DE102022211639A1

DE102022211639A1 - Adaptiver Spiegel mit mechanischer Vermittlerschicht und mikrolithographische Projektionsbelichtunganlage

Info

Publication number: DE102022211639A1
Application number: DE102022211639.9A
Authority: DE
Inventors: Erik Loopstra; Andreas Raba
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2024-05-08
Also published as: WO2024094354A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen adaptiver Spiegel (100) für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (600,700), mit einem Spiegelsubstrat (101), mit einer optischen Wirkfläche (102) und einem Reflexionsschichtsystem (103) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (102) auftreffender elektromagnetischer Strahlung, mit einer Aktuatorschicht (104) zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation der optischen Wirkfläche (102), sowie mit einer zwischen der Aktuatorschicht (104) und dem Reflexionsschichtsystem (103) angeordneten Vermittlerschicht (105). Die Vermittlerschicht (105) ist als eine elastische mechanische Vermittlerschicht (105) gebildet, wobei die Dicke der elastischen mechanischen Vermittlerschicht (105) zwischen 0,1mm und 50mm, bevorzugt zwischen 0,1mm und 20mm, besonders zwischen bevorzugt 0,1mm und 10mm und ganz besonders bevorzugt 0,5mm bis 5mm beträgt, und dass das Elastizitätsmodul der elastischen mechanischen Vermittlerschicht (105) zwischen 10G Pa und 300 GPa, bevorzugt zwischen 50 GPa und 150 GPa und besonders bevorzugt zwischen 60 GPa und 80 GPa beträgt.Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen mikrolithgraphischen Projektionsbelichtungsanlage.

Description

Die Erfindung betrifft einen adaptiven Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einem Spiegelsubstrat, mit einer optischen Wirkfläche und einem Reflexionsschichtsystem zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung, mit einer Aktuatorschicht zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation der optischen Wirkfläche, sowie mit einer zwischen der Aktuatorschicht und dem Reflexionsschichtsystem angeordneten Vermittlerschicht.
Projektionsbelichtungsanlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, einem sogenannten Retikel, auf einem mit fotosensitiven Material versehenen zu strukturierenden Element, einem sogenannten Wafer, feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichts ab. Dieses wird zur optimalen Ausleuchtung des Retikels in einer Beleuchtungsoptik geformt. In jüngerer Zeit werden vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 120 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.
Die mikrostrukturierten Bauteile werden außer mit im EUV-Bereich arbeitenden Systemen auch mit den im Markt etablierten DUV-Systemen mit einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 300 nm, insbesondere von 193 nm hergestellt. Mit der Anforderung immer kleinere Strukturen herstellen zu können, sind auf die Anforderungen an die optische Korrektur in den Systemen weiter gestiegen.
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.
Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass solche Spiegel insbesondere infolge der Absorption der elektromagnetischen (z.B. von einer EUV-Lichtquelle emittierten) Strahlung eine Erwärmung und eine damit einhergehende thermische Ausdehnung bzw. Deformation erfahren, welche wiederum eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann. Eine weitere Ursache für im Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage auftretende Aberrationen stellen z.B. Variationen der Gravitationskraft in Abhängigkeit vom Aufstellungsort bzw. der geographischen Lage des Systems dar.
Zur wenigstens teilweisen Kompensation der vorstehend beschriebenen Probleme sowie auch generell zur Erhöhung der Bildlagegenauigkeit und Bildqualität (sowohl entlang der optischen Achse bzw. in Lichtausbreitungsrichtung als auch in lateraler Richtung bzw. senkrecht zur optischen Achse oder Lichtausbreitungsrichtung) ist es insbesondere bekannt, einen oder mehrere Spiegel im optischen System als adaptiven Spiegel mit einer Aktuatorschicht - beispielsweise 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 das Reflexionsschichtsystem des adaptiven Spiegels, so dass durch geeignete Ansteuerung der Elektroden (ggf. auch zeitlich veränderlich) Abbildungsfehler wenigstens teilweise kompensiert werden können. Die Verformung des Reflexionsschichtsystem kann auch generell eingesetzt werden, um den mikrolithographischen Abbildungsprozess weiter zu optimieren.
Wenngleich das vorstehend beschriebene Prinzip eines adaptiven Spiegels bis zu einem gewissen Grad eine effiziente Aberrationskorrektur im Zuge der Deformation bzw. Aktuierung des Spiegels ermöglicht, tritt in der Praxis insbesondere bei Erfordernis größerer Aktuierungen bzw. Deformationen das Problem auf, dass mit der gewünschten Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht senkrecht zur optischen Wirkfläche des Spiegels auch eine laterale (d.h. parallel zur optischen Wirkfläche erfolgende) Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht einhergeht. Eine solche laterale Ausdehnung kann ebenfalls zu einer Deformation des Spiegelsubstrats bzw. des Spiegels führen, was insgesamt die kontrollierte Einstellung etwa zur Erzielung einer gewünschten Aberrationskorrektur erschwert.
Die DE 10 2016 201 445 A1 offenbart einen adaptiven Spiegel gemäß dem Oberbegriff, wobei eine piezoelektrische Schicht vorgesehen ist, die als Kompensationsschicht dient. Durch Anlegen einer lokal variierenden elektrischen Spannung kann eine örtlich variierende Auslenkung der piezoelektrischen Schicht erzeugt werden, welche wiederum eine Deformation des Reflexionsschichtsystems und damit eine Wellenfrontänderung des auf die optische Wirkfläche auftreffenden Lichts bewirkt und zur Aberrationskorrektur eingesetzt werden kann. Dabei entstehen durch die lokal variierende Auslenkung der Aktuatorschicht sogenannte Top-Hat-Profile, also randseitig der Deformation ausgebildete Kanten. Diese Kanten führen zu einer Erhöhung des Streulichts sowie zu einer erhöhten mechanischen Belastung des Reflexionsschichtsystems und damit des adaptiven Spiegels. Durch die elektrisch mäßig leitfähige Schicht, wie in der DE 10 2016 201 445 A1 offenbart, wird ein Potentialgefälle zwischen den Elektroden erzielt, welches das Bilden von Kanten bei der Deformation des Reflexionsschichtsystem reduziert. Allerdings werden durch die elektrische Verbindung der Elektroden zueinander, die Anforderungen an die Ladungssteuerung und an die Regelung des Aktuators deutlich gesteigert.
