EP3827444A1 - Spiegel für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage, sowie verfahren zum betreiben eines deformierbaren spiegels - Google Patents

Spiegel für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage, sowie verfahren zum betreiben eines deformierbaren spiegels

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Publication number
EP3827444A1
EP3827444A1 EP19737007.5A EP19737007A EP3827444A1 EP 3827444 A1 EP3827444 A1 EP 3827444A1 EP 19737007 A EP19737007 A EP 19737007A EP 3827444 A1 EP3827444 A1 EP 3827444A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
mirror
piezoelectric layer
layer
electrode arrangement
facing
Prior art date
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Pending
Application number
EP19737007.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Lippert
Toralf Gruner
Kerstin HILD
Philip LUCKE
Mohammadreza NEMATOLLAHI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G21K2201/067—Construction details

Definitions

  • the invention relates to a mirror for a microlithographic projection exposure system and to a method for operating a deformable mirror.
  • Microlithography is used to produce microstructured components, such as integrated circuits or LCDs.
  • the microlithography process is carried out in a so-called projection exposure system, which has an illumination device and a projection objective.
  • mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable translucent refractive materials.
  • one or more mirrors in an EUV system as an adaptive mirror with an actuator layer made of a piezoelectric material
  • an electric field with locally different strengths being applied across this piezoelectric layer by applying an electrical voltage to both sides Piezoelectric layer arranged electrodes is generated. If the piezoelectric layer is deformed locally, the reflective layer stack of the adaptive mirror also deforms, so that, for example, imaging errors (possibly also imaging errors that change over time) can be at least partially compensated for by suitable control of the electrodes.
  • the coefficient which characterizes the voltage-dependent linear expansion of the material of the piezoelectric layer is also referred to as the d 33 coefficient and corresponds to the relevant component of the dielectric tensor which is responsible for the linear expansion in the direction perpendicular to the optical active surface.
  • FIGS. 7a-7e The effect described above is illustrated in the schematic representations of FIGS. 7a-7e, where the mirror substrate is denoted by “70” and the piezoelectric layer by “71” (although for the sake of simplicity no further functional layers have been shown here ).
  • the mechanical tension (FIG. 7c) built up in the lateral direction within the piezoelectric layer 71 when an electric field (FIG. 7b) is applied is in turn transferred to the firmly grown (and comparatively more flexible or relatively flexible to the piezoelectric layer 71) softer) mirror substrate 70 (FIG. 7c) with the result that the mirror substrate 70 deviates in the direction facing away from the piezoelectric layer 71 (FIG. 7d).
  • FIG. 7d As indicated in FIG.
  • a mirror according to the invention for a microlithographic projection exposure system has:
  • At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and the reflection layer stack and via a first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer stack and a second one on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate located electrode arrangement can be acted upon with an electric field to generate a locally variable deformation
  • this piezoelectric layer has a plurality of columns spatially separated from one another by column boundaries
  • the average column spacing of adjacent columns is in the range from 2% to 30% of the average column diameter.
  • the invention is initially based on the observation that the piezoelectric layer present in an adaptive mirror, which can be acted upon with an electric field to produce a locally variable deformation, is typically not perfectly homogeneous, but rather, depending on the respective manufacturing process, in a kind of “column structure” of a large number crystalline columns.
  • the invention is based, in particular, on the concept of selecting the mean column diameter of these columns in such a way that the best possible compromise is achieved between the travel path that can be realized with the adaptive mirror on the one hand and the setting accuracy that can be achieved on the other hand ,
  • the invention is based on the consideration that the effect described above of sinking the piezoelectric layer into the mirror substrate (ie the aforementioned “identification Effect ”) can be reduced or largely eliminated by minimizing the mean column diameter.
  • the piezoelectric layer is composed of comparatively small columns (e.g. with a medium diameter knife in the range of 0.5 m) there is a largely free mobility of these columns in the lateral direction and therefore no significant mechanical stresses are transmitted between adjacent columns, which could cause the piezoelectric layer to sink into the mirror substrate.
  • the invention is based on the consideration that, with regard to the hysteresis effect that also limits this setting accuracy and is also described at the beginning, a comparatively larger value of the mean column diameter is favorable. This fact is due to the fact that the said hysteresis effect partly is caused by friction effects occurring between adjacent columns or at the column boundaries and is therefore particularly pronounced when, due to a small mean column diameter, there are a particularly large number of friction surfaces within the piezoelectric layer.
  • the invention now includes the principle of choosing a suitable compromise value or range of values for the mean column diameter, so that both the travel path achieved with the adaptive mirror and the achievable entry accuracy I each do this can meet the required specification.
  • a ratio between the average column diameter and the height of the columns is in the range from 50: 1 to 1: 200, in particular in the range from 10: 1 to 1:10.
  • the invention also relates to a mirror for a microlithographic projection exposure system, the mirror having an optical active surface with
  • At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and the reflection layer stack and via a first one, on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer stack
  • Electrode arrangement located in the layer and a second electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate can be acted upon with an electric field to produce a locally variable deformation
  • this piezoelectric layer has a plurality of columns spatially separated from one another by column boundaries
  • the invention also relates to a mirror for a microlithographic
  • the mirror having an optical active surface with
  • At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and the reflection layer stack and via an first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer stack and a second electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate with an electric field Generation of a locally variable deformation can be applied,
  • this piezoelectric layer has a plurality of columns spatially separated from one another by column boundaries, - A ratio between the average column diameter and the height of the columns in the range from 50: 1 to 1: 200, in particular in the range from 10: 1 to 1:10.
  • the piezoelectric layer has at least two regions which differ from one another by at least 30% in terms of the mean column diameter.
  • these two regions can correspond to different layer layers of the piezoelectric layer, a first of these layer layers being arranged closer to the mirror substrate than a second layer layer of these layer layers.
  • the first layer layer preferably has the area with a smaller average column diameter.
  • This embodiment has the advantage that said first layer layer acts relatively flexible due to the relatively smaller mean column diameter compared to the second layer layer and thus the mechanical coupling in the direction of the layer stack between the second layer layer, which has the comparatively larger mean column diameter, and the Mirror substrate reduced. At the same time, a reduced hysteresis contribution can be achieved via the second layer layer due to the smaller number of column boundaries there.
  • the two regions with different mean column diameters can also represent regions that are laterally separated from one another within the same layer position of the piezoelectric layer.
  • the fact can be taken into account that areas are typically present in the adaptive mirror in which, for example, the disadvantageous effect of the “sinking effect” described above (ie, the “indentation”) is differently pronounced, so that according to the invention approximately in Areas with a comparatively lower level of this sinking effect due to greater “static certainty” (which are only examples) Edge areas and / or through components such as bushings or the like. mechanically supported areas of the mirror), the mean column diameter can be chosen to be correspondingly larger, in order to achieve a greater restriction of the hysteresis effect and thus a greater setting accuracy.
  • the invention also relates to a mirror for a microlithographic projection exposure system, the mirror having an optical active surface with
  • At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and the reflection layer stack and via an first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer stack and a second electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate with an electric field Generation of a locally variable deformation can be applied;
  • This piezoelectric layer has a plurality of columns spatially separated from one another by column boundaries;
  • the piezoelectric layer has at least two regions which differ from one another by at least 30% in terms of the mean column diameter.
  • the piezoelectric layer has at least two regions which differ from one another in terms of the mean column diameter by at least 40%, more particularly by at least 50%.
  • the piezoelectric layer has at least two regions, which differ in terms of the average column spacing differ from each other by at least 10%, in particular by at least 20%.
