WO2021224036A1 - Method for operating a deformable mirror, and optical system having a deformable mirror - Google Patents

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WO2021224036A1 PCT/EP2021/060757 EP2021060757W WO2021224036A1 WO 2021224036 A1 WO2021224036 A1 WO 2021224036A1 EP 2021060757 W EP2021060757 W EP 2021060757W WO 2021224036 A1 WO2021224036 A1 WO 2021224036A1
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piezoelectric layer
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electrode arrangement
layer
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Hans Michael STIEPAN
Toralf Gruner
Kerstin HILD
Evgeny SAVELYEV
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a deformable mirror, and an optical system with a deformable mirror.
  • Microlithography is used to manufacture microstructured components such as integrated circuits or LCDs.
  • the microlithography process is carried out in what is known as a projection exposure system, which has an illumination device and a projection lens.
  • a substrate e.g. a silicon wafer
  • 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 over this piezoelectric layer by applying an electrical voltage to both sides of the piezoelectric Layer arranged electrodes is generated.
  • the reflective layer system of the adaptive mirror is also deformed so that, for example, imaging errors (possibly also temporally variable imaging errors) can be at least partially compensated for by suitable control of the electrodes.
  • the mirror 80 comprises in particular a mirror substrate 82 and a reflective layer system 91 and has a piezoelectric layer 86, which in the example is made of lead-zirconate-titanate (Pb ( Zr, Ti) 03, PZT) is made. Above or below the piezoelectric layer 86 are electrode arrangements, via which the mirror 80 can be subjected to an electric field for generating a locally variable deformation.
  • a piezoelectric layer 86 which in the example is made of lead-zirconate-titanate (Pb ( Zr, Ti) 03, PZT) is made.
  • Pb ( Zr, Ti) 03, PZT lead-zirconate-titanate
  • the second electrode arrangement facing the substrate 82 is designed as a continuous, flat electrode 84 of constant thickness, whereas the first electrode arrangement has a plurality of electrodes 90, each of which can be supplied with an electrical voltage relative to the electrode 84 via a lead 89 .
  • the electrodes 90 are embedded in a common smooth layer 88 which is made, for example, of quartz (S1O2) and serves to level the electrode arrangement formed from the electrodes 90.
  • the mirror 80 has between the mirror substrate 82 and the Mirror substrate 82 facing lower electrode 84 has an adhesive layer 83 (e.g. made of titanium, Ti) and a buffer layer 85 (e.g.
  • an actuation of the mirror 80 can be achieved.
  • the mirror 80 also has a mediator layer 87.
  • This mediator layer 87 is in direct electrical contact with the electrodes 90 (which are shown in plan view in FIG. 8a for illustration purposes only).
  • This mediator layer 87 serves to “mediate” between these electrodes 90 in the potential, whereby it has only a low electrical conductivity with the result that a voltage difference existing between adjacent electrodes 90 essentially drops across the mediator layer 87.
  • the invention relates to a method for operating a deformable mirror, the mirror having:
  • a reflective layer system for reflecting electromagnetic radiation incident on an optical effective surface of the mirror
  • At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and reflective layer system and has a first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflective layer system and a second electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate Electrode arrangement can be acted upon by a voltage control of the first and / or the second electrode arrangement with an electric field for generating a locally variable deformation.
  • the method according to the invention has the following steps: a) determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer; and b) adapting the voltage control of the first and / or the second electrode arrangement as a function of the temperature distribution determined in step a).
  • reflective layer system is intended to include both multiple layer systems or reflective layer stacks and single layers.
  • the present invention is based in particular on the concept of adapting the voltage control of the electrode arrangements in a deformed mirror with a piezoelectric layer that can be acted upon via electrode arrangements with an electrical field to generate a locally variable deformation depending on a previously determined temperature distribution in the area of the piezoelectric layer
  • the linear expansion of the material of the piezoelectric layer which is achieved as a function of the voltage for the relevant temperature distribution - which in turn can be determined in advance by means of a calibration - is taken into account.
  • the coefficient that 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 responsible for the linear expansion in the direction perpendicular to the effective optical surface.
  • the invention includes, inter alia, the principle that, in the case of a mirror deformed by means of a piezoelectric layer, initially a currently im Determine the temperature distribution in the area of this piezoelectric layer and then, knowing the values of the d 33 coefficient of the piezoelectric layer that apply to the respective temperature distribution, apply the correct electrical voltage from the outset, taking into account the heating that has taken place, in order to achieve a desired deformation of the mirror .
  • the temperature distribution in the area of the piezoelectric layer can be determined in different ways. According to a preferred embodiment (but without the invention being restricted to this), the temperature distribution is determined by measuring a leakage current flowing between the electrode arrangements via the piezoelectric layer.
  • the invention is based on the consideration that the piezoelectric layer has a typically relatively high but finite electrical resistance (usually in the megaohm to gigaohm range), so that an electrical leakage current between the electrode arrangements via the piezoelectric Layer occurs, which is of a comparatively small but measurable order of magnitude (typical values of this leakage current being in the microampere range).
