DE102020207699A1 - Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einer optischen Wirkfläche, einem Spiegelsubstrat (10, 21, 31, 41, 50, 70, 80), einem Reflexionsschichtstapel (28, 38, 48, 75, 85) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung, wenigstens einer ersten Elektrodenanordnung (24, 34, 44), wenigstens einer zweiten Elektrodenanordnung (23, 33, 43) und einem zwischen der ersten Elektrodenanordnung und der zweiten Elektrodenanordnung befindlichen Aktuatorschichtsystem, welches eine piezoelektrische Schicht (25, 35, 45) aufweist und in Reaktion auf das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrodenanordnung und der zweiten Elektrodenanordnung eine Deformationsantwort (11, 51) zeigt, welche die lineare Deformation des Aktuatorschichtsystems in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung für einen vorgegebenen Wert der elektrischen Spannung charakterisiert, wobei diese Deformationsantwort für eine vorgegebene, über die piezoelektrische Schicht hinweg räumlich konstante elektrische Spannung um wenigstens 20% im PV-Wert lokal variiert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
  • Stand der Technik
  • Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (= Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. einen Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
  • In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
  • Dabei ist es auch bekannt, einen oder mehrere Spiegel in einem EUV-System als adaptiven Spiegel mit einer Aktuatorschicht aus einem piezoelektrischen Material auszugestalten, wobei über diese piezoelektrische Schicht hinweg ein elektrisches Feld mit lokal unterschiedlicher Stärke durch Anlegen einer elektrischen Spannung an beiderseitig zur piezoelektrischen Schicht angeordnete Elektroden erzeugt wird. Bei lokaler Verformung der piezoelektrischen Schicht verformt sich auch der Reflexionsschichtstapel des adaptiven Spiegels, so dass durch geeignete Ansteuerung der Elektroden beispielsweise Abbildungsfehler (ggf. auch zeitlich veränderliche Abbildungsfehler) wenigstens teilweise kompensiert werden können.
  • 10a zeigt in lediglich schematischer Darstellung einen prinzipiell möglichen Aufbau eines herkömmlichen adaptiven Spiegels 110. Der Spiegel 110 umfasst insbesondere ein Spiegelsubstrat 111 sowie einen Reflexionsschichtstapel 120 und weist eine piezoelektrische Schicht 115 auf, welche im Beispiel aus Blei-Zirkonat-Titanat (Pb(Zr,Ti)O3, PZT) hergestellt ist. Ober- bzw. unterhalb der piezoelektrischen Schicht 115 befinden sich Elektrodenanordnungen, über welche der Spiegel 110 mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. Von diesen Elektrodenanordnungen ist die zweite, dem Substrat 111 zugewandte Elektrodenanordnung als durchgehende, flächige Elektrode 113 von konstanter Dicke ausgestaltet, wohingegen die erste Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von Elektroden 119 aufweist, welche jeweils über eine Zuleitung 118 mit einer elektrischen Spannung relativ zur Elektrode 113 beaufschlagbar sind. Die Elektroden 119 sind in eine gemeinsame Glättschicht 117 eingebettet, welche z.B. aus Quarz (SiO2) hergestellt ist und zur Einebnung der aus den Elektroden 119 gebildeten Elektrodenanordnung dient. Des Weiteren weist der Spiegel 110 zwischen dem Spiegelsubstrat 111 und der dem Spiegelsubstrat 111 zugewandten unteren Elektrode 113 eine Haftschicht 112 (z.B. aus Titan, Ti) und eine zwischen der dem Substrat 111 zugewandten Elektrodenanordnung und der piezoelektrischen Schicht 115 angeordnete Pufferschicht 114 (z.B. aus LaNiO3) auf, welche das Aufwachsen von PZT in optimaler, kristalliner Struktur weiter unterstützt und gleichbleibende Polarisationseigenschaften der piezoelektrischen Schicht über die Lebensdauer sicherstellt.
  • Im Betrieb des Spiegels 110 bzw. eines diesen Spiegel 110 aufweisenden optischen Systems führt das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden 113 und 119 über das sich ausbildende elektrische Feld zu einer Auslenkung der piezoelektrischen Schicht 115. Auf diese Weise kann - etwa zur Kompensation von optischen Aberrationen z.B. infolge thermischer Deformationen bei auf die optische Wirkfläche 110a auftreffender EUV-Strahlung - eine Aktuierung des Spiegels 110 erzielt werden.
  • Gemäß 10a weist der Spiegel 110 ferner eine Vermittlerschicht 116 auf. Diese Vermittlerschicht 116 steht in direktem elektrischen Kontakt zu den Elektroden 119 (welche in 1 nur zur Veranschaulichung in Draufsicht dargestellt sind). Diese Vermittlerschicht 116 dient dazu, zwischen den Elektroden 119 im Potential zu „vermitteln“, wobei sie eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit (vorzugsweise weniger als 200 Siemens/Meter) aufweist mit der Folge, dass ein zwischen benachbarten Elektroden 119 bestehender Spannungsunterschied im Wesentlichen über der Vermittlerschicht 116 abfällt.
  • Da die vorstehend beschriebene Beaufschlagung der Elektrodenanordnungen mit elektrischer Spannung im adaptiven Spiegel zu einem elektrischen Strom in der Vermittlerschicht 116 und damit über die hierdurch generierte elektrische Leistung zu einer unerwünschten parasitären Wärmeentwicklung führt, ist es grundsätzlich wünschenswert, die besagte elektrische Leistung durch Einstellung eines ausreichend hohen elektrischen Widerstandes der Vermittlerschicht 116 (von z.B. 100kΩ) zu begrenzen. Wenngleich eine solche Ausgestaltung für bestimmte Einsatzszenarien des adaptiven Spiegels wie z.B. zur Korrektur des Einflusses von thermisch durch Strahlungsabsorption induzierten Deformationen der optischen Elemente wie Spiegel oder Linsen geeignet sein können, existieren in der Praxis auch Szenarien, bei denen die Einstellung der gewünschten Oberflächenform des adaptiven Spiegels auf wesentlich kürzerer Zeitskala, z.B. innerhalb von Millisekunden (ms), zu erfolgen hat. Zu solchen Szenarien, bei denen die Ausbreitung des elektrischen Potentials in einer Vermittlerschicht mit den vorstehend genannten hohen Widerständen zur Begrenzung der elektrischen Leistung zu langsam erfolgen würde, gehört z.B. die Berücksichtigung thermisch induzierter Maskendeformationen im Lithographieprozess, bei denen die Maske in Folge der Absorption von größenordnungsmäßig mehr als 30% des EUV-Lichts ein irreguläres „Gebirge“ ausbildet, welches letztlich eine Fokusvariation im lithographischen Abbildungsprozess zur Folge hat. Die Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Variation der Oberflächenform der Maske durch entsprechende Einstellung des adaptiven Spiegels 110 muss im Lithographieprozess bereits während eines (z.B. größenordnungsmäßig 100ms dauernden) Scanvorgangs und damit auf einer vergleichsweise kleinen Zeitskala von Millisekunden (ms) stattfinden. Wenngleich die entsprechende Ansteuerung der Elektroden im adaptiven Spiegel ohne Weiteres realisierbar ist, erweist sich die praktische Umsetzung der besagten geringen Zeitkonstanten hinsichtlich der Vermittlerschicht als problematisch, da eine Verringerung des elektrischen Widerstandes der Vermittlerschicht infolge der diesbezüglich reziproken Abhängigkeit der elektrischen Leistung wiederum thermische Probleme zur Folge hat.
  • Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2013 219 583 A1 und DE 10 2015 213 273 A1 verwiesen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, bereitzustellen, welcher eine Korrektur von Aberrationen mit reduzierter Komplexität des Aufbaus und unter zumindest teilweiser Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme insbesondere hinsichtlich parasitärer Wärmeentwicklung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Ein erfindungsgemäßer Spiegel weist auf:
    • - eine optische Wirkfläche,
    • - ein Spiegelsubstrat;
    • - einen Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung;
    • - wenigstens eine erste Elektrodenanordnung;
    • - wenigstens eine zweite Elektrodenanordnung; und
    • - ein zwischen der ersten Elektrodenanordnung und der zweiten Elektrodenanordnung befindliches Aktuatorschichtsystem, welches eine piezoelektrische Schicht aufweist und in Reaktion auf das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrodenanordnung und der zweiten Elektrodenanordnung eine Deformationsantwort zeigt, welche die lineare Deformation des Aktuatorschichtsystems in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung für einen vorgegebenen Wert der elektrischen Spannung charakterisiert;
    • - wobei diese Deformationsantwort für eine vorgegebene, über die piezoelektrische Schicht hinweg räumlich konstante elektrische Spannung um wenigstens 20% im PV-Wert lokal variiert.
  • Gemäß einer Ausführungsform variiert die Deformationsantwort für eine vorgegebene, über die piezoelektrische Schicht hinweg räumlich konstante elektrische Spannung lokal um wenigstens 50%, insbesondere um wenigstens 70%, weiter insbesondere um wenigstens 90% im PV-Wert (PV= „Peak-to-Valley“). Dabei bezeichnet der PV-Wert den Unterschied zwischen dem maximalen und minimalen Wert innerhalb der örtlichen Verteilung der Deformationsantwort, wobei das prozentuale Kriterium hier auf den größten dieser Werte (d.h. den maximalen Wert) bezogen wird.
  • Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, bei einem adaptiven Spiegel mit einer über Elektrodenanordnungen mit einem elektrischen Feld beaufschlagbaren piezoelektrischen Schicht eine signifikante Reduzierung der Komplexität des Aufbaus des Spiegels dadurch zu erreichen, dass besagte piezoelektrische Schicht oder ein diese piezoelektrische Schicht aufweisendes Aktuatorschichtsystem derart ausgestaltet wird, dass auch bei über die Elektrodenanordnungen angelegter, konstanter Spannung die Deformationsantwort über besagtes Aktuatorschichtsystem bzw. den adaptiven Spiegel hinweg variiert.
  • Mit anderen Worten beinhaltet die Erfindung insbesondere das Prinzip, zur Einführung einer Ortsvariation im Deformationsprofil des adaptiven Spiegels nicht notwendigerweise eine örtlich variierende elektrische Spannung über die Elektrodenanordnungen anzulegen, sondern vielmehr von vorneherein eine gewünschte Ortsvariation hinsichtlich des Deformationsprofils des adaptiven Spiegels über die erfindungsgemäße Ortsvariation der Deformationsantwort zu erreichen.
  • Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist eine örtliche Variation der über die Elektrodenanordnungen an die piezoelektrische Schicht bzw. das diese umfassende Aktuatorschichtsystem angelegten elektrischen Spannung nicht mehr oder nur noch in sehr geringem Maße (d.h. mit lediglich geringfügiger lokaler Änderung der Spannungswerte) erforderlich mit der Folge, dass insbesondere besagte Elektrodenanordnungen durchgehend flächig ausgebildet werden können und die eingangs erläuterte Vermittlerschicht (welche ja sonst zur Vermittlung im Potential zwischen unterschiedlichen Elektroden dienen soll) entbehrlich ist.
  • Infolgedessen können auch die eingangs diskutierten, mit dem Einsatz einer solchen Vermittlerschicht einhergehenden Probleme gegenläufiger Anforderungen hinsichtlich Wärmeentwicklung einerseits und Schnelligkeit der Komponente anderseits vermieden werden. So wird im Ergebnis ein adaptiver Spiegel erfindungsgemäß bereitgestellt, welcher sich sowohl durch geringe parasitäre Wärmeentwicklung als auch hohe Schnelligkeit hinsichtlich der Einstellung gewünschter Oberflächenformen auszeichnet.
  • Dabei wird erfindungsgemäß mit dem Verzicht auf den Einsatz einer aus einer Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Elektroden zusammengesetzten Elektrodenanordnung bewusst eine geringere Flexibilität bzw. Leistungsfähigkeit des adaptiven Spiegels hinsichtlich der Bereitstellung unterschiedlicher Deformationsprofile in Kauf genommen, um im Gegenzug neben einer Reduzierung der Komplexität des Aufbaus die vorstehend genannten Vorteile zu erzielen.
  • Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist, dass es infolge des Verzichts auf eine Vielzahl unabhängig voneinander ansteuerbarer Elektroden bzw. infolge von deren Ersatz durch entweder eine durchgehend flächige Elektrode oder nur wenige benachbarte, die piezoelektrische Schicht nahezu vollflächig abdeckende Elektroden möglich wird, Zuleitungen zur Spannungsversorgung besagter Elektrode(n) ausschließlich „von der Seite her“ (d.h. im Wesentlichen innerhalb der Ebene der betreffenden Elektrode bzw. senkrecht zur Stapelrichtung des Schichtaufbaus des adaptiven Spiegels) zu realisieren, mit anderen Worten also ein in fertigungstechnischer Hinsicht problematisches Zuführen besagter Zuleitungen „in Stapelrichtung“ des Schichtaufbaus des adaptiven Spiegels zu vermeiden.
  • Insbesondere kann, wie im Weiteren noch beschrieben, auch bei Unterteilung der betreffenden Elektrodenanordnung in wenige, ihrerseits vergleichsweise großflächige Elektroden eine geeignete Geometrie gewählt werden, bei welcher jede einzelne der besagten Elektroden für besagte Zuleitungen im obigen Sinne von der Seite her zugänglich ist.
