DE102011077234A1 - Extreme UV mirror arrangement for use as e.g. pupil facet mirror arranged in region of pupil plane of e.g. illumination system, has multilayer arrangement including active layer arranged between entrance surface and substrate - Google Patents

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Abstract

The arrangement (100) has mirror elements (110-112) connected to each other for jointly forming a mirror surface (115) of the arrangement. A multilayer arrangement (130) is applied on a substrate (120), and includes reflective effect with respect to radiation from an extreme UV range (EUV). The multilayer arrangement includes an active layer (140) arranged between a radiation entrance surface and the substrate, where thickness (z) of the layer is altered by an action of an electric field. A provision is made of an electrode arrangement for generating the field acting on the layer. The active layer is a pulsed laser deposition layer. The mirror surface is a flat mirror surface, plane mirror surface or curved mirror surface such as convex mirror surface, concave mirror surface and cylindrical mirror surface. The substrate is a metal substrate, silicon substrate and a glass substrate. An independent claim is also included for a method for operating an optical system.

Description

HINTERGRUNDBACKGROUND

Technisches GebietTechnical area

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.The invention relates to an EUV mirror arrangement according to the preamble of claim 1, to an optical system with an EUV mirror arrangement according to the preamble of claim 16 and to a method for operating an optical system according to the preamble of claim 21. A preferred field of application is the EUV microlithography. Other applications include EUV microscopy and EUV mask metrology.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the Prior Art

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 (Lager) 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.For the production of semiconductor components and other finely structured components, predominantly microlithographic projection exposure methods are used today. In this case, masks (reticles) or other pattern generating means are used, which carry or form the pattern of a structure to be imaged, for. B. a line pattern of a layer (bearing) of a semiconductor device. The pattern is positioned in a projection exposure apparatus between a lighting system and a projection lens in the region of the object surface of the projection lens and illuminated with an illumination radiation provided by the illumination system. The radiation changed by the pattern passes through the projection lens as projection radiation, which images the pattern onto the substrate to be exposed coated with a radiation-sensitive layer.

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.The pattern is illuminated by means of an illumination system which shapes from the radiation of a primary radiation source an illumination radiation directed onto the pattern, which is characterized by specific illumination parameters and impinges on the pattern within an illumination field of defined shape and size. Within the illumination field there should be a given local intensity distribution, which should normally be as uniform as possible.

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.As a rule, different illumination modes (so-called illumination settings) are used, which can be characterized by different local intensity distributions of the illumination radiation in a pupil surface of the illumination system, depending on the type of structures to be imaged. In this way, a specific illumination angle distribution or a specific distribution of the incident intensity in the angular space can be specified in the illumination field.

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.In order to be able to produce ever finer structures, different approaches are pursued. For example, the resolution of a projection lens can be increased by increasing the image-side numerical aperture (NA) of the projection lens. Another approach is to work with shorter wavelengths of electromagnetic radiation.

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.Attempting to improve the resolution by increasing the numerical aperture may present problems in that as the numerical aperture increases, the depth of focus (DOF) achievable decreases. This is disadvantageous because, for example, for reasons of achievable flatness of the substrates to be patterned and mechanical tolerances, a depth of field of the order of at least 0.1 nm is desirable.

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.For this reason, among other things, optical systems have been developed which operate at moderate numerical apertures and which achieve the increase in resolving power essentially by the short wavelength of the extreme ultraviolet (EUV) electromagnetic radiation used, in particular with working wavelengths in the range between 5 nm and 30 nm. In the case of EUV lithography with working wavelengths around 13.5 nm, for example, at image-side numerical apertures of NA = 0.3, theoretically a resolution of the order of 0.03 μm can be achieved at typical depths of field in the order of about 0.15 μm.

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.Radiation from the extreme ultraviolet range can not be focused or guided by refractive optical elements because the short wavelengths are absorbed by the known optical materials transparent at higher wavelengths. Therefore, mirror systems are used for EUV lithography. A reflecting mirror (EUV mirror) which is reflective for EUV radiation typically has a substrate on which one is reflective of extreme ultra violet (EUV) radiation effective multi-layer arrangement (multilayer) is applied, which has many pairs of layers with alternately low-refractive and high-refractive layer material. Layer pairs for EUV mirrors are often built up with the layer material combinations molybdenum / silicon (Mo / Si) or ruthenium / silicon (Ru / Si).

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 order to ensure the best possible uniformity of the lithographic image, the aim is generally to produce as uniform as possible an intensity distribution in the illumination field illuminated by the illumination system. Furthermore, the aim is normally to approximate as closely as possible to the desired spatial intensity distribution the desired spatial intensity distribution of the illumination beams in the pupil surface of the illumination system or to minimize deviations from a desired spatial intensity distribution as much as possible. These requirements must not only be satisfied by the lithographic optical system at the time of its delivery, but must be maintained throughout the life of the optical system without significant change. While in the former case, any deviations are largely due to design residuals and manufacturing defects, changes over the lifetime are often caused mainly by aging.

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 optical systems for lithography with ultraviolet light from the deep or very deep ultraviolet range (DUV or VUV), possibly resulting non-uniformities can generally be compensated by controllable mechanical compensators (cf., for example, US Pat. US 2008/113281 A1 or US 7,545,585 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.In optical systems for EUV microlithography such compensators are significantly more difficult to realize, among other things for geometrical reasons. For example, there is often no optically conjugate intermediate plane of the object plane to the object plane of the projection objective in which the field homogeneity can be easily corrected. The WO 2010/049020 A1 discloses possibilities for correcting the illumination intensity distribution and the illumination angle distribution in the illumination field of an EUV illumination system. Other correction devices are in US 2003/0063266 A1 . EP 1 349 009 A2 . US 2008/0165925 A1 or WO 2009/135576 A1 disclosed.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

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.It is an object of the invention to provide an EUV mirror assembly and a thus equipped optical system, the z. B. in a microlithography projection exposure system can be used to ensure a high fidelity and stability of the illumination intensity in the field and pupil with respect to a given distribution and thus the lithographic imaging quality throughout the lifetime of the projection exposure system.

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.To achieve this object, the invention provides an EUV mirror assembly having the features of claim 1. Furthermore, an optical system with an EUV mirror arrangement having the features of claim 16 and a method for operating such an optical system with the features of claim 21 are provided.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.

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.The EUV mirror assembly has a plurality of juxtaposed mirror elements that together form a mirror surface of the mirror assembly. The element mirror surface of a mirror element forms a fraction of the entire mirror surface. Mirror elements can, for example, be arranged in rows and columns essentially in a surface-filling manner or completely in a surface-filling manner or at a mutual distance next to one another. The mirror elements can be separate from one another and, if appropriate, separated by intermediate spaces, can be mirror elements which can be mounted on a carrier structure.

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.It is also possible for the mirror elements to have a common substrate and for the multilayer layer arrangement to have continuous layers over the entire usable area. In this case, the electrode arrangement may have one or more structured electrodes in order to be able to independently apply an electric field of predeterminable strength to the regions of an active layer assigned to the individual mirror elements.

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.A multilayer laminate has a plurality of pairs of layers, each comprising a layer of relatively high refractive layer material and a layer of (relatively) low refractive layer material. Such pairs of layers are also referred to as "bilayer" or "bilayer". A layer arrangement with many pairs of layers acts in the manner of a "Distributed Bragg Reflector". The layer arrangement simulates a crystal whose lattice planes leading to Bragg reflection are formed by the layers of the material with the lower real part of the refractive index. The optimum period thickness of the layer pairs is determined for a given wavelength and for a given angle of incidence (range) by the Bragg equation and is usually between 1 nm and 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.In addition to the two layers of relatively high-refractive or relatively low-refractive-index material, a layer pair may also have one or more further layers, for example an intermediate barrier layer for reducing interdiffusion between adjacent layers.

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.The multilayer layer arrangement of a mirror element has at least one active layer which is arranged between a radiation entrance surface and the substrate and which consists of a piezoelectrically active layer material. Due to this material property of the active layer material, the layer thickness of the active layer can be changed by applying an electrical voltage. For each active layer, an electrode arrangement is provided for generating an electric field acting on the active layer. As a result, the active layers of the mirror elements can be activated independently of one another as required and thus changed with respect to their layer thicknesses. As a consequence, the reflection properties of the EUV mirror arrangement can be influenced locally differently over the mirror surface.

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.In this case, the inverse piezoelectric effect is exploited, in which the active layer material reversibly deforms under the action of an electric field. The crystalline active layer material undergoes no phase transformation, but there is only a shift of positive and negative charge centers within the crystal structure of the electrically non-conductive active layer material instead.

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.An electrode of the electrode assembly may be in physical contact with the active layer. It is also possible to arrange one or more electrodes at a distance from the active layer to be influenced, as long as the electric field can penetrate the material-filled or material-free interspace up to the active layer. Thus, one or more layers of the layer arrangement may also lie between an electrode and the active layer. In particular, to generate the electric field, a voltage can be applied between an outer, substrate-distant layer of a layer arrangement and an inner, substrate-near layer of a layer arrangement, wherein in each case many pairs of layers are located between the electrode layers and the active layer.

