WO2019029990A1 - Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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WO2019029990A1
WO2019029990A1 PCT/EP2018/070157 EP2018070157W WO2019029990A1 WO 2019029990 A1 WO2019029990 A1 WO 2019029990A1 EP 2018070157 W EP2018070157 W EP 2018070157W WO 2019029990 A1 WO2019029990 A1 WO 2019029990A1
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mirror
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Ben WYLIE-VAN EERD
Frederik Bijkerk
Kerstin HILD
Toralf Gruner
Stefan Schulte
Simone Weyler
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G21K2201/067—Construction details

Definitions

  • the invention relates to a mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus, and to a method for its production.
  • Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs.
  • the microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus, which has an illumination device and a projection objective.
  • a substrate eg a silicon wafer
  • mirrors are used as optical components for the imaging process because of the lack of availability of suitable light-transmissive refractive materials.
  • one or more mirrors in an EUV system as an adaptive mirror with an actuator layer of a piezoelectric material to design, over this piezoelectric layer across an electric field with locally different strength by applying an electrical see voltage on both sides to piezoelectric layer arranged electrodes is generated.
  • the reflection layer stack of the adaptive mirror also deforms, so that by suitable driving of the electrodes e.g. (possibly temporally variable) aberrations are at least partially compensated.
  • the mirror 100 is designed to be adaptive and has for this purpose a piezoelectric layer 16 (eg of lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 , PZT)). Above and below the piezoelectric layer 1 16 are each electrode assemblies 1 14, 120, via which the mirror 100 can be acted upon by an electric field for generating a locally variable deformation.
  • the substrate 1 12 facing electrode assembly 1 14 is designed as a continuous, planar electrode of constant thickness, whereas the first electrode assembly 120, a plurality of electrodes 120a, 120b, 120c, ..., each via a feed line.
  • the electrodes 120 a, 120 b, 120 c,... are embedded in a smoothing layer 1 18 made of quartz (SiO 2 ), which serves to level the electrode arrangement 120. Furthermore, the mirror 100 faces between the mirror substrate 1 12 and the mirror substrate 1 12 facing lower electrode 1 14 an adhesive layer 1 13 (eg, titanium, Ti) and a buffer layer 1 15 on.
  • an adhesive layer 1 13 eg, titanium, Ti
  • a mediator layer 17 is in direct electrical contact with the electrodes 120a, 120b, 120c, ... (which are shown in plan view in Fig. 1 for illustrative purposes only) and serves to interpose between the electrodes 120a, 120b, 120c, ..
  • the electrode assembly 120 within the piezoelectric layer 16, thereby having a low electrical conductivity (eg, less than 200 Siemens / meter (S / m), with the result that one between adjacent electrodes 120a, 120b , 120c, ... existing voltage difference substantially above the mediator layer 1 17 and thus also in the piezoelectric material between the electrodes drops.
  • a low electrical conductivity eg, less than 200 Siemens / meter (S / m
  • a mirror according to the invention comprises:
  • a reflection layer stack for reflecting electromagnetic radiation of a working wavelength which impinges on the optical effective area
  • At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and the reflection layer stack and has a first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer stack and a second electrode arrangement on which
  • a multi-functional layer system which enables a smoothing surface treatment while embedding the first electrode arrangement, and on the other hand enables a surface interferometric measurement for electromagnetic Radiation of a test wavelength has a transmission of less than 10.
  • transmission is to be understood here and below as transmission in the double passage (after reflection of the relevant electromagnetic radiation) through the layer, which is processed to achieve the required surface quality.
  • the present invention is based in particular on the concept of enabling the realization of a high surface quality in compliance with the specifications required in the EUV range in an adaptive mirror having a piezoelectric layer which can be acted upon by electrical arrangements by virtue of the mirror having a multifunctional layer system which, in addition to the conventionally customary embedding of the electrodes, also permits a surface interferometry measurability, the last-mentioned effect being achieved by providing a sufficiently low transmission for electromagnetic radiation of the respective test wavelength.
  • the multifunctional layer system according to the invention not only satisfies the requirements for smoothness and electrical insulation of the electrodes, but at the same time prevents the influencing or falsifications described in the preceding in the interferometric measurement during the manufacturing process each surface-processed layer obtained by the metallic structures of the electrode assembly and through the piezoelectric layer obtained.
  • a smoothing layer in the form of amorphous quartz (S1O 2 ) used for embedding the electrodes, but depending on the embodiment, as described below, either a suitable manipulation of this smoothing layer is carried out by appropriate doping or the addition of at least one further layer.
  • the term "multifunctional layer system" as used in the present application is intended to encompass configurations with only a single, all functions described above (ie, smoothing, electrical insulation, and ensuring interferometric measurability), and embodiments in which said functions are perceived by two or more layers.
  • the multi-functional layer system for electromagnetic radiation of the inspection wavelength a transmission of less than 10 "7, in particular of less than 10" 8, further in particular less than 10 "9 on.
  • the multi-functional layer system has a layer of doped quartz glass (SiO 2 ). According to one embodiment, the multifunctional layer system comprises a layer of amorphous silicon (a-Si).
  • the mirror has a stress layer, which reduces a sinking of the piezoelectric layer into the mirror substrate, which is accompanied by the application of an electric field, in comparison with an analog structure without the stress layer and thus increases the effective deflection of the piezoelectric layer.
  • the stress layer comprises quartz glass (SiO 2 ).
  • the invention therefore also relates to a mirror, wherein the mirror has an optical active surface, with
  • a reflection layer stack for reflecting electromagnetic radiation incident on the optical effective surface of a working wavelength
  • At least one piezoelectric layer which is located between mirror substrate and 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 electrode arrangement located on the side facing the mirror substrate of the piezoelectric layer with an electric field for generating a local variable deformation can be acted upon;
  • a stress layer which reduces a sinking of the piezoelectric layer into the mirror substrate associated with the application of an electric field in comparison with an analog structure without the stress layer and thus increases the effective deflection of the piezoelectric layer.
  • the stress layer has a thickness of at least 10 ⁇ m, in particular of at least 15 ⁇ m, and more particularly at least 30 ⁇ m.
  • the mirror is designed for a working wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm.
  • the mirror is a mirror for a microlithographic projection exposure apparatus.
  • the invention also relates to a method for producing a mirror, the method comprising the following steps:
  • the first electrode arrangement being embedded in a multifunctional layer system which on the one hand enables a smoothing surface treatment and on the other hand has a transmission of less than 10.sup.- 6 for enabling a surface interferometric measurement for electromagnetic radiation of the test wavelength, and application of a reflection layer stack for reflection of incident on the optical effective surface electromagnetic radiation of a working wavelength.
