DE102011005940A1

DE102011005940A1 - EUV-Spiegelanordnung, optisches System mit EUV-Spiegelanordnung und Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems mit EUV-Spiegelanordnung

Info

Publication number: DE102011005940A1
Application number: DE201110005940
Authority: DE
Inventors: Dr. Dinger Udo; Prof. Dr. Bijkerk Frederik; Muharrem Bayraktar
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Eine EUV-Spiegelanordnung (100) hat einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spiegelelementen (110, 111, 112), die gemeinsam eine Spiegelfläche der Spiegelanordnung bilden. Jedes Spiegelelement hat ein Substrat (120) und eine auf dem Substrat aufgebrachte, für Strahlung aus dem extremen Ulraviolettbereich (EUV) reflektierend wirkende Mehrlagen-Schichtanordnung (130), die eine Vielzahl von Schichtpaaren (135) mit abwechselnden Schichten aus einem hoch brechenden Schichtmaterial und einem niedrig brechenden Schichtmaterial umfasst. Die Mehrlagen-Schichtanordnung weist eine zwischen einer Strahlungseintrittsfläche und dem Substrat angeordnete, aus einem piezoelektrisch aktiven Schichtmaterial bestehende aktive Schicht (140) auf, deren Schichtdicke (z) durch Einwirkung eines elektrischen Feldes veränderbar ist. Für jede aktive Schicht ist eine Elektrodenanordnung zur Erzeugung eines auf die aktive Schicht wirkenden elektrischen Feldes vorgesehen.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine EUV-Spiegelanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, auf ein optisches System mit einer EUV-Spiegelanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 16 sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 21. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die EUV-Mikrolithographie. Andere Anwendungsgebiete liegen in der EUV-Mikroskopie und der EUV-Maskenmetrologie.
Beschreibung des Standes der Technik
Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen werden heutzutage überwiegend mikrolithographische Projektionsbelichtungsverfahren eingesetzt. Dabei werden Masken (Retikel) oder andere Mustererzeugungseinrichtungen verwendet, die das Muster einer abzubildenden Struktur tragen oder bilden, z. B. ein Linienmuster einer Schicht (Layer) eines Halbleiterbauelementes. Das Muster wird in einer Projektionsbelichtungsanlage zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv im Bereich der Objektfläche des Projektionsobjektivs positioniert und mit einer vom Beleuchtungssystem bereitgestellten Beleuchtungsstrahlung beleuchtet. Die durch das Muster veränderte Strahlung läuft als Projektionsstrahlung durch das Projektionsobjektiv, welches das Muster auf das zu belichtende, mit einer strahlungsempfindlichen Schicht beschichtete Substrat abbildet.
Das Muster wird mit Hilfe eines Beleuchtungssystems beleuchtet, welches aus der Strahlung einer primären Strahlungsquelle eine auf das Muster gerichtete Beleuchtungsstrahlung formt, die durch bestimmte Beleuchtungsparameter gekennzeichnet ist und innerhalb eines Beleuchtungsfeldes definierter Form und Größe auf das Muster auftrifft. Innerhalb des Beleuchtungsfeldes sollte eine vorgegebene örtliche Intensitätsverteilung vorliegen, die normalerweise möglichst gleichmäßig (uniform) sein soll.
In der Regel werden je nach Art der abzubildenden Strukturen unterschiedliche Beleuchtungsmodi (sogenannte Beleuchtungssettings) verwendet, die durch unterschiedliche örtliche Intensitätsverteilungen der Beleuchtungsstrahlung in einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems charakterisiert werden können. Hierdurch kann im Beleuchtungsfeld eine bestimmte Beleuchtungswinkelverteilung bzw. eine bestimmte Verteilung der auftreffenden Intensität im Winkelraum vorgegeben werden.
Um immer feinere Strukturen erzeugen zu können, werden unterschiedliche Ansätze verfolgt. Beispielsweise kann das Auflösungsvermögen eines Projektionsobjektivs dadurch erhöht werden, dass die bildseitige numerische Apertur (NA) des Projektionsobjektives vergrößert wird. Ein anderer Ansatz besteht darin, mit kürzeren Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung zu arbeiten.
Wird versucht, die Auflösung durch Steigerung der numerischen Apertur zu verbessern, so können sich Probleme dadurch ergeben, dass mit steigender numerischer Apertur die erzielbare Schärfentiefe (depth of focus, DOF) abnimmt. Dies ist nachteilig, weil beispielsweise aus Gründen der erzielbaren Ebenheit der zu strukturierenden Substrate und mechanischer Toleranzen eine Schärfentiefe in der Größenordnung von mindestens 0.1 nm wünschenswert ist.
Unter anderem aus diesem Grund wurden optische Systeme entwickelt, die bei moderaten numerischen Aperturen arbeiten und die Vergrößerung des Auflösungsvermögens im Wesentlichen durch die kurze Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) erzielen, insbesondere mit Arbeiswellenlängen im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der EUV-Lithographie mit Arbeitswellenlängen um 13.5 nm kann beispielsweise bei bildseitigen numerischen Aperturen von NA = 0.3 theoretisch eine Auflösung in der Größenordnung von 0.03 μm bei typischen Schärfentiefen in der Größenordnung von ca. 0.15 μm erreicht werden.
Strahlung aus dem extrem Ultraviolettbereich kann nicht mit Hilfe refraktiver optischer Elemente fokussiert oder geführt werden, da die kurzen Wellenlängen von den bekannten, bei höheren Wellenlängen transparenten optischen Materialien absorbiert werden. Daher werden für die EUV-Lithographie Spiegelsysteme eingesetzt. Ein für Strahlung aus dem EUV-Bereich reflektierend wirkender Spiegel (EUV-Spiegel) hat typischerweise ein Substrat, auf dem eine für Strahlung aus dem extremen Ulraviolettbereich (EUV) reflektierend wirkende Mehrlagen-Schichtanordnung (multilayer) aufgebracht ist, die viele Schichtpaare mit abwechselnd niedrigbrechendem und hochbrechendem Schichtmaterial aufweist. Schichtpaare für EUV-Spiegel werden häufig mit den Schichtmaterial-Kombinationen Molybdän/Silizium (Mo/Si) oder Ruthenium/Silizium (Ru/Si) aufgebaut.
Zur Gewährleistung einer möglichst guten Uniformität der lithographischen Abbildung wird in der Regel angestrebt, in dem durch das Beleuchtungssystem beleuchteten Beleuchtungsfeld eine möglichst gleichmäßige Intensitätsverteilung zu erzeugen. Weiterhin strebt man normalerweise an, die für eine bestimmte Belichtung gewünschte örtliche Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlen in der Pupillenfläche des Beleuchtungssystems möglichst exakt an die gewünschte räumliche Intensitätsverteilung anzunähern bzw. Abweichungen von einer gewünschten räumlichen Intensitätsverteilung so gering wie möglich zu halten. Diese Anforderungen müssen durch das lithographische optische System nicht nur zum Zeitpunkt seiner Auslieferung erfüllt werden, sondern über die gesamte Lebensdauer des optischen Systems hinweg ohne signifikante Änderung erhalten bleiben. Während im ersteren Fall eventuelle Abweichungen im Wesentlichen auf Design-Residuen und Fertigungsfehlern beruhen, werden Veränderungen über die Lebensdauer hinweg häufig im Wesentlichen durch Alterungserscheinungen verursacht.
In optischen Systemen für die Lithographie mit Ultraviolettlicht aus dem tiefen oder sehr tiefen Ultraviolettbereich (DUV oder VUV) können eventuell entstehende Nichtuniformitäten in der Regel durch ansteuerbare mechanische Kompensatoren kompensiert werden (vgl. z. B. US 2008/113281 A1 oder US 7,545585 B2 ).
In optischen Systemen für die EUV-Mikrolithographie sind solche Kompensatoren unter anderem aus geometrischen Gründen deutlich schwieriger zu realisieren. Beispielsweise existiert häufig keine zur Objektebene des Projektionsobjektivs optisch konjugierte, frei zugängliche Zwischenfeldebene, in der die Feldhomogenität einfach korrigiert werden kann. Die WO 2010/049020 A1 offenbart Möglichkeiten zur Korrektur der Beleuchtungsintensitätsverteilung und der Beleuchtungswinkelverteilung im Beleuchtungsfeld eines EUV-Beleuchtungssystems. Andere Korrektureinrichtungen sind in US 2003/0063266 A1 , EP 1 349 009 A2 , US 2008/0165925 A1 oder WO 2009/135576 A1 offenbart.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine EUV-Spiegelanordnung sowie ein damit ausgestattetes optisches System bereitzustellen, die z. B. in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt werden können, um über die gesamte Lebensdauer der Projektionsbelichtungsanlage hinweg eine hohe Treue und Stabilität der Beleuchtungsintensität in Feld und Pupille bezüglich einer vorgegebenen Verteilung und damit der lithographischen Abbildungsgüte zu gewährleisten.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine EUV-Spiegelanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin werden ein optisches System mit einer EUV-Spiegelanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 16 und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen optischen Systems mit den Merkmalen von Anspruch 21 bereitgestellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die EUV-Spiegelanordnung hat eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spiegelelementen, die gemeinsam eine Spiegelfläche der Spiegelanordnung bilden. Die Element-Spiegelfläche eines Spiegelelementes bildet dabei einen Bruchteil der gesamten Spiegelfläche. Spiegelelemente können beispielsweise in Reihen und Spalten im Wesentlichen flächenfüllend oder vollständig flächenfüllend oder aber mit gegenseitigem Abstand nebeneinander angeordnet sein. Die Spiegelelemente können voneinander gesondert und gegebenenfalls durch Zwischenräume getrennt an einer Trägerstruktur montierbare Spiegelelemente sein.
Es ist auch möglich, dass die Spiegelelemente ein gemeinsames Substrat haben und die Mehrlagen-Schichtanordnung über den gesamten nutzbaren Bereich durchgehende Schichten aufweist. In diesem Fall kann die Elektrodenanordnung eine oder mehrere strukturierte Elektroden aufweisen, um die den einzelnen Spiegelelementen zugeordneten Bereiche einer aktiven Schichten unabhängig voneinander mit einem elektrischen Feld vorgebbarer Stärke beaufschlagen zu können.
Eine Mehrlagen-Schichtanordnung hat eine Vielzahl von Schichtpaaren, die jeweils eine Schicht aus einem relativ hoch brechenden Schichtmaterial und eine Schicht aus einem (relativ dazu) niedrig brechenden Schichtmaterial umfassen. Solche Schichtpaare werden auch als „Doppelschicht” oder „bilayer” bezeichnet. Eine Schichtanordnung mit vielen Schichtpaaren wirkt nach Art eines „Distributed Bragg Reflectors”. Dabei wird durch die Schichtanordnung ein Kristall simuliert, dessen zur Bragg-Reflexion führenden Netzebenen durch die Schichten des Materials mit dem niedrigeren Realteil des Brechungsindex gebildet werden. Die optimale Periodendicke der Schichtpaare wird für eine vorgegebene Wellenlänge sowie für einen vorgegebenen Inzidenzwinkel(bereich) durch die Bragg-Gleichung bestimmt und liegt in der Regel zwischen 1 nm und 10 nm.
Ein Schichtpaar kann zusätzlich zu den beiden Schichten aus relativ hoch brechendem bzw. relativ niedrig brechenden Material noch eine oder mehrere weitere Schichten aufweisen, beispielsweise eine zwischengeschaltete Barriereschicht zur Reduzierung der Interdiffusion zwischen benachbarten Schichten.
Die Mehrlagen-Schichtanordnung eines Spiegelelements hat mindestens eine zwischen einer Strahlungseintrittsfläche und dem Substrat angeordnete aktive Schicht, die aus einem piezoelektrisch aktiven Schichtmaterial besteht. Aufgrund dieser Materialeigenschaft des aktiven Schichtmaterials kann die Schichtdicke der aktiven Schicht durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändert werden. Für jede aktive Schicht ist eine Elektrodenanordnung zur Erzeugung eines auf die aktive Schicht wirkenden elektrischen Feldes vorgesehen. Dadurch können die aktiven Schichten der Spiegelelemente bei Bedarf unabhängig voneinander aktiviert und damit bezüglich ihrer Schichtdicken verändert werden. Als Folge davon können die Reflexionseigenschaften der EUV-Spiegelanordnung über die Spiegelfläche hinweg lokal unterschiedlich beeinflusst werden.