Darüber hinaus wird ein Teil der elektromagnetischen Strahlung vom Reflexionsschichtsystem, welches üblicherweise als Vielfachschichtsystem, insbesondere aus Molybdän- und Siliziumschichten, gebildet ist, absorbiert und führt so zur Erwärmung des Spiegels. Eine an das Reflexionsschichtsystem direkt angrenzende oder sich in der Nähe befindliche Aktuatorschicht ist somit maximal dem am Spiegel auftretenden Temperaturen und den örtlichen und zeitlichen Temperaturgradienten ausgesetzt. Aufgrund des üblicherweise temperaturabhängigen Verhaltens der piezoelektrischen Aktuatoren, wie die parasitäre Wärmedehnung, die Temperaturabhängigkeit der Aktuatorkennlinie oder eine temperaturinduzierte Alterung der Aktuatorwerkstoffs, wirkt sich dies negativ auf die Performance des optischen Systems aus.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen adaptiven Spiegel und eine Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, bei denen oben genannte Probleme vermieden oder reduziert werden.
Die den adaptiven Spiegel betreffende Aufgabe wird durch einen adaptiven Spiegel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die die mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage betreffende Aufgabe wird durch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der adaptive Spiegel zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Vermittlerschicht als eine elastische mechanische Vermittlerschicht gebildet ist, und dass die Dicke der elastischen und mechanischen Vermittlerschicht zwischen 0,1 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 0,1 mm und 20 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,1 mm und 10 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 5 mm beträgt, und dass das Elastizitätsmodul der elastischen mechanischen Vermittlerschicht zwischen 10GPa und 300GPA, bevorzugt zwischen 50 und 150GPa und besonders bevorzugt zwischen 60 bis 80GPa beträgt.
Durch den Verzicht auf eine elektrische Vermittlerschicht können die Steuerelektroden zueinander elektrisch isoliert ausgeführt werden. Dies ermöglicht die Beschreibbarkeit des Systems stark zu verbessern und nicht-deterministische Effekte wie Creep und Hysterese effektiv zu minimieren. Durch den nun stetigen und glatten Verlauf der Deformation wird die Streulichtproblematik gezielt minimiert. Die mechanischen Spannungen innerhalb der Aktuatorschicht sowie hochfrequente Störungen der optischen Wirkfläche werden durch die elastische mechanische Vermittlerschicht, die als ein Tiefpassfilter wirkt, reduziert oder unterdrückt. Die elastische mechanische Vermittlerschicht stellt zudem eine thermische Masse dar, sodass eine Änderung der an der optischen Fläche absorbierten Strahlungsleistung zu einem im Vergleich zur optischen Fläche verminderten zeitlichen Temperaturgradienten sowie einer verringerten Maximaltemperatur führt. Durch Wärmeleitung in der elastischen mechanischen Vermittlerschicht erfolgt auch eine laterale Wärmeverteilung, sodass das Temperaturprofil nur stark verringerte lokale Temperaturgradienten aufweist.
Die Aktuatorschicht ist bevorzugt zwischen dem Spiegelsubstrat und dem Reflexionsschichtsystem angeordnet. Sie kann als als Einschicht-, Zweischicht oder Mehrschichtsystem gebildet sein. Durch die mehrschichtige Ausbildung kann bei gleicher Einzellagendicke der Stellweg der Aktuatorschicht und damit die Deformationswirkung gesteigert werden.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die elastische mechanische Vermittlerschicht frei von piezostriktivem, und/oder magnetostriktivem und/oder elektrostriktivem Material gebildet ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die elastische mechanische Vermittlerschicht als ein elektrischer Nichtleiter gebildet ist. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die elastische und mechanische Vermittlerschicht derart eingerichtet ist, dass sie zu einer ihr benachbarten Schicht nichtleitend verbunden ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann die elastische mechanische Vermittlerschicht auch eine elektrische Isolierschicht aufweisen, derart dass die elastische und mechanische Vermittlerschicht und die dazu benachbarte Schicht (Aktuatorschicht) mittels der Isolierschicht elektrisch nicht-leitend verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform kann die mechanische Vermittlerschicht selber elektrisch leitfähig sein.
Für eine Verbesserung der Regelung, der Fertigung und der thermischen Beschreibbarkeit des adaptiven Spiegels ist es bevorzugt, wenn die elastische mechanische Vermittlerschicht aus demselben Werkstoff wie das Spiegelsubstrat gefertigt ist. Dies ermöglicht interne mechanische Verspannungen infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen zu minimieren. Das Spiegelsubstratmaterial kann dabei beispielsweise aus Quarzglas oder Titan-Silikat-Glas gebildet sein, insbesondere aus einem Titan-Silikat Glas, welches eine Zero-crossing Temperatur (ZCT), also einen Wärmedehnungskoeffizienten von null oder annähernd null, aufweist, und im Bereich der Zero-crossing Temperatur betrieben wird.
In einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, dass zusätzlich zur elastischen mechanischen Vermittlerschicht eine elektrische Vermittlerschicht vorhanden ist. Die elektrische Vermittlerschicht kann dabei insbesondere als eine piezoelektrische Schicht gebildet sein. Die Kombination eines Spiegels aus einer mechanischen und einer zusätzlichen elektrischen Vermittlerschicht ermöglicht die mechanische Vermittlerschicht dünner auszubilden.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient der elastischen mechanischen Vermittlerschicht ist bevorzugt < 2 ppm pro Kelvin, um eine ungewollte Aktuierung der Aktuatorschicht durch den Wärmeeintrag der auf die optische Wirkfläche auftreffenden elektromagentischen Strahlung entgegenzuwirken.
Die thermische Leitfähigkeit der elastischen mechanischen Vermittlerschicht in Richtung der Flächennormale der optischen Wirkfläche ist bevorzugt kleiner als 10 W/(m*K), besonders bevorzugt kleiner als 5 W/(m*K), insbesondere kleiner als 2 W/(m*K). Alternativ kann die thermische Leitfähigkeit parallel zur optischen Wirkfläche erhöht sein, um den Wärmeeintrag durch die elektromagnetische Strahlung nach außen aus dem Spiegel abzuleiten und Temperaturgradienten parallel zur optischen Wirkfläche zu minimieren.
Um parasitäre Störungen durch Wärmeeintrag durch die elektromagnetische Strahlung weiter zu minimieren, ist es von Vorteil, wenn innerhalb der elastischen mechanischen Vermittlerschicht mindestens ein Kühlkanal angeordnet ist. Diese mindestens eine Kühlleitung bevorzugt mehrere Kühlleitungen kann oder können mit einem Kühlkreislauf fluidverbunden verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich weist das Spiegelsubstrat mindestens einen Kühlkanal auf, der mit einem Kühlkreislauf fluidverbunden ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn eine Temperierungseinrichtung vorhanden ist, welche an oder nahe der optischen Wirkfläche angeordnet ist und/oder an oder nahe oder innerhalb der Aktuatorschicht angeordnet ist. Die Temperierungseinrichtung ist bevorzugt eine ortsaufgelöste Temperierungseinrichtung und kann als ein Heizelement insbesondere als ein Heizer oder ein Strahlungsheizer gebildet sein. Ebenso kann die Aktuatorschicht oder eine zusätzliche Aktuatorschicht als Temperierungseinrichtung gebildet sein, indem diese bei geeigneter Ansteuerung Energie dissipiert und so eine lokale Temperaturerhöhung hervorruft. Insbesondere durch die Kombination der Kühlkanäle im Spiegelsubstrat und/oder in der Aktuatorschicht und der Temperierungseinrichtung können die thermalbedingten parasitären Störungen reduziert werden.