  • the invention also relates to a mirror for a microlithographic projection exposure system, the mirror having an optical active surface with
  • At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and the reflection layer stack and via an first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer stack and a second electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate with an electric field Generation of a locally variable deformation can be applied;
  • This piezoelectric layer has a plurality of columns spatially separated from one another by column boundaries;
  • the piezoelectric layer has at least two areas which differ from one another in terms of the mean column spacing by at least 10%, in particular by at least 20%.
  • a mirror according to the invention can also be used e.g. be used in a system for mask metrology.
  • the mirror is designed for a working wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm.
  • the invention is not limited to this, so that in further applications the invention can also be advantageously implemented in an optical system with a working wavelength in the VUV range (for example less than 200 nm).
  • the invention also relates to a method for operating a deformable mirror, the mirror comprising:
  • At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and the reflection layer stack and via an first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer stack and a second electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate with an electric field Generation of a locally variable deformation can be applied,
  • the expected hysteresis contribution is determined based on the model after the hysteresis behavior of the mirror has been measured beforehand. According to one embodiment, the expected hysteresis contribution is determined on the basis of a measurement of the electrical permittivity of the piezoelectric layer.
  • the method has the step of applying an electrical bias (bias voltage) to the first electrode arrangement and / or the second electrode arrangement.
  • an electrical bias bias voltage
  • a unipolar alternating electrical field is generated in the piezoelectric layer along the direction of the surface normal to the optical active surface before the mirror is put into operation and / or during at least one break in order to align Weiss areas.
  • the invention further relates to a method for operating a deformable mirror, the mirror comprising:
  • At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and the reflection layer stack and has an electrical field via a first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer stack and a second electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate Generation of a locally variable deformation can be applied,
  • the frequency of the unipolar alternating electrical field can be, for example, in an interval from 1 mFIz to 100 mFIz.
  • the invention further relates to an illumination device or a projection lens of a microlithographic projection exposure system with at least one mirror with the features described above, and also to a microlithographic projection exposure system.
  • Figure 1 is a schematic representation for explaining the structure of an adaptive mirror according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a diagram for explaining a concept on which the invention is based according to one aspect
  • FIG. 3-4 schematic representations to explain further embodiments of the invention.
  • FIG. 5 shows a diagram for explaining a further concept on which the invention is based
  • Figure 6 is a schematic representation to explain the possible
  • FIGS. 7a-7e are schematic representations to explain a problem on which the invention is based and which occurs in a conventional adaptive mirror.
  • Fig. 1 shows a schematic representation to explain the exemplary structure of a mirror according to the invention.
  • the mirror 10 in particular comprises a mirror substrate 12 which is made from any suitable mirror substrate material.
  • Suitable mirror substrate materials include titanium dioxide (Ti0 2) -doped quartz glass, and only by way of example (and would be limited without limiting the invention thereto) (Corning Inc.) or Zerodur ® the designations under the trademark ULE ® (manufactured by Schott AG) distributed materials are usable.
  • the mirror 10 has, in a manner known per se, a reflection layer stack 21, which in the illustrated embodiment comprises a molybdenum-silicon (Mo-Si) layer stack only by way of example.
  • Mo-Si molybdenum-silicon
  • a structure which is only suitable as an example can comprise approximately 50 layers or layer packages of a layer system composed of molybdenum (Mo) layers with a layer thickness of 2.4 nm each and silicon (Si) layers with a layer thickness of 3.3nm each.
  • Mo molybdenum
  • Si silicon
  • the mirror 10 can in particular be an EUV mirror of an optical system, in particular the projection lens or the lighting device of a microlithographic projection exposure system.
  • the exposure of the optical active surface 11 of the mirror 10 to electromagnetic EUV radiation during operation of the optical system may result in an inhomogeneous volume change of the mirror substrate 12 due to the temperature distribution, which results from the absorption of inhomogeneous radiation impinging on the optical active surface 11.
  • the mirror 10 is adaptively designed to correct such an undesirable change in volume or also to correct other aberrations which occur during operation of the microlithographic projection exposure system, as will be explained in more detail below.
  • the mirror 10 according to the invention has a piezoelectric layer 16, which in the exemplary embodiment is made of lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) 0 3 , PZT).
  • the piezoelectric layer 16 can also be made from another suitable material (for example aluminum nitride (AIN), aluminum scandium nitride (AIScN), lead magnesium niobate (PbMgNb) or vanadium-doped zinc oxide (ZnO)) his.
  • the piezoelectric layer 16 can, for example, have a thickness of less than 5 pm, more particularly a thickness in the range from 1 pm to 4 pm.
  • the performance of the piezoelectric layer 16 can be increased by introducing a calcium niobate layer (CaNbOs layer) at a suitable point in the layer stack. The increase in performance is achieved in that the piezoelectric layer 16 preferably grows in the [001] crystal direction.
  • the piezoelectric layer 16 Above or below the piezoelectric layer 16 are electrode arrangements, via which the mirror 10 can be acted upon with an electric field in order to generate a locally variable deformation.
  • the second electrode arrangement facing the mirror substrate 12 is designed as a continuous, flat electrode 14 of constant thickness
  • the first electrode arrangement has a plurality of electrodes 20, each of which has an electrical voltage relative to the electrode 14 via a lead 19 are acted upon.
  • the electrodes 20 are embedded in a common smoothing layer 18, which is made, for example, of quartz (S1O 2 ) and is used to flatten the electrode arrangement formed from the electrodes 20.
  • the mirror 10 according to FIG. 1 has an optional adhesive layer 13 (in the example made of titanium, Ti) between the mirror substrate 12 and the lower electrode 14 facing the mirror substrate 12.
  • PUF fer Mrs 15 denotes an existing buffer layer between the electrode 14 facing the mirror substrate 12 and the piezoelectric layer 16.
  • This PUF fer Mrs 15 serves to further support the growth of PZT in an optimum crystalline structure and uniform polarization characteristics of the piezoelectric layer 16 to ensure over the service life, and can be made of, for example, LaNiO ß.
  • the mirror 10 also has a mediator layer 17.
  • This mediator layer 17 is in direct electrical contact with the electrodes 20 (which are shown in FIG. 1 only for illustration in plan view).
  • This mediator layer 17 serves to “mediate” between the electrodes 20 in the potential, wherein it has only a low electrical conductivity (preferably less than 200 Siemens / meter (S / m) with the result that one between adjacent electrodes 60 existing voltage difference essentially drops across the mediator layer 17.
  • the application of an electrical voltage to the electrodes 14, 20 leads to a deflection of this piezoelectric layer via the electrical field which is formed in the region of the piezoelectric layer 16 16. In this way, an actuation of the mirror 10 can be achieved to compensate for optical aberrations.
  • the piezoelectric layer is typically not perfectly homogeneous, but is built up in a kind of “column structure” from a large number of crystalline columns.
  • An influencing or targeted control of the average column diameter is possible here via various parameters of the manufacturing process, in particular the laser clock frequency set in a method of laser deposition, the mirror substrate temperature during the waxing process, the Design of a growth layer present between the mirror substrate and the piezoelectric layer and the gas composition within the chamber during the coating are to be mentioned.
  • the mean size of the crystalline columns that ultimately arises can be influenced in a targeted manner by one or more of the parameters mentioned above.
  • exemplary qualitative profiles are shown both with regard to the dependence of the hysteresis effect on the average column diameter (dotted curve) and with regard to the dependence of the sinking effect on the average column diameter (dashed curve).
