberfläche mikroskopisch geglät- tet wird, ist der Materialabtrag überwiegend von einem herrschenden elektri- schen Feld abhängig. Da das elektrische Feld an scharfen Kanten der Oberfläche (z. B. an Graten) größer ist als an der übrigen Oberfläche, werden beim ersten Elektropolieren (herausstehende) Spitzen, Kanten und Grate sowie Erhöhungen (Berge) einer Mikrorauheit der Oberfläche abgetragen. Bei Beginn des zweiten Elektropolierens ist die Oberfläche bereits mikrosko- pisch geglättet. Durch das zweite Elektropolieren wird die Oberfläche sodann makroskopisch uneben gestaltet, da dabei der Materialabtrag überwiegend von chemischen Eigenschaften der Oberfläche abhängt. Schwankungen der Materi- alzusammensetzung an der Oberfläche des Befestigungselements führen zu ei- nem lokal unterschiedlichen Materialabtrag und somit zu den makroskopischen Unebenheiten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts wird das erste Elektropolieren mindestens eine Minute, mindestens zwei Minuten und/oder mindestens drei Minuten angewendet, und/oder wird das zweite Elektropolieren mindestens eine Minute, mindestens zwei Minuten, mindestens drei Minuten, mindestens vier Minuten, mindestens fünf Minuten und/oder mindestens sechs Minuten angewendet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts weist das Verfah- ren nach dem makroskopischen Verformen der Oberfläche in Schritt b) einen Schritt eines Härtens der Oberfläche auf.

Durch das Härten der Oberfläche kann eine mechanische Eigenschaft des Befes- tigungselements verbessert werden. Beispielsweise kann eine Abnutzungsbe- ständigkeit verbessert werden. Durch das Härten der Oberfläche kann bei- spielsweise ein Partikelabrieb und ein Kaltverschweißen des Befestigungsele- ments mit einem Verbindungsgegenstück noch besser verhindert werden.

Das Härten ist zum Beispiel ein Kolsterisieren der Oberfläche. Durch Kolsteri- sieren wird die Oberfläche des Befestigungselements gehärtet, ohne seine Korro- sionsbeständigkeit zu beeinträchtigen. Kolsterisieren ist insbesondere eine Oberflächenhärtung von austenitischen, rostfreien Edelstahlmaterialien. Dabei werden bei niedriger Temperatur (kleiner 500 Grad Celsius) erhebliche Mengen an Kohlenstoff in das Befestigungselement ein diffundiert.

"Ein" ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genann- te Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichun- gen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Die für das Befestigungselement beschriebenen Ausführungsformen und Merk- male gelten für die vorgeschlagene Lithograpieanlage und für das vorgeschlage- ne Verfahren entsprechend und umgekehrt.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht expli- zit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausfüh- rungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegen- stand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungs- beispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzug- ten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Fig. 1A zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer EUV- Lithographieanlage;

Fig. 1B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV- Lithographieanlage;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Schraubverbindung der EUV- Lithographieanlage aus Fig. 1A oder der DUV-Lithographieanlage aus Fig. 1B;

Fig. 3 zeigt einen Aufbau zum elektrochemischen Elektrop oberen einer Schraube der Schraubverbindung aus Fig. 2;

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Oberfläche der Schraube der Schraubverbindung aus Fig. 2 vor einem ersten Elektropolieren;

Fig. 5 zeigt einen Bildausschnitt V aus Fig. 4 in einer vergrößerten Ansicht;

Fig. 6 zeigt einen Bildausschnitt VI aus Fig. 5 in einer vergrößerten Ansicht;

Fig. 7 zeigt eine Ansicht ähnlich wie Fig. 4, wobei die Oberfläche der Schraube nach dem ersten Elektropolieren gezeigt ist;

Fig. 8 zeigt einen Bildausschnitt VIII aus Fig. 7 in einer vergrößerten Ansicht;

Fig. 9 zeigt einen Bildausschnitt IX aus Fig. 8 in einer vergrößerten Ansicht;

Fig. 10 zeigt eine Ansicht ähnlich wie Fig. 7, wobei die Oberfläche der Schraube nach einem zweiten Elektropolieren gezeigt ist;

Fig. 11 zeigt einen Bildausschnitt XI aus Fig. 10 in einer vergrößerten Ansicht; Fig. 12 zeigt einen Bildausschnitt XII aus Fig. 11 in einer vergrößerten Ansicht; und

Fig. 13 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen der Schraube aus Fig. 2.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Be- zugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendi- gerweise maßstabsgerecht sind.