  • the invention now makes use of the further knowledge that said leakage current has a significant temperature dependency and can consequently be used as an indicator of the currently existing temperature in the area of the piezoelectric layer.
  • the invention also includes the concept of using the (actually parasitic) leakage current via the piezoelectric layer for temperature determination and for correct voltage control of the electrodes with regard to this temperature or the corresponding piezoelectric properties of the piezoelectric layer.
  • the temperature distribution is determined in step a) in a spatially resolved manner.
  • the temperature distribution is determined in step a) in a time-resolved manner.
  • the first or the second electrode arrangement has a plurality of electrodes, each of which can be subjected to an electrical voltage relative to the first other electrode arrangement via a supply line.
  • the voltage control in step b) is adapted in such a way that an electrical voltage is applied to these electrodes independently of one another as a function of a locally varying temperature distribution determined in step a).
  • the voltage control is adapted in step b) taking into account a calibration carried out beforehand, with this calibration determining a deformation of the piezoelectric layer for different temperatures.
  • this calibration is carried out in a calibration stand which has a heating device for setting different temperatures on the mirror, a unit for voltage control and leakage current measurement on the mirror and an interferometric measuring arrangement for measuring surface deformation of the mirror.
  • the determination of the temperature distribution in step a) comprises the measurement of a leakage current flowing between the electrode arrangements via the piezoelectric layer.
  • the measurement of the leakage current takes place in a spatially resolved manner.
  • the determination of the temperature distribution in step a) comprises an impedance measurement to determine a temperature-dependent capacitance of the piezoelectric layer.
  • the first or the second electrode arrangement has a plurality of electrodes, these electrodes being brought to the same electrical potential before the leakage current is measured.
  • one of the electrode arrangements is assigned an intermediary layer for setting an at least regionally continuous course of the electrical potential along the respective electrode arrangement.
  • the temperature distribution is determined in step a) using at least one infrared camera, in which case the temperature distribution is inferred from a camera image recorded by this infrared camera.
  • the temperature distribution is determined in step a) using an arrangement of temperature sensors located in the mirror substrate.
  • the invention further relates to an optical system with
  • the piezoelectric layer having a first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer system and a second electrode arrangement on the mirror substrate facing side of the piezoelectric layer located electrode arrangement can be acted upon with an electric field for generating a locally variable deformation;
  • the optical system has a device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer.
  • the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer is designed based on the measurement of a leakage current flowing between the electrode arrangements via the piezoelectric layer.
  • the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer is designed based on an impedance measurement to determine the temperature-dependent capacitance of the piezoelectric layer.
  • the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer has an infrared camera for recording a camera image of the optical active surface.
  • the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer has an arrangement of temperature sensors located in the mirror substrate.
  • the mirror is designed for a working wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm.
  • the optical system is a lighting device or a projection lens of a microlithographic projection exposure system.
  • the invention further relates to a microlithographic projection exposure system with an illumination device and a projection lens, wherein the Projection exposure system has an optical system with the features described above be.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration to explain a determination of the temperature distribution taking place in an adaptive mirror in the region of the piezoelectric layer according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram for the adaptive mirror according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a schematic illustration to explain a determination of the temperature distribution in an adaptive mirror in the region of the piezoelectric layer according to a further embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a calibration stand which can be used in the method according to the invention
  • FIG. 5 shows a diagram for explaining a possible sequence of a method according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic illustration to explain the possible structure of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the EUV;
  • FIG. 7 shows a schematic illustration to explain the possible structure of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the VUV.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration to explain the possible structure of a conventional adaptive mirror.
  • Fig. 1 shows a schematic illustration to explain the structure of a mirror according to the invention in an exemplary embodiment of the inven tion.
  • the mirror 10 comprises a mirror substrate 12 which is produced from any suitable mirror substrate material.
  • Suitable mirror substrate materials include titanium dioxide (Ti0 2) -doped quartz glass, which in way of example only (and without the invention being limited thereto) under the trade designation ULE ® (manufactured by Corning Inc.) sold material can be used.
  • Other suitable materials are Lithiumaluminosili- cate glass ceramics, for example, under the names Zerodur ® (Schott AG) or Clearceram ® (manufactured by Ohara Inc.) sold.
  • other materials such as silicon (Si) are also conceivable.
  • the mirror 10 has, in a manner known per se, a reflective layer system 21 which, in the embodiment shown, comprises a molybdenum-silicon (Mo-Si) layer stack merely by way of example.
  • a suitable one can be used merely by way of example Structure comprise about 50 layers or layer packages of a layer system of molybdenum (Mo) layers with a layer thickness of 2.4 nm each and silicon (Si) layers with a layer thickness of 3.3 nm each.
  • the reflective layer system can also be a single layer.
  • the mirror 10 can in particular be an EUV mirror of an optical system, in particular of the projection objective or the lighting device of a microlithographic projection exposure system.