  • the targeted setting of the mean column diameter in the marked value interval according to the invention has the result that both effects (i.e. both the hysteresis effect and the sinking effect) are below a threshold value specified by the respective specification.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show schematic and highly simplified representations for explaining further possible configurations of a piezoelectric layer present in an adaptive mirror according to the invention, with different embodiments of the piezoelectric layer being present in these embodiments, which differ with regard to the mean column diameter differ significantly (in particular by at least 40%, further in particular by at least 50%).
  • areas may be present in which, for example, the “sinking effect” described above (for example as a result of a mechanical support of the mirror substrate) is less critical, so that in such areas the mean column diameter can be chosen larger in favor of reducing the hysteresis effect and thus increasing the setting accuracy.
  • a piezoelectric layer 30 in a radially outer edge region of the piezoelectric layer 30 or the adaptive mirror has an area 32 with a larger mean column diameter compared to a radially further inside first area 31 on.
  • the above-mentioned regions of a piezoelectric layer 40 with different average column diameters correspond to different layer positions of the piezoelectric layer
  • the first layer layer 41 which is arranged closer to the mirror substrate than the second layer layer, in the illustrated embodiment 42, due to a comparatively smaller mean column diameter, becomes relatively flexible and thus the mechanical coupling in the direction of the layer stack between the second layer layer 42 and the (not shown) mirror substrate is reduced.
  • the “sinking effect” described above is alleviated on the one hand and, on the other hand, a reduced hysteresis contribution is achieved via the second layer layer due to the smaller number of column boundaries there.
  • one or more further suitable measures are taken in order to reduce the previously described hysteresis contribution of the piezoelectric layer and thus the increase the setting accuracy achieved with the adaptive mirror.
  • a first of these measures includes the model-based prediction of the hysteresis, the results obtained in this prediction being integrated from the outset into the travel paths implemented in the adaptive mirror. in order to achieve increased positioning accuracy as a result.
  • characteristic parameters can be determined and processed in corresponding models, with models suitable for hysteresis prediction (without the invention being restricted to this), for example, that Preisach model, the Prandtl-Ishlinskii model, the Duhem model, the Bouc-Wen model, the Coleman-Hodgdon model and the Jiles-Atherton model.
  • the expected hysteresis contribution can also be made on the basis of a measurement of the electrical permittivity of the piezoelectric layer, in order in turn to achieve at least partial compensation of the hysteresis contribution by correspondingly applying a modified voltage distribution to the electrode arrangements.
  • the invention makes use of a linear relationship between the piezoelectric expansion on the one hand and the change in permittivity, on the other hand, with the publication Y. Ishikiriyama “Improvement of Self-sensing Piezoelectric Actuator Control Using Permittivity Change Detection”, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing, Volume 4, No. 1, 2010, pages 143-149.
  • the respective electrode arrangement can be subjected to an electrical bias (“bias voltage”).
  • bias voltage an electrical bias
  • Such a “bias voltage” is applied before the adaptive mirror according to the invention is operated or during breaks in operation. Furthermore, according to FIG. 5, such a “bias voltage” can be maintained continuously even during the operation of the adaptive mirror. Furthermore, an alignment of the Weiss districts and thus a reduction in the hysteresis can also be achieved by applying a “bias voltage” to the piezoelectric layer during its production in the cooling step.
  • the set values of the electrical bias can in particular exceed the voltage values actually used for actuation.
  • a “working point” which is improved with regard to the undesired hysteresis effect can also be selected by applying a suitable electrical voltage.
  • a suitable electrical voltage For example, by changing from the voltage range according to curve “C” to the voltage range according to curve “D”, only by way of example in accordance with FIG. 5 can the hysteresis reduction, taking advantage of the non-linear course of the curve, also exceed the effect of reducing the travel distance that is also obtained , in other words "effectively less hysteresis deviation per set nanometer surface deformation" occurs.
  • variable control voltage When the "bias voltage” and the deformation-effective, variable control voltage work together, it is possible to design the variable voltage component between 0V and a predetermined maximum value. Alternatively, it can be designed so that the variable voltage lies between specified (non-zero) minimum and maximum values or in such a way that its maximum value is 0V and it is in the negative voltage range.
  • the “bias voltage” can be 50V and the variable voltage can vary between 0V and 50V.
  • the bias voltage can be selected to be 70V and the variable voltage can be between -20V and + 30V.
  • the bias voltage can be 100V and the variable voltage between -50V and 0V.
  • each of these situations could describe operation in the area delimited by the curves labeled D.
  • a comparatively high “bias voltage” constantly, ie also during breaks in operation, maintains a strong polarization of the domains or Weiss districts.
  • a consistently high voltage places higher demands on the insulation of the structures. ever the operating point is selected based on which aspect is more significant in the specific application.
  • There is the possibility of adapting the complete working area ie in FIG. 5 the area which is delimited by curves D) as well as the respective choice of the “bias voltage” to the current operating conditions.
  • a unipolar alternating electric field can be applied to align the Weiss districts before the adaptive mirror is put into operation and / or during breaks in operation.
  • the frequency of this unipolar alternating electric field can e.g. are in an interval from 1 mHz to 100 mHz.
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of an exemplary projection exposure system designed for operation in the EUV, in which the present invention can be implemented.
  • an illumination device in a projection exposure system 600 designed for EUV has a field facet mirror 603 and a pupil facet mirror 604.
  • the light from a light source unit which comprises a plasma light source 601 and a collector mirror 602, is directed onto the field facet mirror 603.
  • a first telescope mirror 605 and a second telescope mirror 606 are arranged in the light path after the pupil facet mirror 604.
  • a deflecting mirror 607 Arranged in the light path downstream is a deflecting mirror 607, which directs the radiation striking it onto an object field in the object plane of a projection objective comprising six mirrors 651-656.
  • a reflective structure-bearing mask 621 is arranged on a mask table 620, which is imaged with the aid of the projection objective in an image plane in which one with a light-sensitive one Layer (photoresist) coated substrate 661 is located on a wafer table 660.
  • the mirrors 651-656 of the projection lens only by way of example the mirrors 651 and 652, which are arranged in relation to the optical beam path in the initial region of the projection lens, can be designed in the manner according to the invention, since the effect achieved results in compensation for thermal deformations which is then particularly pronounced on these mirrors 651, 652 due to the still comparatively low total reflection losses and therefore the relatively high light intensities.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels. Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Spiegel eine optische Wirkfläche (11), ein Spiegelsubstrat (12), einen Reflexionsschichtstapel (21) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11) auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und wenigstens eine piezoelektrische Schicht (16) auf, welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21) zugewand- ten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist, wobei diese piezoelektrische Schicht (16) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist, wobei ein mittlerer Säulendurchmesser dieser Säulen im Bereich von 0.1 μm bis 50μm liegt.

Description

Spiegel für eine mikrolithoqraphische
Proiektionsbelichtunqsanlaqe. sowie Verfahren zum Betreiben eines
deformierbaren Spiegels
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patent- anmeldung DE 10 2018 212 508.2, angemeldet am 26. Juli 2018. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference“) mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektions- belichtungsanlage, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikro- lithographieprozess 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) pro- jiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Sub- strats zu übertragen.
In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlän- gen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit ge- eigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Kompo- nenten 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 elektri- schen 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 Abbildungs- fehler (ggf. auch zeitlich veränderliche Abbildungsfehler) wenigstens teilweise kompensiert werden können.