Zur besseren Regelung der Temperatur und damit zur verbesserten Beschreibbarkeit des Systems ist es bevorzugt, wenn mindestens ein Temperatursensor vorhanden ist, und wenn der mindestens eine Temperatursensor an oder nahe oder innerhalb der Aktuatorschicht oder an oder nahe der optischen Wirkfläche angeordnet ist. Der Temperatursensor kann dabei als ein Dehnungssensor gebildet sein oder aber die Aktuatorschicht selber kann mittels ihrer temperaturinduzierten Schichtdickenänderung als Temperatursensor dienen, insbesondere wenn die Aktuatorschicht als eine piezoelektrische Schicht gebildet ist. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Temperatursensoren vorgesehen, die derart lokalisiert sind, dass auf das Temperaturfeld innerhalb der Aktuatorschicht geschlossen werden kann.
In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Aktuatorschicht als eine zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode angeordnete elektrostriktive Aktuatorschicht gebildet ist. Bevorzugt ist die Aktuatorschicht aus elektrostriktiven Polymeren gebildet. Bei elektrostriktiven Materialien wird die Geometrie in Abhängigkeit von einem an den Materialien anliegenden elektrischen Feld verändert, wobei die Dehnung proportional zum Quadrat des in der Kristallstruktur lokal anliegenden Feldes ist.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist die Aktuatorschicht als eine zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode angeordnete piezoelektrische Aktuatorschicht gebildet. Die piezoelektrische Aktuatorschicht kann dabei beispielsweise aus Bleizirkonat-Bleititanat gebildet sein. Weiterhin kann die Aktuatorschicht auch aus einem magnetostriktiven, photostriktiven oder elektrostriktiven Material gebildet sein. Um den Verstellweg der Aktuatorschicht zu vergrößern, können auch eine Mehrzahl von piezoelektrischen- oder magentostriktiven oder photostriktiven oder elektrostriktiven Aktuatorschichten vorhanden sein, die jeweils zwischen zwei Elektroden angeordnet sind. Die zweite Elektrodenschicht kann auch als eine Mehrzahl von zweiten Elektroden, insbesondere als eine Mehrzahl von Steuerelektroden, gebildet sein. Ebenso lässt sich durch die mehrschichtige Ausführung bei gleicher Gesamtdicke der Aktuatorschichten durch geringere elektrische Potentialdifferenzen der Steuerelektrode, aufgrund des geringeren Abstands der Elektroden, derselbe Stellweg erzielen.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die piezoelektrische Schicht oder die elektrostriktive Schicht als eine Dünnschicht-piezoelektrische Schicht oder Dünnschichtelektrostriktive Schicht gebildet ist, und dass die Dicke der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht beispielsweise zwischen 0,1 µm und 1mm, bevorzugt zwischen 1 µm und 100 µm und besonders bevorzugt zwischen 1 µm und 10 µm beträgt. Ganz besonders bevorzugt beträgt die piezoelektrische Schicht/elektrostriktive Schicht eine Dicke von 3 µm bis 7 µm. Durch die geringe geometrische Ausdehnung in die Dickenrichtung sind nur geringe Temperaturgradienten in Dickenrichtung zu erwarten, was eine mechatronische Modellierung stark vereinfacht und so zu einem einfacheren und robusteren sowie einfach beherrschbaren adaptiven Spiegelsystem führt. Durch die Ausbildung der Aktuatorschicht als eine piezoelektrische Aktuatorschicht und/oder durch eine Dünnschicht-piezoelektrische/elektrostriktive Schicht kann diese auch als lokales elektrisches Heizelement und als Temperatursensor fungieren.
Bei einer oberflächennahen Dünnschicht-Piezoschicht führt eine Geometrieänderung der Piezoschicht in z-Richtung zu einer lokalen z-Verschiebung des Reflexionsschichtsystems und damit zum erwünschten Effekt lokaler Wellenfrontbeeinflussung. Jedoch führt auch eine lokale Geometrieänderung der Piezoschicht in x-Richtung und y-Richtung des Piezos zu einer Deformation des Spiegels, da hierbei ein lokales Moment in den Spiegel eingeleitet wird, welches zu einer lokal nicht stark begrenzten Deformation des Spiegels vor allem des Spiegelgrundkörpers führt. Es konnte gezeigt werden, dass das Deformationsprofil bei einem Konzept mit piezoelektrischem Aktuator und mechanischer Vermittlerschicht deutlich weniger vom Effekt der x-y-Dehnung der Piezoschicht abhängig ist. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Deformation der mechanischen Vermittlerschicht an der optischen Wirkfläche deutlich über 80 % gegenüber einem Konzept ohne mechanischer Vermittlerschicht betragen kann, wenn die mechanische Vermittlerschicht eine Dicke von annähernd 5 mm beträgt. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn der Spiegel zusätzlich zur mechanischen Vermittlerschicht auch eine elektrische Vermittlerschicht aufweist. Die zusätzliche elektrische Vermittlerschicht ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass ein stetiger Verlauf des elektrischen Potentials zwischen den zweiten Elektroden (Steuerelektroden) realisiert wird. Die elektrische Leitfähigkeit der Schicht ist bevorzugt so bemessen, dass die Selbsterwärmung infolge des Stromflusses zwischen den zweiten Elektroden (Steuerelektroden) weniger als 5K beträgt. Weiterhin kann die elektrische Vermittlerschicht bevorzugt aus einem piezoelektrischen Material gebildet sein, wobei der Piezoaktuator und die elektrische Vermittlerschicht aus demselben oder aber aus unterschiedlichem piezoelektrischem Material gebildet sein kann. Zudem können der Piezoaktuator und die aus piezoelektrischem Material gebildete Vermittlerschicht auch unabhängig voneinander mit einem elektrischen Feld beaufschlagbar sein.
Zur Verbesserung der Performance des adaptiven Spiegels ist es bevorzugt, wenn das Verhältnis aus lateralem Elektrodenmittelpunktsabstand zu einer Dicke der elastischen mechanischen Vermittlerschicht zwischen 0,1 und 10, bevorzugt zwischen 0,2 und 5 und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 beträgt.