Dabei wird der inverse Piezoeffekt ausgenutzt, bei dem sich das aktive Schichtmaterial unter Einwirkung eines elektrischen Feldes reversibel verformt. Das kristalline aktive Schichtmaterial durchläuft dabei keine Phasenumwandlung, sondern es findet lediglich eine Verlagerung von positiven und negativen Ladungsschwerpunkten innerhalb der Kristallstruktur des elektrisch nicht leitenden aktiven Schichtmaterials statt.
Eine Elektrode der Elektrodenanordnung kann in Berührungskontakt mit der aktiven Schicht stehen. Es ist auch möglich, eine oder mehrere Elektroden mit Abstand zu der zu beeinflussenden aktiven Schicht anzuordnen, solange das elektrische Feld den mit Material gefüllten oder materialfreien Zwischenraum bis zur aktiven Schicht durchdringen kann. Somit können zwischen einer Elektrode und der aktiven Schicht auch eine oder mehrere Schichten der Schichtanordnung liegen. Insbesondere kann zur Erzeugung des elektrischen Feldes eine Spannung zwischen einer äußeren, substratfernen Schicht einer Schichtanordnung und einer inneren, substratnahen Schicht einer Schichtanordnung angelegt werden, wobei sich zwischen den Elektrodenschichten und der aktiven Schicht jeweils viele Schichtpaare befinden.
Die laterale Auflösung (Ortsauflösung) der Beeinflussung ist dabei von den lateralen Dimensionen der Element-Spiegelflächen der einzelnen Spiegelelemente abhängig. Laterale Dimensionen können je nach Anwendungsfall z. B. im Bereich von einem oder mehreren Millimetern oder Zentimetern liegen. Kleinere laterale Dimensionen, z. B. zwischen 1 μm und 900 μm, sind ebenfalls möglich. In der Spiegelfläche der Spiegelanordnung können mehr als 10 oder mehr als 100 oder mehr als 1000 unabhängig voneinander ansteuerbare Spiegelelemente vorgesehen sein. Es kann auch ausreichen, weniger als 10, beispielsweise nur zwei oder drei oder vier separat ansteuerbare Spiegelelemente vorzusehen. Dies kann z. B. für Justagezwecke oder Kalibrierungszwecke nützlich sein.
In die Mehrlagen-Schichtanordnung ist mindestens eine aktive Schicht integriert, deren Schichtdicke durch elektrische Ansteuerung der zugeordneten Elektrodenanordnung gezielt verändert werden kann.
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die mindestens eine aktive Schicht in Bezug auf die Schichtpaare der Mehrlagen-Schichtanordnung anzuordnen.
Bei manchen Ausführungsformen hat die Mehrlagen-Schichtanordnung eine zwischen der Strahlungseintrittsfläche und der aktiven Schicht angeordnete erste Schichtgruppe mit einer ersten Anzahl N1 von Schichtpaaren sowie eine zwischen der aktiven Schicht und dem Substrat angeordnete zweite Schichtgruppe mit einer zweiten Anzahl N2 von Schichtpaaren, wobei die Anzahlen N1 und N2 von Schichtpaaren der ersten Schichtgruppe und der zweiten Schichtgruppe derart ausgewählt sind, dass für mindestens einen Inzidenzwinkel der auf die Strahlungseintrittsfläche auftreffenden Strahlung die erste Schichtgruppe einen Anteil der eintretenden Strahlung durch die aktive Schicht zur zweiten Schichtgruppe transmittiert und die durch die Mehrlagen-Schichtanordnung reflektierte Strahlung einen durch die erste Schichtgruppe reflektierten ersten Anteil und einen durch die zweite Schichtgruppe reflektierten zweiten Anteil enthält.
In der Regel haben die erste und die zweite Schichtgruppe jeweils mehrere Schichtpaare, z. B. jeweils 10 oder mehr, oder 15 oder mehr Schichtpaare.
In diesem Fall trägt sowohl die substratferne erste Schichtgruppe als auch die substratnahe zweite Schichtgruppe zur Gesamtreflektivität eines Spiegelelementes bei. Durch die zwischengeschaltete aktive Schicht kann der Abstand der Schichtgruppen (gemessen senkrecht zur Schichtoberfläche) durch Anlegen einer äußeren Spannung verändert werden. Der Schichtaufbau der ersten Schichtgruppe ist vorzugsweise so gewählt, dass es für den betrachteten Inzidenzwinkel bzw. Inzidenzwinkelbereich zu einer konstruktiven Interferenz der an den einzelnen Grenzflächen innerhalb der ersten Schichtgruppe reflektierten Strahlungsanteile (Teilwellen) kommt. Entsprechendes gilt vorzugsweise auch für die Schichten der zweiten Schichtgruppe. Die zwischengeschaltete aktive Schicht führt eine optische Weglängendifferenz bzw. eine Phasenverschiebung zwischen den an der ersten Schichtgruppe reflektierten Strahlungsanteilen und den an der zweiten Schichtgruppe reflektierten Strahlungsanteilen ein. Durch Anlegen einer äußeren Spannung kann das Ausmaß der Phasenverschiebung stufenlos variiert werden.
Beträgt beispielsweise die eingeführte Phasenverschiebung in Abwesenheit eines elektrischen Feldes im Wesentlichen eine Wellenlänge oder ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, so interferieren der erste Anteil und der zweite Anteil der reflektierten Strahlung konstruktiv miteinander, so dass die Gesamtreflektivität des Spiegelelementes im Bereich der für den Inzidenzwinkelbereich geltenden maximal möglichen Reflektivität liegen kann. Wird dagegen die Schichtdicke der aktiven Schicht so eingestellt, dass die Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Anteil im Bereich einer halben Wellenlänge oder im Bereich von drei halben Wellenlängen etc. liegt, so findet zwischen dem ersten Anteil und dem zweiten Anteil eine destruktive Interferenz statt, so dass sich die aus dem ersten Anteil und dem zweiten Anteil ergebende Gesamtreflektivität niedriger ist als die mit den Schichtgruppen maximal möglichen Maximalreflektivität.
Beträgt beispielsweise die Änderung der optischen Weglänge im einfachen Durchtritt durch die aktive Schicht ein Viertel der Arbeitswellenlänge, und ist die aktive Schicht in geeigneter Tiefe derart platziert, dass der erste und der zweite Anteil im Wesentlichen gleiche Intensität haben, dann kann die Reflexion im Wesentlichen vollständig unterdrückt werden. Zwischen diesen Extremen (maximale Reflektivität eines Spiegelelementes und vollständige Unterdrückung der Reflexion eines Spiegelementes) ergeben sich zahlreiche Varianten, die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Die zwischen der ersten und der zweiten Schichtgruppe integrierte aktive Schicht wirkt nach Art eines integrierten Fabry-Perot-Interferometers (Etalons) mit elektrisch verstellbarem Abstand zwischen seinen reflektierend wirkenden Grenzflächen.
In vielen Fällen ist es nicht nötig oder gefordert, die Reflektivität eines Spiegelelementes zwischen maximaler Reflexion und vollständiger Reflexionsunterdrückung zu variieren. Häufig reicht es aus, wenn der Reflexionsgrad eines Spiegelelementes nur um maximal 20% oder maximal 10% variiert wird. Bei manchen Ausführungsformen hat die aktive Schicht in Abwesenheit eines elektrischen Feldes eine Schichtdicke, die derart gewählt ist, das für einen Referenz-Inzidenzwinkel der eintreffenden Strahlung eine Reflektivät der Mehrlagen-Schichtanordnung durch Anlegen eines elektrischen Feldes um maximal 20%, insbesondere maximal 10% veränderbar ist.
Vorzugsweise ist genau eine aktive Schicht zwischen zwei benachbarten Schichtgruppen mit jeweils mehreren Schichtpaaren vorgesehen. Dadurch kann u. a. das Fehlbeschichtungsrisiko aufgrund Fertigungstoleranzen klein gehalten werden. Außerdem ergibt sich dadurch nur eine geringe Komplexität zwischen den transmittierten und den absorbierten Strahlungsanteilen. Eine Mehrlagen-Schichtanordnung kann jedoch auch mehr als eine zwischen zwei benachbarten Schichtgruppen mit mehreren Schichtpaaren angeordnete aktive Schicht haben, die zur steuerbaren Phasenverschiebung zwischen den reflektierten Strahlungsanteilen dieser Schichtgruppen dient. Beispielsweise können zwei oder drei solcher aktiver Schichten vorgesehen sein, zwischen denen dann ebenfalls Schichtgruppen mit mehreren Schichtpaaren liegen.
Bei der Auswahl von aktiven Schichtmaterialen für eine solche integrierte aktive Schicht ist zu beachten, dass das Schichtmaterial einerseits nur relativ geringe Absorption für die zur zweiten Schichtgruppe zu transmittierende Strahlung hat und andererseits einen ausreichend starken „Hub” der Schichtdicke für die Steuerung der Phasenverschiebung ermöglicht. Bei manchen Ausführungsformen besteht das aktive Schichtmaterial im Wesentlichen aus Bariumtitanat (BaTiO₃).
Im Allgemeinen sind für die piezoelektrisch aktive Schicht Schichtmaterialien bevorzugt, die im gewählten EUV-Wellenlängenbereich eine relativ geringe Absorption (geringer Extinktionskoeffizient bzw. Imaginärteil des komplexen Brechungsindex) haben und gleichzeitig einen relativ starken piezoelektrischen Effekt zeigen, um ausreichend starke Schicht dickenänderungen erzeugen zu können. Das piezoelektrisch aktive Schichtmaterial kann ein Material mit Perowskit-Struktur sein, das einen relativ starken Piezo-Effekt zeigt. Insbesondere kann das piezoelektrisch aktive Schichtmaterial ausgewählt sein aus der Gruppe: Ba(Sr, Zr)TiO₃, Bi(Al, Fe)O₃, (Bi, Ga)O₃, (Bi, Sc)O₃, CdS, (Li, Na, K)(Nb, Ta)O₃, Pb(Cd, Co, Fe, In, Mg, Ni, Sc, Yb, Zn, Zr)(Nb, W, Ta, Ti)O₃, ZnO, ZnS oder mindestens ein Material dieser Gruppe in Kombination mit mindestens einem anderen Material enthalten. Hierbei bezeichnet die Notation (A, B), dass in einer bestimmten Gitterposition der Kristallstruktur ein Element bzw. Ion vom Typ A oder ein Element bzw. Ion von Typ B vorhanden sein kann.
Bei anderen Ausführungsformen weist die Mehrlagen-Schichtanordnung eine Vielzahl von aktiven Schichten aus einem piezoelektrisch aktiven Schichtmaterial auf, wobei die aktiven Schichten jeweils abwechselnd mit Schichten aus einem nicht-piezoelektrisch aktiven Schichtmaterial angeordnet sind. In diesem Fall bestehen die zwischen den aktiven Schichten angeordneten Schichten vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Schichtmaterial, so dass diese Schichten gleichzeitig als Elektrodenschichten für die jeweils dazwischen angeordneten aktiven Schichten dienen können. Das aktive Schichtmaterial kann im Vergleich zu dem nicht-aktiven Schichtmaterial entweder das relativ hoch brechende oder das relativ niedrig brechende Schichtmaterial sein. Ein aktives Schichtmaterial mit relativ hoher Absorption kann vorteilhaft als Absorberschicht genutzt werden.
Bei dieser Ausgestaltung kann durch Anlegen eines elektrischen Feldes an die aktiven Schichten eine ggf. stufenlose Variation der Schichtperiode innerhalb der Mehrlagen-Schichtanordnung erzeugt werden. Die Schichtperiode bezeichnet hierbei den senkrecht zur Schichtoberfläche gemessenen Abstand zwischen den begrenzenden äußeren Grenzflächen eines Schichtpaares. Da für eine gegebene Arbeitswellenlänge und einen gegebenen Inzidenzwinkel nur bestimmte Schichtperioden zu einer vollen konstruktiven Interferenz und dadurch zu maximalem Reflexionsgrad führen, kann durch die Variation der Schichtperiode die Reflektivität der Mehrlagen-Schichtanordnung des Spiegelementes bei der Arbeitswellenlänge stufenlos verändert werden. Weiterhin ergibt sich ein Einfluss auf die Phase der reflektierten Strahlung, so dass auch eine ortsauflösende Wellenfrontbeeinflussung möglich ist.
Die Verstimmung bzw Änderung der Schichtperiode kann auch dazu genutzt werden um die Reflektivität an eine ggf. vom Soll abweichende Zentralwellenlänge anzupassen, so dass z. B. eine Kompensation von Variationen des Quellspektrums oder der spektralen Transmission des optischen Gesamtsystems durchgeführt werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Anpassung an gewollt oder ungewollt veränderte Inzidenzwinkel auf den Spiegel möglich.
Bei Mehrlagen-Schichtanordnungen mit einer Vielzahl von aktiven Schichten ist besonders darauf zu achten, dass das aktive Schichtmaterial geringe Absorptionen für die genutzte Strahlung aufweist. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das aktive Schichtmaterial überwiegend oder ausschließlich aus einem keramischen Material des Typs (Li, Na, K)(Nb, Ti)O₃ besteht. Solche Materialien sind z. B. in EP 2 050 726 A2 beschrieben. Diese Materialien können auch aus Gesundheitsaspekten vorteilhaft sein, da sie kein Blei (Pb) enthalten.