  • the mirror 10 has a piezoelectric layer 16, which in the example is made of lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) 03, PZT). Above or below the piezoelectric layer 16 are electrode arrangements, via which the mirror 10 can be subjected to an electric field for generating a locally variable deformation.
  • the second electrode arrangement facing the substrate 12 is designed as a continuous, flat electrode 14 of constant thickness, whereas the first electrode arrangement has a plurality of electrodes 20, each with an electrical voltage relative to the electrode 14 via a lead 19 can be acted upon.
  • the electrodes 20 are embedded in a common smooth layer 18, which is made of quartz (S1O2), for example, and is used to level the electrode arrangement formed by the electrodes 20.
  • the mirror 10 has an adhesive layer 33 (e.g. made of titanium, Ti) between the mirror substrate 12 and the lower electrode facing the mirror substrate 12 and a buffer layer 15 (e.g. made of LaNiOs) arranged between the electrode arrangement facing the substrate 12 and the piezoelectric layer 16 ), which further supports the growth of PZT in an optimal, crystalline structure and ensures constant polarization properties of the piezoelectric layer over the service life.
  • an adhesive layer 33 e.g. made of titanium, Ti
  • a buffer layer 15 e.g. made of LaNiOs
  • the application of an electrical voltage leads to the Electrodes 20 via the developing electric field to deflect the piezoelectric layer 16.
  • an actuation of the mirror 10 can be achieved - e.g. to compensate for optical aberrations, e.g. .
  • 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) and serves to "mediate" between the electrodes 20 in potential, whereby they have only a low electrical conductivity (preferably less than 200 Siemens / meter (S / m)), so that a voltage difference existing between adjacent electrodes 20 essentially drops over the mediating layer 17.
  • this temperature determination takes place by measuring the leakage current flowing between the electrode arrangements across the piezoelectric layer, the invention showing a significant temperature dependence of this leakage current or the temperature dependence of the ohm, which is decisive for the magnitude of the leakage current .
  • Fig. 2 shows for explanation of this concept, an equivalent circuit diagram for the purpose described with reference to FIG. 1, structure of the deformable mirror 10. In this case, whoever the to the individual electrodes 20 of the reflection layer system 21 facing the electrode assembly, respectively voltages Ui, U 2, ..., U n created.
  • the mediator layer 17 present in the mirror 10 as described can be viewed as a continuous voltage divider from a plurality of ohms ' resistors RML as shown in FIG.
  • the electrode arrangement facing the substrate 12 is grounded according to FIG. 2, and the application of voltage to the electrodes 20 to achieve expansion of the piezoelectric layer 16 or an accompanying mirror deformation corresponds to the charging of the electrodes 20 of the first electrode arrangement, the electrode 14 of the second the electrode assembly as well as the intervening piezoelectric layer 16 formed capacitors C.
  • the piezoelectric layer 16 is according to Fig. 2, see also as a voltage divider from Ohm 'resistors RPZT viewed.
  • a corresponding measuring device for measuring the leakage current is only indicated in FIG. 1 and denoted by “25”.
  • Such a measuring device 25 can in particular per electrode 20 or Lead 19 have an ammeter, wherein the corresponding ammeter can also be housed away from the mirror 10, for example in an electronic module typically for the control of the electrodes 20 that is already present in the electronics module.
  • measuring electrodes that are not in electrical contact with the mediation layer 17 or that are electrically insulated from this mediation layer 17 can also be provided for measuring the leakage current. Since no optically effective mirror deformation is achieved in the area of such measuring electrodes, the relative surface area of said measuring electrodes is preferably selected to be small (in particular less than 1%, further in particular less than 0.1%).
  • a leakage current-based determination of the temperature distribution in the region of the piezoelectric layer 16 can also take place using the fact that the capacitance of the piezoelectric layer 16 also has a significant temperature dependency.
  • an alternating electric field can be used temporarily via the electrode arrangements and for the purpose of determining the temperature according to the invention applied and an impedance measurement carried out.
  • This alternating electric field can in particular have a frequency in the range from 10 Hz to 100 kHz, further in particular in the range from 100 Hz to 10 kHz.
  • the concept according to the invention is not limited to the measurement of leakage currents described above.
  • the temperature distribution in the area of the piezoelectric layer can also be determined using temperature sensors which - as only indicated schematically in FIG. 3 - can be arranged, for example, within the mirror substrate and as close as possible to the piezoelectric layer .
  • FIG. 3 components that are analogous or essentially functionally the same as in FIG. 1 are denoted by reference numbers increased by “20”.
  • the temperature sensors 45 can be equipped in particular in the form of temperature-dependent resistors or impedances coupling to the temperature field of the piezoelectric layer 36, bridge circuits known in the prior art can be used for high-precision resistance measurement.
  • the determination according to the invention of the temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer can also be carried out using an infrared camera, in which case the temperature distribution can be inferred from a camera image recorded by this infrared camera.