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.The lateral resolution (spatial resolution) of the influence is dependent on the lateral dimensions of the element mirror surfaces of the individual mirror elements. Lateral dimensions can vary depending on the application z. B. in the range of one or more millimeters or centimeters. Smaller lateral dimensions, eg. B. between 1 micron and 900 microns, are also possible. In the mirror surface of the mirror arrangement more than 10 or more than 100 or more than 1000 independently controllable mirror elements can be provided. It may also be sufficient to provide less than 10, for example, only two or three or four separately controllable mirror elements. This can be z. B. be useful for adjustment purposes or calibration purposes.

In die Mehrlagen-Schichtanordnung ist mindestens eine aktive Schicht integriert, deren Schichtdicke durch elektrische Ansteuerung der zugeordneten Elektrodenanordnung gezielt verändert werden kann.At least one active layer is integrated into the multi-layer layer arrangement, the layer thickness of which can be selectively changed by electrical activation of the associated electrode arrangement.

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die mindestens eine aktive Schicht in Bezug auf die Schichtpaare der Mehrlagen-Schichtanordnung anzuordnen.There are different possibilities for arranging the at least one active layer with respect to the layer pairs of the multilayer layer arrangement.

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 some embodiments, the multilayer stack has a first layer group having a first number N1 of layer pairs disposed between the radiation entrance surface and the active layer and a second layer group having a second number N2 of layer pairs disposed between the active layer and the substrate, the numbers N1 and N2 of layer pairs of the first layer group and the second layer group are selected such that, for at least one angle of incidence of the radiation impinging on the radiation entrance surface, the first layer group transmits a portion of the incoming radiation through the active layer to the second layer group and reflects through the multilayer stack Radiation includes a first portion reflected by the first layer group and a second portion reflected by the second layer group.

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 general, the first and the second layer group each have multiple pairs of layers, for. B. each 10 or more, or 15 or more pairs of layers.

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. In this case, both the substrate-distant first layer group and the substrate-near second layer group contribute to the overall reflectivity of a mirror element. By the intermediate active layer, the distance of the layer groups (measured perpendicular to the layer surface) can be changed by applying an external voltage. The layer structure of the first layer group is preferably chosen such that, for the considered angle of incidence or angle of incidence range, a constructive interference of the radiation components (partial waves) reflected at the individual boundary surfaces within the first layer group occurs. The same applies preferably also to the layers of the second layer group. The intermediate active layer introduces an optical path length difference or a phase shift between the radiation components reflected at the first group of layers and the radiation components reflected at the second layer group. By applying an external voltage, the amount of phase shift can be varied steplessly.

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.If, for example, the introduced phase shift in the absence of an electric field is substantially one wavelength or an integral multiple of the wavelength of the electromagnetic radiation, then the first component and the second component of the reflected radiation interfere constructively with each other, so that the total reflectivity of the mirror element is in the range for the Incidence angle range applicable maximum reflectivity can be. If, on the other hand, the layer thickness of the active layer is adjusted so that the phase shift between the first and the second component is in the region of half a wavelength or in the region of three half wavelengths, etc., a destructive interference takes place between the first component and the second component , so that the total reflectivity resulting from the first portion and the second portion is lower than the maximum reflectivity possible with the layer groups.

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.For example, if the change in the optical path length in single pass through the active layer is one quarter of the operating wavelength, and the active layer is placed at a suitable depth such that the first and second portions are substantially equal in intensity, the reflection may be substantially complete be suppressed. Between these extremes (maximum reflectivity of a mirror element and complete suppression of the reflection of a mirror element), numerous variants result, which are explained in more detail in connection with the exemplary embodiments.

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.The integrated between the first and the second layer group active layer acts like an integrated Fabry-Perot interferometer (etalon) with electrically adjustable distance between its reflective interfaces.

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.In many cases it is not necessary or required to vary the reflectivity of a mirror element between maximum reflection and complete reflection suppression. Often it is sufficient if the reflectance of a mirror element is only varied by a maximum of 20% or a maximum of 10%. In some embodiments, in the absence of an electric field, the active layer has a layer thickness that is selected such that a reflectivity of the multilayer layer arrangement can be changed by applying an electric field by a maximum of 20%, in particular a maximum of 10%, for a reference incidence angle of the incident radiation is.

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.Preferably, exactly one active layer is provided between two adjacent layer groups each having a plurality of layer pairs. This can u. a. the Fehlbeschichtungsrisiko due to manufacturing tolerances are kept small. In addition, this results in only a small complexity between the transmitted and the absorbed radiation components. However, a multi-layer arrangement may also have more than one active layer arranged between two adjacent layer groups with a plurality of layer pairs, which serves for the controllable phase shift between the reflected radiation components of these layer groups. For example, two or three such active layers may be provided, between which then also layer groups with several layer pairs lie.

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).When selecting active layer materials for such an integrated active layer, it should be noted that, on the one hand, the layer material only has relatively low absorption for the radiation to be transmitted to the second layer group and, on the other hand, enables a sufficiently strong "lift" of the layer thickness for controlling the phase shift. In some embodiments, the active layer material consists essentially of barium titanate (BaTiO 3 ).

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 Schichtdickenänderungen 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.In general, layer materials which have a relatively low absorption (low extinction coefficient or imaginary part of the complex refractive index) in the selected EUV wavelength range and at the same time show a relatively strong piezoelectric effect are preferred for the piezoelectrically active layer. to be able to produce sufficiently strong layer thickness changes. The piezoelectric-active layer material may be a material having a perovskite structure, which exhibits a relatively strong piezoelectric effect. In particular, the piezoelectrically active layer material may be selected from the group: Ba (Sr, Zr) TiO 3 , Bi (Al, Fe) O 3 , (Bi, Ga) O 3 , (Bi, Sc) O 3 , CdS, (Li , Na, K) (Nb, Ta) O 3, Pb (Cd, Co, Fe, In, Mg, Ni, Sc, Yb, Zn, Zr) (Nb, W, Ta, Ti) O 3, ZnO, ZnS or contain at least one material of this group in combination with at least one other material. Here, the notation (A, B) indicates that in a certain lattice position of the crystal structure, an element or ion of type A or an element or ion of type B may be present.

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.In other embodiments, the multilayer stack includes a plurality of active layers of a piezoelectric active layer material, wherein the active layers are each disposed alternately with layers of a non-piezoelectric active layer material. In this case, the layers arranged between the active layers preferably consist of an electrically conductive layer material, so that these layers can simultaneously serve as electrode layers for the active layers arranged in each case between them. The active layer material may be either the relatively high refractive or the relatively low refractive layer material as compared to the non-active layer material. An active layer material with a relatively high absorption can be used advantageously as an absorber layer.

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.In this embodiment, by applying an electric field to the active layers, an optionally stepless variation of the layer period within the multilayer layer arrangement can be produced. In this case, the layer period denotes the distance between the delimiting outer boundary surfaces of a layer pair measured perpendicular to the layer surface. Since for a given operating wavelength and a given angle of incidence only certain layer periods lead to a full constructive interference and thereby to maximum reflectance, the reflectivity of the multilayer layer arrangement of the mirror element at the operating wavelength can be varied steplessly by the variation of the layer period. Furthermore, there is an effect on the phase of the reflected radiation, so that a spatially resolving wavefront interference is possible.

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.The detuning or change of the layer period can also be used to adjust the reflectivity to a possibly deviating from the desired central wavelength, so that z. B. a compensation of variations of the source spectrum or the spectral transmission of the overall optical system can be performed. Alternatively or additionally, an adaptation to intentionally or unintentionally changed angles of incidence on the mirror is possible.

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.In multi-layer arrangements having a plurality of active layers, it is particularly important to ensure that the active layer material has low absorptions for the radiation used. In this context, it has proven to be advantageous if the active layer material consists predominantly or exclusively of a ceramic material of the type (Li, Na, K) (Nb, Ti) O 3 . Such materials are for. In EP 2 050 726 A2 described. These materials may also be beneficial for health reasons because they contain no lead (Pb).

Insbesondere kann das aktive Schichtmaterial ein Material aus der Gruppe Kaliumniobat (KNbO3), Lithiumniobat (LiNbO3), PbNb2O6 und Natrium-Kalium-Niobat (Na0.9K0.1NbO3) enthalten oder daraus bestehen, oder aus einer Kombination dieser Materialien. Diese Materialien zeichnen sich u. a. durch besonders niedrige Absorption im EUV-Bereich aus.In particular, the active layer material may contain or consist of a material from the group of potassium niobate (KNbO 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), PbNb 2 O 6 and sodium potassium niobate (Na 0.9 K 0.1 NbO 3 ), or a combination thereof Materials. Among other things, these materials are characterized by particularly low absorption in the EUV range.

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.It is also possible to design the EUV mirror arrangement such that a spatially resolving phase correction of the wave front of the incident radiation is possible substantially without influencing the spatial distribution of the reflectivity. Such embodiments can be used in particular as a mirror in an EUV projection objective. In some such embodiments, the multilayer stack has a third layer group having a third number N3 of layer pairs disposed between the radiation entrance surface and the active layer, wherein the third number N3 is selected such that for at least one angle of incidence the radiation impinging on the radiation entrance surface is third Layer group substantially completely reflects or absorbs the incoming radiation before reaching the active layer. It can z. B. at least 20 or at least 30 or at least 40 pairs of layers may be provided. Typically, there are less than 70 or fewer than 60 pairs of layers.