Insbesondere kann das aktive Schichtmaterial ein Material aus der Gruppe Kaliumniobat (KNbO₃), Lithiumniobat (LiNbO₃), PbNb₂O₆ und Natrium-Kalium-Niobat (Na_0.9K_0.1NbO₃) enthalten oder daraus bestehen, oder aus einer Kombination dieser Materialien. Diese Materialien zeichnen sich u. a. durch besonders niedrige Absorption im EUV-Bereich aus.
Es ist auch möglich, die EUV-Spiegelanordnung so auszulegen, dass im Wesentlichen ohne Einfluss auf die örtliche Verteilung der Reflektivität eine ortsauflösende Phasenkorrektur der Wellenfront der auftreffenden Strahlung möglich ist. Solche Ausführungsformen können insbesondere als Spiegel in einem EUV-Projektionsobjektiv eingesetzt werden. Bei manchen derartigen Ausführungsformen hat die Mehrlagen-Schichtanordnung eine zwischen der Strahlungseintrittsfläche und der aktiven Schicht angeordnete dritte Schichtgruppe mit einer dritten Anzahl N3 von Schichtpaaren, wobei die dritte Anzahl N3 derart ausgewählt ist, dass für mindestens einen Inzidenzwinkel der auf die Strahlungseintrittsfläche auftreffenden Strahlung die dritte Schichtgruppe die eintretenden Strahlung vor Erreichen der aktiven Schicht im Wesentlichen vollständig reflektiert oder absorbiert. Es können z. B. mindestens 20 oder mindestens 30 oder mindestens 40 Schichtpaare vorgesehen sein. Typischerweise sind es weniger als 70 oder weniger als 60 Schichtpaare.
Die Reflektivität (bzw. der Reflexionsgrad) des Spiegelelements wird in diesem Fall praktisch ausschließlich durch den Schichtaufbau der dritten Schichtgruppe bestimmt. Diese kann mit Hilfe der aktiven Schicht in Bezug auf das Substrat durch Anlegen einer elektrischen Spannung ohne Verkippung senkrecht zur Schichtoberfläche als Ganzes angehoben oder abgesenkt werden.
Die Schichtdicken der einzelnen Schichten der Schichtpaare und gegebenenfalls auch der aktiven Schicht liegen in der Regel in der Größenordnung einiger Nanometer. Um den Einfluss von Grenzflächenrauigkeiten auf die optische Wirkung der Spiegelelemente möglichst gering zu halten, ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, die aktive Schicht und/oder eventuelle Elektrodenschichten mit Hilfe des Laserstrahlverdampfens (Pulsed Laser Deposition, PLD) aufzubringen, so dass die aktive Schicht und/oder eine Elektrodenschicht als PLD-Schicht vorliegt. Mit Hilfe des Laserstrahlverdampfens ist es möglich, sehr dünne Schichten mit geringer Oberflächenrauheit zu erzeugen. Bei Bedarf ist es auch möglich, einkristalline piezoelektrische Schichtmaterialien mit hohem piezoelektrischen Koeffizienten zu erzeugen, deren Oberfläche danach ohne Polieren als Kontaktfläche für weitere Schichten genutzt werden kann.
Vorzugsweise wird zumindest diejenige Schicht, auf die die aktive Schicht aufgebracht wird, als kristalline (nicht amorphe) Schicht erzeugt, insbesondere mit Hilfe des Laserstrahlverdampfens. Dadurch wird ein Kristallwachstum der aktiven Schicht erleichtert. Diese kann in günstigen Fällen epitaktisch zu einer darunter liegenden kristallinen Schicht aufwachsen. Bei manchen Ausführungsformen sind die meisten oder alle zwischen dem Substrat und der aktiven Schicht liegenden Schichten kristallin.
Bei manchen Ausführungsformen hat die Elektrodenanordnung eines Spiegelelementes eine erste Elektrodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht und die aktive Schicht ist zwischen diesen Elektrodenschichten angeordnet. Dadurch kann erreicht werden, dass das elektrische Feld die aktive Schicht im Wesentlichen senkrecht zur Schichtoberfläche durchringt, wodurch die Schichtdickenänderungen besonders wirksam erzeugt werden können. Eine Elektrodenschicht kann aus einem metallischen Schichtmaterial oder aus einem Halbmetall, wie beispielsweise Silizium, bestehen. Elektrodenschichten aus Silizium können beispielsweise im Wechsel mit aktiven Schichten aus einem piezoelektrisch aktivem Schichtmaterial angeordnet sein.
In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn eine Elektrodenschicht aus einem elektrisch leitenden Keramikmaterial besteht, beispielsweise aus SrRuO₃ oder Aluminiumnitrid (AlN). Die Verwendung elektrisch leitender Keramikmaterialien als Elektrodenmaterial erlaubt in Verbindung mit keramischen aktiven Schichtmaterialien, die Gitterfehlpassung an den Grenzflächen zwischen Elektrodenschicht und aktivem Schichtmaterial gering zu halten, wodurch Schichtspannungen im Bereich der Grenzflächen und damit die Gefahr von Schichtablösung gering gehalten und somit die Lebensdauer der Schichtanordnung verbessert werden kann.
Die Erfindung betrifft auch ein optisches System mit mindestens einer EUV-Spiegelanordnung. Bei dem optischen System kann es sich insbesondere um ein Beleuchtungssystem einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage handeln. Die EUV-Spiegelanordnung kann im Strahlengang des Beleuchtungssystems zwischen einer Lichtquelle und einem zu beleuchtenden Beleuchtungsfeld in oder nahe bei einer Feldebene angeordnet sein, die optisch konjugiert zur Ebene des Beleuchtungsfeldes liegt. Die EUV-Spiegelanordnung kann in diesem Fall als Feldfacettenspiegel dienen. Alternativ oder zusätzlich kann eine EUV-Spiegelanordnung im Bereich einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet sein, also im Bereich einer Ebene, die Fourrier-transformiert zur Ebene des Beleuchtungsfeldes liegt. In diesem Fall kann die EUV-Spiegelanordnung als Pupillenfacettenspiegel dienen. Bei dem optischen System kann es sich auch um ein Projektionsobjektiv einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage handeln.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems mit mindestens einer solchen EUV-Spiegelanordnung kann die örtliche Reflektivitätsverteilung über die Spiegelfläche der EUV-Spiegelanordnung durch selektives Ansteuern einzelner oder aller aktiver Schichten ortsabhängig variiert werden. Ist eine EUV-Spiegelanordnung dabei im Bereich einer Feldebene des optischen Systems angeordnet, kann dadurch die Beleuchtungsintensitätsverteilung in dieser Feldebene und in dazu optisch konjugierten Feldebenen beeinflusst werden. Bei einer Anordnung im Bereich einer Pupillenebene kann durch lokale Änderung der Reflektivitäten die Beleuchtungsintensitätsverteilung im Beleuchtungsfeld winkelabhängig verändert werden.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische, schräg perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer EUV-Spiegelanordnung in teilweisem Schnitt;
2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Einflusses der Schichtdicke einer aktiven Schicht auf die Reflektivität R und den Transmissionsgrad T der gesamten Schichtanordnung;
3 zeigt ein Diagramm zum Einfluss der Anzahl von Schichtpaaren in der substratfernen ersten Schichtgruppe auf den Reflektivitätsverlauf mit wachsender Schichtdicke der aktiven Schicht;
4A zeigt ein Diagramm zum Reflektivitätsverlauf im Bereich eines Reflektivitätsmaximums mit wachsender Anzahl von Schichtpaaren in der substratnächsten zweiten Schichtgruppe bei konstanter Anzahl von Schichtpaaren in der ersten Schichtgruppe;
4B zeigt ein Diagramm zum Reflektivitätsverlauf im Bereich eins ersten Reflektivitätsmaximums;
5 zeigt ein Diagramm des Reflektivitätsverlaufs im Bereich eines Reflexionsmaximums, bei dem ein Einstellbereich ΔR der Reflektivität von ca. 2,5% bei einer Schichtdickenvariation Δz von 1.27 nm erzielbar ist;
6 zeigt ein Diagramm mit Reflektivitäts- und Transmissionsverlauf einer Mehrlagen-Schichtanordnungen, die als Strahlteiler mit variabel einstellbarer Transmission nutzbar ist;
7 zeigt schematisch einen Teil einer EUV-Schichtanordnung mit einer aktivierten und einem nicht aktivierten Spiegelelement;
8 zeigt eine schematische, schräg perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer EUV-Spiegelanordnung in teilweisem Schnitt;
9 zeigt eine schematische, schräg perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer EUV-Spiegelanordnung in teilweisem Schnitt;
10 zeigt in 10A, 10B und 10C verschiedene Ausführungsformen von strukturierten Schichtelektroden; und
11 zeigt optischen Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit Ausführungsformen von EUV-Spiegelanordnungen, die als Feldfacettenspiegel bzw. als Pupillenfacettenspiegel verwendet werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 ist eine schematische, schräg perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer EUV-Spiegelanordnung 100 in teilweisem Schnitt gezeigt. Die Spiegelanordnung hat eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spiegelelemente 110, 111, 112, die im Beispielsfall jeweils einen rechteckigen Querschnitt haben. Jedes Spiegelelement kann als Einzelspiegel bezeichnet werden und hat eine rechteckige Element-Spiegelfläche, wobei die Element-Spiegelflächen weitgehend lückenlos aneinander anschließen oder mit Zwischenräumen nebeneinander liegen und gemeinsam eine Spiegelfläche 115 der Spiegelanordnung bilden. Die Spiegelfläche kann insgesamt eben (Planspiegel) oder gekrümmt (z. B. Konvexspiegel, Konkavspiegel, Zylinderspiegel etc.) sein.
Der Aufbau eines Spiegelelements wird anhand des Spiegelelements 110 näher erläutert. Jedes Spiegelelement hat ein Substrat 120, das beispielsweise aus Metall, Silizium, einem Glas, einem keramischen Werkstoff, einer Glaskeramik oder einem Verbundwerkstoff bestehen kann. Auf einer mit hoher Präzision glatt bearbeiteten Substratoberfläche ist eine für Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich reflektierend wirkende Mehrlagen-Schichtanordnung 130 durch geeignete Beschichtungstechnik aufgebracht. Zur Erzeugung einiger oder aller Einzelschichten kann z. B. das Magnetronsputtern, das Elektronenstrahlsputtern oder das Ionenstrahlsputtern genutzt werden. Wenn eine kristalline Schichtstruktur gewünscht ist, kann z. B. auch mit Laserstrahlverdampfen (PLD) beschichtet werden.
Die Mehrlagen-Schichtanordnung hat eine Vielzahl von Schichtpaaren (bilayers) 135, die jeweils alternierend aufgebrachte Schichten eines Schichtmaterials mit höherem Realteil des Brechungsindex (auch „Spacer” genannt) und eines Schichtmaterials mit relativ dazu niedrigerem Realteil des Brechungsindex (auch „Absorber” genannt) aufweisen. Im Beispielsfall sind relativ dünne Schichten 136 mit Molybdän (Mo) als Absorbermaterial abwechselnd mit relativ dazu dickeren Schichten 134 mit Silizium (Si) als Spacermaterial aufgebracht. Ein Schichtpaar kann auch mindestens eine weitere Schicht enthalten, insbesondere eine zwischengeschaltete Barriereschicht, die z. B. aus C, B₄C, Si_xN_y, SiC oder einer Zusammensetzung mit einem dieser Materialien bestehen kann und Interdiffusion an der Grenzfläche unterbinden soll. Dadurch können dauerhaft scharf definierte Grenzflächen auch unter Strahlungsbelastung gewährleistet werden.
Die Schichtpaare sind in zwei Schichtgruppen gruppiert. Eine substratferne, oberflächennahe erste Schichtgruppe 131 hat eine erste Anzahl N1 von Schichtpaaren 135. Zwischen der ersten Schichtgruppe und der substratfernen Strahlungseintrittsfläche ist im Beispielsfall noch eine Deckschicht (cap layer) 137 zum Schutz der darunter liegenden Schichten aufgebracht. Die Deckschicht kann z. B. aus Ruthenium, Rhodium, Gold, Palladium, Si_xN_y oder SiC bestehen oder eines dieser Materialien enthalten. Die freie Oberfläche der Deckschicht bildet die Strahleintrittfläche.
Eine substratnahe zweite Schichtgruppe 132 hat eine zweite Anzahl N2 von Schichtpaaren 135. Diese zweite Schichtgruppe kann direkt auf die Substratoberfläche aufgebracht sein, es kann jedoch auch eine ein- oder mehrlagige Zwischenschicht vorgesehen sein, die beispielsweise als Glättungsschicht fungiert. Die Schichten der substrahtnahen zweiten Schichtgruppe sind vorzugsweise als kristalline Schichten erzeugt, insbesondere mittels Pulsed Laser Deposition (PLD).