Fig. 1A zeigt eine schematische Ansicht einer EUV-Lithographieanlage 100A, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektions- system 104 umfasst. Dabei steht EUV für "extremes Ultraviolett" (Engl.: extre- me ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwi- schen 0,1 nm und 30 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projektionssystem 104 sind jeweils in einem nicht gezeigten Vakuum- Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Vakuum -Gehäuse mit Hilfe einer nicht darge- stellten Evakuierungsvorrichtung evakuiert wird. Die Vakuum-Gehäuse sind von einem nicht dargestellten Maschinenraum umgeben, in welchem Antriebs- vorrichtungen zum mechanischen Verfahren beziehungsweise Einstellen von optischen Elementen vorgesehen sind. Ferner können auch elektrische Steue- rungen und dergleichen in diesem Maschinenraum vorgesehen sein.

Die EUV-Lithographieanlage 100A weist eine EUV-Lichtquelle 106A auf. Als EUV-Lichtquelle 106A kann beispielsweise eine Plasmaquelle (oder ein Syn- chrotron) vorgesehen sein, welche Strahlung 108A im EUV-Bereich (extrem ult- ravioletter Bereich), also beispielsweise im Wellenlängenbereich von 5 nm bis 20 nm, aussendet. Im Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV- Strahlung 108A gebündelt und die gewünschte Betriebswellenlänge aus der EUV-Strahlung 108A herausgefiltert. Die von der EUV-Lichtquelle 106A erzeug- te EUV-Strahlung 108A weist eine relativ niedrige Transmissivität durch Luft auf, weshalb die Strahlführungsräume im Strahlformungs- und Beleuchtungs- system 102 und im Projektionssystem 104 evakuiert sind.

Das in Fig. 1A dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 weist fünf Spiegel 110, 112, 114, 116, 118 auf. Nach dem Durchgang durch das Strahl- formungs- und Beleuchtungssystem 102 wird die EUV-Strahlung 108A auf eine Photomaske (Engl.: reticle) 120 geleitet. Die Photomaske 120 ist ebenfalls als reflektives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Weiter kann die EUV-Strahlung 108A mittels eines Spie- gels 122 auf die Photomaske 120 gelenkt werden. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder dergleichen abgebildet wird.

Das Projektionssystem 104 (auch als Projektionsobjektiv bezeichnet) weist sechs Spiegel Ml bis M6 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Spiegel Ml bis M6 des Projektionssystems 104 symmet- risch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Spiegel Ml bis M6 der EUV- Lithographieanlage 100A nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Spiegel Ml bis M6 vorgesehen sein. Des Weite- ren sind die Spiegel Ml bis M6 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlfor- mung gekrümmt.

Fig. 1B zeigt eine schematische Ansicht einer DUV-Lithographieanlage 100B, welche ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und ein Projektions- system 104 umfasst. Dabei steht DUV für "tiefes Ultraviolett" (Engl.: deep ultra- violet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 und das Projek- tionssystem 104 können - wie bereits mit Bezug zu Fig. 1A beschrieben - in ei- nem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit ent- sprechenden Antriebs Vorrichtungen umgeben sein.

Die DUV-Lithographieanlage 100B weist eine DUV-Lichtquelle 106B auf. Als DUV-Lichtquelle 106B kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 108B im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emit- tiert.

Das in Fig. 1B dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 102 leitet die DUV-Strahlung 108B auf eine Photomaske 120. Die Photomaske 120 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 102, 104 angeordnet sein. Die Photomaske 120 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 104 verkleinert auf einen Wafer 124 oder derglei- chen ab gebildet wird.

Das Projektionssystem 104 weist mehrere Linsen 128 und/oder Spiegel 130 zur Abbildung der Photomaske 120 auf den Wafer 124 auf. Dabei können einzelne Linsen 128 und/oder Spiegel 130 des Projektionssystems 104 symmetrisch zu einer optischen Achse 126 des Projektionssystems 104 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 128 und Spiegel 130 der DUV- Lithographieanlage 100B nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 128 und/oder Spiegel 130 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel 130 in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.

Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 128 und dem Wafer 124 kann durch ein flüssiges Medium 132 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 132 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein sol- eher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 132 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.

Fig. 2 zeigt eine Schraubverbindung 200 der EUV-Lithographieanlage 100A aus Fig. 1A oder der DUV-Lithographieanlage 100B aus Fig. 1B. Die Schraubverbin- dung 200 weist ein Befestigungsmittel 202 in Form einer Schraube und ein Ver- bindungsgegenstück 204 in Form einer Mutter auf. Die Schraube 202 und das Verbindungsgegenstück 204 dienen zur Befestigung von Komponenten 206 und 208 der EUV- und/oder DUV-Lithographieanlage 100A, 100B. Die Komponenten 206 und 208 können beliebige Komponenten der EUV- und/oder DUV- Lithographieanlage 100A, 100B sein. In Fig. 2 sind die Komponenten 206 und 208 nur teilweise gezeigt. Insbesondere ist jeweils lediglich ein Bereich der Komponenten 206 und 208 gezeigt, der ihre Befestigung aneinander zeigt.

Die Schraube 202 weist einen Schraubenkopf 210 und einen Schaft 212 mit ei- nem Außengewinde 214 auf. Die Schraube 202 ist beispielsweise aus einem aus- tenitischen Edelstahl hergestellt. Die Schraube ist zum Beispiel aus einem aus- tenitischen Edelstahl der Stahlgruppe A2 nach ISO 3506 hergestellt.

Eine Oberfläche 216" der Schraube 202 ist mikroskopisch glatt (Fig. 12) und weist zudem makroskopische Unebenheiten (1102, Fig. ll) auf. Die Oberflä- che 216" kann jede Oberfläche der Schraube 202 sein. Die Oberfläche 216" kann zum Beispiel eine Oberfläche des Schraubenkopfs 210 sein. Die Oberfläche 216" kann zum Beispiel eine Oberfläche des Gewindes 214 der Schraube 202 sein. Beispielsweise ist die Oberfläche 216" eine Oberfläche einer Schraubenflan- ke 218 des Gewindes 214, wie in dem vergrößerten Bildausschnitt in Fig. 2 zu sehen. Beim Verbinden der Schraube 202 mit der Mutter 204 greift das Außengewin- de 214 der Schraube 202 in ein Innengewinde 220 der Mutter 204 ein.

Die Schraube 202 wird beispielsweise mit einem Drehmoment von 10 Newton- meter an die Mutter 204 angezogen. Die Schraube kann auch mit einer anderen Drehmomentzahl angezogen werden.

Im Folgenden wird ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform zum Herstellen der Schraube 202, insbesondere zum Bearbeiten der Oberfläche 216, 216‘, 216" der Schraube 202 mit Bezug zu den Figuren 3 bis 13 beschrieben.

Fig. 3 zeigt einen Aufbau 300 zum elektrochemischen Elektropolieren der Schraube 202 aus Fig. 2. Als Beispiel sind in Fig. 3 drei gleiche Schrauben 202 gezeigt, die gleichzeitig in einer Elektrolytlösung 302 in einem Behälter 304 elektropoliert werden. Dazu sind die Schrauben 202 elektrisch mit einem Pluspol 306 einer Gleichstromquelle 308 verbunden. Weiterhin ist eine Kathode 310 elektrisch mit einem Minuspol 312 der Gleichstromquelle 308 verbunden. Die Schrauben 202 und die Kathode 310 sind in die Elektrolytlösung 302 einge- taucht. Beim Erzeugen einer Spannung mit der Gleichstromquelle 308 lösen sich Metallionen 314 von jeder der Schrauben 202 in die Elektrolytlösung 302. Die Metallionen 314 fließen (in Richtung) zu der Kathode 310.

Die Elektrolytlösung 302 ist zum Beispiel ein Gemisch aus Schwefelsäure und Phosphorsäure. Weiterhin kann die Elektrolytlösung 302 auch einen Wasseran- teil aufweisen. Die Elektrolytlösung 302 kann auch eine andere Zusammenset- zung aufweisen.