  • the multi-functional layer system has a layer of quartz glass (S1O2).
  • the multi-functional layer system has an absorbent layer, in particular of carbon (C).
  • this absorbent layer is removed in each case before application of the reflection layer stack, in particular after a respective surface interferometric measurement has been carried out.
  • the multifunctional layer system has a layer of doped quartz glass (S1O 2 ). According to one embodiment, the multifunctional layer system comprises a layer of amorphous silicon (a-Si).
  • the mirror may in particular be a mirror for a micro-lithographic projection exposure apparatus.
  • the invention is not limited thereto.
  • a mirror according to the invention may also be used e.g. used or used in a plant 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 thereto, so that in other applications, the invention can also be advantageously realized in an optical system with a working wavelength in the VUV range (for example, less than 200 nm).
  • the invention further relates to an optical system, in particular a lighting device or a projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus, having at least one mirror with the features described above, as well as a microlithographic projection exposure apparatus.
  • Figure 1 is a schematic illustration for explaining the structure of an adaptive mirror according to an embodiment of the invention
  • Figure 2-3 are schematic representations for explaining the structure of an adaptive mirror in further embodiments of the invention.
  • Figure 4 is a schematic representation for explaining a possible method for producing a mirror according to the invention.
  • Figure 8 is a schematic representation for explaining the possible
  • FIG. 9 shows a schematic representation of the structure of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the EUV.
  • Fig. 1 shows a schematic representation for explaining the structure of a mirror according to the invention in an embodiment of the invention.
  • the mirror 10 comprises a mirror substrate 12 made of any suitable mirror substrate material.
  • Suitable mirror substrate materials include titanium dioxide (TiO 2) -doped quartz glass, and only by way of example (and without the invention being limited thereto) under the trade designations ULE ® (manufactured by Corning Inc.) or Zerodur ® (manufactured by Schott AG) materials sold are usable.
  • the mirror 10 has a reflective layer stack 21 in a basically known manner, which in the illustrated embodiment comprises only by way of example a molybdenum-silicon (Mo-Si) layer stack.
  • Mo-Si molybdenum-silicon
  • the mirror 10 can in particular be an EUV mirror of an optical system, in particular the projection objective or the illumination device of a microlithographic projection exposure apparatus.
  • the mirror 10 is designed adaptive, as will be explained in more detail below.
  • the mirror 10 has a piezoelectric layer 16, which in the exemplary embodiment is made of lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3, PZT) and may have an exemplary thickness, for example in the range from 1 ⁇ m to 2 ⁇ m ,
  • the piezoelectric layer 16 may also be made of any other suitable material (eg, aluminum nitride (AIN), aluminum scandium nitride (AIScN), or lead magnesium niobate (PbMgNb)).
  • the piezoelectric layer 16 may have, for example, a thickness of less than 5 pm, more particularly a thickness in the range of ⁇ to 2 ⁇ .
  • the second electrode arrangement 14 facing the substrate 12 is designed as a continuous, flat electrode of constant thickness
  • the first electrode arrangement 20 has a plurality of electrodes 20a, 20b, 20c,..
  • Lead 19a, 19b, 19c, ... are acted upon by an electrical voltage relative to the first electrode assembly 14.
  • the second electrode arrangement 14 may also be constructed from a plurality of electrodes, and instead the first electrode arrangement may be designed as a continuous planar electrode.
  • the electrodes 20a, 20b, 20c,... have a hexagonal geometry, and in particular they can also be arranged largely uniformly and isolated from each other only over comparatively narrow trenches.
  • the invention is generally not limited to certain geometries or distances of the electrodes (where the distance between the electrodes may also be eg several millimeters (mm) or several centimeters (cm)).
  • the supply lines 19a, 19b, 19c,... Each have a first section running perpendicular to the stacking direction of the reflection layer stack 21 and a second section (also referred to as "via” or “via contact") in the stacking direction of the reflection layer stack 21 ) on.
  • Other types of contacting are also possible, wherein, for example, the leads in further embodiments can also be realized with only one section running perpendicular to the stacking direction (in a two-dimensional design and without "vias").
  • the mirror 10 according to FIG. 1 has an adhesion layer 13 (in the example of titanium, Ti) between the mirror substrate 12 and the lower electrode 14 facing the mirror substrate 12.
  • adhesion layer 13 in the example of titanium, Ti
  • “15” denotes an adhesion layer between the electrode arrangement 14 facing the substrate 12 and the piezoelectric layer 16.
  • This growth layer 15 serves to provide the best possible crystalline growth conditions and control for the piezoelectric layer and can be produced, for example, from LaNiÜ3 his.
  • the application of an electrical voltage to the electrode arrangements 14 and 20 via the electric field forming in the region of the piezoelectric layer 16 results in a deflection of this piezoelectric layer 16
  • an actuation of the mirror 10 can be achieved (for example, to compensate for optical aberrations, for example due to thermal deformations in the case of EUV radiation incident on the optical active surface 11).
  • the mirror 10 further comprises an intermediary layer 17.
  • This mediator layer 17 is in direct electrical Contact to the electrodes 20a, 20b, 20c, ... (which are shown in Fig. 1 for illustration only in plan view).
  • this mediator layer 17 does not form the claimed subject-matter of the present invention and serves to "mediate" potential of the electrode assembly 20 within the piezoelectric layer between the electrodes 20a, 20b, 20c,.. electrical conductivity (preferably less than 200 Siemens / meter (S / m) with the result that a voltage difference between adjacent electrodes 20a, 20b, 20c, ... substantially drops above the mediator layer 17.
  • electrical conductivity preferably less than 200 Siemens / meter (S / m) with the result that a voltage difference between adjacent electrodes 20a, 20b, 20c, ... substantially drops above the mediator layer 17.
  • the electrodes 20a, 20b, 20c,... are embedded in a multi-functional layer system 18, which in the exemplary embodiment of FIG. 1 is formed by a doped quartz (SiO 2 ) layer and serves to level the electrode arrangement 20.
  • This multifunctional layer system 18 not only ensures smoothing and leveling of the structures impressed on the overall layer stack by the patterned electrodes 20 and the leads 19, but also ensures that the leads 19a, 19b, 19c, .. electrically isolate each other and during the manufacturing process of the mirror 10 to allow an interferometric measurement without affecting the measurement results by the metallic structures of the electrode assembly 20 and by the piezoelectric layer 16.
  • the doping of the quartz (Si0 2 ) layer carried out for this purpose according to FIG.