Zwischen der ersten Schichtgruppe 131 und der zweiten Schichtgruppe 132 ist eine einzelne aktive Schicht 140 aus einem piezoelektrisch aktiven Schichtmaterial angeordnet. Die Schichtdicke z der aktiven Schicht kann durch Anlegen eines elektrischen Feldes an das aktive Schichtmaterial verändert werden. Hierzu ist in direktem Kontakt mit der aktiven Schicht zwischen dieser und der ersten Schichtgruppe eine erste Elektrodenschicht 142 und zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Schichtgruppe eine zweite Elektrodenschicht 143 angeordnet. Die in flächigem Kontakt mit dem aktiven Schichtmaterial stehenden Elektrodenschichten bestehen aus einem elektrisch leitenden Schichtmaterial und sind durch elektrisch leitende Verbindungen mit einer schaltbaren oder regelbaren Spannungsquelle 145 verbunden. Die Schichtdicke z kann in Abhängigkeit von der durch die Spannungsquelle erzeugte Spannung stufenlos zwischen einem Minimalwert z_min (in Abwesenheit eines elektrischen Feldes) und einem Maximalwert z_max variiert werden.
Für jedes der Spiegelelemente ist eine entsprechende Elektrodenanordnung vorgesehen. Die Elektrodenanordnungen sind unabhängig voneinander ansteuerbar, so dass für jedes Spiegelelement deren aktive Schicht unabhängig von den aktiven Schichten anderer Spiegelelemente durch Anlegen elektrischer Spannung hinsichtlich ihrer Schichtdicke verändert werden kann.
Sowohl die erste Schichtgruppe 131, als auch die zweite Schichtgruppe 132 ist bezüglich der Schichtdicken der Spacer- und Absorberschichten so ausgelegt, dass sie für den Inzidenzwinkelbereich, mit dem die Spiegelanordnung betrieben werden soll, reflektierend wirken. Die erste Anzahl N1 von Schichtpaaren der oberflächennahen ersten Schichtgruppe 131 ist dabei so gewählt, dass diese nur einen Teil der an der Spiegeloberfläche eintretenden Strahlung durch Bragg-Reflexion reflektiert und ein anderer Anteil der eintretenden Strahlung durch die aktive Schicht 140 hindurch zur zweiten Schichtgruppe 132 transmittiert wird. Die zweite Anzahl N2 von Schichtpaaren der zweiten Schichtgruppe ist so gewählt, dass dieser zur zweiten Schichtgruppe durchgelassene Anteil von der zweiten Schichtgruppe praktisch vollständig reflektiert (und ggf. zum Teil absorbiert) wird.
Der von der zweiten Schichtgruppe 132 reflektierte Anteil wird durch die aktive Schicht und durch die erste Schichtgruppe hindurch zurückgeworfen. Dementsprechend enthält die von der Schichtanordnung insgesamt reflektierte Strahlung einen durch die erste Schichtgruppe reflektierten ersten Anteil und einen durch die zweite Schichtgruppe reflektierten zweiten Anteil. Die daraus resultierende Gesamtreflektivität der Mehrlagen-Schichtanordnung (also das Verhältnis zwischen reflektierter und einfallender Intensität, repräsentiert durch den Reflexionsgrad bzw. die Reflektivität R) wird dabei durch Interferenz zwischen den von der ersten Schichtgruppe 131 reflektierten und den von der zweiten Schichtgruppe 132 reflektierten Teilwellen bestimmt. Art und Ausmaß der Interferenz sind dabei für jedes Spiegelelement gesondert durch Veränderung der Schichtdicke der aktiven Schicht veränderbar, so dass innerhalb vorgegebener Einstellgrenzen die Gewichtung zwischen Anteilen an destruktiver Interferenz und konstruktiver Interferenz verändert werden kann. Das Ausmaß an Interferenz wird dabei durch die optische Winkellängendifferenz (Phasendifferenz) zwischen den von der unteren zweiten Schichtgruppe 132 reflektierten Teilwellen und den von der oberen ersten Schichtgruppe 131 reflektierten Teilwellen bestimmt. Dieses Grundprinzip wird im Folgenden anhand von berechneten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Bei dem berechneten Ausführungsbeispiel wird Bariumtitanat (BaTiO₃) als aktives Schichtmaterial für die aktive Schicht 140 verwendet. Die erste Elektrode 142 und die zweite Elektrode 143 werden jeweils durch Schichten aus SrRuO₃ gebildet. Dieses elektrisch leitende Keramikmaterial zeigt im Kontakt mit Bariumtitanat relativ geringe Gitterfehlpassung. Alternativ kann beispielsweise Aluminiumnitrid (AlN) oder ein anderes elektrisch leitendes Material, beispielsweise ein metallischer Werkstoff, verwendet werden. Die Schichtpaare 135 bestehen, wie erwähnt, aus Molybdän als Absorbermaterial und Silizium als Spacermaterial.
Zumindest die substratseitige untere Elektrodenschicht 143 liegt als kristalline Schichten vor, sie kann insbesondere mittels Pulsed Laser Deposition (PLD) erzeugt werden. Die Kristalloberfläche dient dann als Unterlage für das Aufwachsen der aktiven Schicht, die ebenfalls eine mittels PLD aufgebrachte kristalline Schicht ist. Aufgrund der geringen Gitterfehlpassung ist ggf. ein epitaktisches Wachstum einer einkristallinen aktiven Schicht auf einer einkristallinen unteren Elektrodenschicht möglich.
Je nach Schichtdicke der aktiven Schicht und dem zu ihrer Erzeugung genutzten Beschichtungsverfahren kann deren Oberfläche relativ rau sein. Um die Aufwachsbedingungen für nachfolgende Schichten zu verbessern, kann auf die aktive Schicht eine Glättungsschicht, z. B. aus amorphem Silizium, aufgebracht werden, deren Oberfläche dann mittels Ionenstrahl glatt poliert werden kann, bevor die nächste Schicht aufgebracht wird. Diese Glättungsschicht kann als Elektrodenschicht dienen.
Um den Effekt der Schichtdicke z des aktiven Materials zu demonstrieren, werden im folgenden Beispiele präsentiert, die für eine Arbeitswellenlänge λ = 13.5 nm der EUV-Strahlung und senkrechten Strahlungseinfall (Inzidenzwinkel AOI = 0°) gerechnet wurden. Der Begriff „Inzidenzwinkel” (angle of incidence) bezeichnet hierbei den Winkel zwischen der Einfallsrichtung eines Strahls und der Flächennormalen des Spiegels im Auftreffpunkt des Strahls auf den Spiegel. Die Ausgangsstruktur bestehe aus 10 Mo/Si-Schichtpaaren in der ersten Schichtgruppe 131 (d. h. N1 = 10) und ebenfalls 10 Mo/Si-Schichtpaaren in der zweiten Schichtgruppe 132 (d. h. N2 = 10). Bei einer Schichtdicke der Mo-Schichten von 2.76 nm und 4.14 nm für die Si-Schichten ergibt sich für den Stapel von Schichtpaaren eine Periodizitätslänge d = 6.9 nm. Die Schichtdicke der Elektrodenschichten 142, 143 betragen jeweils 2.76 nm. Die Schichtdicke z der aktiven Schicht ist variabel.
Zur Erläuterung des Einflusses der Schichtdicke auf die Reflektivität R und den Transmissionsgrad T der gesamten Schichtanordnung zeigt 2 ein entsprechendes Diagramm, bei dem die Reflektivität R und der Transmissionsgrad T als Funktion der Schichtdicke z [nm] für das obige Beispiel dargestellt sind. Abhängig von der Schichtdicke z und der dadurch verursachten Phasendifferenz zwischen den von den Schichtgruppen reflektierten Strahlungsanteilen ergeben sich mit wachsender Schichtdicke z periodische Wechsel, so dass Maxima (peaks) und Minima (valleys) in den Kurven entstehen, wobei die Maxima der Transmission T naturgemäß im Bereich der Minima des Reflexionsgrades R liegen.
Die Schichtdicke z kann nun im Hinblick auf unterschiedliche Zielvorgaben festgelegt werden. In der durch horizontale gestrichelte Linien begrenzten ersten Region R1 liegen bei Schichtdicken um 50 nm bzw. um 120 nm jeweils Regionen mit maximaler Reflektivität R. In diesen Bereichen ergibt sich aufgrund der geringen Steigung der Reflektivitätskurve bei gegebener Schichtdickenvariation Δz nur ein relativ geringer Einstellbereich (tuning range) zur Variation der Gesamtreflektivität. Die darunter liegende zweite Region R2 deckt die Bereiche relativ hoher Steigung der Reflektivitätskurven jeweils links und rechts der Reflektivitätsmaxima ab. Bei einer gegebenen Schichtdickenvariation Δz der aktiven Schicht ergeben sich hier besonders große Einstellbereiche ΔR für die Gesamtreflektivität (vgl. 5), wobei der Absolutwert der Reflektivität jedoch etwas geringer ist als in den Bereichen maximaler Reflektivität (Region R1). Die dritte Region R3 markiert die Bereiche minimaler Reflektivität und entsprechend maximaler Transmission der Schichtanordnung. Wenn entsprechende Schichtdicken der aktiven Schicht gewählt werden, kann die Schichtanordnung auch als Strahlteilerschicht (beam splitter) mit einstellbarem Verhältnis zwischen Reflektivität und Transmission genutzt werden.
Anhand von 3 wird nun der Einfluss der Anzahl von Schichtpaaren in der substratfernen ersten Schichtgruppe 131 auf den Reflektivitätsverlauf mit wachsender Schichtdicke z erläutert. 3 zeigt hierzu den Bereich des ersten Reflektivitätsmaximums (bei Schichtdicken z um 50 nm), wobei die zweite Anzahl N2 = 10 konstant bleibt und die erste Anzahl N1 der Schichtpaare in der oberflächennahen ersten Schichtgruppe zwischen N2 = 10 und N2 = 25 variiert. Es ist erkennbar, dass die maximale Reflektivität im Bereich des ersten Reflektivitätsmaximums mit wachsendem N2 von ca. 0.6 auf ca. 0.72 ansteigt und dass die Einschnitte im Bereich der benachbarten Reflektivitätsminima flacher werden, so dass die Reflektivität über die Schichtdicke bei N2 = 25 nur noch zwischen R = 0.6 und R = 0.72 variiert.
Anhand von 4A wird demonstriert, wie sich der Reflektivitätsverlauf im Bereich des Reflektivitätsmaximums mit wachsender Anzahl von Schichtpaaren in der substratnächsten zweiten Schichtgruppe 132 bei konstanter Anzahl N1 = 10 der Schichtpaare in der ersten Schichtgruppe verhält. Mit zunehmender Anzahl von Schichtpaaren in der substratnächsten zweiten Schichtgruppe steigt die Maximalreflektivität von ca. 0.6 auf ca. 0.7 im Bereich des Reflektivitätsmaximums an, während das Absinken der Reflektivität im Bereich der angrenzenden Reflektivitätsminima (bei ca. z = 15 nm und z = 84 nm) zunimmt.
Daraus ist ersichtlich, dass es viele Paarung von ersten und zweiten Schichtgruppen (entsprechend ersten Anzahlen N1 und zweiten Anzahlen N2) gibt, die eine hohe Reflektivität in der Nähe des absoluten Reflektivitätsmaximums ergeben. Anhand dieser Kurven können Paarungen von ersten und zweiten Anzahlen N1 bzw. N2 ausgewählt werden, die bei relativ hoher Gesamtreflektivität einen großen Einstellbereich mit variierender Schichtdicke z der aktiven Schicht erlauben.
Es sei angemerkt, dass die maximalen Reflektivität nicht durch eine größere Anzahl von Schichtpaaren beliebig gesteigert werden kann. Vielmehr ergibt sich z. B. bei Mo/Si-Schichtpaaren erfahrungsgemäß eine Sättigung bei etwa 50 Schichtpaaren. Bei den Beispielrechnungen wurde die maximale Anzahl von Schichtpaaren (N1 + N2) auf 48 limitiert, da höhere Schichtzahlen kaum signifikant Änderungen des Gesamtverhaltens bringen.
Der Einstellbereich (tuning range) wird vor allem durch die Elastizität und die Streckgrenze des piezoelektrisch aktiven Schichtmaterials bestimmt. Bei Überschreiten der Streckgrenze (σ_y) setzt eine irreversible Deformation des Schichtmaterials ein. Die Streckgrenze ist mit der Elastizität (beschrieben durch den Elastizitätmodul E, auch Young'scher Modul genannt) des Materials und der Dimensionsänderung bzw. Deformation des Materials verknüpft, für das die Dehnung ε (strain) als normalisiertes Maß dient. Der Zusammenhang zwischen der ohne plastische Verformung des Materials möglichen Dimensionsänderung (Dehnung) der Schichtdicke (ε_max = Δz/z), der Streckgrenze und dem Elastizitätsmodul ist durch ε_max = σ_y/E gegeben. Dabei ist z die anfängliche Schichtdicke und Δz die Schichtdickenänderung. Die Streckgrenze für piezoelektrische Materialien liegt typischerweise zwischen 1% und 5% und beträgt für BaTiO₃ ca. 4,8% (R. F. Cook, C. J. Fairbanks, B. R. Lawn und Y.-W. Mai „Crack Resistance by Interfacial Bridging: Its Role in Determining Strength Characteristics, „J. Mater Res., 2, 345–356 (1987)).
Weiterhin sei die Schichtdicke der aktiven Schicht vor der Schichtausdehnung mit z_min und die Schichtdickenänderung mit Δz beschrieben. Abhängig davon, auf welcher Seite eines Reflektivitätsmaximums der Optimierungsprozess betrachtet wird, sei die Dicke des piezoelektrischen Materials bei der minimalen Reflektivität des Einstellbereiches und der maximalen Reflektivität des Einstellbereiches gegeben durch z_max = z_min + Δz. Unter Nutzung dieser Information und der Streckgrenze von BaTiO₃ (σ_y = Δz/z_min) können z_min, z_max und Δz berechnet werden.
Setzt man beispielsweise den gewünschten maximalen Reflexionsgrad auf R_max = 72% und begrenzt die Anzahl der Schichtpaare (N1 oder N2) auf 48, erhält man die in Tabelle 1 angegebenen Werte für die ersten fünf Reflexionsmaxima (peak 1 bis peak 5). Dabei gilt N1 = N₁ und N2 = N₂. Die Werte z_min, z_max und Δz sind jeweils in nm angegeben.