  • the voltage control of the first and / or second electrode arrangement is adapted as a function of this temperature distribution, so that the mirror deformation achieved via this voltage control or that in the optical system is ultimately If the aberration correction is effected, the corresponding current temperature distribution and the resulting piezoelectric properties (in particular the value of the d33 coefficient) are taken into account.
  • the deformation of the piezoelectric layer for different temperatures is preferably determined in a preliminary calibration.
  • a calibration stand that can be used for this purpose can, for example, have an interferometric structure in which the deformation of the piezoelectric layer is determined at a given electrical voltage and at different temperatures (e.g. set via an infrared heating source).
  • Fig. 4 shows a schematic representation of the possible structure of such a calibration stand.
  • the expansion coefficient d33 is determined via the interferometric measurement of the surface deformation of the deformable mirror (labeled “54” in FIG. 4).
  • a heating device 55 eg an IR radiator
  • the calibration stand also has an infrared camera 57 for temperature measurement and an electronic unit labeled “56” for voltage control and leakage current measurement.
  • a light source not shown
  • CGH Computergenerier th hologram
  • a Reference wave By reflection of this CGH 53 emanating the electromagnetic radiation at a reference mirror 60 is a Reference wave is generated, whereas a test wave is generated by reflection of the electromagnetic radiation emanating from the CGH 53 on the mirror 54.
  • the reference wave and the test wave reach a detector 59 (eg in the form of a CCD camera) via the beam splitter 52 and an ocular lens 58 and interfere there with one another, so that an interferogram for the Mirror surface of the mirror 54 is drawn on.
  • Fig. 5 shows a diagram to explain the possible sequence of a method according to the invention. 5 initially in an optional step S51 using a calibration stand (e.g. with the structure described above with reference to FIG. 4) for different temperatures and different electrical voltages applied to the electrode arrangements of the deformierba ren mirror, the electrode-resolved ( or spatially resolved) determination of the d33 coefficient or the deformation of the piezoelectric layer of the deformable mirror as a function of the leakage current.
  • a calibration stand e.g. with the structure described above with reference to FIG. 4
  • a subsequent step S52 the values of the d33 coefficient obtained for the respective electrodes of the deformable mirror are stored in a database (created for the individual mirror) as a function of the leakage current. Then, in step S53, a target profile of the relevant deformable mirror is specified when the microlithographic projection exposure system is in operation.
  • step S54 the measurement of the respective leakage currents is carried out, whereupon in step S55 a location-dependent determination of the d33 coefficient takes place on the basis of the measured leakage currents and the aforementioned database.
  • an electrical voltage required to set the desired target profile is determined. This electrical voltage is in step S57 to the Electrode arrangements of the deformable mirror applied.
  • a periodic control measurement of the leakage currents is carried out.
  • 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 is arranged in the light path below, which deflects the radiation hitting 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 lens in an image plane in which a substrate 661 coated with a light-sensitive layer (photoresist) is located on a wafer table 660.
  • the projection exposure system 700 has an illumination device 710 and a projection objective 720.
  • the lighting device 710 is used to illuminate a structure-bearing mask (reticle) 730 with light from a light source unit 701, which comprises, for example, an ArF excimer laser for a working wavelength of 193 nm and beam shaping optics that generate a parallel light bundle.
  • the lighting device 710 has an optical unit 711 which, among other things, includes a deflecting mirror 712 in the example shown.
  • the optical unit 711 can, for example, be a diffractive optical unit for generating different lighting settings (ie intensity distributions in a pupil plane of the lighting device 710) Element (DOE) and have a zoom axicon system.
  • a light mixing device (not shown) in the beam path, which, for example, in a manner known per se, can have an arrangement of micro-optical elements suitable for achieving light mixing, as well as a lens group 713, behind which there is a field plane with a reticle masking system (REMA), which is imaged by a REMA lens 714 following in the direction of light propagation onto the structure-bearing mask (reticle) 730 arranged in a further field plane and thereby delimits the illuminated area on the reticle.
  • reticle masking system reticle masking system
  • the structure-bearing mask 730 is imaged with the projection objective 720 on a substrate or a wafer 740 provided with a light-sensitive layer (photoresist).
  • the projection objective 720 can in particular be designed for immersion operation, in which case an immersion medium is located in front of the wafer or its light-sensitive layer in relation to the direction of light propagation. Furthermore, it can, for example, have a numerical aperture NA greater than 0.85, in particular greater than 1.1.
  • any mirror of the projection exposure apparatus 600 or 700 described with reference to FIG. 6 or FIG. 7 can be configured as a deformable or adaptive mirror in the manner according to the invention.

Abstract

The invention relates to a method for operating a deformable mirror and to an optical system having a deformable mirror, the mirror (10, 30) comprising a mirror substrate (12, 32), a reflection layer system (21, 41) for reflecting electromagnetic radiation impinging on an active optical area (11, 31) of the mirror, and at least one piezoelectric layer (16, 36) which is arranged between the mirror substrate and reflection layer system and which can be subjected to an electric field by means of a first electrode arrangement provided on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer system and a second electrode arrangement provided on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate by voltage actuation of the first and/or second electrode arrangement in order to generate a locally variable deformation. A method according to the invention has the following steps: Determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer; and adjusting the voltage actuation of the first and/or the second electrode arrangement depending on the temperature distribution determined in step a).