  • exemplary suitable values of the surface roughness achievable by methods such as robot polishing or ion beam machining are preferably less than 0.2 nm RMS, more preferably less than 0.15 nm RMS in the spatial frequency range from 1 ⁇ m to 1 mm ,
  • the relevant layer or multi-functional layer system 18 preferably has a surface conductivity of less than 1 / (kQ m), in particular less than 1 / ( ⁇ ).
  • the relevant layer or multi-functional layer system 18 preferably has a transmission of less than 10 -9 .
  • the multifunctional layer system 18 may also comprise a reflective layer which has a reflectivity of preferably at least 10%, more preferably at least 30%, and more preferably at least 50% for radiation of the respective operating wavelength.
  • the thickness of the doped quartz (SiO 2 ) layer forming the multifunctional layer system 18 can be in the range of (500-700) nm in the finished mirror by way of example. If, for example, a material removal in the range of (600-800) nm to be realized during production is assumed as an example, this presupposes an initial thickness of the part of the multifunctional layer system 18 to be smoothed of at least 1,300 nm.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the invention, analogous or essentially functionally identical components having reference numerals increased by "20" being compared to the exemplary embodiment of FIG. 1.
  • the multifunctional layer system 38 is configured as an amorphous silicon layer, as a result of which also the components required for ferometric measurability required transmission reduction is achieved.
  • the amorphous silicon layer may have a suitable doping.
  • the multifunctional layer system 58 comprises a layer stack comprising a quartz (SiO 2) layer 58 a and an amorphous silicon layer 58 b, whereby the transmission reduction required for the interferometric measurability is achieved by the amorphous silicon layer 58 b
  • the quartz (SiO 2) layer 58 a is used for smoothing and planarization of the electrode arrangement 60 and for ensuring adequate electrical insulation of the leads 59a, 59b, 59c,... of one another (so that the amorphous silicon layer 58b no longer has to have an insulating effect).
  • FIG. 4 shows a schematic representation for explaining a possible method for producing a mirror according to a further embodiment of the invention. This embodiment differs from those described above in that during the manufacturing process, a sacrificial layer 78b of, for example, carbon (C) is applied to the quartz (SiO2) layer 78a for the purpose of and for the duration of the interferometric measurement and again after each measurement is removed, whereupon in each case a new step of the surface processing can take place.
  • a sacrificial layer 78b of, for example, carbon (C) is applied to the quartz (SiO2) layer 78a for the purpose of and for the duration of the interferometric measurement and again after each measurement is removed, whereupon in each case a new step of the surface processing can take place.
  • this sacrificial layer 78b of carbon (C) may be, for example, 35 nm. If the sacrificial layer 78b of carbon (C) applied in the finished manufactured mirror does not need to be present for the purpose and duration of the interferometric measurement, embodiments of the present invention should also be included in which the sacrificial layer 78b is made of carbon (C) is left in the layer structure of the mirror.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of another possible embodiment of the invention.
  • the layer structure shown schematically in FIG. 5 initially comprises, analogously to the previously described embodiments, a mirror substrate 92, a buffer layer 93, a piezoelectric layer 96 located between electrode arrangements 94, 99 and a reflection layer stack 101.
  • the problem is now taken into account that in practice an undesirable reduction of the d33 coefficient occurs which depends on the voltage applied to the piezoelectric layer 96 for the linear expansion in the direction perpendicular to the optical active surface direction responsible component of the dielectric tensor describes.
  • the cause of this problem is a sinking of the piezoelectric layer into the mirror substrate, which occurs when the electrodes are subjected to voltage stress and accompanied by a transverse contraction.
  • This effect is particularly noticeable in soft, non-rigid mirror substrate materials (with a low modulus of elasticity) and ultimately has the undesirable consequence that the effective expansion of the piezoelectric layer in order to deform the optical effective area of the mirror significantly decreases in the direction perpendicular to the optical active surface.
  • FIGS. 6a-6b show diagrams with corresponding simulation results for different substrate materials, wherein the curves "C” and “E” show the deformation of the piezoelectric layer for a quartz substrate (FIG. 6a) for the underside (ie the side facing the substrate). or for a silicon substrate ( Figure 6b), and curves "D” and “F” indicate the deformation of the piezoelectric layer occurring in each case for the upper side (ie the side facing away from the substrate).
  • a mirror according to the invention in the structure shown schematically in FIG. 5 has a bracing layer 98, which is arranged on the side of the piezoelectric layer 96 or the electrode arrangement 99 facing the reflection layer stack 101.
  • This bracing layer 98 may be made of a material such as quartz glass (SiO 2 ), which has a Young's modulus value comparable to the material of the mirror substrate 92.
  • the stress layer 98 may have, for example, a thickness of the order of magnitude of 30 ⁇ m.
  • FIG. 7 shows a diagram in which the effect of a stress layer with a thickness of 30 ⁇ m on the effective deflection of the piezoelectric layer is shown by comparison with a mirror without the stress layer.
  • the above-described compensation effect by the stress layer 98 can also be achieved in combination with the above-described effects of the multifunctional layer system according to the invention.
  • a lighting device in a projection exposure apparatus 900 designed for EUV has a field facet mirror 903 and a pupil facet mirror 904.
  • the light of a light source unit comprising a plasma light source 901 and a collector mirror 902 is directed.
  • a first telescope mirror 905 and a second telescope mirror 906 are arranged.
  • a deflecting mirror 907 which directs the radiation incident on it onto an object field in the object plane of a projection objective comprising six mirrors 951-956, is arranged downstream of the light path.
  • a reflective structure-carrying mask 921 is arranged on a mask table 920, which is imaged by means of the projection lens into an image plane in which a photosensitive layer (photoresist) -coated substrate 961 is located on a wafer table 960.
  • the mirrors 951-956 of the projection objective the mirrors 951 and 952 arranged in relation to the optical beam path in the initial region of the projection objective can be designed in the manner according to the invention because the effect of compensating thermal deformations due to the reflection at these mirrors 951 , 952 due to the still comparatively small accumulated reflection losses and thus the relatively high light intensities is then particularly pronounced.

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Abstract

Ein erfindungsgemäßer Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einem Spiegelsubstrat (12, 32, 52) weist auf: Einen Reflexionsschichtstapel (21, 41, 61) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11, 31, 51 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge, und wenigstens eine piezoelektrische Schicht (16, 36, 56), welche zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung (20, 40, 60) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung (14, 34, 54) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. Gemäß einem Aspekt ist eine Verspannungsschicht (98) vorgesehen, welche ein mit der Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld einhergehendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht (96) in das Spiegelsubstrat (92) im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Verspannungsschicht reduziert und damit die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht (96) erhöht.