Eine taugliche Lösung im Bereich des ersten Reflexionsmaximums (bei Schichtdicken z von ungefähr 50 nm) ist in 4B gezeigt, wobei hier R_max = 72%, N1 = 16 und N2 = 16. Tabelle 1

	N₁	N₂	R_max	R_min	ΔR	z_max	z_min	Δz
Peak 1	16	16	72.0455	71.9528	0.0927	45.50	43.4160	2.0840
Peak 2	16	36	72.0044	71.5439	0.4605	115.25	109.9714	5.2786
Peak 3	19	25	72.0210	71.0087	1.0123	185.75	177.2424	8.5076
Peak 4	21	48	72.4302	70.8417	1.5886	255.50	243.7977	11.7023
Peak 5	22	48	72.2566	69.4827	2.7739	325.25	310.3531	14.8969

Wenn ein Schichtaufbau im Hinblick auf einen maximalen Einstellbereich der Reflektivität bei relativ hohem Reflexionsgrad optimiert werden soll, wird vorzugsweise im Bereich der zweiten Region R2 in 2 gearbeitet. In diesem Bereich kann man große Einstellbereiche bei relativ kleinen Dimensionsänderungen (Schichtdickenänderungen) der aktiven Schicht erreichen, wobei dort der maximale Reflexionsgrad nicht ganz erreichbar ist. Wenn man aber beispielsweise die minimale Reflektivität auf 65% begrenzt, so ist es beispielsweise möglich, mit N1 = 18 und N2 = 28 im Bereich des ersten Reflexionsmaximums einen besonders großen Einstellbereich zu erhalten. Die Ergebnisse einer Optimierung im Bereich der ersten Reflexionsmaxima sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2

	N₁	N₂	R_max	R_min	ΔR	z_max	z_min	Δz
Peak 1	18	28	67.5713	65.0722	2.4992	27.7720	26.5	1.2720
Peak 2	28	48	71.0973	65.1657	5.9317	94.3200	90	4.3200
Peak 3	25	48	72.0965	65.1191	6.9774	169.2520	161.5	7.7520
Peak 4	24	29	72.1154	65.0037	7.1117	242.6120	231.5	11.1120
Peak 5	24	32	72.3050	65.0045	7.3005	314.9240	300.5	14.4240

Unter anderem ist erkennbar, dass größere absolute Schichtdicken der aktiven Schicht (entsprechend dem zweiten, dritten, vierten etc. Reflektivitätsmaximum) einen größeren Schichtdickenhub Δz und damit einen größeren Einstellbereich ΔR der Reflektivität ermöglichen. Es kann ein geeigneter Kompromiss im Hinblick auf Absorption durch die aktive Schicht gewählt werden.
5 zeigt den Reflektivitätsverlauf im Bereich des ersten Reflexionsmaximums für N1 = 18 und N2 = 28. Aus Tabelle 2 ist erkennbar, dass in diesem Bereich ein Einstellbereich ΔR der Reflektivität von ca. 2,5% bei einer Schichtdickenvariation Δz von 1.27 nm erzielbar ist.
Bei einer Ausführungsform kann insbesondere mindestens eine der folgenden Bedingungen gelten:

(1) 10 < N1 < 30
(2) 15 < N2 < 50
(3) 30 < (N1 + N2) < 70 und N1 > 10 und N2 > 10
(4) N1 ≤ N2
(5) z ≥ 20 nm
(6) z ≤ 350 nm
(7) Δz ≥ 1 nm
(8) 1.5 nm ≤ Δz ≤ 20 nm

Schließlich sei anhand von 6 noch erläutert, dass Mehrlagen-Schichtanordnungen der beschriebenen Art auch als physikalischer Strahlteiler (beam splitter) mit variabel einstellbarer Transmission nutzbar sind. Die dritte Region R3 aus 1 mit relativ großen Werten der Transmission ist für diese Anwendung besonders geeignet. 6 zeigt beispielhaft den Bereich um das zweite lokale Transmissionsmaximum (entsprechend dem ersten Reflektivitätminimum) bei Schichtdicken z 12 nm. Auch hier wurde die Berechnung für Inzidenzwinkel AOI = 0° durchgeführt. Entsprechende Ergebnisse würden sich auch für den bei der Anwendung besser geeigneten Inzidenzwinkelbereich um 45° ergeben. Im betrachteten Bereich wurde für die Zwecke der Berechnung die Minimaltransmission auf 30% gesetzt und der Transmissionsgrad oberhalb dieses Niveaus variiert. Tabelle 3 gibt beispielhafte Werte für N1 = 8 und N2 = 8 an. Dabei sind Tzmin und Rzmin die Transmission bzw. die Reflektivität bei der minimalen Schichtdicke zmin und Tzmax und Rzmax die entsprechenden Werte bei der maximalen Schichtdicke zmax. Tabelle 3