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.The reflectivity (or reflectance) of the mirror element is determined in this case almost exclusively by the layer structure of the third layer group. This can be done with the help of active Layer can be raised or lowered relative to the substrate by applying an electrical voltage without tilting perpendicular to the layer surface as a whole.

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.The layer thicknesses of the individual layers of the layer pairs and possibly also of the active layer are generally of the order of a few nanometers. In order to keep the influence of boundary surface roughness on the optical effect of the mirror elements as low as possible, it is provided in preferred embodiments to apply the active layer and / or possible electrode layers by means of laser beam evaporation (Pulsed Laser Deposition, PLD), so that the active layer and / or or an electrode layer is present as a PLD layer. With the aid of laser beam evaporation, it is possible to produce very thin layers with low surface roughness. If necessary, it is also possible to produce single-crystalline piezoelectric layer materials with high piezoelectric coefficients, the surface of which can then be used without polishing as a contact surface for further layers.

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.Preferably, at least the layer to which the active layer is applied is produced as a crystalline (non-amorphous) layer, in particular by means of laser beam evaporation. This facilitates crystal growth of the active layer. In favorable cases, this can grow epitaxially to an underlying crystalline layer. In some embodiments, most or all of the layers lying between the substrate and the active layer are crystalline.

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 some embodiments, the electrode assembly of a mirror element has a first electrode layer and a second electrode layer, and the active layer is disposed between these electrode layers. As a result, it can be achieved that the electric field penetrates the active layer essentially perpendicular to the layer surface, as a result of which the layer thickness changes can be generated particularly effectively. An electrode layer may consist of a metallic layer material or of a semimetal, such as silicon. Electrode layers of silicon may be arranged, for example, in alternation with active layers of a piezoelectrically active layer material.

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 Ver-wendung 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.In some cases, it has proven to be advantageous if an electrode layer consists of an electrically conductive ceramic material, for example of SrRuO 3 or aluminum nitride (AlN). The use of electrically conductive ceramic materials as electrode material in combination with ceramic active layer materials allows to keep the lattice mismatch at the interfaces between the electrode layer and active layer material low, whereby layer stresses in the region of the interfaces and thus the risk of delamination kept low and thus the life of the Layer arrangement can be improved.

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.The invention also relates to an optical system with at least one EUV mirror arrangement. In particular, the optical system may be an illumination system of a microlithography projection exposure apparatus. The EUV mirror arrangement can be arranged in the beam path of the illumination system between a light source and an illumination field to be illuminated in or near a field plane which is optically conjugate to the plane of the illumination field. The EUV mirror arrangement in this case can serve as a field facet mirror. Alternatively or additionally, an EUV mirror arrangement may be arranged in the region of a pupil plane of the illumination system, that is to say in the region of a plane which is Fourier-transformed to the plane of the illumination field. In this case, the EUV mirror assembly may serve as a pupil facet mirror. The optical system may also be a projection objective of a microlithography projection exposure apparatus.

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.In a method for operating an optical system with at least one such EUV mirror arrangement, the local reflectivity distribution over the mirror surface of the EUV mirror arrangement can be varied depending on the location by selective activation of individual or all active layers. If an EUV mirror arrangement is arranged in the region of a field plane of the optical system, this can influence the illumination intensity distribution in this field plane and in optically conjugate field planes. With an arrangement in the region of a pupil plane, the illumination intensity distribution in the illumination field can be changed as a function of the angle by locally changing the reflectivities.

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.These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Can represent versions. Embodiments are illustrated in the drawings and are explained in more detail below.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt eine schematische, schräg perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer EUV-Spiegelanordnung in teilweisem Schnitt; 1 shows a schematic, oblique perspective view of an embodiment of an EUV mirror assembly in partial section;

2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Einflusses der Schichtdicke einer aktiven Schicht auf die Reflektivität R und den Transmissionsgrad T der gesamten Schichtanordnung; 2 shows a diagram for explaining the influence of the layer thickness of an active layer on the reflectivity R and the transmittance T of the entire layer arrangement;

3 zeigt ein Diagramm zum Einfluss der Anzahl von Schichtpaaren in der substratfernen ersten Schichtgruppe auf den Reflektivitätsverlauf mit wachsender Schichtdicke der aktiven Schicht; 3 shows a diagram for the influence of the number of layer pairs in the substrate-distant first layer group on the reflectivity curve with increasing layer thickness of the active layer;

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; 4A shows a diagram of the reflectivity curve in the region of a maximum reflectivity with increasing number of layer pairs in the substrate-second second layer group with a constant number of layer pairs in the first layer group;

4B zeigt ein Diagramm zum Reflektivitätsverlauf im Bereich eins ersten Reflektivitätsmaximums; 4B shows a diagram of the Reflektivitätsverlauf in the range of a first 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 0.127 nm erzielbar ist; 5 shows a diagram of the Reflektivitätsverlaufs in the region of a reflection maximum, in which an adjustment range .DELTA.R of the reflectivity of about 2.5% at a layer thickness variation .DELTA.z of 0.127 nm can be achieved;

6 zeigt ein Diagramm mit Reflektivitäts- und Transmissionsverlauf einer Mehrlagen-Schichtanordnungen, die als Strahlteiler mit variabel einstellbarer Transmission nutzbar ist; 6 shows a diagram with reflectivity and transmission curve of a multi-layer layer arrangements, which can be used as a beam splitter with variably adjustable transmission;

7 zeigt schematisch einen Teil einer EUV-Schichtanordnung mit einer aktivierten und einem nicht aktivierten Spiegelelement; 7 schematically shows a part of an EUV layer arrangement with an activated and a non-activated mirror element;

8 zeigt eine schematische, schräg perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer EUV-Spiegelanordnung in teilweisem Schnitt; 8th shows a schematic, oblique perspective view of another embodiment of an EUV mirror assembly in partial section;

9 zeigt eine schematische, schräg perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer EUV-Spiegelanordnung in teilweisem Schnitt; 9 shows a schematic, oblique perspective view of another embodiment of an EUV mirror assembly in partial section;

10 zeigt in 10A, 10B und 10C verschiedene Ausführungsformen von strukturierten Schichtelektroden; und 10 shows in 10A . 10B and 10C various embodiments of structured layer electrodes; and

11 zeigt optischen Komponenten einer EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit Ausführungsformen von EUV-Spiegelanordnungen, die als Feldfacettenspiegel bzw. als Pupillenfacettenspiegel verwendet werden. 11 shows optical components of an EUV microlithography projection exposure apparatus with embodiments of EUV mirror assemblies used as field facet mirrors and pupil facet mirrors, respectively.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

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.In 1 is a schematic, oblique perspective view of an embodiment of an EUV mirror assembly 100 shown in partial section. The mirror assembly has a plurality of juxtaposed mirror elements 110 . 111 . 112 , which in the example case each have a rectangular cross-section. Each mirror element may be referred to as a single mirror and has a rectangular element mirror surface, wherein the element mirror surfaces connect to each other largely seamlessly or with spaces next to each other and together a mirror surface 115 form the mirror assembly. The mirror surface can be flat overall (plane mirror) or curved (eg convex mirror, concave mirror, cylindrical mirror, etc.).

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.The structure of a mirror element is based on the mirror element 110 explained in more detail. Each mirror element has a substrate 120 , which may for example consist of metal, silicon, a glass, a ceramic material, a glass ceramic or a composite material. On a substrate surface smoothly machined with high precision is a multi-layer coating arrangement which is reflective for radiation from the extreme ultraviolet region 130 applied by suitable coating technique. To produce some or all individual layers z. As the magnetron sputtering, electron beam sputtering or ion beam sputtering can be used. If a crystalline layer structure is desired, z. B. also be coated with laser beam evaporation (PLD).

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, SixNy, 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. The multi-layer layer arrangement has a multiplicity of layer pairs (bilayers) 135 , each of which has alternately applied layers of a higher real part refractive index (also called "spacer") layer material and a relatively lower real part refractive index (also called "absorber") layer material. In the example case are relatively thin layers 136 with molybdenum (Mo) as an absorber material alternately with relatively thicker layers 134 applied with silicon (Si) as a spacer material. A layer pair may also contain at least one further layer, in particular an intermediate barrier layer, the z. B. from C, B 4 C, Si x N y , SiC or a composition with one of these materials can and should prevent interdiffusion at the interface. As a result, permanently sharply defined interfaces can be ensured even under radiation exposure.

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, SixNy oder SiC bestehen oder eines dieser Materialien enthalten. Die freie Oberfläche der Deckschicht bildet die Strahleintrittfläche.The layer pairs are grouped into two groups of layers. A substrate-distant, near-surface first layer group 131 has a first number N1 of layer pairs 135 , Between the first layer group and the substrate-remote radiation entrance surface, in the example case, there is still a cap layer 137 applied to protect the underlying layers. The cover layer may, for. Example of ruthenium, rhodium, gold, palladium, Si x N y or SiC or contain one of these materials. The free surface of the cover layer forms the beam entry surface.