  • Was den bereits zuvor erwähnten, erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise erzielten Verzicht auf das Erfordernis einer Vermittlerschicht betrifft, so wird dieser Verzicht auch bei der vorstehend diskutierten Ausgestaltung mit vergleichsweise wenigen Elektroden noch ermöglicht, indem - wie ebenfalls im Weiteren noch näher erläutert - hinsichtlich der Ausgestaltung der piezoelektrischen Schicht bzw. des diese piezoelektrische Schicht aufweisenden erfindungsgemäßen Aktuatorschichtsystems dafür Sorge getragen wird, dass die Deformationsantwort (insbesondere der d33-Koeffizient) an den jeweiligen Grenzen zwischen benachbarten Elektroden gering ist und somit auch eine in besagten Grenzbereichen fehlende Spannungsansteuerung der piezoelektrischen Schicht nicht signifikant ins Gewicht fällt.
  • Als „d33-Koeffizient“ wird der die spannungsabhängig erzielte lineare Ausdehnung des Materials der piezoelektrischen Schicht charakterisierende Koeffizient bezeichnet, welcher der betreffenden, für die lineare Ausdehnung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung verantwortlichen Komponente des Dielektrizitätstensors entspricht.
  • Gemäß einer Ausführungsform besitzt die piezoelektrische Schicht einen d33-Koeffizienten, dessen Wert über die piezoelektrische Schicht hinweg um wenigstens 20% im PV-Wert lokal variiert.
  • Was die konkrete Realisierung der erfindungsgemäßen lokalen Variation der Deformationsantwort der piezoelektrischen Schicht bzw. des diese piezoelektrische Schicht aufweisenden Aktuatorschichtsystems betrifft, so kann diese lokale Variation in unterschiedlicher Weise erzielt werden. So kann in Ausführungsformen das Aktuatorschichtsystem eine lokal variierende Dicke, insbesondere mit einer lokalen Variation um wenigstens 20% im PV-Wert, aufweisen. Insbesondere kann diese lokale Variation wenigstens 50%, weiter insbesondere wenigstens 70%, und weiter insbesondere wenigstens 90% betragen.
  • Insbesondere kann in Ausführungsformen eine zur Bereitstellung der gewünschten Ortsvariation der Deformationsantwort geeignete Dickenvariation der piezoelektrischen Schicht vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann zur Erzielung einer gewünschten Deformationsantwort auch die Stöchiometrie der piezoelektrischen Schicht in geeigneter Weise variiert werden.
  • In weiteren Ausführungsformen kann auch in Kombination mit der piezoelektrischen Schicht eine dielektrische Schicht mit ihrerseits gemäß der gewünschten lokalen Variation des Deformationsprofils variierendem Dickenprofil eingesetzt werden, in welchem Falle dann die piezoelektrische Schicht eine konstante Dicke besitzen kann. In entsprechenden Ausführungsformen wird dann das erfindungsgemäße Aktuatorschichtsystem, welches die lokal variierende Deformationsantwort bereitstellt, durch die Kombination der piezoelektrischen Schicht mit besagter dielektrischen Schicht ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist somit das Aktuatorschichtsystem zusätzlich zu der piezoelektrischen Schicht eine dielektrische Schicht auf, wobei diese dielektrische Schicht insbesondere eine lokal variierende Dicke besitzen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform decken die erste Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung jeweils wenigstens 99% der optisch genutzten Fläche der piezoelektrischen Schicht ab.
  • Gemäß einer Ausführungsform besitzen die erste Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung jeweils Spannungszuführungen, welche sämtlich senkrecht zur Oberflächennormale des Spiegels verlaufen.
  • Gemäß einer Ausführungsform besitzt der Spiegel in einem Stapel eine Mehrzahl solcher jeweils zwischen zwei Elektrodenanordnungen befindlichen Aktuatorschichtsystemen. Dabei können voneinander verschiedene Aktuatorschichtsysteme in diesem Stapel unterschiedliche Deformationsmoden in der Wellenfront von am Spiegel reflektiertem Licht induzieren. Diese unterschiedlichen Deformationsmoden können insbesondere unterschiedlichen Zernike-Deformationen entsprechen.
  • Die Erfindung ist somit nicht auf den Einsatz lediglich einer piezoelektrischen Schicht bzw. lediglich eines entsprechend die lokale Variation der Deformationsantwort bereitstellenden Aktuatorschichtsystems beschränkt. Vielmehr können auch mehrere solcher piezoelektrischer Schichten (bzw. jeweils eine piezoelektrische Schicht aufweisender Aktuatorschichtsysteme) vorgesehen sein, wobei durch jede dieser piezoelektrischen Schichten bzw. Aktuatorschichtsysteme aufgrund der jeweiligen Formänderung des adaptiven Spiegels eine gewünschte Wellenfrontänderung (z.B. eine Zernike-Deformation in der Wellenfront) induziert werden kann. Des Weiteren können besagte piezoelektrischen Schichten bzw. solche piezoelektrischen Schichten umfassende Aktuatorschichtsysteme innerhalb ein- und desselben adaptiven Spiegels gestapelt oder auch auf unterschiedlichen Spiegeln vorgesehen sein.
  • Dabei kann jedes einzelne dieser Aktuatorschichtsysteme in dem genannten Stapel analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen zur Bereitstellung der jeweils gewünschten Ortsvariation der Deformationsantwort bzw. Wellenfrontänderung (also z.B. mit lokaler Dickenvariation der piezoelektrischen Schicht, lokaler Variation der Stöchiometrie der piezoelektrischen Schicht oder lokaler Dickenvariation einer zusätzlichen dielektrischen Schicht) ausgestaltet werden.
  • Die Erfindung betrifft weiter auch einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, mit
    • - einem Spiegelsubstrat;
    • - einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung;
    • - einem Stapel aus jeweils zwischen zwei Elektrodenanordnungen angeordneten Aktuatorschichtsystemen, wobei jedes dieser Aktuatorschichtsysteme eine piezoelektrische Schicht aufweist und in Reaktion auf das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektrodenanordnungen eine Deformationsantwort zeigt, welche die lineare Deformation des jeweiligen Aktuatorschichtsystems in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung für einen vorgegebenen Wert der elektrischen Spannung charakterisiert;
    • - wobei voneinander verschiedene Aktuatorschichtsysteme in dem Stapel unterschiedliche Deformationsmoden in der Wellenfront von am Spiegel reflektiertem Licht induzieren.