Description

Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische
Projektionsbelichtungsanlage
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 213 900.5, angemeldet am 09. August 2017. 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, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, 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) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
Dabei ist es auch bekannt, einen oder mehrere Spiegel in einem EUV-System als adaptiven Spiegel mit einer Aktuatorschicht aus einem piezoelektrischen Material auszugestalten, wobei über diese piezoelektrische Schicht hinweg ein elektrisches Feld mit lokal unterschiedlicher Stärke durch Anlegen einer elektri- sehen 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 z.B. (ggf. auch zeitlich veränderliche) Abbildungsfehler wenigstens teilweise kompensiert werden.
Fig. 8 zeigt in schematischer Darstellung einen herkömmlichen Aufbau eines Spiegels 100 mit einem Spiegelsubstrat 1 12 und einem Reflexionsschichtstapel 121 . Der Spiegel 100 ist adaptiv ausgelegt und weist hierzu eine piezoelektrische Schicht 1 16 (z.B. aus Blei-Zirkonat-Titanat (Pb(Zr,Ti)03, PZT) auf). Ober- bzw. unterhalb der piezoelektrischen Schicht 1 16 befinden sich jeweils Elektrodenanordnungen 1 14, 120, über welche der Spiegel 100 mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. Die zweite, dem Substrat 1 12 zugewandte Elektrodenanordnung 1 14 ist als durchgehende, flächige Elektrode von konstanter Dicke ausge- staltet, wohingegen die erste Elektrodenanordnung 120 eine Mehrzahl von Elektroden 120a, 120b, 120c, ... aufweist, welche jeweils über eine Zuleitung 1 19a, 1 19b, 1 19c, ... mit einer elektrischen Spannung relativ zur ersten Elektrodenanordnung 1 14 beaufschlagbar sind. Die Elektroden 120a, 120b, 120c,... sind in eine aus Quarz (SiO2) hergestellte Glättschicht 1 18 eingebettet, welche zur Einebnung der Elektrodenanordnung 120 dient. Des Weiteren weist der Spiegel 100 zwischen dem Spiegelsubstrat 1 12 und der dem Spiegelsubstrat 1 12 zugewandten unteren Elektrode 1 14 eine Haftschicht 1 13 (z.B. aus Titan, Ti) sowie eine Pufferschicht 1 15 auf.
Im Betrieb eines den Spiegel 100 aufweisenden optischen Systems führt das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrodenanordnungen 1 14 und 120 über das sich im Bereich der piezoelektrischen Schicht 1 16 ausbildende elektrische Feld zu einer Auslenkung dieser piezoelektrischen Schicht 1 16. Auf diese Weise kann (etwa zur Kompensation von optischen Aberrationen z.B. infolge thermischer Deformationen bei auf die optische Wirkfläche 1 1 1 auftref- fender EUV-Strahlung) eine Aktuierung des Spiegels 100 erzielt werden. Eine Vermittlerschicht 1 17 steht in direktem elektrischem Kontakt zu den Elektroden 120a, 120b, 120c, ... (welche in Fig. 1 nur zur Veranschaulichung in Draufsicht dargestellt sind) und dient dazu, zwischen den Elektroden 120a, 120b, 120c, ... der Elektrodenanordnung 120 innerhalb der piezoelektrischen Schicht 1 16 im Potential zu„vermitteln", wobei sie eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit (z.B. weniger als 200 Siemens/Meter (S/m) aufweist mit der Folge, dass ein zwischen benachbarten Elektroden 120a, 120b, 120c,... bestehender Spannungsunterschied im Wesentlichen über der Vermittlerschicht 1 17 und damit auch im piezoelektrischen Material zwischen den Elektroden abfällt.
Bei der Herstellung des adaptiven Spiegels 100 stellt es eine anspruchsvolle Herausforderung dar, die Aufbringung des Reflexionsschichtstapels 121 unter Einhaltung der geforderten Spezifikationen zu gewährleisten. Ein hierbei in der Praxis auftretendes Problem ist insbesondere, während des Fertigungsprozes- ses vor Aufbringung des Reflexionsschichtsystems interferometrische Vermessungen der jeweils oberflächenbearbeiteten Schicht ohne Beeinflussung der Messung durch die metallischen Strukturen der Elektrodenanordnung 120 sowie durch die piezoelektrische Schicht 1 16 zu realisieren, da eine solche Beeinflussung eine Verfälschung der interferometrischen Messresultate und somit eine unzureichende Nutzbarkeit für die im Fertigungsprozess jeweils durchzuführenden Materialabträge zur Folge hätte. Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2015 213 273 A1 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, welche die Realisierung einer mög- liehst hohen Oberflächengüte unter Einhaltung der z.B. im EUV-Bereich geforderten Spezifikationen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein erfindungsgemäßer Spiegel auf:
- eine optische Wirkfläche
- ein Spiegelsubstrat;
- einen Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirkflä- che auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge; 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
Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
- wobei ein Multifunktions-Schichtsystem vorgesehen ist, welches unter Einbettung der ersten Elektrodenanordnung eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zum anderen zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung einer Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10 aufweist.
Der Begriff „Transmission" ist hier und im Folgenden zu verstehen als Trans- mission im doppelten Durchtritt (nach Reflexion der betreffenden elektromagnetischen Strahlung) durch die Schicht, die zur Erzielung der erforderlichen Oberflächenqualität bearbeitet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einem adaptiven, eine über Elektrodenanordnungen mit elektrischer Spannung beaufschlagbare piezoelektrische Schicht aufweisenden Spiegel die Realisierung einer hohen Oberflächengüte unter Einhaltung der im EUV-Bereich geforderten Spezifikationen dadurch zu ermöglichen, dass der Spiegel mit einem Multifunktions-Schichtsystem ausgestattet wird, welches über die herkömmli- cherweise übliche Einbettung der Elektroden hinaus auch eine oberflächenin- terferometrische Messbarkeit ermöglicht, wobei der zuletzt genannte Effekt durch Bereitstellung einer hinreichend niedrigen Transmission für elektromagnetische Strahlung der jeweiligen Prüfwellenlänge erzielt wird. Mit anderen Worten wird durch das erfindungsgemäße Multifunktions- Schichtsystem nicht nur den Anforderungen nach Glättbarkeit sowie elektrischer Isolation der Elektroden voneinander Genüge getan, sondern es wird zugleich verhindert, dass während des Fertigungsprozesses die eingangs beschriebenen Beeinflussungen bzw. Verfälschungen der bei der interferometri- sehen Vermessung der jeweils oberflächenbearbeiteten Schicht erhaltenen Messergebnisse durch die metallischen Strukturen der Elektrodenanordnung sowie durch die piezoelektrische Schicht auftreten.