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).A substrate-near second layer group 132 has a second number N2 of layer pairs 135 , This second layer group can be applied directly to the substrate surface, but it can also be provided a single- or multi-layer intermediate layer, which acts for example as a smoothing layer. The layers of the near-second second layer group are preferably produced as crystalline layers, in particular by means of 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 zmin (in Abwesenheit eines elektrischen Feldes) und einem Maximalwert zmax variiert werden.Between the first shift group 131 and the second layer group 132 is a single active layer 140 arranged from a piezoelectrically active layer material. The layer thickness z of the active layer can be changed by applying an electric field to the active layer material. For this purpose, a first electrode layer is in direct contact with the active layer between it and the first layer group 142 and a second electrode layer between the active layer and the second layer group 143 arranged. The electrode layers which are in surface contact with the active layer material consist of an electrically conductive layer material and are by electrically conductive connections with a switchable or controllable voltage source 145 connected. The layer thickness z can be varied continuously as a function of the voltage generated by the voltage source between a minimum value z min (in the absence of an electric field) and a maximum value z max .

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.For each of the mirror elements, a corresponding electrode arrangement is provided. The electrode arrangements can be controlled independently of each other, so that for each mirror element, its active layer can be changed independently of the active layers of other mirror elements by applying electrical voltage with respect to its layer thickness.

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.Both the first shift group 131 , as well as the second layer group 132 is designed with respect to the layer thicknesses of the spacer and absorber layers so that they have a reflective effect for the angle of incidence range with which the mirror arrangement is to be operated. The first number N1 of layer pairs of the near-surface first layer group 131 is chosen so that it reflects only a portion of the radiation entering at the mirror surface by Bragg reflection and another portion of the incoming radiation through the active layer 140 through to the second layer group 132 is transmitted. The second number N2 of layer pairs of the second layer group is selected such that this fraction, which is transmitted to the second layer group, is reflected almost completely (and possibly partially absorbed) by the second layer group.

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.The one from the second shift group 132 reflected portion is reflected back through the active layer and through the first layer group. Accordingly, the total radiation reflected by the layer arrangement contains a first portion reflected by the first group of layers and a second portion reflected by the second group of layers. The resulting overall reflectivity of the multi-layer arrangement (ie the ratio between reflected and incident intensity, represented by the reflectance or reflectivity R) is determined by interference between those of the first layer group 131 reflected and that of the second layer group 132 reflected partial waves determined. The nature and extent of the interference can be changed separately for each mirror element by changing the layer thickness of the active layer, so that within predetermined setting limits the weighting between shares of destructive interference and constructive interference can be changed. The amount of interference is thereby by the optical angular distance difference (phase difference) between the of the lower second layer group 132 reflected partial waves and that of the upper first layer group 131 reflected partial waves determined. This basic principle will be explained in more detail below with reference to calculated exemplary embodiments.

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.In the calculated embodiment, barium titanate (BaTiO 3 ) becomes an active layer material for the active layer 140 used. The first electrode 142 and the second electrode 143 are each formed by layers of SrRuO 3 . This electrically conductive ceramic exhibits relatively low lattice mismatch when in contact with barium titanate. Alternatively, for example, aluminum nitride (AlN) or another electrically conductive material, such as a metallic material may be used. The layer pairs 135 consist, as mentioned, of molybdenum as absorber material and silicon as a spacer material.

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.At least the substrate-side lower electrode layer 143 is available as crystalline layers, it can be generated in particular by pulsed laser deposition (PLD). The crystal surface then serves as a support for the growth of the active layer, which is also a PLD-applied crystalline layer. Due to the low lattice mismatch, an epitaxial growth of a monocrystalline active layer on a monocrystalline lower electrode layer may be possible.

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.Depending on the layer thickness of the active layer and the coating process used to produce it, its surface may be relatively rough. To improve the growth conditions for subsequent layers, a smoothing layer, e.g. B. of amorphous silicon, are applied, the surface of which can then be smoothly polished by means of ion beam, before the next layer is applied. This smoothing layer can serve as an electrode layer.

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.In order to demonstrate the effect of the layer thickness z of the active material, the following examples are presented, which were calculated for an operating wavelength λ = 13.5 nm of the EUV radiation and vertical radiation incidence (angle of incidence AOI = 0 °). The term "angle of incidence" here refers to the angle between the direction of incidence of a ray and the surface normal of the mirror at the point of impact of the ray on the mirror. The starting structure consists of 10 Mo / Si layer pairs in the first layer group 131 (ie, N1 = 10) and also 10 Mo / Si layer pairs in the second layer group 132 (ie N2 = 10). With a layer thickness of the Mo layers of 2.76 nm and 4.14 nm for the Si layers, a periodicity length d = 6.9 nm results for the stack of layer pairs. The layer thickness of the electrode layers 142 . 143 are each 2.76 nm. The layer thickness z of the active layer is variable.

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.To explain the influence of the layer thickness on the reflectivity R and the transmittance T of the entire layer arrangement shows 2 a corresponding diagram in which the reflectivity R and the transmittance T are shown as a function of the layer thickness z [nm] for the above example. Depending on the layer thickness z and the resulting phase difference between the radiation fractions reflected by the layer groups, z increases periodically with increasing layer thickness, so that maxima (peaks) and minima (valleys) arise in the curves, the maxima of the transmission T naturally occurring in the curve Range of minima of the reflectance R are.

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 5 nm bzw. um 12 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.The layer thickness z can now be determined with regard to different targets. In the first region R1 delimited by horizontal dashed lines, regions with maximum reflectivity R are at layer thicknesses around 5 nm and 12 nm, respectively. In these regions, due to the small slope of the reflectivity curve for a given layer thickness variation Δz, there is only a relatively small adjustment range (tuning range) for the variation of the total reflectivity. The underlying second region R2 covers the regions of relatively high slope of the reflectivity curves on the left and right of the reflectivity maxima. For a given layer thickness variation .DELTA.z of the active layer, particularly large adjustment ranges .DELTA.R for the total reflectivity result here (cf. 5 However, the absolute value of the reflectivity is slightly lower than in the areas of maximum reflectivity (region R1). The third region R3 marks the areas of minimum reflectivity and correspondingly maximum transmission of the layer arrangement. If appropriate layer thicknesses of the active layer are selected, the layer arrangement can also be used as a beam splitter layer with an adjustable ratio between reflectivity and transmission.

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 5 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.Based on 3 Now, the influence of the number of layer pairs in the substrate-distant first layer group 131 explained on the Reflektivitätsverlauf with increasing layer thickness z. 3 shows the region of the first reflectivity maximum (at layer thicknesses z around 5 nm), the second number N2 = 10 remaining constant and the first number N1 of the layer pairs in the near-surface first layer group varying between N2 = 10 and N2 = 25. It can be seen that the maximum reflectivity in the region of the first reflectivity maximum increases with increasing N2 from about 0.6 to about 0.72 and that the cuts in the Become flat region of the adjacent Reflektivitätsminima, so that the reflectivity over the layer thickness at N2 = 25 only between R = 0.6 and R = 0.72 varies.

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 = 1.5 nm und z = 8.4 nm) zunimmt.Based on 4A It is demonstrated how the reflectivity curve in the region of the reflectivity maximum with increasing number of layer pairs in the substrate-second second layer group 132 with constant number N1 = 10 the layer pairs in the first layer group behaves. With increasing number of layer pairs in the substrate-second second layer group, the maximum reflectivity increases from about 0.6 to about 0.7 in the region of the reflectivity maximum, while the decrease in reflectivity in the region of the adjacent reflectivity minima (at about z = 1.5 nm and z = 8.4 nm ) increases.

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.It can be seen that there are many pairs of first and second layer groups (corresponding to first numbers N1 and second numbers N2), which give a high reflectivity in the vicinity of the absolute maximum reflectivity. Based on these curves, pairings of first and second numbers N1 and N2 can be selected which, with relatively high overall reflectivity, allow a large adjustment range with varying layer thickness z of the active layer.

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.It should be noted that the maximum reflectivity can not be arbitrarily increased by a larger number of layer pairs. Rather, z. As with Mo / Si layer pairs experience shows a saturation at about 50 pairs of layers. In the example calculations, the maximum number of layer pairs (N1 + N2) was limited to 48, since higher layer numbers hardly bring any significant changes in the overall behavior.

Der Einstellbereich (tuning range) wird vor allem durch die Elastizität und die Streckgrenze des piezoelektrisch aktiven Schichtmaterials bestimmt. Bei Überschreiten der Streckgrenze (σy) 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 (εmax = Δz/z), der Streckgrenze und dem Elastizitätsmodul ist durch emax = σy/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) ).The tuning range (tuning range) is determined primarily by the elasticity and the yield strength of the piezoelectrically active layer material. When the yield strength (σ y ) is exceeded, an irreversible deformation of the layer material begins. The yield strength is associated with the elasticity (described by the modulus of elasticity E, also called Young's modulus) of the material and the dimensional change or deformation of the material for which the strain ε (strain) serves as a normalized measure. The relationship between the dimensional change (elongation) of the layer thickness (ε max = Δz / z) possible without plastic deformation of the material, the yield strength and the modulus of elasticity is given by e max = σ y / E. Where z is the initial layer thickness and Δz is the layer thickness change. The yield strength for piezoelectric materials is typically between 1% and 5% and for BaTiO 3 is about 4.8% ( RFCook, CJ Fairbanks, BR Lawn and Y.-W. May "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 zmin 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 zmax = zmin + Δz. Unter Nutzung dieser Information und der Streckgrenze von BaTiO3y = Δz/zmin) können zmin, zmax und Δz berechnet werden.Furthermore, the layer thickness of the active layer before the layer expansion with z min and the layer thickness change with Δz are described. Depending on which side of a reflectivity maximum the optimization process is considered, the thickness of the piezoelectric material at the minimum reflectivity of the adjustment range and the maximum reflectivity of the adjustment range is given by z max = z min + Δz. Using this information and the yield strength of BaTiO 3y = Δz / z min ), z min , z max and Δz can be calculated.