  • Dadurch, dass sich die einzelnen Aktuatorschichtsysteme (bzw. die zugehörigen piezoelektrischen Schichten oder dielektrischen Schichten) hinsichtlich der jeweils bereitgestellten Deformationsmode in der Wellenfront von am Spiegel reflektiertem Licht voneinander unterscheiden (also z.B. voneinander verschiedene Zernike-Deformationen in der Wellenfront induzieren), können im Ergebnis bei Einsatz einer entsprechend hohen Anzahl von gestapelten Aktuatorschichtsysteme grundsätzlich beliebige Deformationsmuster an dem adaptiven Spiegel eingestellt werden. Dabei können sich die Beiträge der einzelnen piezoelektrischen Schichten bzw. Aktuatorschichtsysteme entsprechend aufsummieren, wobei die resultierende Gesamtdeformation als lineare Superposition z.B. der beteiligten Zernike-Deformationen beschrieben werden kann.
  • Die vorstehend beschriebene Bereitstellung beliebiger Deformationsmuster kann wiederum erfolgen, ohne dass hierzu (wie beim herkömmlichen Aufbau von 10a) lateral über den Spiegel hinweg variierende Spannungsprofile erforderlich wären. Vielmehr reichen zur Ansteuerung der einzelnen piezoelektrischen Schichten bzw. Aktuatorschichtsysteme analog zu den zuvor genannten erfindungsgemäßen Ausführungsformen auch hier einfache, flächige Elektroden aus, welche insbesondere ausschließlich „von der Seite her“ (d.h. im Wesentlichen innerhalb der Ebene der betreffenden Elektrode bzw. senkrecht zur Stapelrichtung des Schichtaufbaus des adaptiven Spiegels) realisiert werden können, wobei wiederum ein in fertigungstechnischer Hinsicht problematisches Zuführen besagter Zuleitungen „in Stapelrichtung“ des Schichtaufbaus des adaptiven Spiegels vermieden wird.
  • Bei dem Spiegel kann es sich insbesondere um einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage handeln. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. In weiteren Anwendungen kann ein erfindungsgemäßer Spiegel auch z.B. in einer Anlage für Maskenmetrologie eingesetzt bzw. verwendet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass in weiteren Anwendungen die Erfindung auch in einem optischen System mit einer Arbeitswellenlänge im VUV-Bereich (z.B. von weniger als 200nm) vorteilhaft realisiert werden kann.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projektionsobjektiv, mit wenigstens einem Spiegel mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, insbesondere mit jeweils wenigstens einem zwischen zwei Elektrodenanordnungen befindlichem Aktuatorschichtsystem, sowie auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
  • Die erfindungsgemäß eingesetzten piezoelektrischen Schichten bzw. solche piezoelektrischen Schichten umfassende Aktuatorschichtsysteme können auch auf unterschiedlichen Spiegeln vorgesehen sein. Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System somit eine Mehrzahl von Spiegeln mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen auf, wobei die Aktuatorschichtsysteme unterschiedlicher Spiegel sich hinsichtlich der in der Wellenfront von am jeweiligen Spiegel reflektiertem Licht induzierten Deformationsmode voneinander unterscheiden.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Konzepts;
    • 2-4 schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen adaptiven Spiegels;
    • 5-6 schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen der Erfindung bei Einsatz einer in wenige, flächige Elektroden unterteilten Elektrodenanordnung;
    • 7-8 schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen eines adaptiven Spiegels mit Einsatz einer Mehrzahl piezoelektrischer Schichten in einer gestapelten Anordnung;
    • 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage; und
    • 10a-10b schematische Darstellungen zur Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise eines herkömmlichen adaptiven Spiegels.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Den im Weiteren beschriebenen Ausführungsformen eines adaptiven Spiegels ist gemeinsam, dass ein gewünschtes Deformationsprofil, welches durch Anlegen einer elektrischen Spannung über Elektrodenanordnungen an eine piezoelektrische Schicht erzeugt wird, hinsichtlich seiner örtlichen Variation nicht (wie gemäß 10b für einen herkömmlichen adaptiven Spiegel dargestellt) auf eine über die Elektrodenanordnungen eingeführte örtliche Spannungsvariation zurückgeht, sondern vielmehr auf eine örtliche Variation der Deformationsantwort der piezoelektrischen Schicht bzw. eines diese piezoelektrische Schicht aufweisenden Aktuatorschichtsystems. In 1 bzw. 10b ist die Deformationsantwort des jeweiligen adaptiven Spiegels schematisch dargestellt und mit „11“ bzw. „125“ bezeichnet, wohingegen das Substrat des betreffenden adaptiven Spiegels mit „10“ bzw. „111“ bezeichnet ist. Der Verlauf der über die (in 1 und 10b nicht dargestellten) Elektroden erzeugten elektrischen Feldstärke ist über Pfeile symbolisiert.
  • Infolge der erfindungsgemäßen lokalen Variation der Deformationsantwort (insbesondere des d33-Koeffizienten der piezoelektrischen Schicht) kann gemäß 1 ein gewünschtes, lokal variierendes Oberflächenprofil des adaptiven Spiegels auch mit einem (gemäß 1 vorliegenden) konstanten Verlauf der elektrischen Feldstärke erreicht werden. Demzufolge können auch die Elektrodenanordnungen, über welche das betreffende elektrische Feld im Bereich der piezoelektrischen Schicht erzeugt wird, zu beiden Seiten der piezoelektrischen Schicht als jeweils einzelne, durchgehend flächige Elektrode ausgestaltet sein. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass (wie anhand von 6 noch näher erläutert) auch Ausgestaltungen mit einer gewissen (jedoch im Vergleich zu einem herkömmlichen adaptiven Spiegel vergleichsweise geringen) Anzahl von Elektroden umfasst sein sollen.
  • Die erfindungsgemäße Realisierung der o.g. örtlich variierenden Deformationsantwort kann in unterschiedlicher Weise erfolgen, wie im Weiteren anhand von 2-4 beschrieben wird.
  • 2 zeigt in schematischer und ebenfalls vereinfachter Darstellung den möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen adaptiven Spiegels 20, bei dem es sich insbesondere um einen EUV-Spiegel eines optischen Systems, insbesondere des Projektionsobjektivs oder der Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, handeln kann. Die im Betrieb des optischen Systems erfolgende Beaufschlagung der optischen Wirkfläche des Spiegels 20 mit elektromagnetischer EUV-Strahlung kann eine inhomogene Volumenänderung des Spiegelsubstrats 21 aufgrund der Temperaturverteilung zur Folge haben, die aus der Absorption von inhomogen auf die optische Wirkfläche auftreffender Strahlung resultiert. Zur Korrektur einer solchen unerwünschten Volumenänderung oder auch zur Korrektur anderweitiger, im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auftretender Aberrationen ist der Spiegel 20 adaptiv ausgelegt, wie im Weiteren näher erläutert wird.