Die Herstellung von Dünnfilm-Piezoschichten ausreichender Güte ist aufwendig. Zudem neigen Piezoaktuatoren zu Alterung, d. h. zur Reduktion der elektromechanischen Kopplung über die Zeit. Dies stellt ein Risiko für die optische Performance und Lebensdauer des adaptiven Spiegels dar. Daher ist es von Vorteil, wenn die Aktuatorschicht als ein thermischer Aktuator gebildet ist, mit einer Deformationsschicht, die in einem Betriebsbereich zwischen 20°C und 60°C, und bevorzugt zwischen 20°C und 40°C einen nulldurchgangsfreien Wärmedehnungskoeffizienten aufweist. Die Deformationsschicht kann dabei eingerichtet sein, im Infrarot Wellenlängenbereich elektromagnetische Strahlung zu absorbieren, wodurch die Deformationsschicht durch Beaufschlagung mittels elektromagnetischer Strahlung im Infrarot Wellenlängenbereich erwärmt wird. Alternativ kann der thermische Aktuator auch zusätzlich mindestens ein mit der Deformationsschicht zumindest thermisch verbundenes Heizelement aufweisen. Die Temperatur der Deformationsschicht kann dann mittels des Heizelements geändert werden, um eine zumindest bereichsweise Schichtdickenänderung und damit Deformation zu ermöglichen. Der thermische Aktuator kann dabei alternierend aus Heizelement-Schichten und Deformationsschichten gebildet sein. Das Heizelement kann als eine Leiterschleife oder als eine piezoelektrische Schicht, oder aus mindestens einem Widerstand oder aus einem elektrisch leitenden Material oder als Spule oder aus ferromagnetischem Material oder als ferromagnetische, induktive Schicht gebildet sein.
Alternativ kann die Aktuatorschicht auch als ein thermischer Aktuator gebildet sein, mit einer Deformationsschicht, die einen Wärmedehnungskoeffizienten von annähernd 0 bei einer Zero-crossing Temperatur aufweist, wobei ein Steuergerät eingerichtet ist die Deformationsschicht bei einer Temperatur ungleich der Zero-crossing Temperatur zu betreiben um eine zumindest bereichsweise Schichtdickenänderung der Deformationsschicht zu induzieren. Durch das Betreiben des thermischen Aktuators bei einer Temperatur ungleich der Zero-crossing Temperatur, wird die Deformationsschicht in einem Bereich betrieben, bei der ihr Wärmeausdehnungskoeffizient ungleich null ist, so dass eine Ausdehnung der Deformationsschicht ermöglicht wird. Beispielsweise liegt die zero-crossing Temperatur im Bereich zwischen 5° und 15°, so, dass eine Deformation bereits bei Raumtemperatur erzielt wird. Die Deformationsschicht kann aber eine beliebe zero-crossing-Temperatur aufweisen und bei einer davon abweichenden beliebigen Temperatur oder Temperaturbereich betrieben werden. In einer konstruktiv sehr einfachen Ausführungsform ist die Deformationsschicht eingerichtet im InfrarotWellenlängenbereich elektromagnetische Strahlung zu absorbieren. Dadurch kann eine Erwärmung der Deformationsschicht und eine damit einhergehende Deformation durch Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung im IR-Bereich erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Aktuatorschicht zusätzlich zur Deformationsschicht mindestens ein mit der Deformationsschicht zumindest thermisch verbundenes Heizelement aufweisen, welches eingerichtet ist mittels des Steuergeräts die Deformationsschicht auf eine Temperatur ungleich der zero-crossing Temperatur der Deformationsschicht zu ändern, insbesondere zu heizen, um eine zumindest bereichsweise Schichtdickenänderung der Deformationsschicht zu induzieren. Die Deformationsschicht und das Heizelement können dabei in einer Schicht zusammengefasst sein.
Die Deformationsschicht kann vorzugsweise einen ersten Bereich oder eine erste Schicht aufweisen, bei dem der thermische Ausdehnungskoeffizient null oder annähernd null bei einer ersten Zero-crossing Temperatur ist und einen zweiten Bereich oder eine zweite Schicht, bei dem der thermische Ausdehnungskoeffizient null oder annähernd null bei einer von der ersten Zero-crossing Temperatur abweichenden zweiten Zero-crossing Temperatur ist. In anderen Worten weist die Deformationsschicht verschiedene Bereiche oder Schichten mit voneinander abweichenden Zero-crossing Temperaturen auf. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Deformationsschicht in einem Bereich an oder nahe der der optischen Wirkfläche oder des Reflexionsschichtsystems eine erste Zero-crossing Temperatur aufweist, die annähernd dem Temperaturbereich entspricht, der durch die Aufheizung der elektromagnetischen Strahlung bewirkt wird. Demgegenüber weist die Deformationsschicht bevorzugt einen zweiten Bereich oder eine zweite Schicht an oder nahe des Heizelements auf, welcher einen von der ersten Zero-crossing Temperatur abweichende zweite Zero-crossing Temperatur aufweist. Der Temperaturbereich der ersten Zero-crossing Temperatur und der zweiten Zero-crossing Temperatur sollten sich nicht überschneiden. Dadurch wird eine örtliche Trennung zwischen gewünschter Aktuierungswirkung und unerwünschter strahlungsinduzierter Deformationswirkung erzielt.
Ist in der mechanischen Vermittlerschicht eine Kühlung vorhanden so kann die örtliche Trennung zwischen Aktuierungsbeheizung und der optischen Wirkfläche noch weiter verbessert werden. Die lokale Einstellung der Zero-Crossing Temperatur und damit die Wärmedehnungskoeffizienten- (CTE)-Verteilung kann erfolgen, indem bei der Fertigung des adaptiven Spiegels Rohmaterial mit unterschiedlichen CTEs und unterschiedlichen Zero-Crossing Temperaturen miteinander gefügt werden. Konstruktiv bzw. fertigungstechnisch notwendige Fügestellen können hierbei besonders vorteilhaft genutzt werden. Werden die Kühlkanäle durch die Strukturierung eines oder beider Bauteile und anschließendes Fügen erzeugt, so bildet diese Fügestelle einen besonders bevorzugten Ort für die Grenzfläche der beiden Materialien unterschiedlichen CTEs.