Hinsichtlich der vorstehend genannten, zur Kompensation optischer Aberratio- nen eingesetzten piezoelektrischen Schicht ist es grundsätzlich wünschens- wert, dass eine bestimmte an die Elektroden angelegte elektrische Spannung jeweils vorhersagbar auch die proportionale und möglichst hohe Deformation der piezoelektrischen Schicht und damit des Reflexionsschichtstapels des adaptiven Spiegels zur Folge hat. Der die spannungsabhängig erzielte lineare Ausdehnung des Materials der piezoelektrischen Schicht charakterisierende Koeffizient wird auch als d33-Koeffizient bezeichnet und entspricht der betref- fenden, für die lineare Ausdehnung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung verantwortlichen Komponente des Dielektrizitätstensors.
Ein hierbei in der Praxis auftretendes Problem ist jedoch, dass die vorstehend beschriebene lineare Ausdehnung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung bei dem (im Wesentlichen volumenerhaltenden) piezoelektrischen Material dessen Zusammenziehen in lateraler Richtung zur Folge hat, wobei dieser Effekt durch den d3i -Koeffizienten bzw. die entsprechende Komponente des Dielektrizitätstensors beschrieben werden kann.
Der vorstehend beschriebene Effekt ist in den schematischen Darstellungen von Fig. 7a-7e veranschaulicht, wo das Spiegelsubstrat mit„70“ und die piezo- elektrische Schicht mit„71“ bezeichnet ist (wobei der Einfachheit halber hier auf die Darstellung weiterer funktionaler Schichten verzichtet wurde). Die bei Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld (Fig. 7b) innerhalb der piezo- elektrischen Schicht 71 in lateraler Richtung aufgebaute mechanische Span- nung (Fig. 7c) überträgt sich wiederum auf das fest angewachsene (und relativ zur piezoelektrischen Schicht 71 vergleichsweise nachgiebigere bzw. weiche- re) Spiegelsubstrat 70 (Fig. 7c) mit der Folge, dass das Spiegelsubstrat 70 nach der der piezoelektrischen Schicht 71 abgewandten Richtung hin aus- weicht (Fig. 7d). Wie in Fig. 7e angedeutet, hat der vorstehend beschriebene Effekt letztlich ein Einsinken (engl.:„indentation“) der piezoelektrischen Schicht 71 in das Spiegelsubstrat 70 zur Folge und führt letztlich in unerwünschter Weise dazu, dass der aus dem Anlegen des elektrischen Feldes resultierende Gesamtpasseeffekt im Vergleich zu der durch den d33-Koeffizienten beschrie- benen linearen Ausdehnung entsprechend reduziert ist.
Ein weiteres in der Praxis auftretendes Problem besteht darin, dass die mit einem adaptiven Spiegel mit z.B. dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau letztlich er- zielbare Einstellgenauigkeit durch innerhalb der piezoelektrischen Schicht 16 auftretende Flystereseeffekte begrenzt ist. Mit„Hysterese“ ist hier gemeint, dass die bei einem bestimmten Wert der angelegten elektrischen Spannung letztlich erzielte Auslenkung (entsprechend dem„Verfahrweg“ der piezoelektri- schen Schicht in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung) abhängig von der Vorgeschichte ist, sich mit anderen Worten bei zyklischem Durchlauf eines Spannungsbereichs (z.B. gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Diagramm) unter- schiedliche Werte der Auslenkung bzw. der Verfahrweges für„Hinweg“ und „Rückweg“ hinsichtlich der Werte der angelegten elektrischen Spannung erge- ben. Insgesamt stellt somit in der Praxis die Realisierung hinreichend großer Aus- lenkungen bei zugleich hoher Einstellgenauigkeit eines adaptiven Spiegels eine anspruchsvolle Herausforderung dar.
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 für eine mikro- lithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zum Betrei- ben eines deformierbaren Spiegels bereitzustellen, welche die Realisierung hinreichend großer Auslenkungen bei zugleich hoher Einstellgenauigkeit er- möglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprü- che gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Spiegel für eine mikrolithographische Projek- tionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, weist auf:
- ein Spiegelsubstrat,
- einen Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und
- wenigstens eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,
- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist,
- wobei ein mittlerer Säulendurchmesser dieser Säulen im Bereich von 0.1 pm bis 50pm liegt.
Gemäß einer Ausführungsform liegt der mittlere Säulenabstand von jeweils einander benachbarten Säulen im Bereich von 2% bis 30% des mittleren Säulendurchmessers.
Die Erfindung geht zunächst von der Beobachtung aus, dass die in einem adaptiven Spiegel vorhandene, mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbare piezoelektrische Schicht typischerweise nicht perfekt homogen ist, sondern abhängig vom jeweiligen Fertigungsprozess in einer Art„Säulenstruktur“ aus einer Vielzahl kristalliner Säulen aufgebaut ist.
Von dieser Erkenntnis ausgehend liegt der Erfindung insbesondere das Kon- zept zugrunde, den mittleren Säulendurchmesser dieser Säulen derart geeig- net zur wählen, dass ein möglichst guter Kompromiss zwischen dem mit dem adaptiven Spiegel realisierbaren Verfahrweg einerseits und der dabei erziel- baren Einstellgenauigkeit andererseits erzielt wird.
Was zunächst den Verfahrweg bzw. die lineare Ausdehnung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung betrifft, so geht die Erfindung von der Über- legung aus, dass der eingangs beschriebene Effekt des Einsinkens der piezo- elektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat (d.h. der o.g.„indentation-Effekt“) grundsätzlich durch einen möglichst kleinen Wert des mittleren Säulendurch- messers verringert bzw. weitgehend eliminiert werden kann. Dies kann dadurch erklärt werden, dass bei Zusammensetzung der piezoelektrischen Schicht aus vergleichsweise kleinen Säulen (z.B. mit einem mittleren Durch- messer im Bereich von 0.5 m) eine weitgehend freie Beweglichkeit dieser Säulen in lateraler Richtung vorliegt und somit keine nennenswerten mechani- schen Spannungen zwischen benachbarten Säulen übertragen werden, wel- che ein Einsinken der piezoelektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat bewir- ken könnten.
Was andererseits die mit dem adaptiven Spiegel erzielbare Einstellgenauigkeit betrifft, so geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass hinsichtlich des diese Einstellgenauigkeit limitierenden, ebenfalls eingangs beschriebenen Hys- tereseeffekts umgekehrt ein vergleichsweise größerer Wert des mittleren Säulendurchmessers günstig ist. Dieser Umstand ist darauf zurückzuführen, dass der besagte Hystereseeffekt z.T. durch zwischen benachbarten Säulen bzw. an den Säulengrenzen auftretende Reibungseffekte bewirkt wird und somit dann besonders ausgeprägt ist, wenn infolge eines kleinen mittleren Säulendurchmessers besonders viele Reibflächen innerhalb der piezoelektri- schen Schicht vorliegen.
Im Ergebnis beinhaltet die Erfindung nun ausgehend von den vorstehenden Überlegungen das Prinzip, einen geeigneten Kompromisswert bzw. Werte- bereich für den mittleren Säulendurchmesser zu wählen, so dass sowohl der mit dem adaptiven Spiegel erzielte Verfahrweg als auch die erzielbare Einstei I- genauigkeit die jeweils hierfür geforderte Spezifikation erfüllen können.
Gemäß einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 50:1 bis 1 :200, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 1 : 10.
Die Erfindung betrifft weiter auch einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche auf- weist, mit
- einem Spiegelsubstrat, - einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und
- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegel- substrat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen
Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,
- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist,
- wobei ein mittlerer Säulenabstand dieser Säulen im Bereich von 2% bis 30% des mittleren Säulendurchmessers liegt. Die Erfindung betrifft weiter auch einen Spiegel für eine mikrolithographische
Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche auf- weist, mit
- einem Spiegelsubstrat,
- einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und
- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,
- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist, - wobei ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 50:1 bis 1 :200, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 1 :10 liegt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche auf, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmessers um wenigstens 30% voneinander unterscheiden.