  • Der Spiegel 20 weist ein Spiegelsubstrat 21 aus einem beliebigen geeigneten Spiegelsubstratmaterial auf. Ein geeignetes Spiegelsubstratmaterial ist beispielsweise Titandioxid (TO2)-dotiertes Quarzglas, wie z.B. das unter der Markenbezeichnung ULE® (der Firma Corning Inc.) vertriebene Material. Ein weiteres geeignetes Spiegelsubstratmaterial ist beispielsweise eine Lithium-Aluminium-Siliziumoxid-Glaskeramik, wie z.B. das unter der Markenbezeichnung Zerodur® (der Firma Schott AG) vertriebene Material.
  • Auf dem Spiegelsubstrat 21 des Spiegels 20 sind ein Funktionsschichtstapel 22 (welcher z.B. eine Glättschicht, eine Substratschutzschicht, eine spannungsreduzierende Schicht sowie ggf. weitere Funktionsschichten umfassen kann) sowie Elektrodenanordnungen 23, 24 zur Beaufschlagung einer dazwischen befindlichen piezoelektrischen Schicht 25 mit elektrischer Spannung angeordnet. Mit „27“ ist ein weiterer Funktionsschichtstapel bezeichnet, auf welchem im Schichtaufbau ein Reflexionsschichtstapel 28 sowie eine obere Deckschicht 29 folgen. Der Reflexionsschichtstapel 28 kann lediglich beispielhaft einen Molybdän-Silizium (Mo-Si)-Schichtstapel aufweisen. Ohne dass die Erfindung auf konkrete Ausgestaltungen dieses Schichtstapels beschränkt wäre, kann ein lediglich beispielhafter geeigneter Aufbau etwa 50 Lagen bzw. Schichtpakete eines Aktuatorschichtsystems aus Molybdän (Mo)-Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 2.4nm und Silizium (Si)-Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 3.3nm umfassen.
  • Die piezoelektrische Schicht 25 ist im Ausführungsbeispiel aus Blei-Zirkonat-Titanat (Pb(Zr,Ti)O3, PZT) hergestellt. In weiteren Ausführungsformen kann die piezoelektrische Schicht 25 auch aus einem anderen geeigneten Material (z.B. Aluminium-Nitrid (AlN), Aluminium-Scandium-Nitrid (AlScN), Blei-Magnesium-Niobat (PbMgNb) oder Vanadium-dotiertem Zinkoxid (ZnO)) hergestellt sein. Die piezoelektrische Schicht 25 kann beispielsweise Dicken von weniger als 5µm, weiter insbesondere Dicken im Bereich von 1µm bis 4µm aufweisen.
  • Gemäß 2 weist der Spiegel 20 zur Bereitstellung der zuvor anhand von 1 erläuterten, lokal variierenden Deformationsantwort (auf ein über die Elektrodenanordnungen 23, 24 erzeugtes elektrisches Feld) ein örtlich variierendes Dickenprofil in der piezoelektrischen Schicht 25 auf. Da die Elektrodenanordnungen 23, 24 jeweils als vollflächig durchgehende Elektroden realisiert sind und ein im Bereich der piezoelektrischen Schicht 25 örtlich im Wesentlichen konstantes elektrisches Feld bei Spannungsbeaufschlagung erzeugen, ist der Dickenverlauf der piezoelektrischen Schicht 25 gerade so gewählt, dass dem Spiegel 20 infolge der lokalen Variation des d33-Koeffizienten für eine vorgegebene lokal konstante Spannung U ein gewünschtes (Soll-) Deformationsprofil D(x,y)=U* d33(x,y) aufgeprägt wird.
  • Die Dickenvariation der piezoelektrischen Schicht 25 kann fertigungstechnisch durch entsprechende Anpassung der Verweilzeiten im Beschichtungsprozess gezielt hergestellt werden, wobei der resultierende Oberflächenfehler z.B. wie in 2 dargestellt über eine zusätzliche Glättschicht bzw. Polierschicht 26 ausgeglichen werden kann. Diese Glättschicht bzw. Polierschicht 26 ist gemäß 2 auf der dem Substrat 21 abgewandten Seite der (in Richtung der optischen Wirkfläche oberen) Elektrodenanordnung 24 angeordnet, so dass die Elektrodenanordnung 24 selbst noch dem Dickenprofil der piezoelektrischen Schicht 25 folgt. In einer weiteren Ausführungsform kann der o.g. resultierende Oberflächenfehler auch auf Seiten des Substrats 21 vorgehalten werden.
  • Alternativ oder zusätzlich zu einer Dickenvariation der piezoelektrischen Schicht kann auch deren Stöchiometrie gezielt variieren, um den jeweils gewünschten örtlichen Verlauf der Deformationsantwort zu realisieren. Besagte Stöchiometrie der piezoelektrischen Schicht kann wiederum durch Einstellung der Stöchiometrie des Targets im Beschichtungsprozess, der Gasfüllung der Beschichtungskammer sowie der Substrattemperatur am Aufwachsort gezielt eingestellt werden. Des Weiteren kann zur Erzielung des jeweils gewünschten örtlichen Verlaufs der Deformationsantwort auch der morphologische Aufbau der piezoelektrischen Schicht (z.B. hinsichtlich Säulenstruktur, Säulendurchmesser und Säulenübergangsbereichen) in geeigneter Weise lokal variabel ausgelegt sein.
  • 3 zeigt ein hierzu passendes Ausführungsbeispiel, wobei im Vergleich zu 2 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „10“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Dabei weist die piezoelektrische Schicht 35 gemäß 3 geometrisch eine konstante Dicke auf, wobei die lokale Variation der Deformationsantwort hier allein über die Variation der Stöchiometrie der piezoelektrischen Schicht 35 wie vorstehend beschrieben erzielt wird.
  • 4 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines adaptiven Spiegels 40, wobei wiederum im Vergleich zu 3 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „10“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Gemäß 4 wird die erfindungsgemäße örtliche Variation der Deformationsantwort über eine in Kombination mit der piezoelektrischen Schicht 45 eingesetzte weitere dielektrische Schicht 46a mit geeigneter Dickenvariation erzielt. Über diese dielektrische Schicht 46a wird erreicht, dass der bei Spannungsbeaufschlagung der Elektrodenanordnungen 43, 44 auf Seiten der piezoelektrischen Schicht 45 auftretende Spannungsabfall entsprechend einer nichtlinearen Kennlinie variiert. Auch hier wird (insoweit analog zu 2) der resultierende Oberflächenfehler über eine zusätzliche Glättschicht bzw. Polierschicht 46b ausgeglichen, welche gemäß 4 auf der dem Substrat 41 abgewandten Seite der (in Richtung der optischen Wirkfläche oberen) Elektrode 44 angeordnet ist, so dass die Elektrode 44 selbst noch dem Dickenprofil der dielektrischen Schicht 46a folgt.