Dies kann an einer Stelle erfolgen, die konstruktionsbedingt oder fertigungsbedingt eine Fügestelle aufweist, insbesondere in Verbindungs-Ebenen für die fluidische Kühlung oder zur Anbringung von Heizelementen.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Deformationsschicht sehr dünn ausgeführt ist, ihre Dicke also insbesondere zwischen 0,1 µm bis 100µm, bevorzugt zwischen 0,5µm bis 20µm, besonders bevorzugt zwischen 0,5µm bis 5µm beträgt, und mit einem Werkstoff mit hohem CTE, insbesondere zwischen 5*10^-61/K bis 15*10^-61/K ausgeführt ist. In diesem Fall kann der Temperaturgradient über die Dicke der Schicht bei der Modellierung des sich ergebenden Deformationsprofils der optischen Fläche vernachlässigt werden, was einem einfacheren und robusteren System führt. Die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung ist zudem bevorzugt derart gewählt, dass die Leistung in der einen nulldurchgangsfreien Wärmedehnungskoeffizienten aufweisenden Deformationsschicht absorbiert wird, während das Spiegelsubstrat für diese Wellenlänge transparent ist. Die Deformationsschicht kann hierzu zusätzlich ein oder mehrere Absorptionselementen umfassen. Ebenso kann der Wärmeeintrag in das Reflexionsschichtsystem und in die Deformationsschicht durch Strahlformung beeinflusst werden.
Die Deformationsschicht kann bevorzugt strukturiert ausgeführt sein, sodass der Werkstoff in spiegelparalleler Richtung freie Oberflächen oder Hohlräume umfasst. Dies ermöglicht die gezielte Beeinflussung der Wärmeströmung und der sich daraus einstellenden Temperaturprofile. Vorteilhafterweise ist die einen nulldurchgangsfreien Wärmedehnungskoeffizienten aufweisende Deformationsschicht in oder nahe der neutralen Faser des Spiegels vorgesehen. Die neutrale Faser des Spiegels ist der Bereich innerhalb des Spiegels, der bei reiner Biegebeanspruchung frei von mechanischen Spannungen ist. Der adaptive Spiegel kann sowohl eine oder mehrere Aktuatorschichten aufweisen, welche als thermischer Aktuator gebildet ist als auch eine oder mehrere Aktuatorschichten, die als Piezoaktuatorschicht, insbesondere als Dünnschichtpiezoaktuatorschicht gebildet sind. Die Deformationsschicht kann auch als eine Siliziumdioxidschicht, oder als eine Al₂O₃-Schicht oder eine Metallschicht (beispielsweise Aluminium oder Palladium) oder als Glasfrit ausgebildet sein.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Deformationsschicht als die elastische mechanische Vermittlerschicht gebildet ist, sprich dass die Funktionen der Deformationsschicht und der mechanischen Vermittlerschicht in einer Schicht zusammengeführt sind.
Vorzugsweise wird der adaptive Spiegel durch ein Verfahren mit den folgenden Schritten hergestellt:

A) Bereitstellen mindestens eines ersten Grundkörpers,
B) Aufbringen der Aktuatorschicht,
C) Aufbringen der elastischen mechanischen Vermittlerschicht auf die Aktuatorschicht und
D) Beschichten der elastischen mechanischen Vermittlerschicht mit einem Reflexionsschichtsystem.

Ist die Aktuatorschicht als eine piezoelektrische Aktuatorschicht gebildet so umfasst der Schritt B) das Aufbringen mindestens einer ersten Elektrode, mindestens einer piezoelektrischen Schicht und mindestens einer zweiten Elektrode, wobei die zweite Elektrode strukturiert gebildet sein kann. Ist die Aktuatorschicht als ein thermischer Aktuator gebildet so umfasst der Schritt B), dass eine Deformationsschicht, die insbesondere in einem Betriebsbereich zwischen 20°C und 60°C einen nulldurchgangsfreien Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, aufgebracht werden. Alternativ umfasst Schritt B) das Aufbringen einer Deformationsschicht, die einen Wärmedehnungskoeffizienten von null oder annähernd null bei einer Zero-crossing-Temperatur (beispielsweise im Temperaturbereich zwischen 5°C und 15°C) aufweist. Die Deformationsschicht kann dabei ausgebildet sein im Infrarotbereich elektromagnetische Strahlung zu absorbieren. Zusätzlich kann zwischen Spiegelkörper und Deformationsschicht mindestens ein Heizelement aufgebracht werden. Deformationsschicht und Heizelement können auch in einer Schicht kombiniert und aufgebracht werden. insbesondere von Vorteil, wenn der erste Grundkörper und der zweite Grundkörper versetzt zueinander gefügt werden. So lässt sich die Deformationswirkung der beiden Grundkörper vorteilhaft kombinieren und damit die Gesamtwirkung besser einstellen.
Die Mikrolithographische Projektionsbelichtungseinrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv zeichnet sich dadurch aus, dass mindestes ein zuvor beschriebener adaptiver Spiegel vorhanden ist. Die in Bezug auf den adaptiven Spiegel beschriebenen Vorteile und Ausbildungen gelten dabei auch für die den adaptiven Spiegel aufweisende mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsvarianten stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken. Dabei zeigen:

1a eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage,
1 b eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im DUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage,
2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines ersten adaptiven Spiegels,
3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines zweiten adaptiven Spiegels,
4 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines dritten adaptiven Spiegels,
5 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines vierten adaptiven Spiegels,
6 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines fünften adaptiven Spiegels,
7 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines sechsten adaptiven Spiegels, und
8 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines siebten adaptiven Spiegels.

1a zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 600, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist, das heißt bei der der erfindungsgemäße Aktuator 100 eingesetzt werden kann. Die Erfindung kann aber auch in anderen Nanopositioniersystemen eingesetzt werden.
Gemäß 1a weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 600 einen Feldfacettenspiegel 603 und einen Pupillenfacettenspiegel 604 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 603 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 601 und einen Kollektorspiegel 602 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 604 sind ein erster Teleskopspiegel 605 und ein zweiter Teleskopspiegel 606 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 607 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 651-656 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 621 auf einem Maskentisch 620 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 661 auf einem Wafertisch 660 befindet.
Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, wie in 1b dargestellt. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage aus der 1a aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm emittiert.
Die in 1b dargestellte DUV-Lithographieanlage 700 weist eine DUV-Lichtquelle 701 auf. Als DUV-Lichtquelle 701 kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 702 im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert. Ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 703 leitet die DUV-Strahlung 702 auf eine Photomaske 704. Die Photomaske 704 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 703, angeordnet sein. Die Photomaske 704 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 705 verkleinert auf einen Wafer 706 oder dergleichen abgebildet wird. Das Projektionssystem 705 weist mehrere Linsen 707 und/oder Spiegel 708 zur Abbildung der Photomaske 704 auf den Wafer 706 auf. Dabei können einzelne Linsen 707 und/oder Spiegel 708 des Projektionssystems 705 symmetrisch zur optischen Achse 709 des Projektionssystems 705 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 707 und Spiegel 708 der DUV-Lithographieanlage 700 nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 707 und/oder Spiegel 708 vorgesehen sein. Insbesondere weist das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 703 der DUV-Lithographieanlage 700 mehrere Linsen 707 und/oder Spiegel 708 auf. Des Weiteren sind die Spiegel i.d.R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt. Ein Luftspalt 710 zwischen der letzten Linse 707 und dem Wafer 706 kann durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Die erfindungsgemäßen Aktuatoren können zur Verstellung der Linsen 707 und/oder Spiegel 708 und/oder zu deren Deformation in der DUV-Lithographieanlage 700 insbesondere in ihrem Projektionssystem 705 eingesetzt werden.