Setzt man beispielsweise den gewünschten maximalen Reflexionsgrad auf Rmax = 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.If, for example, the desired maximum reflectance is set to R max = 72% and the number of layer pairs (N1 or N2) is limited to 48, the values given in Table 1 are obtained for the first five reflection maxima (peak 1 to peak 5). N1 = N 1 and N2 = N 2 .

Die Werte zmin, zmax und Δz sind in den Tabellen 1, 2 und 3 jeweils in der Einheit 10–10 m bzw. 0.1 nm (entsprechend der gebräuchlichen, aber nicht mehr allgemein zulässigen Längeneinheit Å (Ångström)) angegeben.The values z min , z max and Δz are given in Tables 1, 2 and 3 respectively in the unit 10 -10 m and 0.1 nm (corresponding to the usual, but no longer generally permissible unit of length Å (angstrom)).

Eine taugliche Lösung im Bereich des ersten Reflexionsmaximums (bei Schichtdicken z von ungefähr 5 nm) ist in 4B gezeigt, wobei hier Rmax = 72%, N1 = 16 und N2 = 16. Tabelle 1 N1 N2 Rmax Rmin ΔR zmax zmin 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 A suitable solution in the region of the first reflection maximum (with layer thicknesses z of approximately 5 nm) is in 4B where R max = 72%, N1 = 16 and N2 = 16. Table 1 N 1 N 2 R max Min .DELTA.R z max z min Az 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 Rmax Rmin ΔR zmax zmin Δz Peak 1 18 28 67,5713 65.0722 7.4992 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 5.0037 7.1117 242.6120 231.5 11.1120 Peak 5 24 32 72.3050 65.0045 7.3005 314.9240 300.5 14.4240 If a layer structure is to be optimized with regard to a maximum adjustment range of the reflectivity at a relatively high degree of reflection, it is preferable in the region of the second region R2 in FIG 2 worked. In this area, one can reach large adjustment ranges with relatively small dimensional changes (changes in layer thickness) of the active layer, whereby the maximum reflectance is not completely achievable there. If, for example, the minimum reflectivity is limited to 65%, it is possible, for example, to obtain a particularly large adjustment range in the range of the first reflection maximum with N1 = 18 and N2 = 28. The results of an optimization in the area of the first reflection maxima are summarized in Table 2. Table 2 N 1 N 2 R max Min .DELTA.R z max z min Az Peak 1 18 28 67.5713 65.0722 7.4992 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 5.0037 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.Among other things, it can be seen that larger absolute layer thicknesses of the active layer (corresponding to the second, third, fourth etc. reflectivity maximum) allow a larger layer thickness deviation Δz and thus a larger adjustment range ΔR of the reflectivity. A suitable compromise with regard to absorption by the active layer can be chosen.

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 0.127 nm erzielbar ist. 5 shows the Reflektivitätsverlauf in the range of the first reflection maximum for N1 = 18 and N2 = 28. From Table 2 it can be seen that in this range a setting range .DELTA.R of the reflectivity of about 2.5% at a layer thickness variation .DELTA.z of 0.127 nm can be achieved.

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 ≥ 2 nm
  • (6) z ≤ 35 nm
  • (7) Δz ≥ 0.1 nm
  • (8) 0.15 nm ≤ Δz ≤ 2 nm
In one embodiment, in particular, at least one of the following conditions may apply:
  • (1) 10 <N1 <30
  • (2) 15 <N2 <50
  • (3) 30 <(N1 + N2) <70 and N1> 10 and N2> 10
  • (4) N1 ≤ N2
  • (5) z ≥ 2 nm
  • (6) z ≤ 35 nm
  • (7) Δz ≥ 0.1 nm
  • (8) 0.15 nm ≦ Δz ≦ 2 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 1.2 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 Finally, be on the basis of 6 explained that multilayer layer arrangements of the type described can also be used as a physical beam splitter with variably adjustable transmission. The third region R3 off 1 with relatively large values of transmission is particularly suitable for this application. 6 shows by way of example the range around the second local transmission maximum (corresponding to the first reflectivity minimum) at layer thicknesses z 1.2 nm. Again, the calculation was carried out for incidence angle AOI = 0 °. Corresponding results would also result for the 45 ° angle of incidence better suited for use. For the purposes of the calculation, the minimum transmission was set to 30% and the transmittance varied above this level in the considered range. Table 3 gives exemplary values for N1 = 8 and N2 = 8. In this case, Tzmin and Rzmin are the transmission and the reflectivity at the minimum layer thickness zmin and Tzmax and Rzmax the corresponding values at the maximum layer thickness zmax. Table 3 Tzmin 30.3426 Rzmin 28.4563 zmax 94.5 Tzmax 36.1263 rzmax 17.2831 zmin 90.1718 .DELTA.T 5.7837 .DELTA.T 11.1732 Az 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.Based on 7 schematically the operation of an EUV mirror assembly 700 shown, which has a plurality of mirror elements whose multilayer layer arrangement each have an integrated piezoelectrically active layer 140 between a near-surface first layer group 131 and a substrate-proximate second layer group 132 exhibit. The periodicity of the successive layer pairs should in each case be adapted to the used angle of incidence AOI such that maximum reflectivity results both within the first layer group and within the second layer group. Furthermore, let the layer thickness z be the active layer 140 in the absence of an electric field, such that completely constructive interference results between the second component A2 originating from the second group of layers and the first component A1 originating from the first group of layers. In the example shown, this leads to a total reflectivity in the vicinity of a reflectivity maximum in the mirror element shown on the left (see diagram above). The resulting intensity of the reflected radiation is represented by the arrow length of the rays emerging from the mirror surface.

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.If now a location-dependent variation of the reflectivity over the entire mirror surface is to be set, differently high electrical voltages can be applied to the active layers of the individual mirror elements, so that different layer thicknesses of the active layers occur within the individual mirror elements. In the example case, an increase of the layer thickness by Δz results from the application of an electrical voltage to the active layer of the right-hand mirror element. In contrast to the case of complete constructive interference (left), this leads to a phase shift between the partial waves originating from the first group of layers (component A1) and the partial waves (component A2) originating from the second group of layers in such a way that partially destructive interference occurs. As a result, the reflected total intensity in the example falls by ΔR (see diagram above), which is illustrated by the relatively shorter arrows of the outgoing beams.

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.It should be noted that each mirror element may have a different operating point or a different nominal layer thickness of the active layer. Layer elements can also have the same layer thicknesses in groups, which differ between two or more groups.

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.In 8th is schematically an EUV mirror arrangement 800 according to another embodiment shown in oblique perspective and partial section. This too has many mirror elements 810 . 811 . 812 arranged in rows and columns next to each other so that their individual element mirror surfaces as a whole form the total mirror surface of the mirror assembly. The layer structure of the mirror element 810 is explained in more detail by way of example. On a substrate 820 is a multilayer sandwich 830 applied by suitable coating techniques. The multilayer sandwich has a strictly periodic construction over most of its thickness with a plurality of pairs of layers 835 wherein each layer pair is a relatively thin layer 836 of a layer material with a relatively low real part of the refractive index and a thicker layer 840 of a layer of a layer material having a relatively higher real part of the refractive index.

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.The thicker layers 840 Each consists of the same, piezoelectrically active layer material and thus form an active layer whose layer thickness is changed by the action of an electric field. The thinner layers 836 each consist of an electrically conductive material. Each adjacent layers 836 close a single active layer 840 and serve as electrode layers for the intermediate active layer so as to apply an electric voltage between the adjacent layers 836 to generate an electric field that is the intermediate active layer 840 penetrates perpendicular to the layer surface. The electrode layers 836 are alternately connected to respective poles of a switchable DC voltage source 845 connected with variably adjustable voltage.

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.The through the sequence of electrically non-conductive active layers 840 and electrically conductive electrode layers 836 formed periodic arrangement has a periodicity P, which in the example, the layer thickness of a layer pair 835 equivalent. The periodicity length can be determined by creating a electrical voltage to the electrode layers are changed continuously, since the layer thickness z of the active layers changes in dependence on the applied voltage.