In Ausführungsformen der Erfindung können dabei diese zwei Bereiche unter- schiedlichen Schichtlagen der piezoelektrischen Schicht entsprechen, wobei eine erste dieser Schichtlagen näher zum Spiegelsubstrat angeordnet ist als eine zweite Schichtlage dieser Schichtlagen.
Vorzugsweise weist hierbei die erste Schichtlage den Bereich mit kleinerem mittlerem Säulendurchmesser auf. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die besagte erste Schichtlage infolge des relativ zur zweiten Schichtlage ver- gleichsweise geringeren mittleren Säulendurchmessers relativ biegeweich wirkt und somit die mechanische Kopplung in Richtung des Schichtstapels zwischen der zweiten, den vergleichsweise größeren mittleren Säulendurchmesser auf- weisenden Schichtlage und dem Spiegelsubstrat reduziert. Zugleich kann über die zweite Schichtlage infolge der dort geringeren Anzahl von Säulengrenzen ein reduzierter Hysteresebeitrag erreicht werden.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können die zwei Bereiche mit voneinander verschiedenen mittleren Säulendurchmessern auch innerhalb ein- und derselben Schichtlage der piezoelektrischen Schicht befindliche, lateral voneinander separierte Bereiche darstellen. Mit dieser Ausgestaltung kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass typischerweise im adaptiven Spiegel Bereiche vorhanden sind, in denen etwa die nachteilige Auswirkung des vorstehend beschriebenen„Einsinkeffekts“ (d.h. der„indentation“) unter- schiedlich stark ausgeprägt ist, so dass erfindungsgemäß etwa in Bereichen mit vergleichsweise geringerer Ausprägung dieses Einsinkeffekts infolge grö- ßerer„statischer Bestimmtheit“ (bei denen es sich lediglich beispielhaft um Randbereiche und/oder durch Komponenten wie Buchsen o.dgl. mechanisch gestützte Bereiche des Spiegels handeln kann) der mittlere Säulendurchmes- ser entsprechend größer gewählt werden kann, um insoweit eine stärkere Ein- schränkung des Hystereseeffekts und damit eine größere Einstellgenauigkeit zu erzielen.
Die Erfindung betrifft weiter auch einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche auf- weist, mit
- einem Spiegelsubstrat;
- einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und
- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist;
- wobei die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmessers um wenigstens 30% voneinander unterscheiden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche auf, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmessers um wenigstens 40%, weiter insbesondere um wenigstens 50% voneinander unterscheiden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche auf, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 10%, insbesondere um wenigstens 20% voneinander unterschei- den.
Die Erfindung betrifft weiter auch einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche auf- weist, mit
- einem Spiegelsubstrat;
- einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und
- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist;
- wobei die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 10%, insbesondere um wenigstens 20%, voneinander unterscheiden.
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 Er- findung 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 auch ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, wobei der Spiegel aufweist:
- ein Spiegelsubstrat,
- einen Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf eine optische Wirk- fläche des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und
- wenigstens eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Ermitteln eines zu erwartenden Hysteresebeitrags zu dem Deformations- Verhalten des Spiegels, wobei infolge dieses Hysteresebeitrags die lineare Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht entlang der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche bei Beaufschlagung der ersten Elektrodenanord- nung und/oder der zweiten Elektrodenanordnung mit einer vorgegebenen Spannungsverteilung U(x,y) vom Produkt aus dem betreffenden linearen Ausdehnungskoeffizienten d33(x,y) der piezoelektrischen Schicht mit dem jeweiligen Wert der elektrischen Spannung abweicht; und
- Beaufschlagung der ersten Elektrodenanordnung und/oder der zweiten Elektrodenanordnung mit einer modifizierten Spannungsverteilung derart, dass dieser Hysteresebeitrag wenigstens teilweise kompensiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln des zu erwartenden Hyste- resebeitrags modellbasiert nach vorab erfolgter Messung des Hystereseverhal- tens des Spiegels. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln des zu erwartenden Hyste- resebeitrags auf Basis einer Messung der elektrischen Permittivität der piezo- elektrischen Schicht.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt der Beauf- schlagung der ersten Elektrodenanordnung und/oder der zweiten Elektroden- anordnung mit einer elektrischen Vorspannung (Bias-Spannung) auf.
Gemäß einer Ausführungsform wird vor Inbetriebnahme des Spiegels oder/und während wenigstens einer Betriebspause zum Ausrichten von Weißschen Be- zirken in der piezoelektrischen Schicht ein unipolares elektrisches Wechselfeld entlang der Richtung der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche erzeugt.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, wobei der Spiegel aufweist:
- ein Spiegelsubstrat,
- einen Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf eine optische Wirk- fläche des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und
- wenigstens eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsub- strat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,
- wobei vor Inbetriebnahme des Spiegels oder/und während wenigstens einer Betriebspause zum Ausrichten von Weißschen Bezirken in der piezoelektri- schen Schicht ein unipolares elektrisches Wechselfeld entlang der Richtung der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche erzeugt wird.
Die Frequenz des unipolaren elektrischen Wechselfeldes kann z.B. in einem Intervall von 1 mFIz bis 100 mFIz liegen. Die Erfindung betrifft weiter eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projekti- onsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit wenigstens einem Spiegel mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, so- wie auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines adaptiven Spiegels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 ein Diagramm zur Erläuterung eines der Erfindung gemäß einem Aspekt zugrundeliegenden Konzepts;
Figur 3-4 schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausfüh- rungsformen der Erfindung;
Figur 5 ein Diagramm zur Erläuterung eines weiteren der Erfindung zugrundeliegenden Konzepts;
Figur 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen
Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolitho- graphischen Projektionsbelichtungsanlage; und Figur 7a-7e schematische Darstellungen zur Erläuterung eines der Erfin- dung zugrundeliegenden, in einem herkömmlichen adaptiven Spiegel auftretenden Problems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des beispielhaften Aufbaus eines erfindungsgemäßen Spiegels. Der Spiegel 10 umfasst insbe- sondere ein Spiegelsubstrat 12, welches aus einem beliebigen geeigneten Spiegelsubstratmaterial hergestellt ist. Geeignete Spiegelsubstratmaterialien sind z.B. Titandioxid (Ti02)-dotiertes Quarzglas, wobei lediglich beispielhaft (und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) die unter den Marken- bezeichnungen ULE® (der Firma Corning Inc.) oder Zerodur® (der Firma Schott AG) vertriebenen Materialien verwendbar sind. Des Weiteren weist der Spiegel 10 in grundsätzlich für sich bekannter Weise einen Reflexionsschichtstapel 21 auf, welcher in der dargestellten Ausführungsform lediglich beispielhaft einen Molybdän-Silizium (Mo-Si)-Schichtstapel umfasst. Ohne dass die Erfindung auf konkrete Ausgestaltungen dieses Schichtstapels beschränkt wäre, kann ein lediglich beispielhafter geeigneter Aufbau etwa 50 Lagen bzw. Schichtpakete eines Schichtsystems aus Molybdän (Mo)-Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 2.4nm und Silizium (Si)-Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 3.3nm umfassen.
Bei dem Spiegel 10 kann es sich insbesondere um einen EUV-Spiegel eines optischen Systems, insbesondere des Projektionsobjektivs oder der Beleuch- tungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, handeln.