Description

Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, sowie optisches System mit einem deformierbaren Spiegel Method for operating a deformable mirror and an optical system with a deformable mirror
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patent anmeldung DE 10 2020 205 752.4, angemeldet am 7. Mai 2020. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference“) mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen. The present application claims the priority of the German patent application DE 10 2020 205 752.4, filed on May 7, 2020. The content of this DE application is incorporated by reference into the present application text.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der Erfindung Field of invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spie gels, sowie ein optisches System mit einem deformierbaren Spiegel. The invention relates to a method for operating a deformable mirror, and an optical system with a deformable mirror.
Stand der Technik State of the art
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie bei spielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikrolithogra phieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durch geführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv auf weist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer licht empfindlichen 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 Wellenlän gen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeig neter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponen ten für den Abbildungsprozess verwendet. Microlithography is used to manufacture microstructured components such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in what is known as a projection exposure system, which has an illumination device and a projection lens. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is projected by means of the projection lens onto a substrate (e.g. a silicon wafer) coated with a light-sensitive layer (= photoresist) and arranged in the image plane of the projection lens, in order to create the mask structure on the light-sensitive Transfer coating of the substrate. In projection lenses designed for the EUV range, ie at wavelengths of, for example, about 13 nm or about 7 nm, mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable translucent refractive materials.
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 das Reflexionsschichtsystem des adaptiven Spiegels, so dass durch geeignete Ansteuerung der Elektroden beispielsweise Abbildungs fehler (ggf. auch zeitlich veränderliche Abbildungsfehler) wenigstens teilweise kompensiert werden können. It is also known to design 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 over this piezoelectric layer by applying an electrical voltage to both sides of the piezoelectric Layer arranged electrodes is generated. In the event of local deformation of the piezoelectric layer, the reflective layer system of the adaptive mirror is also deformed so that, for example, imaging errors (possibly also temporally variable imaging errors) can be at least partially compensated for by suitable control of the electrodes.
Fig. 8 zeigt in lediglich schematischer Darstellung einen prinzipiell möglichen Aufbau eines herkömmlichen adaptiven Spiegels 80. Der Spiegel 80 umfasst insbesondere ein Spiegelsubstrat 82 sowie ein Reflexionsschichtsystem 91 und weist eine piezoelektrische Schicht 86 auf, welche im Beispiel aus Blei-Zirkonat- Titanat (Pb(Zr,Ti)03, PZT) hergestellt ist. Ober- bzw. unterhalb der piezoelektri schen Schicht 86 befinden sich Elektrodenanordnungen, über welche der Spiegel 80 mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. Von diesen Elektrodenanordnungen ist die zweite, dem Substrat 82 zugewandte Elektrodenanordnung als durchgehende, flächige Elektrode 84 von konstanter Dicke ausgestaltet, wohingegen die erste Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von Elektroden 90 aufweist, welche jeweils über eine Zuleitung 89 mit einer elektrischen Spannung relativ zur Elektrode 84 beaufschlagbar sind. Die Elektroden 90 sind in eine gemeinsame Glättschicht 88 eingebettet, welche z.B. aus Quarz (S1O2) hergestellt ist und zur Einebnung der aus den Elektroden 90 gebildeten Elektrodenanordnung dient. Des Weiteren weist der Spiegel 80 zwischen dem Spiegelsubstrat 82 und der dem Spiegelsubstrat 82 zugewandten unteren Elektrode 84 eine Haftschicht 83 (z.B. aus Titan, Ti) und eine zwischen der dem Substrat 82 zugewandten Elektroden anordnung und der piezoelektrischen Schicht 86 angeordnete Pufferschicht 85 (z.B. aus LaNiC ) auf, welche das Aufwachsen von PZT in optimaler, kristalliner Struktur weiter unterstützt und gleichbleibende Polarisationseigenschaften der piezoelektrischen Schicht 86 über die Lebensdauer sicherstellt. 8 shows, in a merely schematic representation, a construction of a conventional adaptive mirror 80 that is possible in principle. The mirror 80 comprises in particular a mirror substrate 82 and a reflective layer system 91 and has a piezoelectric layer 86, which in the example is made of lead-zirconate-titanate (Pb ( Zr, Ti) 03, PZT) is made. Above or below the piezoelectric layer 86 are electrode arrangements, via which the mirror 80 can be subjected to an electric field for generating a locally variable deformation. Of these electrode arrangements, the second electrode arrangement facing the substrate 82 is designed as a continuous, flat electrode 84 of constant thickness, whereas the first electrode arrangement has a plurality of electrodes 90, each of which can be supplied with an electrical voltage relative to the electrode 84 via a lead 89 . The electrodes 90 are embedded in a common smooth layer 88 which is made, for example, of quartz (S1O2) and serves to level the electrode arrangement formed from the electrodes 90. Furthermore, the mirror 80 has between the mirror substrate 82 and the Mirror substrate 82 facing lower electrode 84 has an adhesive layer 83 (e.g. made of titanium, Ti) and a buffer layer 85 (e.g. made of LaNiC) arranged between the electrode arrangement facing the substrate 82 and the piezoelectric layer 86, which the growth of PZT in optimal, crystalline Structure further supported and ensures constant polarization properties of the piezoelectric layer 86 over the service life.