  • Die dielektrische Schicht 46a kann lediglich beispielhaft aus Titandioxid (Rutil, TiO2) hergestellt sein. Andere dielektrische Materialien sind ebenfalls verwendbar, wobei die Dielektrizitätszahl vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200, weiter bevorzugt im Bereich von 50 und 150 liegt. Die Dickenvariation kann insbesondere im Bereich von 5nm bis 1000nm, weiter insbesondere im Bereich von 10nm bis 300nm erfolgen.
  • Der Wert der in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen über die jeweiligen Elektrodenanordnungen angelegten elektrischen Spannung kann beispielhaft im Bereich von 0V bis 200V, insbesondere im Bereich von 0V bis 100V, eingestellt werden.
  • Wenngleich in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein örtlich im Wesentlichen konstantes elektrisches Feld im Bereich der jeweiligen piezoelektrischen Schicht erzeugt wird und hierzu zu beiden Seiten der piezoelektrischen Schicht (bzw. gemäß 4 des aus piezoelektrischer Schicht 45 und dielektrischer Schicht 46a gebildeten Aktuatorschichtsystems) jeweils nur eine einzelne, durchgehend flächige Elektrode vorhanden ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. So kann zur Bereitstellung zusätzlicher Freiheitsgrade hinsichtlich einstellbarer Deformationsprofile des adaptiven Spiegels auch eine Elektrodenanordnung - wie in 5 angedeutet - aus wenigen (insbesondere weniger als 20, weiter insbesondere weniger als 10) jeweils flächigen Elektroden aufgebaut sein, wobei benachbarte Elektroden über elektrisch isolierende Trennbereiche voneinander separiert sind. Zur Minimierung der durch die Trennbereiche bedingten (nicht piezoaktuierten) Gräben weisen die Trennbereiche vorzugsweise eine Breite von weniger als 5mm, weiter insbesondere weniger als 1mm, weiter insbesondere kleiner als 0.5mm auf.
  • Infolge dieser Ausgestaltung kann das elektrische Feld, welches über die Elektrodenanordnungen im Bereich der piezoelektrischen Schicht erzeugt wird, noch wie in 5 angedeutet mit geringer Ortsauflösung (entsprechend der Unterteilung in flächige Elektroden in den Bereichen 52, 53, 54) variieren, so dass eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich einstellbarer Deformationsprofile des betreffenden adaptiven Spiegels im Vergleich zu den Ausführungsformen von 1-4 (wo lediglich die Einstellung nur eines vorgegebenen Deformationsverlaufs mit kontinuierlich wählbarer Amplitude möglich ist) erzielt wird.
  • 6 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche geometrische Anordnung einer geringen Anzahl von Elektroden 61-66, in welche eine der beiden Elektrodenanordnungen zur Erzeugung des elektrischen Feldes im Betrieb der piezoelektrischen Schicht 60 unterteilt ist. Wie aus 6 ersichtlich wird zum einen eine nahezu vollflächige Überdeckung der piezoelektrischen Schicht 60 mit Elektrodenmaterial erzielt. Zum anderen wird die geometrische Anordnung der einzelnen Elektroden 61-66 in geeigneter Weise so gewählt, dass jede dieser Elektroden 61-66 für erforderliche Zuleitungen zur Spannungsbeaufschlagung von der Seite her zugänglich ist, also ein Zuführen der Zuleitungen in Stapelrichtung des Schichtaufbaus (d.h. in z-Richtung bezogen auf das eingezeichnete Koordinatensystem) vermieden wird.
  • 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen eines adaptiven Spiegels. Dieser Spiegel weist zunächst analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein Spiegelsubstrat 70 bzw. 80, Funktionsschichtstapel 71 und 74 bzw. 81 und 84, einen Reflexionsschichtstapel 75 bzw. 85 sowie eine Deckschicht 76 bzw. 86 auf. Jedoch sind gemäß 7 und 8 im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mehrere Aktuatorschichtsysteme 73a, 73b,... bzw. 83a, 83b,... übereinander gestapelt, welche ihrerseits jeweils analog zu 2, 3 oder 4 ausgestaltet sind, also jeweils eine piezoelektrische Schicht - ggf. in Kombination mit einer dielektrischen Schicht analog zu 4 - umfassen. Des Weiteren sind die Aktuatorschichtsysteme 73a, 73b,... bzw. 83a, 83b,... gemäß 7 und 8 unabhängig voneinander über Elektrodenanordnungen 72 bzw. 82 mit einem elektrischen Feld beaufschlagbar. Die Anzahl der gestapelten Aktuatorschichtsysteme 73a, 73b,... bzw. 83a, 83b,... ist in der Darstellung lediglich beispielhaft und kann grundsätzlich beliebig bzw. entsprechend den konkreten Anforderungen gewählt werden. Des Weiteren sind die Aktuatorschichtsysteme 73a, 73b,... bzw. 83a, 83b,... in 7 und 8 zwar aus Gründen der Darstellung lediglich schematisch und mit einheitlicher Schraffur gezeigt, weisen aber wie im Folgenden beschrieben unterschiedliche Verläufe der Deformationsantwort auf, welche wiederum z.B. durch lokal variierende Schichtdickenverläufe und/oder eine lokal variierende Stöchiometrie der jeweiligen piezoelektrischen Schichten erzielt werden können.
  • Die gemäß den Ausführungsformen von 7 und 8 in gestapelter Anordnung vorgesehenen piezoelektrischen Schichten werden jeweils individuell über an die entsprechenden Elektrodenanordnungen 72 bzw. 82 angelegte elektrische Spannungen angesteuert, wobei diese elektrischen Spannungen - und damit die im Bereich der einzelnen piezoelektrischen Schichten erzeugten elektrischen Felder - unabhängig voneinander gewählt werden können.
  • Die Spiegel gemäß 7 bzw. 8 weisen somit in einem Stapel eine Mehrzahl von jeweils zwischen zwei Elektrodenanordnungen 72 bzw. 82 befindlichen Aktuatorschichtsystemen 73a, 73b,... bzw. 83a, 83b,... auf. Die einzelnen Aktuatorschichtsysteme 73a, 73b,... bzw. 83a, 83b,... innerhalb des betreffenden Stapels unterscheiden sich wiederum in der lokalen Variation ihrer Deformationsantwort voneinander mit der Folge, dass voneinander verschiedene Aktuatorschichtsysteme in diesem Stapel unterschiedliche Deformationsmoden in der Wellenfront von am Spiegel reflektiertem Licht induzieren. Diese unterschiedlichen Deformationsmoden können insbesondere (jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) unterschiedlichen Zernike-Deformationen entsprechen, dass z.B. die örtliche Variation der Deformationsantwort bzw. des d33-Koeffizienten innerhalb Aktuatorschichtsystems jeweils einer Zernike-Mode entspricht.