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.By varying the layer period P in response to the application of an electrical voltage, the reflectivity of the mirror element concerned at the operating wavelength can be influenced. Coupled by the Bragg equation, reflectivity changes can also be compensated by slightly detuned working wavelengths and / or angles of incidence. In addition, since the absolute thickness of the entire layer stack, ie the distance between the substrate and the element mirror surface of the individual mirror element, increases with an increase in the layer thicknesses of the active layers, there is also an influence on the wavefront of the radiation impinging on the mirror surface, since, for example, when the element mirror surface is raised, the optical path of the radiation reflected by the element mirror surface is shortened overall. Thereby, a phase shift may be introduced relative to adjacent non-activated or to some extent raised element mirror surfaces. This embodiment can thus be used simultaneously for spatially resolving the influence of the wavefront and for spatially resolving the reflectivity.

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.Since, in this embodiment, relatively large thicknesses of the active layer material are irradiated overall, a material with a low absorption coefficient (imaginary part of the complex refractive index) should be used as the active layer material.

Die Anzahl der Schichtpaare 835 kann beispielsweise zwischen 10 und 70 liegen.The number of layer pairs 835 may be between 10 and 70, for example.

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.In the embodiment of an EUV mirror arrangement 900 in 9 are also mirror elements 910 . 911 . 912 arranged in rows and columns substantially side by side so that their rectangular element mirror surfaces as a whole form the mirror surface of the mirror assembly. The layer structure of the multi-layer arrangement reflecting the EUV radiation 930 is designed so that the EUV mirror arrangement can be used as a whole as a spatially resolving effective device for wave front correction, without that arise in the different modes of operation different spatial distributions of reflectivity. For this purpose, the multi-layer arrangement initially has a third layer group starting from the mirror surface 933 consisting of a third number N3 of similar layer pairs 935 consists. Each layer pair (bilayer) has a thinner absorber layer 936 made of molybdenum and a thicker spacer layer 934 made of silicon. The number N3 of the layer pairs 835 is chosen so that the periodic stack reflects the entire radiation entering from the radiation entrance surface (or to a smaller extent also absorbed). For this example, between 40 and 50 pairs of layers 935 be provided. The period of the layer pairs is chosen as a function of the occurring angle of incidence range and the operating wavelength such that maximum or almost maximum reflectivity occurs according to the Bragg equation.

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.Between the third shift group 933 and the substrate 920 there is an active layer 940 from a piezoelectric active layer material. At the top and the bottom of the active layer are respectively electrode layers 942 respectively. 943 arranged, wherein the substrate near the electrode layer 943 directly on the substrate 920 or, in other embodiments, may be disposed on an intermediate layer therebetween. The electrode layers 942 . 943 are connected to a switchable DC voltage source 945 connected, with the DC voltage of predeterminable height between the electrode layers can be applied if necessary, so that the piezoactive layer 940 is penetrated by an electric field and changes its layer thickness z as a function of the applied voltage.

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.The active layer 940 and the adjacent electrode layers 943 . 942 are each applied by means of laser beam evaporation (Pulsed Laser Deposition, PLD). With appropriate process control, the layers can be applied as monocrystalline layers, so that the surface of the upper electrode layer 942 , are then applied to the Mo / Si-layer pairs, has such a low roughness that a repolishing can be omitted.

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.In connection with the 10A to 10C some variants for the use of structured electrodes in the construction of mirror arrays are explained. 10A shows in an oblique perspective a schematic view of three rectangular cross-section mirror elements 1010 . 1011 . 1012 a mirror arrangement 1000 , which can be used, for example, as a field facet mirror in the region of a field plane of the illumination system of an EUV projection exposure apparatus (cf. 11 ). The layer structure of the mirror element 1010 is shown in detail. Similar to the arrangement of 1 is on a substrate 1020 a multilayer sandwich 1030 applied from many individual layers. A single active layer 1040 of piezoelectric active crystalline layer material is between a lying in the vicinity of the beam entrance surface first layer group 1031 and a substrate-proximate second layer group 1032 arranged. Both layer groups each consist of several (eg between 10 and 30) layer pairs of suitable layer period and in each case have a reflective effect on the penetrating EUV radiation. About the electrically variable layer thickness z of the active layer 1040 may be a certain and with regard to their extent continuously adjustable phase shift between that of the second layer group 1032 reflected second portion and that of the first layer group 1032 be reflected reflected first proportion.

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.The electrode arrangement for driving the active layer has a substrate-side second electrode layer which extends over the entire cross-section of the mirror element 1043 connected to one pole of an adjustable DC voltage source 1045 connected. The on the opposite surface of the active layer 1040 arranged first electrode layer 1042 is designed as a structured layer electrode and in a plurality of juxtaposed, electrically mutually insulated electrode segments 1042A . 1042B divided. Each of the electrode segments covers only a fraction of the total cross-sectional area of the mirror element, e.g. Less than 50% or less than 40% or less than 30% or less than 20% or less than 10%. As a rule, the area of a single electrode segment is at least 1% or at least 5% of the total area of the structured layer electrode. Between adjacent electrode segments is in each case a narrow insulating section 1044 made of an electrically non-conductive layer material. The insulating regions each extend obliquely to the long edge (x-direction) and obliquely to the short edge (y-direction) of the mirror element. Other orientations are possible.

Die strukturierte Elektrode 1042 kann beispielsweise mit Hilfe mikrolithographischer Methoden erzeugt werden.The structured electrode 1042 can be produced for example by means of microlithographic methods.

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.Each of the electrode segments is connected to the other pole of the DC voltage source via a separate electrical line 1045 connected and independent of the other electrode segments to a suitable potential relative to the continuous second electrode layer 1043 be placed. As a rule, there is a separate switchable or continuously adjustable DC voltage source for each electrode segment.

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.With the aid of the structured electrode it is possible to determine the layer thickness of the active layer 1040 To change location-dependent, to produce a running in the x direction layer thickness profile. Corresponding to the layer thickness varying in the x-direction, a phase shift of the reflected radiation components that varies spatially in the x-direction then sets in, so that the reflectivity R of this individual mirror element can be adjusted and varied as a function of location in the x-direction as a result. The schematic diagram shown above the mirror arrangement shows that a higher overall reflectivity R is set in the region of the electrode segments shown on the left than in the region of the opposite narrow side, with a transitional region therebetween.

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.In this mirror arrangement 1000 It is thus possible, not only the reflectivity level of individual mirror elements 1010 . 1011 . 1012 each individually to control, but also within each individual mirror element to set a desired course with varying spatial reflectivity R. Thus, a single mirror element again forms an EUV mirror arrangement with two or more mirror elements which can be individually adjusted with regard to their reflectivity, the shape and size of these mirror elements being determined by the shape and size of the electrode segments 1042A . 1042B are determined.

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 dreizähligen oder vier-zähligen oder sechs-zähligen Azimutalsymmetrie eingestellt werden.The 10B and 10C schematically show other structuring geometries of structured layer electrodes, which can be used in embodiments of individual mirror elements or mirror elements of a mirror array equipped with a plurality of mirror elements. The overall circular structured electrode 1050 can be used in a circular cross-section mirror element in combination with a likewise circular, but not divided into segments counter electrode. In the example, the structured electrode has twelve individually controllable electrode segments 1050A . 1050B identical shape and size, each covering an angular range of about 30 °. In each case at the free outer edge of an electrode segment, a contact point KP for connecting an electrical connection to a voltage source is provided. Such a structured electrode arrangement may, for example, be provided on a single mirror of a projection objective in order to set a radially symmetric nonuniform distribution of the reflectivity and / or the reflected phase on the mirror surface, the reflection behavior varying in the azimuthal direction (circumferential direction) and targeting this variation can be adjusted. For example, a local reflectivity distribution may be adjusted with a two-fold or a three-fold or a four-fold or a six-fold azimuth symmetry.

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.The structured electrode 1060 in 10C has a plurality of mutually electrically isolated electrode segments 1060A . 1060B , which cover the circular surface of the mirror element with a small mutual distance. Instead of the checkered arrangement of square electrode segments, other polygonal shapes, for example triangles or hexagons, may also be provided, for example. The counter-electrode, not shown, on the other side of the active layer is continuous, ie not segmented. Between the respective square electrode segments extending in different directions insulating regions 1064 arranged from eleltrisch insulating material. Those electrode segments which adjoin the circular outer edge of the electrode arrangement can be contacted directly from the outside via corresponding first contact points KP1. The internal electrode segments without connection to the outside of the patterned electrode layer are contacted via narrow lines which are electrically insulated on both sides within the insulating regions 1064 extend to the respective electrode segments to be contacted and to second contact points KP2. This makes it possible to set each electrode segment separately and independently of other electrode segments to a specific potential with respect to the counter electrode (not shown) and thereby adjust the layer thickness of the active layer in the associated layer region.

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.EUV mirror arrangements which enable a spatially resolving adjustment of the reflectivity profile over the total mirror surface of the mirror arrangement and / or over the surface of a single mirror element with the aid of piezoelectrically active layers can be used for various tasks. In the following, uses within the illumination system for an EUV microlithography projection exposure apparatus are presented.

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. 11 shows optical components of an EUV microlithography projection exposure machine 1100 for exposing one in the area of a picture surface 1160 a projection lens 1130 arranged radiation-sensitive substrate having at least one image of one in the region of an object surface 1120 of the projection lens arranged pattern of a reflective pattern generating device or mask.