2 zeigt einen ersten adaptiven Spiegel 100 für eine mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage 600, 700 mit einem Spiegelsubstrat 101, mit einer optischen Wirkfläche 102 und einem Reflexionsschichtsystem 103 zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche 102 auftreffender elektromagnetischer Strahlung und mit einer Aktuatorschicht 104 zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation der optischen Wirkfläche 102, sowie mit einer zwischen der Aktuatorschicht 104 und dem Reflexionsschichtsystem 103 angeordneten Vermittlerschicht 105. Die Vermittlerschicht 105 ist als eine elastische mechanische Vermittlerschicht 105 gebildet, wobei die Dicke der mechanischen Vermittlerschicht 105 zwischen 0,1 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 0,1 mm und 20 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,1 mm und 10 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 5 mm beträgt. Zudem beträgt das Elastizitätsmodul der mechanischen Vermittlerschicht 105 zwischen 10 GPa und 300GPa, bevorzugt zwischen 50 GPa und 150 GPa und besonders bevorzugt zwischen 60 GPa und 80 GPa. Die Aktuatorschicht 104 ist zwischen dem Spiegelsubstrat 101 und dem Reflexionsschichtsystem 103 angeordnet. Durch den Verzicht auf eine elektrische Vermittlerschicht können - wenn die Aktuatorschicht als eine Piezoaktuator oder als ein elektrostriktiver Aktuator gebildet ist - die Steuerelektroden zueinander elektrisch isoliert ausgeführt werden. Dies ermöglicht die Beschreibbarkeit des optischen Systems stark zu verbessern und nicht-deterministische Effekte wie Creep und Hysterese effektiv zu minimieren. Zudem ergibt sich die Möglichkeit eine Ladungssteuerung zur Aktuierung der piezostriktiven Schicht einzusetzen. Dies ist insbesondere auch dann möglich, wenn zwischen der Aktuatorschicht 104 und der mechanischen Vermittlerschicht 105 keine elektrische Verbindung vorliegt. Durch den nun stetigen und glatten Verlauf der Deformation kann Streulicht gezielt minimiert werden. Die mechanischen Spannungen innerhalb der Aktuatorschicht 104 sowie hochfrequente Störungen der optischen Wirkfläche 102 werden durch die mechanische Vermittlerschicht 105, die als ein Tiefpassfilter wirkt, reduziert oder unterdrückt. Die elastische mechanische Vermittlerschicht 105 stellt zudem eine thermische Masse dar, sodass eine Änderung der an der optischen Wirkfläche 102 absorbierten Strahlungsleistung zu einem im Vergleich zur optischen Wirkfläche 102 verminderten zeitlichen Temperaturgradienten sowie einer verringerten Maximaltemperatur führt. Durch Wärmeleitung in der mechanischen Vermittlerschicht 105 erfolgt auch eine laterale Wärmeverteilung, sodass das Temperaturprofil nur stark verringerte lokale Temperaturgradienten aufweist.
Die mechanische Vermittlerschicht 105 ist frei von piezostriktiven und/oder magnetostriktiven Material gebildet und ist insbesondere bevorzugt als ein elektrischer Nichtleiter gebildet. Weiterhin ist die mechanische Vermittlerschicht 105 bevorzugt aus demselben Werkstoff wie das Spiegelsubstrat gefertigt, also insbesondere aus Quarzglas oder Titan-Silikat-Glas, insbesondere aus einem eine Zero-Crossing Temperatur aufweisenden Titan-Silikat-Glas, welches dann auch in diesem Temperaturbereich betrieben wird. Allerdings kann die mechanische Vermittlerschicht 105 auch aus einem Metall wie Aluminium oder Palladium oder aus Siliziumsdioxid SiO₂, aus Aluminiumdioxid Al₂O₃ oder Glasfrit gefertigt sein.
Zur Verringerung strahlungsinduzierter und damit wärmeinduzierter Störungen ist es insbesondere vorgesehen, dass die mechanische Vermittlerschicht 105 mindestens einen Kühlkanal 106 aufweist. Dieser ist mit einem nicht näher dargestellten Kühlkreislauf fluidmechanisch verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Spiegelsubstrat 101 mindestens einen Kühlkanal 107 aufweisen.
3 zeigt eine schematische Abbildung des Aufbaus eines zweiten adaptiven Spiegels 100, wobei im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen adaptiven Spiegeln 100 noch zusätzlich eine Temperierungseinrichtung 108 vorhanden ist, die vorliegend nahe der optischen Wirkfläche angeordnet ist. Alternativ kann die Temperierungseinrichtung 108 auch nahe oder innerhalb der Aktuatorschicht 104 angeordnet sein. Die Temperierungseinrichtung 108 ist vorzugsweise als ein Heizelement, insbesondere als ein Heizer oder ein Strahlungsheizer gebildet. Das Heizelement kann also beispielsweise als eine Leiterschleife oder als eine piezoelektrische Schicht oder als ein Widerstand oder aus einem elektrisch leitenden Material oder als eine Spule oder als eine induktive Schicht, beispielsweise als eine induktive Metallschicht, ausgebildet sein. Weiterhin kann ein nicht näher dargestellter Temperatursensor vorhanden sein. Dieser kann auch an oder nahe der Aktuatorschicht 104 oder an oder nahe der optischen Wirkfläche angeordnet sein und insbesondere als ein Dehnungssensor gebildet sein.