Die im Betrieb des optischen Systems erfolgende Beaufschlagung der opti- schen Wirkfläche 11 des Spiegels 10 mit elektromagnetischer EUV-Strahlung (in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet) kann eine inhomogene Volumenände- rung des Spiegelsubstrats 12 aufgrund der Temperaturverteilung zur Folge ha- ben, die aus der Absorption von inhomogen auf die optische Wirkfläche 11 auf- treffender Strahlung resultiert. Zur Korrektur einer solchen unerwünschten Volumenänderung oder auch zur Korrektur anderweitiger, im Betrieb der mikro- lithographischen Projektionsbelichtungsanlage auftretender Aberrationen ist der Spiegel 10 adaptiv ausgelegt, wie im Weiteren näher erläutert wird. Flierzu weist der erfindungsgemäße Spiegel 10 eine piezoelektrische Schicht 16 auf, welche im Ausführungsbeispiel aus Blei-Zirkonat-Titanat (Pb(Zr,Ti)03, PZT) hergestellt ist. In weiteren Ausführungsformen kann die piezoelektrische Schicht 16 auch aus einem anderen geeigneten Material (z.B. Aluminium-Nitrid (AIN), Aluminium-Scandium-Nitrid (AIScN), Blei-Magnesium-Niobat (PbMgNb) oder Vanadium-dotiertem Zinkoxid (ZnO)) hergestellt sein. Die piezoelektrische Schicht 16 kann beispielsweise eine Dicke von weniger als 5pm, weiter insbe- sondere eine Dicke im Bereich von 1 pm bis 4pm aufweisen. In Ausführungs- formen kann die Performanz der piezoelektrischen Schicht 16 durch Einfüh- rung einer Kalzium-Niobat-Schicht (CaNbOs-Schicht) an geeigneter Stelle des Schichtstapels gesteigert werden. Die Steigerung der Performanz wird hierbei dadurch erreicht, dass die piezoelektrische Schicht 16 vorzugsweise in [001 ]- Kristallrichtung aufwächst.
Ober- bzw. unterhalb der piezoelektrischen Schicht 16 befinden sich Elektrodenanordnungen, über welche der Spiegel 10 mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. Von diesen Elektrodenanordnungen ist die zweite, dem Spiegelsubstrat 12 zuge- wandte Elektrodenanordnung als durchgehende, flächige Elektrode 14 von konstanter Dicke ausgestaltet, wohingegen die erste Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von Elektroden 20 aufweist, welche jeweils über eine Zuleitung 19 mit einer elektrischen Spannung relativ zur Elektrode 14 beaufschlagbar sind. Die Elektroden 20 sind in eine gemeinsame Glättschicht 18 eingebettet, welche z.B. aus Quarz (S1O2) hergestellt ist und zur Einebnung der aus den Elektroden 20 gebildeten Elektrodenanordnung dient. Des Weiteren weist der Spiegel 10 gemäß Fig. 1 zwischen dem Spiegelsub- strat 12 und der dem Spiegelsubstrat 12 zugewandten unteren Elektrode 14 eine optionale Haftschicht 13 (im Beispiel aus Titan, Ti) auf. Ferner ist mit„15“ eine zwischen der dem Spiegelsubstrat 12 zugewandten Elektrode 14 und der piezoelektrischen Schicht 16 vorhandene Pufferschicht bezeichnet. Diese Puf- ferschicht 15 dient dazu, das Aufwachsen von PZT in optimaler, kristalliner Struktur weiter zu unterstützen und gleichbleibende Polarisationseigenschaften der piezoelektrischen Schicht 16 über die Lebensdauer sicherzustellen, und kann z.B. aus LaNiOß hergestellt sein.
Gemäß Fig. 1 weist der Spiegel 10 ferner eine Vermittlerschicht 17 auf. Diese Vermittlerschicht 17 steht in direktem elektrischem Kontakt zu den Elektroden 20 (welche in Fig. 1 nur zur Veranschaulichung in Draufsicht dargestellt sind). Diese Vermittlerschicht 17 dient dazu, zwischen den Elektroden 20 im Potential zu„vermitteln“, wobei sie eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit (vorzugs- weise weniger als 200 Siemens/Meter (S/m) aufweist mit der Folge, dass ein zwischen benachbarten Elektroden 60 bestehender Spannungsunterschied im Wesentlichen über der Vermittlerschicht 17 abfällt.
Im Betrieb des Spiegels 10 bzw. eines diesen Spiegel 10 aufweisenden opti- schen Systems führt das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektro- den 14, 20 über das sich im Bereich der piezoelektrischen Schicht 16 ausbil- dende elektrische Feld zu einer Auslenkung dieser piezoelektrischen Schicht 16. Auf diese Weise kann zur Kompensation von optischen Aberrationen eine Aktuierung des Spiegels 10 erzielt werden.
Wie bereits eingangs beschrieben ist nun abhängig vom Herstellprozess die piezoelektrische Schicht typischerweise nicht perfekt homogen, sondern in einer Art„Säulenstruktur“ aus einer Vielzahl kristalliner Säulen aufgebaut. Eine Beeinflussung bzw. gezielte Steuerung des mittleren Säulendurchmessers ist hierbei über diverse Parameter des Fertigungsprozesses möglich, wozu insbe- sondere die in einem Verfahren der Laserabscheidung eingestellte Lasertakt- frequenz, die Spiegelsubstrattemperatur während des Anwachsprozesses, die Gestaltung einer zwischen Spiegelsubstrat und piezoelektrischer Schicht vor- handenen Anwachsschicht sowie die Gaszusammensetzung innerhalb der Kammer während der Beschichtung zu nennen sind. Die sich letztlich einstel- lende mittlere Größe der kristallinen Säulen kann dabei durch einen oder meh- rere der vorstehend genannten Parameter gezielt beeinflusst werden.
Diese Beeinflussung des mittleren Säulendurchmessers erfolgt nun erfin- dungsgemäß wie im Diagramm von Fig. 2 schematisch dargestellt in solcher Weise, dass sowohl dem mit zunehmendem mittleren Säulendurchmesser an- steigenden„Einsinkeffekt“ (engl „indentation“) als auch dem mit zunehmen- dem mittleren Säulendurchmesser abnehmenden Hystereseeffekt Rechnung getragen wird.
Im Diagramm von Fig. 2 sind hierzu beispielhafte qualitative Verläufe sowohl hinsichtlich der Abhängigkeit des Hystereseeffektes vom mittleren Säulen- durchmesser (gepunktete Kurve) als auch hinsichtlich der Abhängigkeit des Einsinkeffektes vom mittleren Säulendurchmesser (gestrichelte Kurve) darge- stellt. Die erfindungsgemäße gezielte Einstellung des mittleren Säulendurch- messers in dem markierten Werteintervall hat wie in Fig. 2 angedeutet zur Folge, dass beide Effekte (d.h. sowohl der Hystereseeffekt als auch der Ein- sinkeffekt) unterhalb eines durch die jeweilige Spezifikation vorgegebenen Schwellenwertes liegen.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen schematische und stark vereinfachte Darstellungen zur Erläuterung weiterer möglicher Ausgestaltungen einer in einem erfindungsge- mäßen adaptiven Spiegel vorhandenen piezoelektrischen Schicht, wobei bei diesen Ausführungsformen unterschiedliche Bereiche der piezoelektrischen Schicht vorhanden sind, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurch- messers signifikant (insbesondere um wenigstens 40%, weiter insbesondere um wenigstens 50%) voneinander unterscheiden. Hierdurch kann dem Um stand Rechnung getragen werden, dass je nach konkreter Ausführung des adaptiven Spiegels Bereiche vorhanden sein können, in denen z.B. der vorste- hend beschriebene„Einsinkeffekt“ (etwa infolge einer in dem betreffenden Be- reich stärkeren mechanischen Unterstützung des Spiegelsubstrats) weniger kritisch ist, so dass in solchen Bereichen der mittlere Säulendurchmesser zu Gunsten einer Reduzierung des Hystereseeffektes und damit einer Erhöhung der Einstellgenauigkeit größer gewählt werden kann. So weist in dem beispiel- haften Szenario von Fig. 3 eine piezoelektrische Schicht 30 in einem radial äußeren Randbereich der piezoelektrischen Schicht 30 bzw. des adaptiven Spiegels einen Bereich 32 mit größerem mittleren Säulendurchmesser im Ver- gleich zu einem radial weiter innen liegenden ersten Bereich 31 auf.