Die von der Gleichstromquelle 308 erzeugte Spannung beträgt zum Beispiel zwi- schen 3 und 6 Volt. Es kann auch ein anderer Spannungswert angewendet wer- den. Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Oberfläche 216 der Schraube 202 vor einem ersten Elektropolieren der Oberfläche 216. In Fig. 4 ist die Oberflä- che 216 der Schraube 202 im Bereich der Schraubenflanke 218 des Gewindes 214 der Schraube 202 zu sehen. Der in Fig. 4 gezeigte Ausschnitt hat zum Bei- spiel eine Breite von 0,7 mm.

Die Oberfläche 216 der Schraube 202 weist vor dem ersten Elektropolieren zum Beispiel Spitzen, Kanten und Grate auf. Als Beispiel ist in Fig. 4 ein Grat 402 im Querschnitt gezeigt. Des Weiteren weist die Oberfläche 216 vor dem ersten Elektropolieren auch außerhalb von Graten eine Mikrorauigkeit auf, wie in Fig. 5 zu sehen.

Fig. 5 zeigt einen Bildausschnitt V aus Fig. 4 in einer vergrößerten Ansicht. Der in Fig. 5 gezeigte Ausschnitt misst zum Beispiel 0 bis 500 μm in der Breite und 0 bis 24 μm in der Höhe. Wie in Fig. 5 zu sehen, ist die Oberfläche 216 vor dem ersten Elektropolieren mikroskopisch nicht glatt, sondern weist eine Mikrorau- heit auf.

Fig. 6 zeigt einen Bildausschnitt VI aus Fig. 5 in einer vergrößerten Ansicht. Der in Fig. 6 gezeigte Ausschnitt misst 0 bis 10 μm in der Breite und 0 bis 2500 nm in der Höhe. Wie in Fig. 6 zu sehen, weist die Oberfläche 216 eine Mikrorau- heit 602 auf, die lokale Maxima 604 (Berge) und lokale Minima 606 (Täler) auf- weist. In Fig. 6 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich einige der Ma- xima und Minima 604, 606 mit Bezugszeichen versehen. Vor dem ersten Elekt- ropolieren beträgt ein Höhenunterschied zwischen Maxima 604 und Minima 606 der Mikrorauheit 602 der Oberfläche 216 bis zu 2500 nm.

Würde man die Schraube 202 mit der ungeglätteten Oberfläche 216, wie sie in den Figuren 4 bis 6 gezeigt ist, mit einer Mutter 204 (Fig. 2) verbinden, so wäre der Abrieb von Partikeln von der Oberfläche 216 im Bereich des Gewindes 214 und der Kopfauflage des Schraubenkopfes 210 groß.

In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird die Schraube 202 mit der unge- glätteten Oberfläche 216 (Figuren 4 bis 6) mit dem in Fig. 3 gezeigten Auf- bau 300 elektropoliert. Die Schraube 202 wird dabei solange elektropoliert bis Spitzen, Kanten und Grate, wie beispielsweise der Grat 402 (Fig. 4) sowie eine Mikrorauheit (Fig. 5 und 6) elektrochemisch abgetragen sind. Beispielsweise wird die Schraube 202 in Schritt S1 drei Minuten lang mit dem in Fig. 3 gezeig- ten Aufbau 300 elektropoliert.

Das Ergebnis eines solchen ersten Elektropolierens ist in den Figuren 7 bis 9 gezeigt. Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen entsprechend ähnliche Ansichten und Ausschnitte wie die Figuren 4, 5 und 6.

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt der Oberfläche 216‘ der Schraube 202 im Bereich der Schraubenflanke 218 nach dem ersten Elektrop oberen in Schritt S1. Der in Fig. 7 gezeigte Ausschnitt hat zum Beispiel eine Breite von 0,7 mm.

Die Oberfläche 216‘ der Schraube 202 weist nach dem ersten Elektropolieren keine Grate mehr auf, zum Beispiel weist sie den Grat 402 (Fig. 4) nicht mehr auf. Außerdem ist die Oberfläche 216‘ auch darüber hinaus mikroskopisch ge- glättet.