4 zeigt eine schematische Abbildung des Aufbaus eines dritten adaptiven Spiegels 100, wobei die Aktuatorschicht 104 als eine zwischen einer ersten Elektrode 109 und einer zweiten Elektrode 110 angeordneten piezoelektrischen Aktuatorschicht 111 gebildet ist. Vorliegend ist die piezoelektrische Aktuatorschicht 111 bevorzugt als eine Dünnschicht-piezoelektrische Aktuatorschicht gebildet, wobei die Dicke der piezoelektrischen Schicht beispielsweise zwischen 1 µm bis 1 mm, bevorzugt zwischen 1 µm und 100 µm und besonders bevorzugt zwischen 1 µm und 10 µm beträgt. Das Verhältnis aus lateralem Elektrodenmittelpunktabstand 112 zu der Dicke der Vermittlerschicht 105 beträgt zwischen 0,1 und 10, bevorzugt zwischen 0,2 und 5 und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2. Ist die Aktuatorschicht 104 als eine piezoelektrische Aktuatorschicht 111 gebildet. Dies hat zudem den Vorteil, dass die piezoelektrische Aktuatorschicht 111 oder eine zusätzliche piezoelektrische Aktuatorschicht 111 auch als Temperierungseinrichtung 111 und/oder als Temperatursensor fungieren kann. Die Aktuatorschicht 104 kann auch als eine Mehrzahl von Aktuatorschichten gebildet sein, die übereinandergestapelt sind. Dadurch wird bei gleichbleibender Schichtdicke der einzelnen Aktuatorschichten der Gesamtstellweg vergrößert.
5 zeigt eine schematische Abbildung des Aufbaus eines vierten adaptiven Spiegels 100, wobei die Aktuatorschicht 104 vorliegend als ein thermischer Aktuator 113 gebildet ist. Der thermische Aktuator 113 umfasst ein Heizelement 114 und eine mit dem Heizelement 114 zumindest thermisch, bevorzugt mechanisch, verbundene Deformationsschicht 115, die in einem genutzten Betriebstemperaturbereich, insbesondere in einem genutzten Betriebstemperaturbereich der innerhalb des Bereichs zwischen 20°C bis 60°C, bevorzugt zwischen 20°C und 40°C liegen kann, einen nulldurchgangsfreien Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Das Heizelement 114 und die Deformationsschicht 115 können als zwei separate Schichten gebildet sein, die miteinander gefügt oder die aufeinander beschichtet sind oder aber das Heizelement 114 kann in die Deformationsschicht 115 integriert sein. Vorzugsweise ist das Heizelement 114 als eine Leiterschleife oder als eine piezoelektrische Schicht oder als ein Widerstand oder aus einem elektrisch leitenden Material oder als eine Spule oder als eine induktive Schicht, beispielsweise als eine induktive Metallschicht, ausgebildet. Indem die Deformationsschicht einen Wärmedehnungskoeffizienten (CTE) ungleich null aufweist, dehnt sich die Deformationsschicht 115 mittels des Wärmeeintrags durch das Heizelement 114 aus und bewirkt so lokal die Deformation des Reflexionsschichtsystems 103 und damit eine Wellenfrontveränderung. In 5 ist die Deformationsschicht 115 zwischen dem Heizelement 114 und der mechanischen Vermittlerschicht 105 angeordnet. Allerdings kann die Deformationsschicht 115 auch zwischen dem Spiegelsubstrat 101 und dem Heizelement 114 angeordnet sein. Die Deformationsschicht 115 ist bevorzugt aus demselben Material wie das Spiegelsubtrat 101 gebildet. Alternativ - und nicht gezeigt - kann der thermische Aktuator 113 auch ausschließlich aus einer Deformationsschicht 115 gebildet sein, welche bevorzugt ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung im Infrarotwellenlängenbereich zu absorbieren. Der Wärmeeintrag in die Deformationsschicht 115 erfolgt bei dieser Ausführungsform durch Absorption der elektromagnetischen Strahlung im Infrarotwellenlängenbereich, wodurch eine zumindest abschnittsweise Deformation der Deformationsschicht 115 erzielt wird.
Alternativ kann die Deformationsschicht 115 auch einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von null oder annähernd null bei einer Zero-crossing Temperatur (ZCT) aufweisen und das Heizelement 114 ausgebildet sein die Temperatur in der Deformationsschicht 115 auf eine Temperatur ungleich der Zero-crossing Temperatur zu ändern, um eine zumindest bereichsweise Schichtdickenänderung der Deformationsschicht 115 zu induzieren. Die Deformationsschicht 115 ist dabei bevorzugt als Spiegelmaterial und besonders bevorzugt aus demselben Material wie das Spiegelsubstrat 101 gebildet. Durch das Betreiben der Deformationsschicht bei einer Temperatur abweichend von dessen Zero-crossing Temperatur wird eine temperaturinduzierte Deformation der Deformationsschicht 115 bewirkt. Alternativ - und nicht gezeigt - kann der thermische Aktuator 113 auch ausschließlich aus einer Deformationsschicht 115 gebildet sein, welche bevorzugt ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung im Infrarotwellenlängenbereich zu absorbieren. Der Wärmeeintrag in die Deformationsschicht 115 erfolgt bei dieser Ausführungsform durch Absorption der elektromagnetischen Strahlung im Infrarotwellenlängenbereich, wodurch eine zumindest abschnittsweise Deformation der Deformationsschicht 115 erzielt wird.
6 zeigt einen adaptiven Spiegel 100, bei dem die elastische mechanische Vermittlerschicht 105 als die Deformationsschicht 115 gebildet ist. Dies ermöglicht, einen vereinfachten Schichtaufbau und die Zusammenfassung verschiedener Funktionen innerhalb des adaptiven Spiegels 100.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 7 kann die Deformationsschicht 115 einen ersten Bereich 116 oder eine erste Schicht aufweisen, bei dem der thermische Ausdehnungskoeffizient annähernd null bei einer ersten Zero-crossing Temperatur ist und einen zweiten Bereich 117 oder eine zweite Schicht aufweisen, bei dem der thermische Ausdehnungskoeffizient null oder annährend null bei einer von der ersten Zero-Crossing Temperatur abweichenden zweiten Zero-crossing Temperatur ist. Insbesondere können die Bereiche als Schichten ausgeführt sein. Durch die verschiedenen Bereiche oder Schichten mit voneinander abweichenden Zero-crossing Temperaturen kann eine örtliche Trennung von gewollter, durch Wärme induzierter Deformation der Aktuatorschicht, und ungewollter strahlungsinduzierter Deformation erfolgen. Wie 7 zeigt, kann die erste Zero-crossing Temperatur beim ersten Bereich, also nahe der optischen Wirkfläche 102 und nahe des Reflexionsschichtsystems 103 derart gewählt sein, dass der Temperaturbereich der durch die elektromagnetische Strahlung induzierten Aufheizung genau im Bereich der ersten Zero-crossing Temperatur ist, so dass eine (ungewollte) thermische Ausdehnung und damit Deformation verhindert wird. Umgekehrt kann der zweite Bereich 117 oder die zweite Schicht 117 eine zweite Zero-crossing Temperatur aufweisen, die ungleich der ersten Zero-crossing Temperatur ist und von dieser beabstandet ist, sodass das Heizelement 114 den zweiten Bereich 117 auf einen von der ersten Zero-crossing Temperatur abweichenden Temperaturbereich und der zweiten Zero-crossing Temperatur entsprechend aufheizt, um gezielt eine Deformation der Deformationsschicht 115 zu bewirken. 7 stellt den Spezialfall dar, bei dem die mechanische Vermittlerschicht 105 als die Deformationsschicht 115 gebildet ist. Das Ausführungsbeispiel nach 8 zeigt dagegen einen adaptiven Spiegel 100 analog zu dem Ausführungsbeispiel nach 7, bei dem die Deformationsschicht 115 und die mechanische Vermittlerschicht 105 als separate Schichten gebildet sind.