Gemäß Fig. 4 entsprechen die oben genannten Bereiche einer piezoelektri- schen Schicht 40 mit unterschiedlichem mittleren Säulendurchmesser unter- schiedlichen Schichtlagen der piezoelektrischen Schicht, wobei im dargestell- ten Ausführungsbeispiel die erste Schichtlage 41 , welche näher zum Spie- gelsubstrat angeordnet ist als die zweite Schichtlage 42, infolge eines ver- gleichsweise geringeren mittleren Säulendurchmessers relativ biegeweich wird und somit die mechanische Kopplung in Richtung des Schichtstapels zwischen der zweiten Schichtlage 42 und dem (nicht dargestellten) Spiegelsubstrat re- duziert. Im Ergebnis wird so bei der Ausgestaltung von Fig. 4 zum einen der vorstehend beschriebene„Einsinkeffekt“ abgemildert und zum anderen über die zweite Schichtlage infolge der dort geringeren Anzahl von Säulengrenzen ein reduzierter Hysteresebeitrag erreicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich oder alternativ zur vorstehend anhand von Fig. 2-4 beschriebenen Einstellung des mittleren Säulendurchmessers innerhalb der piezoelektrischen Schicht ein oder mehrere weitere geeignete Maßnahmen vorgenommen, um den zuvor beschriebenen Hysteresebeitrag der piezoelektrischen Schicht zu reduzieren und damit die mit dem adaptiven Spiegel erzielte Einstellgenauigkeit zu erhö- hen.
Eine erste dieser Maßnahmen beinhaltet die modellbasierte Vorhersage der Hysterese, wobei die bei dieser Vorhersage erhaltenen Ergebnisse von vorne- herein in die jeweils im adaptiven Spiegel realisierten Stellwege integriert wer- den, um im Ergebnis eine erhöhte Stellgenauigkeit zu erzielen. Hierbei können insbesondere basierend auf einer Vermessung des Hystereseverhaltens des Bauteils (d.h. des adaptiven Spiegels bzw. der piezoelektrischen Schicht) charakteristische Parameter ermittelt und in entsprechenden Modellen verar- beitet werden, wobei zur Hysteresevorhersage geeignete Modelle (ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) z.B. das Preisach-Modell, das Prandtl- Ishlinskii-Modell, das Duhem-Model, das Bouc-Wen-Modell, das Coleman- Hodgdon-Modell und das Jiles-Atherton-Modell sind.
In weiteren Ausführungsformen kann der zu erwartende Hysteresebeitrag auch auf Basis einer Messung der elektrischen Permittivität der piezoelektrischen Schicht erfolgen, um wiederum durch entsprechende Beaufschlagung der Elektrodenanordnungen mit einer modifizierten Spannungsverteilung eine we nigstens teilweise Kompensation des Hysteresebeitrages zu erzielen. Hierbei macht sich die Erfindung einen linearen Zusammenhang zwischen der piezo- elektrischen Dehnung einerseits und der Permittivitätsänderung andererseits zu Nutze, wobei insoweit auf die Publikation Y. Ishikiriyama„Improvement of Self-sensing Piezoelectric Actuator Control Using Permittivity Change Detec- tion“, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing, Volume 4, No. 1, 2010, Seiten 143-149 verwiesen wird.
In weiteren Ausführungsformen kann eine Beaufschlagung der jeweiligen Elektrodenanordnung mit einer elektrischen Vorspannung („Bias-Spannung“) erfolgen. Hierdurch kann eine Ausrichtung der sogenannten Weißschen Bezir- ke vor tatsächlicher Inbetriebnahme des adaptiven Spiegels und damit eine Reduzierung des Hystereseeffektes erzielt werden.
Eine solche„Bias-Spannung“ vor dem Betrieb des erfindungsgemäßen adapti- ven Spiegels oder in Betriebspausen angelegt werden. Des Weiteren kann gemäß Fig. 5 auch während des Betriebs des adaptiven Spiegels eine solche „Bias-Spannung“ durchgehend aufrechterhalten werden. Ferner kann eine Ausrichtung der Weißschen Bezirke und damit eine Reduzierung des Hyste- reseeffekts auch durch Anlegen einer„Bias-Spannung“ an die piezoelektrische Schicht während ihrer Herstellung im Abkühlschritt erreicht werden.
Die eingestellten Werte der elektrischen Vorspannung können insbesondere die tatsächlich zur Aktuierung verwendeten Spannungswerte übersteigen. Wie in Fig. 5 angedeutet kann durch Anlegen einer geeigneten elektrischen Span- nung auch ein hinsichtlich des unerwünschten Hystereseeffektes verbesserter „Arbeitspunkt“ gewählt werden. So kann lediglich beispielhaft gemäß Fig. 5 durch Wechsel von dem Spannungsbereich gemäß Kurve„C“ auf den Span- nungsbereich gemäß Kurve„D“ erreicht werden, dass unter Ausnutzung des nichtlinearen Kurvenverlaufs die Hysteresereduzierung den ebenfalls erhalte- nen Effekt der Abnahme des Verfahrweges übersteigt, mit anderen Worten also „je eingestelltem Nanometer Oberflächendeformation effektiv weniger Hystereseabweichung“ auftritt.
Beim Zusammenwirken von „Bias-Spannung“ und deformationswirksamer, variabler Stellspannung ist es möglich, den variablen Spannungsanteil zwischen 0V und einem vorgegebenen Maximalwert auszulegen. Alternativ kann die Auslegung so erfolgen, dass die variable Spannung zwischen vorge- gebenen (von Null verschiedenen) Minimal- und Maximalwerten liegt oder aber derart, dass ihr Maximalwert auf 0V liegt und sie im negativen Spannungs- bereich liegt. Zum Beispiel kann die„Bias-Spannung“ 50V betragen und die va- riable Spannung zwischen 0V und 50V variieren. Alternativ dazu kann die Bias- Spannung zu 70V gewählt werden und die variable Spannung zwischen -20V und +30V liegen. Weiterhin kann in diesem Beispiel die Bias-Spannung bei 100V liegen und die variable Spannung zwischen -50V und 0V.