Fig. 8 zeigt einen Bildausschnitt VIII aus Fig. 7 in einer vergrößerten Ansicht, und Fig. 9 zeigt einen Bildausschnitt IX aus Fig. 8 in einer vergrößerten Ansicht. Wie in Fig. 9 zu sehen, ist die Oberfläche 216‘ nach dem ersten Elektropolieren in Schritt S1 glatt bis auf mikroskopische Unebenheiten 902. Die mikroskopi- schen Unebenheiten 902 der Oberfläche 216‘ weisen zum Beispiel lokale Maxi- ma 904 und zwischen lokalen Maxima 904 lokale Minima auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 9 lediglich zwei der Maxima 904 mit Bezugszei- chen versehen. Ein (mittlerer) Abstand P1 zwischen zwei nebeneinanderhegen- den Maxima 904, d. h. eine Periode P1 der mikroskopischen Unebenheiten 902, hat zum Beispiel eine Größe im sub-μm-Bereich. In dem in Fig. 9 gezeigten Bei- spiel ist der mittlere Abstand P1 zwischen zwei benachbarten Maxima 904 der mikroskopischen Unebenheiten 902 kleiner als 0,2 μm. In anderen Beispielen kann der mittlere Abstand P1 zwischen zwei benachbarten Maxima 904 der mikroskopischen Unebenheiten 902 (Periode P1 der mikroskopischen Uneben- heiten 902) auch kleiner als 0,1 μm sein. Eine Höhe H1 der mikroskopischen Unebenheiten 902 (d. h. zum Beispiel ein Abstand in der Höhe zwischen einem Maximum 904 und einem Minimum der mikroskopischen Unebenheiten 902) ist beispielsweise kleiner als 300 nm.

Bei einer Schraube 202 mit der mikroskopisch geglätteten Oberfläche 216‘ (Figu- ren 7 bis 9) wäre ein Partikelabrieb bei einem Verschrauben verringert im Ver- gleich zu einer Schraube 202 mit der ungeglätteten Oberfläche 216 (Figuren 4 bis 6). Jedoch wäre das Risiko eines Festfressens gegeben.

In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird die Schraube 202 mit der mik- roskopisch geglätteten Oberfläche 216‘ (Figuren 7 bis 9) mit dem in Fig. 3 gezeig- ten Aufbau 300 weiter elektropoliert. Die Schraube 202 wird dabei solange wei- ter elektropoliert bis sich ausgehend von der geglätteten Oberfläche 216‘ zusätz- lich makroskopische Unebenheiten (Figuren 10 bis 12) herausbilden. Beispiels- weise wird die Schraube 202 in Schritt S2 weitere drei Minuten mit dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau 300 elektropoliert.

Das Ergebnis eines solchen zweiten Elektropolierens in Schritt S2 ist in den Fi- guren 10 bis 12 gezeigt. Die Figuren 10, 11 und 12 zeigen entsprechend ähnliche Ansichten und Ausschnitte wie die Figuren 4, 5 und 6. Wie in Fig. 10 zu sehen, wurde durch das weitere Elektropolieren (zweites Elekt- ropolieren) in Schritt S2 großflächig Material an der Oberfläche 216" der Schraube 202 abgetragen. Fig. 11 zeigt einen Bildausschnitt XI aus Fig. 10 in einer vergrößerten Ansicht, und Fig. 12 zeigt einen Bildausschnitt XII aus Fig. 11 in einer vergrößerten Ansicht. Durch das großflächige Abtragen von Ma- terial an der Oberfläche 216" bei dem zweiten Elektropolieren haben sich mak- roskopische Unebenheiten 1102 (Fig. ll) in der Art einer Dünenlandschaft und/oder einer dreidimensionalen Wellenstruktur (zweidimensional in der Quer- schnittsansicht der Figuren) herausgebildet. Die makroskopischen Unebenhei- ten 1102 weisen lokale Maxima 1104 und lokale Minima 1106 auf. In dem Aus- schnitt von Fig. 11 sind lediglich zwei der Maxima 1104 und eines der Mini- ma 1106 gezeigt und mit einem Bezugszeichen versehen. Eine Periode P2 (durchschnittlicher Abstand nebeneinanderliegender Maxima 1104) der makro- skopischen Unebenheiten 1102 nach dem zweiten Elektropolieren in Schritt S2 beträgt etwa 50 bis 500 μm (0,05 bis 0,5 mm) und liegt damit im sub-mm- Bereich. Die Periode P2 liegt jedoch insbesondere nicht im sub- μm -Bereich.