Insbesondere wird erfindungsgemäß nicht lediglich eine Glättschicht in Form von amorphem Quarz (S1O2) zur Einbettung der Elektroden verwendet, sondern es wird je nach Ausführungsform wie im Weiteren beschrieben entweder eine geeignete Manipulation dieser Glättschicht durch entsprechende Dotierung oder die Hinzufügung wenigstens einer weiteren Schicht vorgenommen, um sicherzustellen, dass bei der interferometrischen Vermessung die vorstehend genannten metallischen Strukturen der Elektrodenanordnung sowie der piezoelektrischen Schicht„nicht sichtbar" sind. Von dem Begriff „Multifunktions-Schichtsystem" sollen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sowohl Ausgestaltungen mit nur einer einzigen, sämtliche vorstehend beschriebenen Funktionen (d.h. Glättung, elektrische Isolation und Gewährleistung der interferometrischen Messbarkeit) erfüllenden Schicht um- fasst sein als auch Ausgestaltungen, bei denen die genannten Funktionen durch zwei oder mehr Schichten wahrgenommen werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem für elektromagnetische Strahlung der Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10"7, insbesondere von weniger als 10"8, weiter insbesondere von weniger als 10"9, auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus dotiertem Quarzglas (SiO2) auf. Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Spiegel eine Verspannungsschicht auf, welche ein mit der Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld einherge- hendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Verspannungsschicht reduziert und damit die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht erhöht.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Verspannungsschicht Quarzglas (SiO2) auf.
Der vorstehende, durch die Verspannungsschicht erzielte Effekt ist auch unabhängig von dem Vorhandensein des zuvor beschriebenen Multifunktions- Schichtsystems vorteilhaft. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung daher auch einen Spiegel, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, mit
- einem Spiegelsubstrat;
- einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge;
- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschichtstapel 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 Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist; und
- einer Verspannungsschicht, welche ein mit der Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld einhergehendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Verspannungsschicht reduziert und damit die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht erhöht.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Verspannungsschicht eine Dicke von wenigstens 10μηι, insbesondere von wenigstens 15μιη, und weiter insbesondere wenigstens 30μιη, auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel ein Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Bereitstellen eines Spiegelsubstrats; - Aufbringen einer piezoelektrischen Schicht sowie einer ersten und einer zweiten Elektrodenanordnung auf dem Spiegelsubstrat, wobei die piezoelektrische Schicht über die erste, auf der dem Spiegelsubstrat abgewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektro- denanordnung und die zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten
Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
- wobei die erste Elektrodenanordnung in einem Multifunktions- Schichtsystem eingebettet wird, welches zum einen eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zum anderen zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung der Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10"6 aufweist; und - Aufbringen eines Reflexionsschichtstapels zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus Quarzglas (S1O2) auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine absorbierende Schicht, insbesondere aus Kohlenstoff (C), auf. Gemäß einer Ausführungsform wird diese absorbierende Schicht jeweils vor Aufbringung des Reflexionsschichtstapels, insbesondere nach jeweiliger Durchführung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung, entfernt.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus dotiertem Quarzglas (S1O2) auf. Gemäß einer Ausführungsform weist das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) auf.
Bei dem Spiegel kann es sich insbesondere um einen Spiegel für eine mikro- lithographische Projektionsbelichtungsanlage handeln. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. In weiteren Anwendungen kann ein erfindungsgemäßer Spiegel auch z.B. in einer Anlage für Maskenmetrologie eingesetzt bzw. verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass in weiteren Anwendungen die Erfindung auch in einem optischen System mit einer Arbeitswellenlänge im VUV- Bereich (z.B. von weniger als 200nm) vorteilhaft realisiert werden kann.
Die Erfindung betrifft weiter ein optisches System, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit wenigstens einem Spiegel mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, sowie auch eine mikrolithographische Projektions- belichtungsanlage.
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 2-3 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus eines adaptiven Spiegels in weiteren Ausführungsformen der Erfindung; Figur 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Verfahrens zur Herstellung eines Spiegels gemäß der Erfindung;
Figur 5-7 schematische Darstellungen zur Erläuterung einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung;
Figur 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen
Aufbaus eines herkömmlichen adaptiven Spiegels; und Figur 9 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektions- belichtungsanlage. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Spiegels in einer Ausführungsform der Erfindung. Der Spiegel 10 umfasst insbesondere ein Spiegelsubstrat 12, welches aus einem beliebigen geeigneten Spiegelsubstratmaterial hergestellt ist. Geeignete Spiegelsubstratmaterialien sind z.B. Titandioxid (TiO2)-dotiertes Quarzglas, wobei lediglich beispielhaft (und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) die unter den Markenbezeichnungen 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 Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, handeln.
Die im Betrieb des optischen Systems erfolgende Beaufschlagung der optischen Wirkfläche 1 des Spiegels 10 mit elektromagnetischer EUV-Strahlung (in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet) kann eine inhomogene Volumenänderung des Spiegelsubstrats 12 und eine daraus resultierende Formänderung der optischen Wirkfläche 1 1 aufgrund der Temperaturverteilung zur Folge haben, die aus der Absorption von inhomogen auf die optische Wirkfläche 1 1 auftreffender Strahlung resultiert. Zur Korrektur einer solchen unerwünschten Form- änderung der optischen Wirkfläche 1 1 oder auch zur Korrektur anderweitiger, im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auftretender Aberrationen ist der Spiegel 10 adaptiv ausgelegt, wie im Weiteren näher erläutert wird. Hierzu weist der erfindungsgemäße Spiegel 10 eine piezoelektri- sehe Schicht 16 auf, welche im Ausführungsbeispiel aus Blei-Zirkonat-Titanat (Pb(Zr,Ti)O3, PZT) hergestellt ist und eine beispielhafte Dicke z.B. im Bereich von 1 μηι bis 2μιτι aufweisen kann. In weiteren Ausführungsformen kann die piezoelektrische Schicht 16 auch aus einem anderen geeigneten Material (z.B. Aluminium-Nitrid (AIN), Aluminium-Scandium-Nitrid (AIScN) oder Blei- Magnesium-Niobat (PbMgNb)) hergestellt sein. Die piezoelektrische Schicht 16 kann beispielsweise eine Dicke von weniger als 5pm, weiter insbesondere eine Dicke im Bereich von μιτι bis 2μιη aufweisen.