Tzmin 30.3426 Rzmin 28.4563 zmax 94.5

Tzmax 36.1263 Rzmax 17.2831 zmin 90.1718

ΔT 5.7837 ΔT 11.1732 Δz 4.3282
Anhand von 7 wird schematisch die Funktionsweise einer EUV-Spiegelanordnung 700 gezeigt, die mehrere Spiegelelemente aufweist, deren Mehrlagen-Schichtanordnung jeweils eine integrierte piezoelektrisch aktive Schicht 140 zwischen einer oberflächennahen ersten Schichtgruppe 131 und einer substratnahen zweiten Schichtgruppe 132 aufweisen. Die Periodizität der aufeinanderfolgenden Schichtpaare sei jeweils so an den genutzten Inzidenzwinkel AOI angepasst, dass sich sowohl innerhalb der ersten Schichtgruppe, als auch innerhalb der zweiten Schichtgruppe jeweils maximale Reflektivität ergibt. Weiterhin sei die Schichtdicke z der aktiven Schicht 140 bei Abwesenheit eines elektrischen Feldes so bemessen, dass sich zwischen dem von der zweiten Schichtgruppe stammenden zweiten Anteil A2 und dem von der ersten Schichtgruppe stammenden ersten Anteil A1 vollständig konstruktive Interferenz ergibt. Dies führt in dem links gezeigten Spiegelelement im Beispielsfalls zu einer Gesamtreflektivität in der Nähe eines Reflektivitätsmaximums (siehe Diagramm oberhalb). Die resultierende Intensität der reflektierten Strahlung ist durch die Pfeillänge der von der Spiegeloberfläche austretenden Strahlen repräsentiert.
Soll nun eine ortsabhängige Variation der Reflektivität über die gesamte Spiegelfläche eingestellt werden, so können an die aktiven Schichten der einzelnen Spiegelelemente unterschiedlich hohe elektrische Spannungen angelegt werden, so dass sich unterschiedliche Schichtdicken der aktiven Schichten innerhalb der einzelnen Spiegelelemente einstellen. Im Beispielsfall ergibt sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die aktive Schicht des rechten Spiegelelementes eine Vergrößerung der Schichtdicke um Δz. Dies führt nun gegenüber dem Fall vollständiger konstruktiver Interferenz (links) zu einer Phasenverschiebung zwischen den aus der ersten Schichtgruppe stammenden Teilwellen (Anteil A1) und den aus der zweiten Schichtgruppe stammenden Teilwellen (Anteil A2) in der Weise, dass teilweise destruktive Interferenz auftritt. Dadurch sinkt die reflektierte Gesamtintensität im Beispielsfall um ΔR (siehe Diagramm oberhalb), was durch die relativ kürzeren Pfeile der austretenden Strahlen verdeutlicht wird.
Es sei erwähnt, das jedes Spiegelelement einen anderen Arbeitspunkt bzw. eine andere nominelle Schichtdicke der aktiven Schicht haben kann. Schichtelemente können auch gruppenweise gleiche Schichtdicken haben, die sich zwischen zwei oder mehr Gruppen unterscheiden.
In 8 ist schematisch eine EUV-Spiegelanordnung 800 gemäß einer weiteren Ausführungsform in schräger Perspektive und teilweisem Schnitt gezeigt. Auch diese hat viele Spiegelelemente 810, 811, 812, die in Reihen und Spalten nebeneinander so angeordnet sind, dass ihre individuellen Element-Spiegelflächen insgesamt die Gesamtspiegelfläche der Spiegelanordnung bilden. Der Schichtaufbau des Spiegelelements 810 wird beispielhaft näher erläutert. Auf einem Substrat 820 ist eine Mehrlagen-Schichtanordnung 830 durch geeignete Beschichtungstechniken aufgebracht. Die Mehrlagen-Schichtanordnung hat über den größten Teil ihrer Dicke einen streng periodischen Aufbau mit einer Vielzahl von Schichtpaaren 835, wobei jedes Schichtpaar eine relativ dünne Schicht 836 aus einem Schichtmaterial mit relativ niedrigem Realteil des Brechungsindex und eine dickere Schicht 840 aus einer Schicht aus einem Schichtmaterial mit einem relativ höheren Realteil des Brechungsindex aufweist.
Die dickeren Schichten 840 bestehen jeweils aus dem gleichen, piezoelektrisch aktiven Schichtmaterial und bilden damit eine aktive Schicht, deren Schichtdicke durch Einwirkung eines elektrischen Feldes veränderbar ist. Die dünneren Schichten 836 bestehen jeweils aus einem elektrisch leitenden Material. Jeweils benachbarte Schichten 836 schließen eine einzelne aktive Schicht 840 ein und dienen als Elektrodenschichten für die dazwischen liegende aktive Schicht, um bei Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den benachbarten Schichten 836 ein elektrisches Feld zu erzeugen, das die dazwischen liegende aktive Schicht 840 senkrecht zur Schichtoberfläche durchdringt. Die Elektrodenschichten 836 sind abwechselnd an jeweilige Pole einer schaltbaren Gleichspannungsquelle 845 mit variabel einstellbarer Spannung angeschlossen.
Die durch die Abfolge von elektrisch nicht leitenden aktiven Schichten 840 und elektrisch leitenden Elektrodenschichten 836 gebildete periodische Anordnung hat eine Periodizitätslänge P, die im Beispielsfall der Schichtdicke eines Schichtpaars 835 entspricht. Die Periodizitätslänge kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrodenschichten stufenlos verändert werden, da sich die Schichtdicke z der aktiven Schichten in Abhängigkeit von der angelegten Spannung verändert.
Durch die Variation der Schichtperiode P als Reaktion auf das Anlegen einer elektrischen Spannung kann die Reflektivität des betroffenen Spiegelelementes bei der Arbeitswellenlänge beeinflusst werden. Gekoppelt durch die Bragg-Gleichung können auch Reflektivitätsänderungen durch leicht verstimmte Arbeitswellenlängen und/oder Einfallswinkel kompensiert werden. Da sich außerdem die absolute Dicke des gesamten Schichtstapels, also der Abstand zwischen dem Substrat und der Element-Spiegeloberfläche des einzelnes Spiegelelementes, bei einer Vergrößerung der Schichtdicken der aktiven Schichten vergrößert, ergibt sich auch ein Einfluss auf die Wellenfront der auf die Spiegeloberfläche auftreffenden Strahlung, da beispielsweise bei Anheben der Element-Spiegelfläche der optische Weg der von der Element-Spiegelfläche reflektierten Strahlung insgesamt verkürzt wird. Dadurch kann relativ zu benachbarten nicht aktivierten oder auf ein anderes Ausmaß angehobenen Element-Spiegelflächen eine Phasenverschiebung eingeführt werden. Diese Ausführungsform kann also gleichzeitig zur ortsauflösenden Beeinflussung der Wellenfront und zur ortsauflösenden Beeinflussung der Reflektivität genutzt werden.
Da bei dieser Ausführungsform insgesamt relativ große Dicken des aktiven Schichtmaterials durchstrahlt werden, sollte als aktives Schichtmaterial ein Material mit geringem Absorptionskoeffizienten (Imaginärteil des komplexen Brechungsindex) verwendet werden.
Die Anzahl der Schichtpaare 835 kann beispielsweise zwischen 10 und 70 liegen.
Bei der Ausführungsform einer EUV-Spiegelanordnung 900 in 9 sind ebenfalls Spiegelelemente 910, 911, 912 in Reihen und Spalten im Wesentlichen flächenfüllend nebeneinander so angeordnet, dass ihre rechteckförmigen Element-Spiegelflächen insgesamt die Spiegelfläche der Spiegelanordnung bilden. Der Schichtaufbau der für die EUV-Strahlung reflektierenden Mehrlagen-Schichtanordnung 930 ist so ausgelegt, dass die EUV-Spiegelanordnung als Ganzes als ortsauflösend wirksame Einrichtung zur Wellenfrontkorrektur genutzt werden kann, ohne dass bei den unterschiedlichen Betriebsmodi unterschiedliche Ortsverteilungen der Reflektivität entstehen. Hierzu hat die Mehrlagen-Schichtanordnung ausgehend von der Spiegeloberfläche zunächst eine dritte Schichtgruppe 933, die aus einer dritten Anzahl N3 gleichartiger Schichtpaare 935 besteht. Jedes Schichtpaar (bilayer) hat eine dünnere Absorberschicht 936 aus Molybdän und eine dickere Spacer-Schicht 934 aus Silizium. Die Anzahl N3 der Schichtpaare 835 ist so gewählt, dass der periodische Stapel die gesamte von der Strahlungseintrittsfläche eintretenden Strahlung reflektiert (bzw. zu einem kleineren Anteil auch absorbiert). Hierzu können beispielsweise zwischen 40 und 50 Schichtpaare 935 vorgesehen sein. Die Periode der Schichtpaare wird in Abhängigkeit von dem auftretenden Inzidenzwinkelbereich und der Arbeitswellenlänge so gewählt, dass gemäß der Bragg-Gleichung maximale oder nahezu maximale Reflektivität auftritt.
Zwischen der dritten Schichtgruppe 933 und dem Substrat 920 befindet sich eine aktive Schicht 940 aus einem piezoelektrischen aktiven Schichtmaterial. An der Oberseite und der Unterseite der aktiven Schicht sind jeweils Elektrodenschichten 942 bzw. 943 angeordnet, wobei die substratnahe Elektrodenschicht 943 direkt auf dem Substrat 920 oder, bei anderen Ausführungsformen, auf einer dazwischen liegenden Zwischenschicht angeordnet sein kann. Die Elektrodenschichten 942, 943 sind an eine schaltbare Gleichspannungsquelle 945 angeschlossen, mit der bei Bedarf eine Gleichspannung vorgebbarer Höhe zwischen den Elektrodenschichten angelegt werden kann, so dass die piezoaktive Schicht 940 von einem elektrischen Feld durchdrungen wird und sich ihre Schichtdicke z in Abhängigkeit von der angelegten Spannung ändert.
Die aktive Schicht 940 und die angrenzenden Elektrodenschichten 943, 942 sind jeweils mittels Laserstrahlverdampfen (Pulsed Laser Deposition, PLD) aufgebracht. Bei entsprechender Verfahrensführung können die Schichten als einkristalline Schichten aufgebracht sein, so dass die Oberfläche der oberen Elektrodenschicht 942, auf die danach die Mo/Si-Schichtpaare aufgebracht werden, eine derart geringe Rauigkeit besitzt, dass ein Nachpolieren entfallen kann.
Im Zusammenhang mit den 10A bis 10C werden einige Varianten zur Nutzung von strukturierten Elektroden beim Aufbau von Spiegelanordnungen erläutert. 10A zeigt in schräger Perspektive eine schematische Ansicht von drei im Querschnitt rechteckförmigen Spiegelelementen 1010, 1011, 1012 einer Spiegelanordnung 1000, die beispielsweise als Feldfacettenspiegel im Bereich einer Feldebene des Beleuchtungssystems einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage genutzt werden kann (vgl. 11). Der Schichtaufbau des Spiegelelements 1010 ist im Detail dargestellt. Ähnlich wie bei der Anordnung aus 1 ist auf einem Substrat 1020 eine Mehrlagen-Schichtanordnung 1030 aus vielen einzelnen Schichten aufgebracht. Eine einzelne aktive Schicht 1040 aus piezoelektrischem aktivem kristallinen Schichtmaterial ist zwischen einer in der Nähe der Strahleintrittsfläche liegenden ersten Schichtgruppe 1031 und einer substratnahen zweiten Schichtgruppe 1032 angeordnet. Beide Schichtgruppen bestehen jeweils aus mehreren (z. B. zwischen 10 und 30) Schichtpaaren geeigneter Schichtperiode und wirken jeweils für sich genommen auf die eindringende EUV-Strahlung reflektierend. Über die elektrisch veränderbare Schichtdicke z der aktiven Schicht 1040 kann eine bestimmte und hinsichtlich ihres Ausmaßes stufenlos einstellbare Phasenverschiebung zwischen dem von der zweiten Schichtgruppe 1032 reflektierten zweiten Anteil und dem von der ersten Schichtgruppe 1032 reflektierten ersten Anteil eingestellt werden.
Die Elektrodenanordnung zur Ansteuerung der aktiven Schicht hat eine über den gesamten Querschnitt des Spiegelelements durchgehende substratseitige zweite Elektrodenschicht 1043, die an einen Pol einer einstellbaren Gleichspannungsquelle 1045 angeschlossen ist. Die auf der gegenüberliegenden Oberfläche der aktiven Schicht 1040 angeordnete erste Elektrodenschicht 1042 ist als strukturierte Schichtelektrode ausgelegt und in mehrere nebeneinander liegende, elektrisch gegeneinander isolierte Elektrodensegmente 1042A, 1042B unterteilt. Jedes der Elektrodensegmente deckt nur einen Bruchteil der gesamten Querschnittsfläche des Spiegelelements ab, z. B. weniger als 50% oder weniger als 40% oder weniger als 30% oder weniger als 20% oder weniger als 10%. In der Regel liegt die Fläche eines einzelnen Elektrodensegments bei mindestens 1% oder mindestens 5% der gesamten Fläche der strukturierten Schichtelektrode. Zwischen benachbarten Elektrodensegmenten befindet sich jeweils ein schmaler Isolierabschnitt 1044 aus einem elektrisch nicht leitfähigen Schichtmaterial. Die Isolierbereiche verlaufen jeweils schräg zur langen Kante (x-Richtung) und schräg zur kurzen Kante (y-Richtung) des Spiegelelementes. Auch andere Orientierungen sind möglich.
Die strukturierte Elektrode 1042 kann beispielsweise mit Hilfe mikrolithographischer Methoden erzeugt werden.
Jedes der Elektrodensegmente ist über eine separate elektrische Leitung an den anderen Pol der Gleichspannungsquelle 1045 angeschlossen und kann unabhängig von den anderen Elektrodensegmenten auf ein geeignetes Potential gegenüber der durchgehenden zweiten Elektrodenschicht 1043 gelegt werden. In der Regel gibt es für jedes Elektrodensegment eine gesonderte schaltbare oder stufenlos einstellbare Gleichspannungsquelle.
Mit Hilfe der strukturierten Elektrode ist es möglich, die Schichtdicke der aktiven Schicht 1040 ortsabhängig zu verändern, um ein in x-Richtung verlaufendes Schichtdickenprofil zu erzeugen. Entsprechend der in x-Richtung variierenden Schichtdicke stellt sich dann eine in x-Richtung örtlich variierende Phasenverschiebung der reflektierten Strahlungsanteile ein, so dass sich als Folge davon auch die Reflektivität R dieses einzelnen Spiegelelementes ortsabhängig in x-Richtung einstellen und variieren lässt. Das oberhalb der Spiegelanordnung gezeigte schematische Diagramm zeigt, dass im Bereich der links gezeigten Elektrodensegmente eine höhere Gesamtreflektivität R eingestellt ist als im Bereich der gegenüberliegenden Schmalseite, wobei sich dazwischen ein Übergangsbereich befindet.
Bei dieser Spiegelanordnung 1000 ist es somit möglich, nicht nur das Reflektivitätsniveau einzelner Spiegelelemente 1010, 1011, 1012 jeweils individuell zu steuern, sondern auch innerhalb jedes einzelnen Spiegelelementes einen gewünschten Verlauf mit variierender örtlich Reflektivität R einzustellen. Somit bildet ein einzelnes Spiegelelement wiederum eine EUV-Spiegelanordnung mit zwei oder mehr bezüglich ihrer Reflektivität individuell einstellbaren Spiegelelementen, wobei Form und Größe dieser Spiegelelemente durch Form und Größe der Elektrodensegmente 1042A, 1042B bestimmt sind.
Die 10B und 10C zeigen schematisch andere Strukturierungsgeometrien von strukturierten Schichtelektroden, die bei Ausführungsformen einzelner Spiegelelemente oder von. Spiegelelementen einer mit mehreren Spiegelelementen ausgestatteten Spiegelanordnung genutzt werden können. Die insgesamt kreisförmige strukturierte Elektrode 1050 kann in einem im Querschnitt kreisförmigen Spiegelelement in Kombination mit einer ebenfalls kreisförmigen, aber nicht in Segmente unterteilten Gegenelektrode genutzt werden. Die strukturierte Elektrode hat im Beispielsfall zwölf individuell ansteuerbare Elektrodensegmente 1050A, 1050B identischer Form und Größe, die jeweils einen Winkelbereich von. ca. 30° abdecken. Jeweils an der freien Außenkante eines Elektrodensegments ist ein Kontaktpunkt KP zum Anschluss einer elektrischen Verbindung an eine Spannungsquelle vorgesehen. Eine solche strukturierte Elektrodenanordnung kann beispielsweise an einem einzelnen Spiegel eines Projektionsobjektivs vorgesehen sein, um an der Spiegelfläche eine radialsymmetrische ungleichmäßige Verteilung der Reflektivität und/oder der reflektierten Phase einzustellen, wobei das Reflektionsverhalten jeweils in Azimutalrichtung (Umfangsrichtung) variieren und diese Variation gezielt eingestellt werden kann. Beispielsweise kann eine örtlichen Reflektivitätsverteilung mit einer zwei-zähligen oder drei-zähligen oder vier-zähligen oder sechs-zähligen Azimutalsymmetrie eingestellt werden.