Im Betrieb des Spiegels 80 bzw. eines diesen Spiegel 80 aufweisenden opti schen Systems führt das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektro den 90 bzw. 84 und über das sich ausbildende elektrische Feld zu einer Auslen kung der piezoelektrischen Schicht 86. Auf diese Weise kann - etwa zur Kom pensation von optischen Aberrationen z.B. infolge thermischer Deformationen bei auf die optische Wirkfläche 81 auftreffender EUV-Strahlung - eine Aktuierung des Spiegels 80 erzielt werden. When the mirror 80 or an optical system having this mirror 80 is in operation, the application of an electrical voltage to the electrodes 90 or 84 and, via the electrical field that forms, leads to a deflection of the piezoelectric layer 86. In this way, - For example, to compensate for optical aberrations, for example as a result of thermal deformations in the case of EUV radiation impinging on the optical active surface 81, an actuation of the mirror 80 can be achieved.
Gemäß Fig. 8 weist der Spiegel 80 ferner eine Vermittlerschicht 87 auf. Diese Vermittlerschicht 87 steht in direktem elektrischem Kontakt zu den Elektroden 90 (welche in Fig. 8a nur zur Veranschaulichung in Draufsicht dargestellt sind). Diese Vermittlerschicht 87 dient dazu, zwischen diesen Elektroden 90 im Poten tial zu „vermitteln“, wobei sie eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist mit der Folge, dass ein zwischen benachbarten Elektroden 90 bestehender Spannungsunterschied im Wesentlichen über der Vermittlerschicht 87 abfällt. According to FIG. 8, the mirror 80 also has a mediator layer 87. This mediator layer 87 is in direct electrical contact with the electrodes 90 (which are shown in plan view in FIG. 8a for illustration purposes only). This mediator layer 87 serves to “mediate” between these electrodes 90 in the potential, whereby it has only a low electrical conductivity with the result that a voltage difference existing between adjacent electrodes 90 essentially drops across the mediator layer 87.
Ein beim Betrieb des vorstehend beschriebenen adaptiven Spiegels in der Praxis auftretendes Problem ist jedoch, dass infolge der Absorption der von der EUV-Lichtquelle emittierten Strahlung die damit einhergehende Erwärmung der EUV-Spiegel auch eine entsprechende Erwärmung der im adaptiven bzw. de formierbaren Spiegel vorhandenen piezoelektrischen Schicht bewirkt. Diese Erwärmung hat infolge einer bestehenden Temperaturabhängigkeit des piezo elektrischen Effekts (d.h. insbesondere der Größe der für eine bestimmte ange legte elektrischen Spannung erzielten räumlichen Ausdehnung der piezoelektri schen Schicht bzw. der hierdurch bewirkten Spiegeldeformation) zur Folge, dass eine ohne Berücksichtigung der o.g. Erwärmung berechnete Spannungsansteuerung der Elektrodenanordnungen im adaptiven Spiegel nicht mehr exakt zur gewünschten Spiegeldeformation führt. Dieser Umstand hat wiederum im Betrieb einer den betreffenden deformierbaren bzw. adaptiven Spiegel aufweisenden mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage eine nicht optimale bzw. fehlerhafte Waferbelichtung zur Folge. However, a problem that arises when operating the adaptive mirror described above is that as a result of the absorption of the radiation emitted by the EUV light source, the associated heating of the EUV mirror also causes a corresponding heating of the piezoelectric mirrors present in the adaptive or deformable mirror Layer causes. Due to an existing temperature dependency of the piezoelectric effect (ie in particular the size of the spatial expansion of the piezoelectric layer achieved for a certain applied electrical voltage or the mirror deformation caused by this), a calculated without taking the above-mentioned heating into account Voltage control of the electrode arrangements in the adaptive mirror no longer leads exactly to the desired mirror deformation. This circumstance in turn results in a non-optimal or faulty wafer exposure when a microlithographic projection exposure system having the relevant deformable or adaptive mirror is in operation.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2013 219 583 A1 und DE 102015 213 273 A1 verwiesen. Regarding the state of the art, reference is made to DE 10 2013 219 583 A1 and DE 102015 213 273 A1 only by way of example.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels sowie ein optisches System mit einem deformier baren Spiegel bereitzustellen, welche basierend auf dem Prinzip der lokal vari ierenden Deformation einer piezoelektrischen Schicht eine möglichst optimale Korrektur von Aberrationen in einem optischen System unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglichen. It is an object of the present invention to provide a method for operating a deformable mirror and an optical system with a deformier ble mirror which, based on the principle of locally varying deformation of a piezoelectric layer, provide the best possible correction of aberrations in an optical system Allow avoidance of the problems described above.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. This object is achieved according to the features of the independent patent claims.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, wobei der Spiegel aufweist: According to one aspect, the invention relates to a method for operating a deformable mirror, the mirror having:
- ein Spiegelsubstrat, - a mirror substrate,
- ein Reflexionsschichtsystem zur Reflexion von auf eine optische Wirkfläche des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und a reflective layer system for reflecting electromagnetic radiation incident on an optical effective surface of the mirror, and
- wenigstens eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschichtsystem angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtsystem zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsub strat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung durch eine Spannungsansteuerung der ersten und/oder der zweiten Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. - At least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and reflective layer system and has a first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflective layer system and a second electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the mirror substrate Electrode arrangement can be acted upon by a voltage control of the first and / or the second electrode arrangement with an electric field for generating a locally variable deformation.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Schritte auf: a) Ermitteln einer im Bereich der piezoelektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung; und b) Anpassen der Spannungsansteuerung der ersten und/oder der zweiten Elektrodenanordnung in Abhängigkeit von der im Schritt a) ermittelten Temperaturverteilung. The method according to the invention has the following steps: a) determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer; and b) adapting the voltage control of the first and / or the second electrode arrangement as a function of the temperature distribution determined in step a).