BEZUGSZEICHENLISTE

100: adaptiver Spiegel
101: Spiegelsubstrat
102: optische Wirkfläche
103: Reflexionsschichtsystem
104: Aktuatorschicht
105: elastische mechanische Vermittlerschicht
106: Kühlkanal (mechanische Vermittlerschicht)
107: Kühlkanal (Spiegelsubstrat)
108: Temperierungseinrichtung
109: erste Elektrode
110: zweite Elektrode (Steuerelektroden)
111: piezoelektrische Aktuatorschicht
112: lateraler Elektrodenmittelpunktsabstand
113: thermischer Aktuator
114: Heizelement
115: Deformationsschicht
116: erster Bereich (Deformationsschicht)
117: zweiter Bereich (Deformationsschicht)
600: Projektionsbelichtungsanlage
601: Plasmalichtquelle
602: Kollektorspiegel
603: Feldfacettenspiegel
604: Pupillenfacettenspiegel
605: erster Teleskopspiegel
606: zweiter Teleskopspiegel
607: Umlenkspiegel
620: Maskentisch
621: Maske
651: Spiegel (Projektionsobjektiv)
652: Spiegel (Projektionsobjektiv)
653: Spiegel (Projektionsobjektiv)
654: Spiegel (Projektionsobjektiv)
655: Spiegel (Projektionsobjektiv)
656: Spiegel (Projektionsobjektiv)
660: Wafertisch
661: beschichtetes Substrat
700: DUV-Lithographieanlage
701: DUV-Lichtquelle
702: DUV-Strahlung /Strahlengang
703: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem (DUV)
704: Photomaske
705: Projektionssystem
706: Wafer
707: Linse
708: Spiegel
709: optische Achse

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 102016201445 A1 [0008]

Claims

Adaptiver Spiegel (100) für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (600,700), mit einem Spiegelsubstrat (101), mit einer optischen Wirkfläche (102) und einem Reflexionsschichtsystem (103) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (102) auftreffender elektromagnetischer Strahlung, mit einer Aktuatorschicht (104) zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation der optischen Wirkfläche (102), sowie mit einer zwischen der Aktuatorschicht (104) und dem Reflexionsschichtsystem (103) angeordneten Vermittlerschicht (105), dadurch gekennzeichnet, dass die Vermittlerschicht (105) als eine elastische mechanische Vermittlerschicht (105) gebildet ist, und dass die Dicke der elastischen mechanischen Vermittlerschicht (105) zwischen 0,1 mm und 50mm, bevorzugt zwischen 0,1 mm und 20mm, besonders zwischen bevorzugt 0,1mm und 10mm und ganz besonders bevorzugt 0,5mm bis 5mm beträgt, und dass das Elastizitätsmodul der elastischen mechanischen Vermittlerschicht (105) zwischen 10G Pa und 300 GPa, bevorzugt zwischen 50 GPa und 150 GPa und besonders bevorzugt zwischen 60 GPa und 80 GPa beträgt.
Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische mechanische Vermittlerschicht (105) frei von piezostriktivem, und/oder magnetostriktivem und/oder elektrostriktivem Material gebildet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische mechanische Vermittlerschicht (105) als ein elektrischer Nichtleiter gebildet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische mechanische Vermittlerschicht (105) aus demselben Material wie das Spiegelsubstrat (101) gefertigt ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische mechanische Vermittlerschicht (105) mindestens einen Kühlkanal (106) aufweist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelsubstrat (101) mindestens einen Kühlkanal (107) aufweist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperierungseinrichtung (108) vorhanden ist, welche an oder nahe der optischen Wirkfläche (102) angeordnet ist und/oder an oder nahe oder innerhalb der Aktuatorschicht (104) angeordnet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (108) als ein Heizelement gebildet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Temperatursensor vorhanden ist, und dass der mindestens eine Temperatursensor an/nahe oder innerhalb der Aktuatorschicht (104) oder an/nahe der optischen Wirkfläche (102) angeordnet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorschicht als eine zwischen einer ersten Elektrode (109) und einer zweiten Elektrode (110) angeordnete elektrostriktive Aktuatorschicht gebildet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorschicht (104) als eine zwischen einer ersten Elektrode (109) und einer zweiten Elektrode (110) angeordnete piezoelektrische Aktuatorschicht (111) gebildet ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Aktuatorschicht (111) als eine Dünnschicht-piezoelektrische Aktuatorschicht gebildet ist, und dass die Dicke der piezoelektrischen Schicht zwischen 0,1µm und 10µm, bevorzugt zwischen 1µm und 10µm und besonders bevorzugt zwischen 3µm und 7µm beträgt.
Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis aus lateralem Elektrodenmittelpunktsabstand (112) zu der Dicke der Vermittlerschicht (105) zwischen 0,1 und 10, bevorzugt zwischen 0,2 und 5 und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 beträgt.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorschicht (104) als ein thermischer Aktuator (113) gebildet ist, mit einer Deformationsschicht (115), die einen nulldurchgangsfreien Wärmedehnungskoeffizienten aufweist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorschicht (104) als ein thermischer Aktuator (115) gebildet ist, mit einer Deformationsschicht (115), die einen Wärmedehnungskoeffizienten von null oder annähernd null bei einer Zero-crossing-Temperatur aufweist, wobei ein Steuergerät eingerichtet ist die Deformationsschicht bei einer Temperatur ungleich der Zero-crossing Temperatur zu betreiben, um eine zumindest bereichsweise Schichtdickenänderung der Deformationsschicht (115) zu induzieren.
Adaptiver Spiegel (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationsschicht (115) einen ersten Bereich (116) aufweist, bei dem der thermische Ausdehnungskoeffizient annähernd 0 bei einer ersten Zero-crossing Temperatur ist, und einen zweiten Bereich (117), bei dem der thermische Ausdehnungskoeffizient annähernd 0 bei einer von der ersten Zero-crossing-Temperatur abweichenden zweiten Zero-crossing Temperatur ist.
Adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationsschicht (115) als die mechanische Vermittlerschicht (105) gebildet ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (600,700) mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass ein adaptiver Spiegel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 vorhanden ist.