Die strukturierte Elektrode 1060 in 10C hat eine Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten Elektrodensegmenten 1060A, 1060B, die mit geringem gegenseitigem Abstand die kreisförmige Fläche des Spiegelelementes abdecken. Anstelle der schachbrettartigen Anordnung quadratischer Elektrodensegmente können beispielsweise auch andere Polygonalformen, beispielsweise Dreiecke oder Sechsecke, vorgesehen sein. Die nicht gezeigte Gegenelektrode an der anderen Seite der aktiven Schicht ist durchgängig, also nicht in Segmente unterteilt. Zwischen den jeweils quadratischen Elektrodensegmenten sind in verschiedene Richtungen verlaufende Isolierbereiche 1064 aus eleltrisch isolierendem Material angeordnet. Diejenigen Elektrodensegmente, die an den kreisförmigen Außenrand der Elektrodenanordnung angrenzen, können über entsprechende erste Kontaktpunkte KP1 direkt von seitlich außen kontaktiert werden. Die innen liegenden Elektrodensegmente ohne Anschluss an die Außenseite der strukturierten Elektrodenschicht werden über schmale Leitungen kontaktiert, die beidseitig elektrisch isoliert innerhalb der Isolierbereiche 1064 zu den jeweils zu kontaktierenden Elektrodensegmenten verlaufen und zu zweiten Kontaktpunkten KP2. Dadurch ist es möglich, jedes Elektrodensegment separat und unabhängig von anderen Elektrodensegmenten auf ein bestimmtes Potential gegenüber der (nicht gezeigten) Gegenelektrode zu legen und dadurch die Schichtdicke der aktiven Schicht in den zugehörigen Schichtbereich einzustellen.
EUV-Spiegelanordnungen, die mit Hilfe piezoelektrisch aktiver Schichten eine ortsauflösende Einstellung der Reflektivitätsverlaufs über die Gesamtspiegelfläche der Spiegelanordnung und/oder über die Fläche eines einzelnem Spiegelelements ermöglichen, können für verschiedene Aufgaben eingesetzt werden. Im Folgenden werden Verwendungsmöglichkeiten im Rahmen des Beleuchtungssystems für eine EUV-Mikrolithographie-Projektionbelichtungsanlage dargestellt.
11 zeigt optischen Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage 1100 zur Belichtung eines im Bereich einer Bildfläche 1160 eines Projektionsobjektivs 1130 angeordneten strahlungsempfindlichen Substrats mit mindestens einem Bild eines im Bereich einer Objektfläche 1120 des Projektionsobjektivs angeordneten Musters einer reflektiven Mustererzeugungseinrichtung oder Maske.
Die Anlage wird mit der Strahlung einer primären Strahlungsquelle 1114 betrieben. Ein Beleuchtungssystem 1110 dient zum Empfang der Strahlung der primären Strahlungsquelle und zur Formung von auf das Muster gerichteter Beleuchtungsstrahlung. Das Projektionsobjektiv 1130 dient zur Abbildung der Struktur des Musters auf ein lichtempfindliches Substrat.
Die primäre Strahlungsquelle 1114 kann unter anderem eine Laser-Plasma-Quelle oder eine Gasentladungsquelle oder eine Synchrotronbasierte Strahlungsquelle sein. Solche Strahlungsquellen erzeugen eine Strahlung 520 im EUV-Bereich, insbesondere mit Wellenlängen zwischen 5 nm und 30 nm. Damit das Beleuchtungssystem und das Projektionsobjektiv in diesen Wellenlängenbereich arbeiten können, sind sie mit für EUV-Strahlung reflektiven Komponenten aufgebaut.
Die von der Strahlungsquelle 1114 ausgehende Strahlung 1120 wird mittels eines Kollektors 1115 gesammelt und in das Beleuchtungssystem 1110 geleitet. Dabei durchtritt die Strahlung eine Zwischenfokus ebene 1122, in der Einrichtungen zur Abtrennung von unerwünschten Strahlungsanteilen vorgesehen sein können. Das Beleuchtungssystem umfasst eine Mischeinheit 1112, eine Teleskopoptik 1116 und einen feldformenden Spiegel 1118. Das Beleuchtungssystem formt die Strahlung und leuchtet damit ein Beleuchtungsfeld aus, das in der Objektebene 1150 des Projektionsobjektivs 1130 oder in dessen Nähe liegt. Form und Größe des Beleuchtungsfeldes bestimmen dabei Form und Größe des effektiv genutzten Objektfeldes in der Objektebene 1150.
In der Objektebene 1150 ist bei Betrieb der Anlage ein reflektives Retikel oder eine andere reflektive Mustererzeugungseinrichtung angeordnet. Das Projektionsobjektiv weist hier sechs Spiegel auf und bildet das Muster der Mustererzeugungseinrichtung in die Bildebene ab, in der ein zu belichtendes Substrat, z. B. ein Halbleiterwafer angeordnet ist.
Die Mischeinheit 1112 besteht im Wesentlichen aus zwei Facettenspiegeln 1170, 1180. Der erste Facettenspiegel 1170 ist in einer Ebene 1172 des Beleuchtungssystems angeordnet, die zur Objektebene 1150 optisch konjugiert ist. Er wird daher auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 1180 ist in einer Pupillenebene 1182 des Beleuchtungssystems angeordnet, die zu einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs optisch konjugiert ist. Er wird daher auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet.
Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 1180 und der im Strahlengang nachgeschalteten abbildenden optischen Baugruppe, die die Teleskopoptik 1116 und den mit streifenden Einfall (grazing incidence) betriebenen feldformenden Spiegel 1118 umfasst, werden die einzelnen spiegelnden Facetten (Einzelspiegel) des ersten Facettenspiegels 1170 in das Objektfeld 1152 abgebildet.
Über die Facetten des Feldfacettenspiegels 1170 einerseits und des Pupillenfacettenspiegels 1180 andererseits wird das von der Strahlungsquelle kommende Strahlungsbündel in eine Mehrzahl von Ausleuchtungskanälen aufgeteilt, wobei jedem Ausleuchtungskanal genau ein Facettenpaar mit einer Feldfacette und einer Pupillenfacette zugeordnet ist. Die nachfolgenden Komponenten führen die Strahlung aller Ausleuchtungskanäle zum Objektfeld 1152.
Die räumliche (örtliche) Beleuchtungsintensitätsverteilung am Feldfacettenspiegel bestimmt die örtliche Beleuchtungsintensitätsverteilung im Objektfeld. Die räumliche (örtliche) Beleuchtungsintensitätsverteilung am. Pupillenfacettenspiegel 1180 bestimmt die Beleuchtungswinkelintensitätsverteilung im Objektfeld.
EUV-Projektionsbelichtungsanlagen mit ähnlichem Grundaufbau sind z. B. aus der WO 2009/100856 A1 oder WO 2010/049020 A1 bekannt, deren Offenbarung durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.
Bei der gezeigten Ausführungsform lassen sich über die Reflektivitäten der einzelnen Feld- und Pupillenfacetten die kanalabhängigen Transmissionen und damit die energetische Beleuchtungswinkelverteilung beeinflussen. Durch ortsabhängige Variation der Feldfacettenreflektivitäten lässt sich die räumliche Beleuchtungintensitätsverteilung im Objektfeld beeinflussen.
Jeder der Facettenspiegel 1170, 1180 ist eine EUV-Spiegelanordnung, die eine Vielzahl einzelner Spiegelelemente aufweist. Deren spiegelnde Vorderflächen werden als Element-Spiegelflächen bezeichnet und bilden die Facetten (Spiegelflächen) des Facettenspiegels.
Der Feldfacettenspiegel 1170 und der Pupillenfacettenspiegel 1180 sind nach. Art der in 1 gezeigten EUV-Spiegelanordnung 100 aufgebaut. Jedes der Spiegelelemente hat somit eine Mehrlagen-Schichtanordnung, in die eine einzelne, zwischen zwei Elektrodenschichten liegende piezoelektrisch aktive Schicht zwischen einem substratnahen zweiten Schichtgruppe und eine oberflächennahen ersten Schichtgruppe angeordnet ist. Die Elektrodenschichten sind elektrisch an eine Steuereinrichtung 1190 angeschlossen, die dafür konfiguriert ist, die zu den einzelnen aktiven Schichten gehörenden Elektrodenpaare bei Bedarf selektiv unter elektrische Spannung zu setzen, um die Schichtdicke zu variieren. Dies kann für jedes Spiegelelement gesondert und unabhängig von den anderen Spiegelelementen erfolgen, so dass unterschiedliche örtliche Verteilungen der Schichtdickenvariation und damit unterschiedliche örtliche Reflektivitätsverteilungen an dem betroffenen Facettenspiegel einstellbar sind.
Die Möglichkeit der präzisen Steuerung der lokalen Reflektivität der Facettenspiegel kann zur Steuerung der Beleuchtungsintensitätsverteilung über die Pupille des Beleuchtungssystems und im Beleuchtungsfeld genutzt werden. Wird in einem oder mehreren der Ausleuchtungskanäle die Reflektivität einer zugehörigen Feldfacette und/oder die Reflektivität einer zugehörigen Pupillenfacette durch elektrische Ansteuerung verändert, so kann die Beleuchtungsintensität in diesem Ausleuchtungskanal innerhalb eines gewissen Einstellbereichs gezielt verändert werden. Da dies für mehrere und gegebenenfalls alle Ausleuchtungskanäle unabhängig von anderen Ausleuchtungskanälen möglich ist, ist ein steuerbare Manipulator für die Beleuchtungsintensitätsverteilung über die Pupille realisierbar, um im Beleuchtungsfeld exakt eine gewünschte Intensitätsverteilung in Abhängigkeit vom Beleuchtungswinkel bereitzustellen.
Der Feldfacettenspiegel kann auch Spiegelelemente haben, die mit strukturierten Elektroden aufgebaut sind und somit eine ortsabhängige Einstellung der Reflektivität jedes einzelnen Spiegelelements ermöglichen (vgl. 10). Da es bei dieser Ausführungsform möglich ist, die Reflektivität des Feldfacettenspiegels 1170 innerhalb der einzelnen Facetten ortsabhängig zu steuern, ist es möglich, die örtliche Beleuchtungsintensitätsverteilung im dazu optisch konjugierten Beleuchtungsfeld 1152 ortsabhängig an die gewünschte Beleuchtungsintensitätsverteilung anzunähern. Auf diese Weise kann ein gewünschter Wert der Felduniformität präzise eingestellt werden.
Im Bildfeld werden die Bilder der einzelnen Feldfacetten überlagert. Deren lange Seite verläuft parallel zur x-Richtung (Cross-Scan-Richtung), während die kurze Seite parallel zur y-Richtung verläuft, die in Scanner-Systemen der Scanrichtung entspricht. Durch die Schrägstellung der Isolierabschnitte 1044 (10A) wird erreicht, dass deren Projektion in die Bildebene weder parallel noch senkrecht zur Scanrichtung, sondern schräg dazu verläuft. Beim Scanprozess ergibt sich im Bildfeld eine über den Scanprozess in y-Richtung integrierte Wirkung, so dass im Bildfeld eventuelle Artekakte der Isolierabschnitte praktisch nicht in Erscheinung treten.
Somit ist ein voll programmierbarer „Graufilter” für Intensitätsverteilungen in Pupille und Feld des Beleuchtungssystems realisiert. Die laterale Auflösung des steuerbaren Graufilters ist dabei durch die laterale Ausdehnung der getrennt voneinander ansteuerbaren Spiegelelemente bzw. von deren Anzahl über den beleuchteten Querschnitt hinweg bestimmt.
Bei der Ausführungsform wird die Beleuchtungsintensitätsverteilung im Beleuchtungsfeld 1152 durch einen Felduniformitäts-Sensor 1153 und die Beleuchtungsintensitätsverteilung in der Pupillenfläche über einen Pupillenintensitätssensor 1183 überwacht. Abweichend von der schematischen Darstellung können sich diese Sensoren im Bereich der Bildebene des Projektionsobjektivs befinden. Diese sind an die Steuereinrichtung 1190 angeschlossen, welche auf Basis der Sensorsignale die Spannung zwischen den Elektrodenschichten der einzelnen piezoelektrisch aktiven Schichten und damit die örtliche Reflektivitätsverteilung der Facettenspiegel steuert. Über diesen Regelkreis wird dauerhaft eine große Präzision der wichtigen Beleuchtungsparameter in Pupille und Feld des Beleuchtungssystems sichergestellt.
Anhand der Ausführungsbeispiele wurden einige Nutzungsmöglichkeiten von EUV-Spiegelanordnungen im Beleuchtungssystem einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage erläutert. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, mindestens einen Spiegel der Teleskopoptik 1116 des Beleuchtungssystems und/oder mindestens einen Spiegel des Projektionsobjektivs 1130 gemäß einer Ausführungsform einer EUV-Spiegelanordnung zu gestalten.
Die Gesamt-Spiegelfläche einer EUV-Spiegelanordnung kann nach Art eines Planspiegels eben sein. Es ist auch möglich, eine EUV-Spiegelanordnung in einer konvex oder konkav gekrümmten Spiegelfläche zu gestalten. Bei den Beispielen sind die Einzel-Spiegelflächen jeweils Planflächen. Dies ist jedoch nicht zwingend. Einzelne oder alle Einzel-Spiegelflächen der Spiegelelemente können auch konvex oder konkav gekrümmt sein.
Bei den Ausführungsbeispielen sind die relativen Orientierungen der einzelnen Spiegelflächen der EUV-Spiegelanordnung jeweils festgelegt, wobei die elektrisch induzierte Schichtdickenänderung der aktiven Schicht lediglich zu einem Anheben oder Absenken dieser Spiegelfläche in Bezug auf das Substrat führt. Es ist zusätzlich auch möglich, dass einzelne oder alle Spiegelelemente einer EUV-Spiegelanordnung mit Hilfe unabhängiger Aktuatoren relativ zueinander verkippbar sind, um die Beleuchtungswinkelverteilung der reflektierten Strahlung gezielt zu verändern (vgl. z. B. WO 2009/100856 A1 ).
Die Form der einzelnen Spiegelelemente kann der gewünschten Anwendung angepasst sein. Wenn beispielsweise eine EUV-Spiegelanordnung als Feldfacettenspiegel genutzt werden soll, können die einzelnen Spiegelflächen rechteckförmig mit vorgebbarem Aspektverhältnis oder auch bogenförmig gekrümmt sein. Bei EUV-Spiegelanordnungen, die als Pupillenfacettenspiegel eingesetzt werden sollen, können neben polygonalen Querschnitten auch runde Querschnitte der einzelnen Spiegelelemente nützlich sein.
Der Schichtaufbau der Mehrlagen-Schichtanordnung im Bereich der aufeinander folgenden Schichtpaare kann der angestrebten Anwendung angepasst sein. Werden hohe Maximalreflektivitäten für einen relativ kleinen Inzidenzwinkelbereich benötigt, so kann eine vollperiodische Abfolge von Schichtpaaren vorteilhaft sein. Wird dagegen eine Breitbandigkeit im Winkelraum und/oder eine spektrale Breitbandigkeit gewünscht, können auch Schichtpaare mit unterschiedlichen Perioden kombiniert werden (vgl. z. B. DE 101 55 711 B4 oder WO 2010/118928 A1 . Um die Abhängigkeit der Reflektivität vom Inzidenzwinkel zu verringern, kann die Schichtanordnung prinzipiell auch so aufgebaut sein, wie in der US 7,382,527 B2 offenbart. Insbesondere können bei den Schichtpaaren einer Mehrlagen-Schichtanordnung unterschiedliche Materialpaarungen vorgesehen sein.
Die beschriebenen Schichtaufbauten der Mehrlagen-Schichtanordnungen können grundsätzlich auch bei Spiegeln mit nur einem einzigen Spiegelelement vorgesehen sein. Dadurch kann z. B. mittels elektrisch induzierter Änderung der Schichtperiode einer Schichtanordnung eine Anpassung an eine geringfügig andere Zentralwellenlänge und/oder eine Anpassung an geänderte Einfallswinkel (Inzidenzwinkel) erfolgen. Außerdem kann die globale Intensität oder Dosis angepasst werden.
Bei Nutzung von strukturierten Schichtelektroden (siehe z. B. 10) ist eine ortsabhängige Steuerung der Reflektivität und/oder Phase der auf ein einzelnes Spiegelelement auftreffenden Strahlung möglich.
Ausführungsformen der Erfindung können nicht nur in optischen Systemen für die Projektionsmikrolithographie verwendet werden. Beispielsweise ist eine Nutzung im Bereich der Röntgen-Mikroskopie möglich, insbesondere im Bereich der EUV-Maskenmetrologie. Beispielsweise können eine oder mehrere Spiegelanordnungen in einem Aerial Image Monitoring System (AIMS) oder in einem Actinic Patterned Mask Inspection System (APMI) oder in einem Actinic Blank Inspection System (ABI) eingesetzt werden. Objektive für EUV-AIMS-Systeme sind z. B. in den internationalen Veröffentlichungen WO 2011/012267 A1 und WO 2011/012266 A1 gezeigt. Anwendungen in der EUV-System-Messtechnik, z. B. in einem aktinischen Systeminterferometer, sind ebenfalls denkbar. Weiterhin sind Anwendungen im Bereich der EUV-Astronomie und für Optiken in Synchrotronsystemen oder FEL-Beam Lines denkbar (FEL = freier Elektronen-Laser).
Die Ausführungsbeispiele wurden für eine Zentralwellenlänge von 13.5 nm konfiguriert. Andere Ausführungsbeispiele können für andere Wellenlängen(bereiche) optimiert sein, beispielsweise für eine Zentralwellenlänge von ca. 6.8 nm. Insbesondere in diesem Fall können auch andere Schichtmaterialien für die alternierenden Schichten der Schichtpaare verwendet werden, z. B. die Kombination La/B₄C. Bei kürzeren Zentralwellenlängen kann es sinnvoll sein, die Anzahlen von Schichtpaaren in Schichtgruppen im Vergleich zu den oben beschriebenen Beispielen zu erhöhen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2008/113281 A1 [0010]
US 7545585 B2 [0010]
WO 2010/049020 A1 [0011, 0119]
US 2003/0063266 A1 [0011]
EP 1349009 A2 [0011]
US 2008/0165925 A1 [0011]
WO 2009/135576 A1 [0011]
EP 2050726 A2 [0038]
WO 2009/100856 A1 [0119, 0130]
DE 10155711 B4 [0132]
WO 2010/118928 A1 [0132]
US 7382527 B2 [0132]
WO 2011/012267 A1 [0135]
WO 2011/012266 A1 [0135]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