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sollen von dem Begriff „Reflexions schichtsystem“ sowohl Vielfachschichtsysteme bzw. Reflexionsschichtstapel als auch Einfachschichten als umfasst gelten. In the context of the present application, the term “reflective layer system” is intended to include both multiple layer systems or reflective layer stacks and single layers.
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, bei einem deformieren Spiegel mit einer über Elektrodenanordnungen mit einem elektri schen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbaren piezoelektrischen Schicht die Spannungsansteuerung der Elektrodenanordnun gen abhängig von einer zuvor ermittelten, im Bereich der piezoelektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung anzupassen, wobei insbesondere die bei der betreffenden Temperaturverteilung spannungsabhängig erzielte line are Ausdehnung des Materials der piezoelektrischen Schicht - welche wiederum vorab im Wege einer Kalibrierung ermittelt werden kann - berücksichtigt wird. Der die spannungsabhängig erzielte lineare Ausdehnung des Materials der piezoelektrischen Schicht charakterisierende Koeffizient wird auch als d33-Koef- fizient bezeichnet und entspricht der betreffenden, für die lineare Ausdehnung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung verantwortlichen Komponente des Dielektrizitätstensors. The present invention is based in particular on the concept of adapting the voltage control of the electrode arrangements in a deformed mirror with a piezoelectric layer that can be acted upon via electrode arrangements with an electrical field to generate a locally variable deformation depending on a previously determined temperature distribution in the area of the piezoelectric layer In particular, the linear expansion of the material of the piezoelectric layer which is achieved as a function of the voltage for the relevant temperature distribution - which in turn can be determined in advance by means of a calibration - is taken into account. The coefficient that 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 responsible for the linear expansion in the direction perpendicular to the effective optical surface.
Mit anderen Worten beinhaltet die Erfindung u.a. das Prinzip, bei einem über eine piezoelektrische Schicht deformieren Spiegel zunächst eine aktuell im Bereich dieser piezoelektrischen Schicht vorliegende Temperaturverteilung zu bestimmen und dann in Kenntnis der bei der betreffenden Temperaturverteilung jeweils geltenden Werte des d33-Koeffizienten der piezoelektrischen Schicht von vorneherein die unter Berücksichtigung der erfolgten Erwärmung korrekte elekt rische Spannung anzulegen, um eine gewünschte Deformation des Spiegels zu erzielen. In other words, the invention includes, inter alia, the principle that, in the case of a mirror deformed by means of a piezoelectric layer, initially a currently im Determine the temperature distribution in the area of this piezoelectric layer and then, knowing the values of the d 33 coefficient of the piezoelectric layer that apply to the respective temperature distribution, apply the correct electrical voltage from the outset, taking into account the heating that has taken place, in order to achieve a desired deformation of the mirror .
Das Ermitteln der Temperaturverteilung im Bereich der piezoelektrischen Schicht kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform (jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) erfolgt das Ermitteln der Temperaturverteilung im Wege der Messung eines zwischen den Elektrodenanordnungen über die piezoelektrische Schicht jeweils fließenden Leckstroms. The temperature distribution in the area of the piezoelectric layer can be determined in different ways. According to a preferred embodiment (but without the invention being restricted to this), the temperature distribution is determined by measuring a leakage current flowing between the electrode arrangements via the piezoelectric layer.