Ober- bzw. unterhalb der piezoelektrischen Schicht 16 befinden sich gemäß Fig. 1 jeweils (im Ausführungsbeispiel aus Platin hergestellte) Elektrodenanordnungen 14, 20, über welche der Spiegel 10 mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. Von diesen Elektrodenanordnungen 14, 20 ist die zweite, dem Substrat 12 zugewandte Elektrodenanordnung 14 als durchgehende, flächige Elektrode von konstanter Dicke ausgestaltet, wohingegen die erste Elektrodenanordnung 20 eine Mehrzahl von Elektroden 20a, 20b, 20c, ... aufweist, welche jeweils über eine Zuleitung 19a, 19b, 19c, ... mit einer elektrischen Spannung relativ zur ersten Elektrodenanordnung 14 beaufschlagbar sind. In weiteren Ausführungsformen kann umgekehrt zu Fig. 1 anstelle der ersten Elektrodenanordnung 20 auch die zweite Elektrodenanordnung 14 aus einer Mehrzahl von Elektroden aufgebaut und stattdessen die erste Elektrodenanordnung als durchgehend flächige Elektrode ausgestaltet sein. Des Weiteren weisen die Elektroden 20a, 20b, 20c, ... - ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre - eine hexagonale Geometrie auf, wobei sie insbesondere auch weitgehend flächendeckend und nur über vergleichsweise schmale Gräben voneinander isoliert angeordnet sein können. Die Erfindung ist generell nicht auf bestimmte Geometrien oder Abstände der Elektroden beschränkt (wobei der Abstand zwischen den Elektroden auch z.B. mehrere Millimeter (mm) oder mehrere Zentimeter (cm) betragen kann). Die Zuleitungen 19a, 19b, 19c, ... weisen gemäß Fig. 1 jeweils einen ersten, senkrecht zur Stapelrichtung des Reflexionsschichtstapels 21 verlaufenden Abschnitt und einen zweiten, in Stapelrichtung des Reflexionsschichtstapels 21 verlaufenden Abschnitt (auch als„Via" oder„Durchkontaktierung" bezeichnet) auf. Auch andere Arten der Kontaktierung sind möglich, wobei z.B. die Zulei- tungen in weiteren Ausführungsformen auch mit lediglich einem senkrecht zur Stapelrichtung verlaufenden Abschnitt (in zweidimensionaler Auslegung und ohne„Vias") realisiert werden können.
Des Weiteren weist der Spiegel 10 gemäß Fig. 1 zwischen dem Spiegelsub- strat 12 und der dem Spiegelsubstrat 12 zugewandten unteren Elektrode 14 eine Haftschicht 13 (im Beispiel aus Titan, Ti) auf. Ferner ist mit„15" eine zwischen der dem Substrat 12 zugewandten Elektrodenanordnung 14 und der piezoelektrischen Schicht 16 vorhandene Anwachsschicht bezeichnet. Diese Anwachsschicht 15 dient dazu, möglichst optimale kristalline Anwachs- Bedingungen und -Kontrolle für die piezoelektrische Schicht bereitzustellen und kann z.B. aus LaNiÜ3 hergestellt sein.
Im Betrieb des Spiegels 10 bzw. eines diesen Spiegel 10 aufweisenden optischen Systems führt das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektro- denanordnungen 14 und 20 über das sich im Bereich der piezoelektrischen Schicht 16 ausbildende elektrische Feld zu einer Auslenkung dieser piezoelektrischen Schicht 16. Auf diese Weise kann (etwa zur Kompensation von optischen Aberrationen z.B. infolge thermischer Deformationen bei auf die optische Wirkfläche 1 1 auftreffender EUV-Strahlung) eine Aktuierung des Spiegels 10 erzielt werden.
In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 weist der Spiegel 10 ferner eine Vermittlerschicht 17 auf. Diese Vermittlerschicht 17 steht in direktem elektrischem Kontakt zu den Elektroden 20a, 20b, 20c, ... (welche in Fig. 1 nur zur Veranschaulichung in Draufsicht dargestellt sind). Diese Vermittlerschicht 17 bildet als solche nicht den beanspruchten Gegenstand der vorliegenden Erfindung und dient dazu, innerhalb der piezoelektrischen Schicht zwischen den Elektro- den 20a, 20b, 20c, ... der Elektrodenanordnung 20 im Potential zu„vermitteln", wobei sie eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit (vorzugsweise weniger als 200 Siemens/Meter (S/m) aufweist mit der Folge, dass ein zwischen benachbarten Elektroden 20a, 20b, 20c, ... bestehender Spannungsunterschied im Wesentlichen über der Vermittlerschicht 17 abfällt. Wenngleich der Einsatz der Vermittlerschicht 17 in dem erfindungsgemäßen adaptiven Spiegel wie vorstehend beschrieben vorteilhaft ist, ist die Erfindung nicht auf das Vorhandensein einer solchen Vermittlerschicht beschränkt.
Die Elektroden 20a, 20b, 20c, ... sind in ein Multifunktions-Schichtsystem 18 eingebettet, welches im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 durch eine dotierte Quarz (SiO2)-Schicht gebildet wird und zur Einebnung der Elektrodenanordnung 20 dient. Dieses Multifunktions-Schichtsystem 18 sorgt nicht nur dafür, die die dem Gesamtschichtstapel durch die strukturierten Elektroden 20 und durch die Zuleitungen 19 aufgeprägten Strukturen zu glätten und einzu- ebnen, sondern sorgt darüber hinaus auch dafür, die Zuleitungen 19a, 19b, 19c, ... voneinander elektrisch zu isolieren und während des Fertigungsprozesses des Spiegels 10 eine interferometrische Vermessung ohne Beeinflussung der Messresultate durch die metallischen Strukturen der Elektrodenanordnung 20 sowie durch die piezoelektrische Schicht 16 zu ermöglichen. Die hierzu ge- mäß Fig. 1 vorgenommene Dotierung der Quarz (Si02)-Schicht kann z.B. den Einbau von Kohlenstoff (C)-Atomen umfassen, wodurch die Transmission für Strahlung der jeweiligen Prüfwellenlänge (welche beispielhaft im Bereich von 400nm-600nm liegen kann) hinreichend verringert wird mit der Folge, dass die darunterliegenden o.g. Strukturen (Elektrodenanordnung 20 und piezoelektri- sehe Schicht 16) für die interferometrische Vermessung nicht mehr sichtbar sind. Was die o.g. Glättung bzw. die erreichbare Oberflächenrauheit betrifft, so liegen beispielhafte geeignete Werte der jeweils mit Verfahren wie Roboterpolitur oder lonenstrahlbearbeitung erreichbaren Oberflächenrauheit bevorzugt bei weniger als 0.2nm RMS, weiter bevorzugt bei weniger als 0.15nm RMS im Ortsfrequenzbereich von 1 μιη bis 1 mm.