  • In diesem Zusammenhang wird auf die Publikationen J. Alda und G. D. Boreman: „Zernike-based matrix model of deformable mirrors: Optimization of aperture size," Appl. Opt. 32 (1993) 2431-2438 und V. Lakshminarayanan, Andre Fleck: „Zernike polynomials: A guide", Journal of Modern Optics 58 (2011) 545-561, DOI: 10.1080/09500340.2011.554896 verwiesen.
  • Den Ausführungsformen von 7 und 8 liegt dabei die Überlegung zugrunde, dass die gestapelte Anordnung einer Mehrzahl von piezoelektrischen Schichten bzw. von solche piezoelektrischen Schichten umfassenden Aktuatorschichtsystem 73a, 73b,... bzw. 83a, 83b,... dazu führt, dass sich die Beiträge der einzelnen piezoelektrischen Schichten bzw. Aktuatorschichtsysteme entsprechend aufsummieren, wobei die resultierende Gesamtdeformation als lineare Superposition der beteiligten Deformationsmoden (z.B. Zernike-Deformationen) beschrieben werden kann.
  • Im Beispiel von Zernike-Deformationen ist der Beitrag des jeweiligen Aktuatorschichtsystems 73a, 73b,... bzw. 83a, 83b,... zur Gesamtdeformation proportional dem jeweiligen Zernike-Polynom, wobei die Amplitude dem jeweiligen Zernike-Koeffizienten entspricht. Zur exakten Wiedergabe einer Freiformfläche ist theoretisch eine Summe von unendlicher Zahl an Zernike-Polynomen erforderlich, wobei in der Praxis häufig bereits wenige Moden ausreichen, um eine gewünschte Formkorrektur bzw. Aberrationskorrektur zu erreichen.
  • Im Ergebnis können so gemäß den Ausführungsformen von 7 und 8 bei Einsatz einer entsprechend hohen Anzahl von gestapelten Aktuatorschichtsysteme grundsätzlich beliebige Deformationsmuster an dem adaptiven Spiegel eingestellt werden.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass anstelle von Zernike-Polynomen auch andere geeignete (orthogonale oder auch nicht orthogonale) Systeme der Ausgestaltung der piezoelektrischen Schichten bzw. deren Deformationsantwort zugrundegelegt werden können. Geeignete Funktionen können beispielsweise passend zu einer z.B. elliptischen Nutzfläche skalierte Zernikefunktionen, Legendrepolynome, Splinebasierte Funktionen mit lokaler Ausprägung (z.B. näherungsweise einer Gaußschen Glockenform mit variierendem Zentrum folgende Formen) oder Sinus-/Kosinusprofile sein.
  • Die Elektrodenanordnungen 72 bzw. 82 sind analog zu den zuvor anhand von 2-4 beschriebenen Ausführungsformen als vollflächig durchgehende Elektroden ausgestaltet, wobei wie ebenfalls zuvor beschrieben Zuleitungen zur Spannungsversorgung ausschließlich „von der Seite her“ (d.h. im Wesentlichen innerhalb der Ebene der betreffenden Elektrode bzw. senkrecht zur Stapelrichtung des Schichtaufbaus des adaptiven Spiegels) realisiert werden können.
  • Die Ausführungsformen von 7 und 8 unterscheiden sich dadurch, dass gemäß 7 jeweils eine Elektrodenanordnung 72 gemeinsam für in Stapelrichtung aufeinanderfolgende Aktuatorschichtsysteme 73a, 73b,... genutzt wird, wohingegen den aufeinanderfolgenden Aktuatorschichtsystemen 83a, 83b,... gemäß 8 jeweils separate Elektrodenanordnungen 82 zugeordnet sind. Dies wird gemäß 8 dadurch erreicht, dass in Stapelrichtung aufeinanderfolgende Elektrodenanordnungen 82, welche separaten Aktuatorschichtsystemen 83a, 83b,... zugeordnet sind, über eine dielektrische Schicht 87 voneinander separiert sind.
  • Die Ausgestaltung gemäß 7 kann insbesondere gewählt werden, wenn die einzelnen Aktuatorschichtsysteme 73a, 73b,... jeweils piezoelektrische Schichten von jeweils konstanter Dicke und mit variierender Stöchiometrie aufweisen. Hingegen können in einer Ausgestaltung gemäß 8 die zur Separierung aufeinanderfolgender Elektroden 82, und Aktuatorschichtsysteme 83a, 83b,... vorgesehenen dielektrischen Schichten 87 auch dazu dienen, ggf. vorhandene Dickenprofile innerhalb der Aktuatorschichtsysteme 83a, 83b,... (z.B. der zugehörigen piezoelektrischen Schichten) am Übergang zum jeweils in Stapelrichtung folgenden Aktuatorschichtsystem zu glätten.
  • In weiteren Ausführungsformen können die piezoelektrischen Schichten bzw. solche piezoelektrischen Schichten umfassende Aktuatorschichtsysteme auch auf unterschiedlichen Spiegeln vorgesehen sein.
  • Die erfindungsgemäße lokale Variation der Deformationsantwort kann für die einzelnen piezoelektrischen Schichten bzw. die zugehörigen Aktuatorschichtsysteme gemäß 7-8 analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen von 2-4 in unterschiedlicher Weise erfolgen. Insbesondere können somit die einzelnen piezoelektrischen Schichten lokal variierende Schichtdickenverläufe und/oder Stöchiometrie besitzen.
  • Geeignete Beschichtungsprozesse zur Realisierung solcher lokalen Verläufe können beispielsweise eine Depositionsquelle mit definierten, lokal variierenden Verweilzeiten nutzen, wobei geeignete Abscheidekonzepte z.B. auf Magnetronzerstäubung, räumlicher Atomlagenabscheidung oder FEBID (= „Focused Electron Beam Induced Deposition“) basieren können. Während unter Verwendung einer Einzel-Magnetron-Quelle z.B. ein beliebiger Schichtdickenverlauf der jeweiligen piezoelektrischen Schicht realisiert werden kann, können zur Erzeugung einer piezoelektrischen Schicht mit örtlich variierender Stöchiometrie zwei simultan betriebene Quellen verwendet werden. Bei Einsatz eines ALD-Verfahrens kann die jeweilige Precursor-Zusammensetzung zeitlich variiert werden, so dass der Einsatz einer Depositionsquelle hier ausreichend ist. In diesem Zusammenhang wird auf US 4,533,449 A sowie die Publikation M. Huth et al.: „Focused electron beam induced deposition: A perspective“, Beilstein Journal of Nanotechnology 2012, 3, 597-619, verwiesen.