In Fig. 5 könnte jede dieser Situationen einen Betrieb in dem durch die mit D bezeichneten Kurven begrenzten Bereich beschreiben. Der Unterschied be- steht darin, dass eine vergleichsweise hohe„Bias-Spannung“ ständig, also auch in den Betriebspausen, eine starke Polarisation der Domänen bzw. Weißschen Bezirke aufrechterhält. Es ist aber möglich, dass eine beständig hohe Spannung höhere Anforderungen an die Isolation der Strukturen stellt. Je nachdem, welcher Aspekt im konkreten Anwendungsfall bedeutsamer ist, wird der Arbeitspunkt gewählt. Es besteht die Möglichkeit, den kompletten Arbeits- bereich (also in Fig. 5 das Gebiet, welches durch die Kurven D begrenzt wird) sowie auch die jeweilige Wahl der„Bias-Spannung“ den aktuellen Betriebsbe- dingungen anzupassen. So kann bei geringer benötigter Amplitude ein Schwerpunkt auf niedrige Hysterese und damit hohe Genauigkeit gelegt wer- den, so dass tendenziell mit vergleichsweise hoher„Bias-Spannung“ gearbeitet wird. Sind hingegen große Verfahrwege bei verringerten Genauigkeitsanforde- rungen erforderlich, wird eine vergleichsweise niedrige„Bias-Spannung“ ge- wählt.
In weiteren Ausführungsformen kann vor Inbetriebnahme des adaptiven Spie- gels und/oder in Betriebspausen ein unipolares elektrisches Wechselfeld zur Ausrichtung der Weißschen Bezirke angelegt werden. Die Frequenz dieses unipolaren elektrischen Wechselfeldes kann z.B. in einem Intervall von 1 mHz bis 100 mHz liegen.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist.
Gemäß Fig. 6 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgeleg- ten 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 Pupillenfacetten- spiegel 604 sind ein erster Teleskopspiegel 605 und ein zweiter Teleskopspie- gel 606 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 607 ange- ordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebe- ne 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 be- findet.
Von den Spiegeln 651-656 des Projektionsobjektivs können lediglich beispiel- haft die - bezogen auf den optischen Strahlengang im Anfangsbereich des Pro- jektionsobjektivs angeordneten - Spiegel 651 und 652 in der erfindungs- gemäßen Weise ausgestaltet sein, da der erzielte Effekt einer Kompensation thermischer Deformationen infolge der an diesen Spiegeln 651 , 652 aufgrund der noch vergleichsweise geringen aufsummierten Reflexionsverluste und da- mit der relativ hohen Lichtintensitäten dann besonders ausgeprägt ist.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alterna- tive Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsfor- men von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalen- te beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit
• einem Spiegelsubstrat (12);
• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und
• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewand- ten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenan- ordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
• wobei diese piezoelektrische Schicht (16) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist;
• wobei ein mittlerer Säulendurchmesser dieser Säulen im Bereich von 0.1 pm bis 50pm liegt.
2. Spiegel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Säulenabstand von jeweils einander benachbarten Säulen im Bereich von 2% bis 30% des mittleren Säulendurchmessers liegt.
3. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit
• einem Spiegelsubstrat (12);
• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und
• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewand- ten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektroden- anordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
• wobei diese piezoelektrische Schicht (16) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist; und
• wobei ein mittlerer Säulenabstand dieser Säulen im Bereich von 2% bis 30% des mittleren Säulendurchmessers liegt.
4. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 50:1 bis 1 :200, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 1 :10 liegt.
5. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit
• einem Spiegelsubstrat (12);
• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und
• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewand- ten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektroden- anordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist; • wobei diese piezoelektrische Schicht (16) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist;
• wobei ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 50:1 bis 1 :200, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 1 : 10 liegt.
6. Spiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 10:1 bis 1 : 10 liegt.
7. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die piezoelektrische Schicht (16) wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmessers um wenigstens 30% voneinander unterscheiden.
8. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit
• einem Spiegelsubstrat (12);
• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und
• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) ange- ordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindli- che Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsub- strat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
• wobei diese piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen auf- weist; • wobei die piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Berei- che aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmes- sers um wenigstens 30% voneinander unterscheiden.
9. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmes- sers um wenigstens 40%, weiter insbesondere um wenigstens 50% von- einander unterscheiden.
10. Spiegel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Bereiche unterschiedlichen Schichtlagen der piezoelektrischen Schicht (16) entsprechen, wobei eine erste Schichtlage (41 ) dieser Schicht- lagen näher zum Spiegelsubstrat angeordnet ist als eine zweite Schichtlage (42) dieser Schichtlagen.
11. Spiegel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtlage (41 ) den Bereich mit kleinerem mittleren Säulendurchmesser aufweist.
12. Spiegel nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Bereiche innerhalb ein- und derselben Schichtlage der piezo- elektrischen Schicht (16) befindliche, lateral voneinander separierte Berei- che (31 , 32) sind.
13. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 10%, insbesondere um wenigstens 20%, voneinander unterscheiden.
14. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit • einem Spiegelsubstrat (12);
• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und
• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) ange- ordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindli- che Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsub- strat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
• wobei diese piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen auf- weist;
• wobei die piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Berei- che aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 10% voneinander unterscheiden.
15. Spiegel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektri- sche Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 20% voneinander unterscheiden.
16. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt ist.
17. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass dieser ein Spiegel für eine mikrolithographische Projektions- belichtungsanlage ist.
18. Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, wobei der Spiegel aufweist:
• ein Spiegelsubstrat (12),
• einen Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf eine optische Wirkfläche (11 ) des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strah- lung, und
• wenigstens eine piezoelektrische Schicht (16), welche zwischen Spie- gelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanord- nung (20) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanordnung (14) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
das Verfahren folgende Schritte aufweist:
a) Ermitteln eines zu erwartenden Hysteresebeitrags zu dem Deformations- Verhalten des Spiegels, wobei infolge dieses Hysteresebeitrags die linea- re Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) entlang der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche (11 ) bei Beaufschlagung der ersten Elektrodenanordnung (20) und/oder der zweiten Elektroden- anordnung (14) mit einer vorgegebenen Spannungsverteilung U(x,y) vom Produkt aus dem betreffenden linearen Ausdehnungskoeffizienten d33(x,y) der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) mit dem jeweiligen Wert der elektrischen Spannung abweicht; und
b) Beaufschlagung der ersten Elektrodenanordnung (20) und/oder der zwei- ten Elektrodenanordnung (14) mit einer modifizierten Spannungsvertei- lung derart, dass dieser Hysteresebeitrag wenigstens teilweise kompen- siert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des zu erwartenden Hysteresebeitrags modellbasiert nach vorab erfolgter Messung des Hystereseverhaltens des Spiegels erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des zu erwartenden Hysteresebeitrags auf Basis einer Messung der elektrischen Permittivität der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) er- folgt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass dieses den Schritt der Beaufschlagung der ersten Elektrodenanord- nung (20) und/oder der zweiten Elektrodenanordnung (14) mit einer elektrischen Vorspannung (Bias-Spannung) aufweist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass vor Inbetriebnahme des Spiegels oder/und während wenigstens einer Betriebspause zum Ausrichten von Weißschen Bezirken in der piezoelektri- schen Schicht ein unipolares elektrisches Wechselfeld entlang der Richtung der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche erzeugt wird.
23. Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, wobei der Spiegel aufweist:
• ein Spiegelsubstrat (12),
• einen Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf eine optische Wirkfläche (11 ) des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strah- lung, und
• wenigstens eine piezoelektrische Schicht (16), welche zwischen Spie- gelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanord- nung (20) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanordnung (14) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s vor Inbetriebnahme des Spiegels oder/und während wenigstens einer Betriebspause zum Ausrichten von Weißschen Bezirken in der piezo- elektrischen Schicht ein unipolares elektrisches Wechselfeld entlang der Richtung der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche erzeugt wird.
24. Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelich- tungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System einen Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 17 aufweist.
25. Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanla- ge, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System einen Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 17 aufweist.
26. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (400) mit einer Beleuch- tungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage ein optisches System nach An- spruch 25 aufweist.
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