R. F. Cook, C. J. Fairbanks, B. R. Lawn und Y.-W. Mai „Crack Resistance by Interfacial Bridging: Its Role in Determining Strength Characteristics, „J. Mater Res., 2, 345–356 (1987) [0080]

Claims

EUV-Spiegelanordnung mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spiegelelementen, die gemeinsam eine Spiegelfläche der Spiegelanordnung bilden, wobei jedes Spiegelelement ein Substrat und eine auf dem Substrat aufgebrachte, für Strahlung aus dem extremen Ulraviolettbereich (EUV) reflektierend wirkende Mehrlagen-Schichtanordnung (130, 830, 930) aufweist, die eine Vielzahl von Schichtpaaren (135, 835, 935) mit abwechselnden Schichten aus einem hoch brechenden Schichtmaterial und einem niedrig brechenden Schichtmaterial umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrlagen-Schichtanordnung eine zwischen einer Strahlungseintrittsfläche und dem Substrat angeordnete, aus einem piezoelektrisch aktiven Schichtmaterial bestehende aktive Schicht (140, 840, 940) aufweist, deren Schichtdicke durch Einwirkung eines elektrischen Feldes veränderbar ist; und dass für jede aktive Schicht eine Elektrodenanordnung zur Erzeugung eines auf die aktive Schicht wirkenden elektrischen Feldes vorgesehen ist.
EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 1, worin die Mehrlagen-Schichtanordnung (130) eine zwischen der Strahlungseintrittsfläche und der aktiven Schicht (140) angeordnete erste Schichtgruppe (131) mit einer ersten Anzahl N1 von Schichtpaaren sowie eine zwischen der aktiven Schicht (140) und dem Substrat (120) angeordnete zweite Schichtgruppe (132) mit einer zweiten Anzahl N2 von Schichtpaaren aufweist, wobei die Anzahlen N1 und N2 von Schichtpaaren der ersten Schichtgruppe und der zweiten Schichtgruppe derart ausgewählt sind, dass für mindestens einen Inzidenzwinkel der auf die Strahlungseintrittsfläche auftreffenden Strahlung die erste Schichtgruppe (131) einen Anteil der eintretenden Strahlung durch die aktive Schicht (140) zur zweiten Schichtgruppe (132) transmittiert und die durch die Mehrlagen-Schichtanordnung reflektierte Strahlung einen durch die erste Schichtgruppe reflektierten ersten Anteil (A1) und einen durch die zweite Schichtgruppe reflektierten zweiten Anteil (A2) enthält.
EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 2, worin die aktive Schicht in Abwesenheit eines elektrischen Feldes eine Schichtdicke aufweist, die derart gewählt ist, das für einen Referenz-Inzidenzwinkel der eintreffenden Strahlung eine Reflektivät der Mehrlagen-Schichtanordnung durch Anlegen eines elektrischen Feldes um maximal 20% veränderbar ist.
EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 2 oder 3, worin das piezoelektrisch aktive Schichtmaterial im Wesentlichen aus Bariumtitanat (BaTiO₃) besteht.
EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, worin mindestens eine der folgenden Bedingungen gilt: (1) 10 < N1 < 30 (2) 15 < N2 < 50 (3) 30 < (N1 + N2) < 70 und N1 > 10 und N2 > 10 (4) N1 ≤ N2 (5) z ≥ 20 nm (6) z ≤ 350 nm (7) Δz ≥ 1 nm (8) 1.5 nm ≤ Δz ≤ 20 nm, wobei z die Schichtdicke der aktiven Schicht (140) und Δz eine durch Einwirkung des elektrischen Feldes erzeugte Schichtdickenänderung ist.
EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 1, worin die Mehrlagen-Schichtanordnung (830) eine Vielzahl von aktiven Schichten (840) aus einem piezoelektrisch aktiven Schichtmaterial aufweist, wobei die aktiven Schichten jeweils abwechslend mit nicht-aktiven Schichten (836) angeordnet sind.
EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 6, worin das aktive Schichtmaterial überwiegend aus einem keramischem Material des Typs (Li, Na, K)(Nb, Ti)O₃ besteht, wobei das aktive Schichtmaterial vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe Kaliumniobat (KNbO3), Lithiumniobat (LiNbO3), PbNb2O6 und Natrium-Kalium-Niobat (Na_0.9K_0.1NbO₃).
EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 1, worin die Mehrlagen-Schichtanordnung (930) eine zwischen der Strahlungseintrittsfläche und der aktiven Schicht (940) angeordnete dritte Schichtgruppe (933) mit einer dritten Anzahl N3 von Schichtpaaren aufweist, wobei die dritte Anzahl N3 derart ausgewählt ist, dass für mindestens einen Inzidenzwinkel der auf die Strahlungseintrittsfläche auftreffenden Strahlung die dritte Schichtgruppe die eintretenden Strahlung vor Erreichen der aktiven Schicht reflektiert oder absorbiert.
EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 8, worin die dritte Anzahl N3 zwischen 10 und 70 beträgt.
EUV-Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Elektrodenanordnung eine erste Elektrodenschicht (142, 836, 942, 1042) und eine zweite Elektrodenschicht (143, 836, 943, 1043) aufweist und die aktive Schicht (140, 840, 940, 1040) zwischen den Elektrodenschichten angeordnet ist.
EUV-Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Elektrodenanordnung zur Ansteuerung der aktiven Schicht (1040) eine Elektrodenschicht (1042) aufweist, die als strukturierte Schichtelektrode ausgelegt ist und in mehrere nebeneinander liegende, elektrisch gegeneinander isolierte Elektrodensegmente (1042A, 1042B) unterteilt ist, wobei jedes der Elektrodensegmente nur einen Bruchteil der gesamten Querschnittsfläche des Spiegelelements (1010) abdeckt.
EUV-Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die aktive Schicht eine durch Laserstrahlverdampfen (pulsed laser deposition, PLD) aufgebrachte PLD-Schicht ist.
EUV-Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, worin mindestens eine Elektrodenschicht eine durch Laserstrahlverdampfen (pulsed laser deposition, PLD) aufgebrachte PLD-Schicht ist.
EUV-Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, worin eine Elektrodenschicht aus einem elektrisch leitenden Keramikmaterial besteht, insbesondere SrRuO₃ oder AlN.
EUV-Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das piezoelektrisch aktive Schichtmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe: Ba(Sr, Zr)TiO₃, Bi(Al, Fe)O₃, (Bi, Ga)O₃, (Bi, Sc)O₃, CdS, (Li, Na, K)(Nb, Ta)O₃, Pb(Cd, Co, Fe, In, Mg, Ni, Sc, Yb, Zn, Zr) (Nb, W, Ta, Ti)O₃, ZnO, ZnS oder mindestens ein Material dieser Gruppe in Kombination mit mindestens einem anderen Material enthält.
Optisches System mit mindestens einer EUV-Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Optisches System nach Anspruch 16, worin das optische System. ein Beleuchtungssystem (1110) oder ein Projektionsobjektiv (1130) einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage (1100) ist.
Optisches System nach Anspruch 17, worin die EUV-Spiegelanordnung (1000, 1170) in einem Strahlengang des Beleuchtungssystems (1110) zwischen einer Lichtquelle (1114) und einem zu beleuchtenden Beleuchtungsfeld (1152) in oder nahe bei einer Feldebene (1172) angeordnet ist, die optisch konjugiert zu einer Ebene (1120) des Beleuchtungsfeldes liegt.
Optisches System nach Anspruch 18, worin bei mehreren oder allen Spiegelelementen (1010, 1011, 1012) der Spiegelanordnung (1000) die Schichtdicke der aktiven Schicht (1040) derart ortsabhängig veränderbar ist, dass die Reflektivität R eines Spiegelelementes ortsabhängig einstellbar und variierbar ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 16 bis 19, worin die EUV-Spiegelanordnung (1180) im Bereich einer Pupillenebene (1182) des Beleuchtungssystems angeordnet ist, die Fourier-transformiert zur Ebene (1120) des Beleuchtungsfeldes liegt.
Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems mit mindestens einer EUV-Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin eine örtliche Reflektivitätsverteilung über die Spiegelfläche der EUV-Spiegelanordnung durch selektives Ansteuern einzelner oder aller aktiver Schichten der Spiegelelemente ortsabhängig variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 21, worin durch Änderung der Schichtdicke der aktiven Schicht eine Verstimmung der Schichtperiode erzeugt wird, insbesondere zur Anpassung der Reflektivität an eine von einem Sollwert abweichende Zentralwellenlänge der Strahlung und/oder an eine veränderte Inzidenzwinkelverteilung an der Spiegelanordnung.