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.The plant is using the radiation of a primary radiation source 1114 operated. A lighting system 1110 serves to receive the radiation from the primary radiation source and to form illumination radiation directed at the pattern. The projection lens 1130 serves to image the structure of the pattern onto a photosensitive substrate.

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.The primary radiation source 1114 may be, inter alia, a laser plasma source or a gas discharge source or a synchrotron-based radiation source. Such radiation sources generate radiation 520 in the EUV range, in particular with wavelengths between 5 nm and 30 nm. In order for the illumination system and the projection objective to be able to work in this wavelength range, they are constructed with components reflective to EUV radiation.

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 Zwischenfokusebene 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.The of the radiation source 1114 outgoing radiation 1120 is done by means of a collector 1115 collected and into the lighting system 1110 directed. The radiation passes through a Zwischenfokusebene 1122 in which devices for the separation of unwanted radiation components can be provided. The lighting system comprises a mixing unit 1112 , a telescope optics 1116 and a field-forming mirror 1118 , The illumination system shapes the radiation and illuminates an illumination field in the object plane 1150 of the projection lens 1130 or near it. The shape and size of the illumination field determine the shape and size of the effectively used object field in the object plane 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.In the object plane 1150 When operating the system a reflective reticle or another reflective pattern generating device is arranged. The projection lens here has six mirrors and forms the pattern of the pattern generating device in the image plane, in which a substrate to be exposed, z. B. a semiconductor wafer is arranged.

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.The mixing unit 1112 consists essentially of two faceted mirrors 1170 . 1180 , The first facet mirror 1170 is in a plane 1172 of the lighting system arranged to the object plane 1150 is optically conjugated. It is therefore also called a field facet mirror. The second facet mirror 1180 is in a pupil plane 1182 arranged the illumination system, which is optically conjugate to a pupil plane of the projection lens. It is therefore also referred to as a pupil facet mirror.

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. With the help of the pupil facet mirror 1180 and the downstream in the beam path imaging optical assembly, the telescope optics 1116 and the grazing incidence field-forming mirror 1118 includes the individual specular facets (individual mirrors) of the first facet mirror 1170 in the object field 1152 displayed.

Über die Facetten des Feldfacettenspiegels 1170 einerseits und des Pupillenfacettenspiegels 1180 andererseits wird das von der Strahlungsquelle kommende Strahlungsbündel in eine Mehrzahl von Aus-leuchtungskanälen 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.About the facets of the field facet mirror 1170 on the one hand and the pupil facet mirror 1180 on the other hand, the radiation beam coming from the radiation source is divided into a plurality of illumination channels, wherein each illumination channel is assigned exactly one facet pair with a field facet and a pupil facet. The following components guide the radiation of all illumination channels to the object field 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.The spatial (local) illumination intensity distribution at the field facet mirror determines the local illumination intensity distribution in the object field. The spatial (local) illumination intensity distribution at the pupil facet mirror 1180 determines the illumination angle intensity distribution in the object field.

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.EUV projection exposure systems with a similar basic structure are z. B. from the WO 2009/100856 A1 or WO 2010/049020 A1 the disclosure of which is incorporated herein by reference.

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.In the embodiment shown, the channel-dependent transmissions and thus the energetic illumination angle distribution can be influenced via the reflectivities of the individual field and pupil facets. The spatial illumination intensity distribution in the object field can be influenced by location-dependent variation of the field facet reflectivities.

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.Each of the facet mirrors 1170 . 1180 is an EUV mirror assembly having a plurality of individual mirror elements. Their reflecting front surfaces are referred to as element mirror surfaces and form the facets (mirror surfaces) of the facet mirror.

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.The field facet mirror 1170 and the pupil facet mirror 1180 are by type of in 1 shown EUV mirror assembly 100 built up. Each of the mirror elements thus has a multi-layer arrangement in which a single piezoelectric active layer lying between two electrode layers is arranged between a second layer group close to the substrate and a first layer group close to the surface. The electrode layers are electrically connected to a control device 1190 which is configured to selectively energize the electrode pairs belonging to the individual active layers as needed to vary the layer thickness. This can be done separately for each mirror element and independently of the other mirror elements, so that different local distributions of the layer thickness variation and thus different local reflectivity distributions at the facet mirror concerned can be set.

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.The ability to precisely control the local reflectivity of the facet mirrors can be used to control the illumination intensity distribution across the pupil of the illumination system and in the illumination field. If the reflectivity of an associated field facet and / or the reflectivity of an associated pupil facet is changed by electrical actuation in one or more of the illumination channels, then the illumination intensity in this illumination channel can be selectively changed within a certain adjustment range. Since this is possible for several and optionally all illumination channels independently of other illumination channels, a controllable manipulator for the illumination intensity distribution over the pupil can be realized in order to provide exactly a desired intensity distribution in the illumination field as a function of the illumination angle.

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.The field facet mirror can also have mirror elements which are constructed with structured electrodes and thus enable a location-dependent adjustment of the reflectivity of each individual mirror element (cf. 10 ). Since it is possible in this embodiment, the reflectivity of the field facet mirror 1170 It is possible to control the local illumination intensity distribution in the optically conjugated illumination field within the individual facets 1152 location-dependent approach to the desired illumination intensity distribution. In this way, a desired value of field uniformity can be set precisely.

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.In the image field, the images of the individual field facets are superimposed. Their long side runs parallel to the x-direction (cross-scan direction), while the short side runs parallel to the y-direction, which corresponds to the scanning direction in scanner systems. Due to the inclination of the insulating sections 1044 ( 10A ) becomes ensures that their projection into the image plane neither parallel nor perpendicular to the scan direction, but obliquely to it. During the scanning process, the image field has an integrated effect in the y-direction over the scanning process so that any artifacts of the insulating sections in the image field are practically invisible.

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.Thus, a fully programmable "gray filter" is realized for intensity distributions in the pupil and field of the illumination system. The lateral resolution of the controllable gray filter is determined by the lateral extent of the separately controllable mirror elements or of their number across the illuminated cross section.

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.In the embodiment, the illumination intensity distribution in the illumination field becomes 1152 through a field uniformity sensor 1153 and the illumination intensity distribution in the pupil area via a pupil intensity sensor 1183 supervised. Deviating from the schematic representation, these sensors can be located in the region of the image plane of the projection lens. These are to the controller 1190 connected, which controls based on the sensor signals, the voltage between the electrode layers of the individual piezoelectrically active layers and thus the local reflectivity distribution of the facet mirror. This control circuit permanently ensures a high degree of precision of the important illumination parameters in the pupil and field of the illumination system.

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.Using the exemplary embodiments, some possible uses of EUV mirror arrangements in the illumination system of a microlithography projection exposure apparatus have been explained. Alternatively or additionally, it may also be provided, at least one mirror of the telescope optics 1116 the illumination system and / or at least one mirror of the projection lens 1130 according to one embodiment of an EUV mirror arrangement.

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.The total mirror surface of an EUV mirror arrangement can be flat in the manner of a plane mirror. It is also possible to design an EUV mirror arrangement in a convexly or concavely curved mirror surface. In the examples, the individual mirror surfaces are each plane surfaces. However, this is not mandatory. Individual or all individual mirror surfaces of the mirror elements can also be curved convexly or concavely.

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 ).In the exemplary embodiments, the relative orientations of the individual mirror surfaces of the EUV mirror arrangement are respectively defined, wherein the electrically induced layer thickness change of the active layer merely leads to an elevation or lowering of this mirror surface with respect to the substrate. In addition, it is also possible that individual or all mirror elements of an EUV mirror arrangement can be tilted relative to one another by means of independent actuators in order to change the illumination angle distribution of the reflected radiation in a targeted manner (cf. 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.The shape of the individual mirror elements can be adapted to the desired application. If, for example, an EUV mirror arrangement is to be used as a field facet mirror, the individual mirror surfaces can be rectangular with a predeterminable aspect ratio or curved in an arc shape. In the case of EUV mirror arrangements which are to be used as a pupil facet mirror, in addition to polygonal cross sections, round cross sections of the individual mirror elements may also be useful.

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.The layer structure of the multi-layer layer arrangement in the region of the successive layer pairs can be adapted to the desired application. If high maximum reflectivities are required for a relatively small angle of incidence range, then a full-period sequence of layer pairs can be advantageous. If, on the other hand, a broadband in the angular space and / or a spectral broadband are desired, it is also possible to combine pairs of layers with different periods (cf. DE 101 55 711 B4 or WO 2010/118928 A1 , In principle, in order to reduce the dependence of the reflectivity on the angle of incidence, the layer arrangement can also be constructed as in the US Pat US 7,382,527 B2 disclosed. In particular, different material pairings may be provided in the case of the layer pairs of a multilayer layer arrangement.

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.The described layer structures of the multi-layer layer arrangements can in principle also be provided in the case of mirrors having only a single mirror element. As a result, z. B. by means of electrically induced change in the layer period of a layer arrangement to adapt to a slightly different central wavelength and / or adaptation to changing angles of incidence (angle of incidence). In addition, the global intensity or dose can be adjusted.

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. When using structured layer electrodes (see eg 10 ) is a location-dependent control of the reflectivity and / or phase of the incident on a single mirror element radiation possible.