Eine Höhe H2 der makroskopischen Unebenheiten 1102 (d. h. zum Beispiel ein Abstand in der Höhe zwischen einem Maximum 1104 und einem Minimum 1106 der makroskopischen Unebenheiten 1102) ist beispielsweise größer als 3000 nm (3 μm). In dem in Fig. 11 gezeigten Beispiel ist eine Höhe H2 zwischen dem rech- ten mit einem Bezugszeichen versehenen Maximum 1104 und dem mit dem Be- zugszeichen 1106 versehenen Minimum etwa 6000 nm (6 μm).

In der Vergrößerung von Fig. 12 ist zu sehen, dass die Oberfläche 216" auf einer mikroskopischen Skala noch immer glatt ist bis auf mikroskopische Unebenhei- ten 902 (siehe auch Fig. 9).

Wird die Schraube 202 mit der Oberfläche 216" (Figuren 10 bis 12) mit einer Mutter 204 (Fig. 2) verschraubt, dann ist die Oberfläche 216" im Bereich der Schraubenflanke 218 des Gewindes 214 der Schraube 202 nur im Bereich der Maxima 1104 mit einer Oberfläche des Innengewindes 220 der Mutter 204 in Kontakt. Insbesondere ist die Oberfläche 216" der Schraube 202 nur punktuell im Bereich der Maxima 1104 mit einer Oberfläche der Mutter 204 in Kontakt. Durch diese Verringerung der Kontaktfläche zwischen der Schraube 202 und der Mutter 204 wird ein Kaltverschweißen der Schraube 202 mit der Mutter 204 vermieden. Außerdem ist dadurch, dass die Oberfläche 216" mikroskopisch glatt ist, ein Partikelabrieb von der Oberfläche 216" gering. In einem Schritt S3 des Verfahrens wird die Oberfläche 216" gehärtet, zum Bei- spiel kolsterisiert, um ein Kaltverschweißen mit dem Verbindungsgegenstück der Schraube 202 (Mutter 204, Fig. 2) noch besser zu vermeiden.

Folglich kann sowohl ein Kaltverschweißen als auch ein Partikelabrieb durch eine Schraubverbindung in der DUV- oder EUV-Lithographieanlage verhindert werden.

Es wird angemerkt, dass in dem gezeigten Beispiel das Verbindungsgegenstück der Schraube 202 (Mutter 204) nicht elektropoliert und/oder nicht gehärtet wird.

Obwohl die vorhegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrie- ben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

100A EUV-Lithographieanlage

100B DUV-Lithographieanlage

102 Strahlformungs- und Beleuchtungssystem

104 Projektionssystem

106A EUV-Lichtquelle

106B DUV-Lichtquelle

108A EUV-Strahlung

108B DUV-Strahlung

110 Spiegel

112 Spiegel

114 Spiegel

116 Spiegel

118 Spiegel

120 Photomaske

122 Spiegel

124 Wafer

126 optische Achse

128 Linse

130 Spiegel

132 Medium

200 Schraubverbindung

202 Befestigungsmittel (Schraube)

204 Mutter 206 Komponente 208 Komponente 210 Kopf 212 Schaft 214 Gewinde 216, 216‘, 216” Oberfläche

218 Flanke

220 Gewinde

300 Aufbau

302 Elektrolyt

304 Behälter

306 Pluspol

308 Gleichspannungsquelle

310 Kathode

312 Minuspol

314 Ion

402 Grat

602 Mikrorauheit

604 Maximum

606 Minimum

902 Unebenheiten

904 Maximum

1102 Unebenheiten

1104Maximum

1106 Minimum

Hl Höhe H2 Höhe Ml Spiegel M2 Spiegel M3 Spiegel M4 Spiegel M5 Spiegel M6 Spiegel P1 Periode (mittlerer Abstand) P2 Periode (mittlerer Abstand)

S 1 Verfahrensschritt

S2 Verfahrensschritt

S3 Verfahrensschritt