Was die elektrische Isolation der Zuleitungen betrifft, so weist die betreffende Schicht bzw. das Multifunktions-Schichtsystem 18 vorzugsweise eine Flächenleitfähigkeit von weniger als 1/(kQ m), insbesondere von weniger als 1/(ΜΩ ιη), auf.
Was schließlich die Ermöglichung der interferometrischen Vermessung betrifft, so weist die betreffende Schicht bzw. das Multifunktions-Schichtsystem 18 vorzugsweise eine Transmission von weniger als 10"9 auf.
In Ausführungsformen kann das Multifunktions-Schichtsystem 18 auch eine re- flektive Schicht aufweisen, welche für Strahlung der jeweiligen Arbeitswellenlänge eine Reflektivität von vorzugsweise wenigstens 10%, weiter bevorzugt wenigstens 30%, und weiter bevorzugt wenigstens 50%, aufweist.
Die Dicke der das Multifunktions-Schichtsystem 18 bildenden dotierten Quarz (SiO2)-Schicht kann beispielhaft im fertigen Spiegel im Bereich von (500- 700)nm liegen. Geht man weiter beispielhaft von einem während der Fertigung zu realisierenden Materialabtrag im Bereich von (600-800)nm aus, so setzt dies eine Ausgangsdicke des zu glättenden Teils des Multifunktions- Schichtsystems 18 von wenigstens 1.300nm voraus.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei im Vergleich zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktions- gleiche Komponenten mit um„20" erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
Im Unterschied zu Fig. 1 ist gemäß Fig. 2 das Multifunktions-Schichtsystem 38 als amorphe Siliziumschicht ausgestaltet, wodurch ebenfalls die für die inter- ferometrische Messbarkeit erforderliche Transmissionsverringerung erzielt wird. Zur Gewährleistung einer hinreichenden elektrischen Isolation kann die amorphe Siliziumschicht eine geeignete Dotierung aufweisen. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei im Vergleich zum Ausführungsbeispiel von Fig. 2 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit wiederum um„20" erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Im Unterschied zu Fig. 1 und Fig. 2 weist gemäß Fig. 3 das Multifunktions- Schichtsystem 58 einen Schichtstapel aus einer Quarz (SiO2)-Schicht 58a und einer amorphen Siliziumschicht 58b auf, wobei die für die interferometrische Messbarkeit erforderliche Transmissionsverringerung durch die amorphe Siliziumschicht 58b erzielt wird. Die Quarz (SiO2)-Schicht 58a dient zur Glät- tung und Einebnung der Elektrodenanordnung 60 sowie zur Gewährleistung einer hinreichenden elektrischen Isolation der Zuleitungen 59a, 59b, 59c, ... voneinander (so dass die amorphe Siliziumschicht 58b keine Isolationswirkung mehr aufweisen muss). Das durch die Quarz (SiO2)-Schicht 58a erzeugte Glättniveau wird durch die amorphe Siliziumschicht 58b nicht verschlechtert, so dass insgesamt ein Multifunktions-Schichtsystem 58 mit den drei vorstehend beschriebenen Wirkungen (Glättung, elektrische Isolation und Transmissionsverringerung bzw. Sicherstellung der interferometrischen Messbarkeit) erreicht wird. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Verfahrens zur Herstellung eines Spiegels gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen dadurch, dass während des Fertigungsprozesses eine Opferschicht 78b aus z.B. Kohlenstoff (C) zum Zwecke und für die Dauer der interfe- rometrischen Vermessung auf die Quarz (SiO2)-Schicht 78a aufgebracht und jeweils nach dieser Vermessung wieder entfernt wird, woraufhin jeweils ein neuer Schritt der Oberflächenbearbeitung erfolgen kann. Dabei kann die Dicke dieser Opferschicht 78b aus Kohlenstoff (C) z.B. 35nm betragen. Wenngleich die jeweils zum Zwecke und für die Dauer der interferometrischen Vermessung aufgebrachte Opferschicht 78b aus Kohlenstoff (C) im fertig hergestellten Spiegel nicht mehr vorhanden sein muss, sollen von der vorliegenden Erfindung auch Ausführungsformen umfasst sein, bei denen die Opferschicht 78b aus Kohlenstoff (C) abschließend im Schichtaufbau des Spiegels belassen wird.
Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung. Der in Fig. 5 schematisch dargestellte Schichtaufbau um- fasst zunächst analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ein Spiegelsubstrat 92, eine Pufferschicht 93, eine zwischen Elektrodenanordnungen 94, 99 befindliche piezoelektrische Schicht 96 und einen Reflexionsschichtstapel 101 . In der Ausführungsform von Fig. 5 wird nun dem Problem Rechnung getragen, dass in der Praxis eine unerwünschte Reduzierung des d33-Koeffizienten auftritt, welcher die für die lineare Ausdehnung abhängig von der an die piezoelektrische Schicht 96 angelegten elektrischen Spannung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung verantwortliche Komponente des Dielektrizitäts- tensors beschreibt. Ursache für dieses Problem ist ein bei Spannungsbeaufschlagung der Elektroden auftretendes und mit einer Querkontraktion einhergehendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat. Dieser Effekt tritt vor allem bei weichen, nicht steifen Spiegelsubstratmaterialien (mit kleinem Elastizitätsmodul) zutage und hat letztlich die unerwünschte Folge, dass die effektiv zur Verformung der optischen Wirkfläche des Spiegels nutzbare Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung signifikant abnimmt.
Fig. 6a-6b zeigen Diagramme mit entsprechenden Simulationsergebnissen für unterschiedliche Substratmaterialien, wobei die Kurven„C" und„E" die jeweils für die Unterseite (d.h. die dem Substrat zugewandte Seite) auftretende Deformation der piezoelektrischen Schicht für ein Quarzsubstrat (Fig. 6a) bzw. für ein Siliziumsubstrat (Fig. 6b) angeben, und wobei die Kurven„D" und„F" die jeweils für die Oberseite (d.h. die dem Substrat abgewandte Seite) auftretende Deformation der piezoelektrischen Schicht angeben.