  • 9 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist.
  • Gemäß 9 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 90 einen Feldfacettenspiegel 93 und einen Pupillenfacettenspiegel 94 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 93 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 91 und einen Kollektorspiegel 94 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 94 sind ein erster Teleskopspiegel 95 und ein zweiter Teleskopspiegel 96 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 97 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 101-106 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 99 auf einem Maskentisch 98 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 108 auf einem Wafertisch 107 befindet.
  • Von den Spiegeln 101-106 des Projektionsobjektivs können grundsätzlich sämtliche Spiegel in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet sein. Insbesondere kann ein erfindungsgemäßer adaptiver Spiegel feldnah, pupillennah oder auch intermediär bzw. zwischen einer Feld- und einer Pupillenebene angeordnet sein.
  • Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013219583 A1 [0009]
    • DE 102015213273 A1 [0009]
    • US 4533449 A [0073]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • J. Alda und G. D. Boreman: „Zernike-based matrix model of deformable mirrors: Optimization of aperture size,“ Appl. Opt. 32 (1993) 2431-2438 und V. Lakshminarayanan, Andre Fleck: „Zernike polynomials: A guide“, Journal of Modern Optics 58 (2011) 545-561 [0063]

Claims (18)

  1. Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, mit • einem Spiegelsubstrat (10, 21, 31, 41, 50, 70, 80); • einem Reflexionsschichtstapel (28, 38, 48, 75, 85) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung; • wenigstens einer ersten Elektrodenanordnung (24, 34, 44) ; • wenigstens einer zweiten Elektrodenanordnung (23, 33, 43); und • einem zwischen der ersten Elektrodenanordnung (24, 34, 44) und der zweiten Elektrodenanordnung (23, 33, 43) befindlichen Aktuatorschichtsystem, welches eine piezoelektrische Schicht (25, 35, 45) aufweist und in Reaktion auf das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrodenanordnung (24, 34, 45) und der zweiten Elektrodenanordnung (23, 33, 43) eine Deformationsantwort (11, 51) zeigt, welche die lineare Deformation des Aktuatorschichtsystems in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung für einen vorgegebenen Wert der elektrischen Spannung charakterisiert; • wobei diese Deformationsantwort (11, 51) für eine vorgegebene, über die piezoelektrische Schicht (25, 35, 45) hinweg räumlich konstante elektrische Spannung um wenigstens 20% im PV-Wert lokal variiert.
  2. Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationsantwort (11, 51) für eine vorgegebene, über die piezoelektrische Schicht (25, 35, 45) hinweg räumlich konstante elektrische Spannung um wenigstens 50%, insbesondere um wenigstens 70%, weiter insbesondere um wenigstens 90% im PV-Wert lokal variiert.
  3. Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Schicht (25, 35, 45) einen d33-Koeffizienten besitzt, dessen Wert über die piezoelektrische Schicht (25, 35, 45) hinweg um wenigstens 20%, insbesondere um wenigstens 50%, weiter insbesondere um wenigstens 70%, und weiter insbesondere um wenigstens 90% im PV-Wert lokal variiert.
  4. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorschichtsystem eine lokal variierende Dicke, insbesondere mit einer lokalen Variation um wenigstens 20% im PV-Wert, besitzt.
  5. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorschichtsystem zusätzlich zu der piezoelektrischen Schicht (45) eine dielektrische Schicht (46a) aufweist.
  6. Spiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese dielektrische Schicht (46a) eine lokal variierende Dicke besitzt.
  7. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Schicht (25, 35, 45) eine lokal variierende Stöchiometrie besitzt.
  8. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrodenanordnung (24, 34, 44) und die zweite Elektrodenanordnung (23, 33, 43) jeweils wenigstens 99% der optisch genutzten Fläche der piezoelektrischen Schicht (25, 35, 45) abdecken.
  9. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrodenanordnung (24, 34, 44) und die zweite Elektrodenanordnung (23, 33, 43) jeweils Spannungszuführungen besitzen, welche sämtlich senkrecht zur Oberflächennormale des Spiegels verlaufen.
  10. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem Stapel eine Mehrzahl solcher jeweils zwischen zwei Elektrodenanordnungen (72, 82) befindlichen Aktuatorschichtsystemen (73a-73f, 83a-83f) besitzt.
  11. Spiegel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass voneinander verschiedene Aktuatorschichtsysteme (73a-73f, 83a-83f) in diesem Stapel unterschiedliche Deformationsmoden in der Wellenfront von am Spiegel reflektiertem Licht induzieren.
  12. Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, mit • einem Spiegelsubstrat (70, 80); • einem Reflexionsschichtstapel (75, 85) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung; • einem Stapel aus jeweils zwischen zwei Elektrodenanordnungen (72, 82) angeordneten Aktuatorschichtsystemen (73a-73f, 83a-83f), wobei jedes dieser Aktuatorschichtsysteme (73a-73f, 83a-83f) eine piezoelektrische Schicht aufweist und in Reaktion auf das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektrodenanordnungen (72, 82) eine Deformationsantwort zeigt, welche die lineare Deformation des jeweiligen Aktuatorschichtsystems (73a-73f, 83a-83f) in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung für einen vorgegebenen Wert der elektrischen Spannung charakterisiert; • wobei voneinander verschiedene Aktuatorschichtsysteme (73a-73f, 83a-83f) in dem Stapel unterschiedliche Deformationsmoden in der Wellenfront von am Spiegel reflektiertem Licht induzieren.
  13. Spiegel nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese unterschiedlichen Deformationsmoden unterschiedlichen Zernike-Deformationen entsprechen.
  14. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt ist.
  15. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage ist.
  16. Optisches System, insbesondere Beleuchtungseinrichtung oder Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System wenigstens einen Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit jeweils wenigstens einem zwischen zwei Elektrodenanordnungen befindlichen Aktuatorschichtsystem aufweist.
  17. Optisches System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System eine Mehrzahl von Spiegeln nach einem der Ansprüche 1 bis 15 aufweist, wobei die Aktuatorschichtsysteme unterschiedlicher Spiegel sich hinsichtlich der in der Wellenfront von am jeweiligen Spiegel reflektiertem Licht induzierten Deformationsmode voneinander unterscheiden.
  18. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage ein optisches System nach Anspruch 16 oder 17 aufweist.
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