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).Embodiments of the invention can be used not only in optical systems for projection microlithography. For example, a use in the field of X-ray microscopy is possible, in particular in the field of EUV mask metrology. For example, one or more mirror arrays can be used in an Aerial Image Monitoring System (AIMS) or in an Actinic Patterned Mask Inspection System (APMI) or in an Actinic Blank Inspection System (ABI). Lenses for EUV AIMS systems are z. In international publications WO 2011/012267 A1 and WO 2011/012266 A1 shown. Applications in the EUV system measuring technology, eg. B. in an actinic system interferometer, are also conceivable. Furthermore, applications in the field of EUV astronomy and for optics in synchrotron systems or FEL beam lines are conceivable (FEL = free electron 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.The embodiments were configured for a central wavelength of 13.5 nm. Other embodiments may be optimized for other wavelengths (ranges), for example, for a center wavelength of about 6.8 nm. In particular, in this case, other layer materials may be used for the alternating layers of the layer pairs, e.g. As the combination La / B 4 C. With shorter central wavelengths, it may be useful to increase the numbers of layer pairs in layer groups compared to the examples described above.

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Claims (22)

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 mirror arrangement having a multiplicity of juxtaposed mirror elements which together form a mirror surface of the mirror arrangement, each mirror element comprising a substrate and a multilayer layer arrangement (FIG. 2) applied to the substrate for radiation from the extreme ultraviolet region (EUV) ( 130 . 830 . 930 ) having a plurality of layer pairs ( 135 . 835 . 935 ) comprising alternating layers of a high-refracting layer material and a low-refractive layer material, characterized in that the multilayer-layer arrangement comprises an active layer consisting of a piezoelectrically active layer material arranged between a radiation entrance surface and the substrate (US Pat. 140 . 840 . 940 ), whose layer thickness is variable by the action of an electric field; and that for each active layer an electrode arrangement is provided for generating an electric field acting on the active layer. 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.An EUV mirror assembly according to claim 1, wherein the multilayer stack ( 130 ) one between the radiation entrance surface and the active layer ( 140 ) arranged first layer group ( 131 ) with a first number N1 of layer pairs and one between the active layer ( 140 ) and the substrate ( 120 ) arranged second layer group ( 132 ) having a second number N 2 of layer pairs, wherein the numbers N 1 and N 2 of layer pairs of the first layer group and the second layer group are selected such that for at least one angle of incidence of the radiation incident on the radiation surface incidence the first layer group ( 131 ) a portion of the incoming radiation through the active layer ( 140 ) to the second layer group ( 132 ) and the radiation reflected by the multilayer stack includes a first portion (A1) reflected by the first group of layers and a second portion (A2) reflected by the second group of layers. 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 mirror assembly according to claim 2, wherein the active layer in the absence of an electric field has a layer thickness which is selected such that for a reference incidence angle of the incident radiation, a reflectivity of the multilayer film arrangement by applying an electric field by a maximum of 20% changeable is. EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 2 oder 3, worin das piezoelektrisch aktive Schichtmaterial im Wesentlichen aus Bariumtitanat (BaTiO3) besteht.An EUV mirror device according to claim 2 or 3, wherein the piezoelectric active layer material consists essentially of barium titanate (BaTiO 3 ). 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 ≥ 2 nm (6) z ≤ 35 nm (7) Δz ≥ 0.1 nm (8) 0.15 nm ≤ Δz ≤ 2 nm, wobei z die Schichtdicke der aktiven Schicht (140) und Δz eine durch Einwirkung des elektrischen Feldes erzeugte Schichtdickenänderung ist.An EUV mirror device according to claim 2, 3 or 4, wherein at least one of the following conditions holds: (1) 10 <N1 <30 (2) 15 <N2 <50 (3) 30 <(N1 + N2) <70 and N1> 10 and N2> 10 (4) N1 ≤ N2 (5) z ≥ 2 nm (6) z ≤ 35 nm (7) Δz ≥ 0.1 nm (8) 0.15 nm ≤ Δz ≤ 2 nm, where z is the layer thickness of the active layer ( 140 ) and Δz is a layer thickness change produced by the action of the electric field. 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.An EUV mirror assembly according to claim 1, wherein the multilayer stack ( 830 ) a plurality of active layers ( 840 ) of a piezoelectrically active layer material, wherein the active layers in each case alternately with non-active layers ( 836 ) are arranged. 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 (Na0.9K0.1NbO3).EUV mirror assembly according to claim 6, wherein the active layer material predominantly of a ceramic material of the type (Li, Na, K) (Nb, Ti) O 3 , wherein the active layer material is preferably selected from the group potassium niobate (KNbO3), lithium niobate (LiNbO3), PbNb2O6 and sodium potassium niobate (Na 0.9 K 0.1 NbO 3 ). 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.An EUV mirror assembly according to claim 1, wherein the multilayer stack ( 930 ) one between the radiation entrance surface and the active layer ( 940 ) arranged third layer group ( 933 ) having a third number N3 of layer pairs, wherein the third number N3 is selected such that for at least one angle of incidence of the radiation incident on the radiation entrance surface, the third group of layers reflects or absorbs the incoming radiation before reaching the active layer. EUV-Spiegelanordnung nach Anspruch 8, worin die dritte Anzahl N3 zwischen 10 und 70 beträgt.An EUV mirror assembly according to claim 8, wherein the third number N3 is between 10 and 70. 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 mirror assembly according to one of the preceding claims, wherein the electrode assembly comprises a first electrode layer ( 142 . 836 . 942 . 1042 ) and a second electrode layer ( 143 . 836 . 943 . 1043 ) and the active layer ( 140 . 840 . 940 . 1040 ) is disposed between the electrode layers. 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 mirror arrangement according to one of the preceding claims, wherein the electrode arrangement for driving the active layer ( 1040 ) an electrode layer ( 1042 ), which is designed as a structured layer electrode and in a plurality of juxtaposed, electrically mutually insulated electrode segments ( 1042A . 1042B ), wherein each of the electrode segments only a fraction of the total cross-sectional area of the mirror element ( 1010 ) covers. EUV-Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die aktive Schicht eine durch Laserstrahlverdampfen (pulsed laser deposition, PLD) aufgebrachte PLD-Schicht ist.EUV mirror assembly according to one of the preceding claims, wherein the active layer is a PLD layer applied by laser beam evaporation (PLD). 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 mirror arrangement according to one of claims 10, 11 or 12, wherein at least one electrode layer is a PLD layer applied by laser beam evaporation (pulsed laser deposition, PLD). EUV-Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, worin eine Elektrodenschicht aus einem elektrisch leitenden Keramikmaterial besteht, insbesondere SrRuO3 oder AlN.EUV mirror assembly according to one of claims 10 to 13, wherein an electrode layer consists of an electrically conductive ceramic material, in particular SrRuO 3 or 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.EUV mirror arrangement according to one of the preceding claims, wherein the piezoelectrically active layer material is selected from the group consisting of: Ba (Sr, Zr) TiO 3, Bi (Al, Fe) O 3 (Bi, Ga) O 3 (Bi, Sc ) O 3 , CdS, (Li, Na, K) (Nb, Ta) O 3 , Pb (Cd, Co, Fe, In, Mg, Ni, Sc, Yb, Zn, Zr) (Nb, W, Ta, Ti) O 3 , ZnO, ZnS or at least one material of this group in combination with at least one other material. Optisches System mit mindestens einer EUV-Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Optical system with at least one EUV mirror arrangement according to one of the preceding claims. Optisches System nach Anspruch 16, worin das optische System ein Beleuchtungssystem (1110) oder ein Projektionsobjektiv (1130) einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage (1100) ist.An optical system according to claim 16, wherein the optical system is a lighting system ( 1110 ) or a projection lens ( 1130 ) of a microlithography projection exposure apparatus ( 1100 ). 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.Optical system according to claim 17, wherein the EUV mirror arrangement ( 1000 . 1170 ) in a beam path of the illumination system ( 1110 ) between a light source ( 1114 ) and a lighting field to be illuminated ( 1152 ) in or near a field level ( 1172 ) which is optically conjugate to a plane ( 1120 ) of the illumination field is located. 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.An optical system according to claim 18, wherein in the case of several or all mirror elements ( 1010 . 1011 . 1012 ) of the mirror arrangement ( 1000 ) the layer thickness of the active layer ( 1040 ) Can be changed depending on location, that the reflectivity R of a mirror element is location-dependent adjustable and variable. 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.An optical system according to any one of claims 16 to 19, wherein the EUV mirror assembly ( 1180 ) in the region of a pupil plane ( 1182 ) of the illumination system is Fourier-transformed to the plane ( 1120 ) of the illumination field is located. 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.A method of operating an optical system having at least one EUV mirror assembly according to any of claims 1 to 15, wherein a local reflectivity distribution across the mirror surface of the EUV mirror assembly is varied depending on location by selectively driving one or all of the active layers of the mirror elements. 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.The method of claim 21, wherein a detuning of the layer period is generated by changing the layer thickness of the active layer, in particular for adapting the reflectivity to a deviating from a nominal center wavelength of the radiation and / or to a modified angle of incidence distribution at the mirror assembly.
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