Um diesem Effekt entgegenzuwirken, weist ein erfindungsgemäßer Spiegel in dem in Fig. 5 schematisch dargestellten Aufbau eine Verspannungsschicht (=„bracing layer") 98 auf, welche auf der dem Reflexionsschichtstapel 101 zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht 96 bzw. der Elektrodenanordnung 99 angeordnet ist. Diese Verspannungsschicht 98 kann aus einem Material wie z.B. Quarzglas (SiO2) hergestellt sein, welches einen zum Material des Spiegelsubstrats 92 vergleichbaren Wert des Elastizitätsmoduls (Young'sches Modul) aufweist. Auf diese Weise kann eine (anschaulich durch den hinsichtlich des vorstehend beschriebenen Einsinkeffektes gespiegelten Aufbau verständliche) Kompensationswirkung erzielt werden mit der Folge, dass die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht 96 vergrößert wird. Für eine signifikante Kompensationswirkung kann die Verspannungsschicht 98 z.B. eine Dicke von größenordnungsmäßig 30μιτι aufweisen.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm, in welchem der Effekt einer Verspannungsschicht mit einer Dicke von 30μιη auf die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht durch Vergleich mit einem Spiegel ohne die Verspannungsschicht dargestellt ist.
Die vorstehend beschriebene Kompensationswirkung durch die Verspannungsschicht 98 kann auch in Kombination mit den zuvor beschriebenen Wirkungen des erfindungsgemäßen Multifunktions-Schichtsystems erzielt werden.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist. Gemäß Fig. 9 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 900 einen Feldfacettenspiegel 903 und einen Pupillenfacettenspiegel 904 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 903 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 901 und einen Kollektorspiegel 902 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 904 sind ein erster Teleskopspiegel 905 und ein zweiter Teleskopspiegel 906 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 907 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 951 -956 umfassenden Projek- tionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 921 auf einem Maskentisch 920 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 961 auf einem Wafertisch 960 befindet.
Von den Spiegeln 951 -956 des Projektionsobjektivs können insbesondere die - bezogen auf den optischen Strahlengang im Anfangsbereich des Projektionsobjektivs angeordneten - Spiegel 951 und 952 in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet sein, da der erzielte Effekt einer Kompensation thermischer De- formationen infolge der an diesen Spiegeln 951 , 952 aufgrund der noch vergleichsweise geringen aufsummierten Reflexionsverluste und damit 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 alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Spiegel, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (1 1 , 31 ) aufweist, mit
• einem Spiegelsubstrat (92);
• einem Reflexionsschichtstapel (101 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge;
• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (96), welche zwischen Spiegelsubstrat (92) und Reflexionsschichtstapel (101 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (101 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (96) befindliche Elektrodenanordnung (99) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (92) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (96) befindliche Elektrodenanordnung (94) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist; und
• einer Verspannungsschicht (98), welche ein mit der Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld einhergehendes Einsinken der piezoelektrischen Schicht (96) in das Spiegelsubstrat (92) im Vergleich zu einem analogen Aufbau ohne die Verspannungsschicht reduziert und damit die effektive Auslenkung der piezoelektrischen Schicht (96) erhöht.
2. Spiegel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannungsschicht (98) Quarzglas (S1O2) aufweist.
3. Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannungsschicht (98) eine Dicke von wenigstens Ι Ομηη, weiter insbesondere von wenigstens 15pm, und weiter insbesondere von wenigstens 30μιτι, aufweist.
4. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Multifunktions-Schichtsystem (18, 38, 58) vorgesehen ist, welches unter Einbettung der ersten Elektrodenanordnung eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zusätzlich zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung einer Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10"6 aufweist.
5. Spiegel, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (1 1 , 31 , 51 ) aufweist, mit
• einem Spiegelsubstrat (12, 32, 52);
• einem Reflexionsschichtstapel (21 , 41 , 61 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (1 1 , 31 , 51 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge; und
• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56), welche zwischen Spiegelsubstrat (12, 32, 52) und Reflexionsschichtstapel (21 , 41 , 61 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 , 41 , 61 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56) befindliche Elektrodenanordnung (20, 40, 60) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12, 32, 52) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56) befindliche Elektrodenanordnung (14, 34, 54) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
• wobei ein Multifunktions-Schichtsystem (18, 38, 58) vorgesehen ist, welches unter Einbettung der ersten Elektrodenanordnung eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zusätzlich zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung einer Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10"6 aufweist.
6. Spiegel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem (18, 38, 58) für elektromagnetische Strahlung der Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10~7, insbesondere von weniger als 10"8, weiter insbesondere von weniger als 10"9, aufweist.
7. Spiegel nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem (18) eine Schicht aus dotiertem Quarzglas (S1O2) aufweist.
8. Spiegel nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem (38, 58) eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) aufweist.
9. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt ist.
10. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Spiegel für eine mikrolithographische Projektions- belichtungsanlage ist.
1 1 . Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
• Bereitstellen eines Spiegelsubstrats (12, 32, 52, 72);
• Aufbringen einer piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56, 76) sowie einer ersten und einer zweiten Elektrodenanordnung auf dem Spiegelsubstrat (12, 32, 52, 72), wobei die piezoelektrische Schicht (16, 36, 56) über die erste, auf der dem Spiegelsubstrat (12, 32, 52, 72) abgewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56, 76) befindliche Elektrodenanordnung (20, 40, 60, 80) und die zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12, 32, 52, 72) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36, 56, 76) befindliche Elektrodenanordnung (14, 34, 54, 74) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;
• wobei die erste Elektrodenanordnung in einem Multifunktions- Schichtsystem eingebettet wird, welches zum einen eine glättende Oberflächenbearbeitung ermöglicht und zum anderen zur Ermöglichung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung für elektromagnetische Strahlung einer Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10"6 aufweist; und
• Aufbringen eines Reflexionsschichtstapels (21 , 41 , 61 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (1 1 , 31 , 51 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem (18, 38, 58) für elektromagnetische Strahlung der Prüfwellenlänge eine Transmission von weniger als 10"7, insbesondere von weniger als 10"8, weiter insbesondere von weniger als 10"9, aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus Quarzglas (SiO2) aufweist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem eine absorbierende Schicht (98), insbesondere aus Kohlenstoff (C), aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese absorbierende Schicht (98) jeweils vor Aufbringung des Reflexionsschichtstapels (21 , 41 ,61 ), insbesondere nach jeweiliger Durchführung einer oberflächeninterferometrischen Vermessung, entfernt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus dotiertem Quarzglas (SiO2) aufweist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktions-Schichtsystem eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) aufweist.
18. Optisches System, insbesondere Beleuchtungseinrichtung oder Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System einen Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
19. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (200) mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage ein optisches System nach Anspruch 18 aufweist.
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