Die Erfindung geht gemäß diesem Aspekt von der Überlegung aus, dass die piezoelektrische Schicht zwar einen typischerweise relativ hohen, aber endli chen elektrischen Widerstand (i.d.R. im Megaohm- bis Gigaohm-Bereich) be sitzt, so dass ein elektrischer Leckstrom zwischen den Elektrodenanordnungen über die piezoelektrische Schicht auftritt, der zwar von vergleichsweise geringer, jedoch messbarer Größenordnung ist (wobei typische Werte dieses Leckstroms im Mikroampere-Bereich liegen). According to this aspect, the invention is based on the consideration that the piezoelectric layer has a typically relatively high but finite electrical resistance (usually in the megaohm to gigaohm range), so that an electrical leakage current between the electrode arrangements via the piezoelectric Layer occurs, which is of a comparatively small but measurable order of magnitude (typical values of this leakage current being in the microampere range).
Die Erfindung macht sich nun die weitere Erkenntnis zu Nutze, dass besagter Leckstrom eine signifikante Temperaturabhängigkeit besitzt und demzufolge als indikativ für die aktuell vorhandene Temperatur im Bereich der piezoelektrischen Schicht herangezogen werden kann. The invention now makes use of the further knowledge that said leakage current has a significant temperature dependency and can consequently be used as an indicator of the currently existing temperature in the area of the piezoelectric layer.
Somit beinhaltet die Erfindung auch das Konzept, den (eigentlich parasitären) Leckstrom über die piezoelektrische Schicht zur Temperaturbestimmung und für eine - im Hinblick auf diese Temperatur bzw. die entsprechenden Piezo- eigenschaften der piezoelektrischen Schicht - korrekte Spannungsansteuerung der Elektroden zu nutzen. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) ortsaufgelöst. Thus, the invention also includes the concept of using the (actually parasitic) leakage current via the piezoelectric layer for temperature determination and for correct voltage control of the electrodes with regard to this temperature or the corresponding piezoelectric properties of the piezoelectric layer. According to one embodiment, the temperature distribution is determined in step a) in a spatially resolved manner.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) zeitaufgelöst. According to one embodiment, the temperature distribution is determined in step a) in a time-resolved manner.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste oder die zweite Elektroden anordnung eine Mehrzahl von Elektroden auf, welche jeweils über eine Zuleitung mit einer elektrischen Spannung bezogen auf die erste andere Elektroden anordnung beaufschlagbar sind. According to one embodiment, the first or the second electrode arrangement has a plurality of electrodes, each of which can be subjected to an electrical voltage relative to the first other electrode arrangement via a supply line.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Anpassen der Spannungs- ansteuerung im Schritt b) derart, dass diese Elektroden in Abhängigkeit von einer im Schritt a) ermittelten lokal variierenden Temperaturverteilung unabhän gig voneinander mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden. According to one embodiment, the voltage control in step b) is adapted in such a way that an electrical voltage is applied to these electrodes independently of one another as a function of a locally varying temperature distribution determined in step a).
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Anpassen der Spannungsansteue- rung im Schritt b) unter Berücksichtigung einer vorab durchgeführten Kalibrie rung, wobei bei dieser Kalibrierung eine Deformation der piezoelektrischen Schicht für unterschiedliche Temperaturen bestimmt wird. According to one embodiment, the voltage control is adapted in step b) taking into account a calibration carried out beforehand, with this calibration determining a deformation of the piezoelectric layer for different temperatures.
Gemäß einer Ausführungsform wird diese Kalibrierung in einem Kalibrierstand durchgeführt, welcher eine Heizvorrichtung zur Einstellung unterschiedlicher Temperaturen auf dem Spiegel, eine Einheit zur Spannungsansteuerung sowie Leckstrommessung an dem Spiegel und eine interferometrische Messanord nung zur Messung einer Oberflächendeformation des Spiegels aufweist. According to one embodiment, this calibration is carried out in a calibration stand which has a heating device for setting different temperatures on the mirror, a unit for voltage control and leakage current measurement on the mirror and an interferometric measuring arrangement for measuring surface deformation of the mirror.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) die Messung eines zwischen den Elektrodenanordnungen über die piezoelektrische Schicht fliessenden Leckstroms. According to one embodiment, the determination of the temperature distribution in step a) comprises the measurement of a leakage current flowing between the electrode arrangements via the piezoelectric layer.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Messung des Leckstroms ortsaufge löst. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) eine Impedanzmessung zur Bestimmung einer temperaturabhängi gen Kapazität der piezoelektrischen Schicht. According to one embodiment, the measurement of the leakage current takes place in a spatially resolved manner. According to one embodiment, the determination of the temperature distribution in step a) comprises an impedance measurement to determine a temperature-dependent capacitance of the piezoelectric layer.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste oder die zweite Elektroden anordnung eine Mehrzahl von Elektroden auf, wobei vor der Messung des Leck stroms diese Elektroden auf das gleiche elektrische Potential gebracht werden. According to one embodiment, the first or the second electrode arrangement has a plurality of electrodes, these electrodes being brought to the same electrical potential before the leakage current is measured.
Gemäß einer Ausführungsform ist einer der Elektrodenanordnungen eine Ver mittlerschicht zur Einstellung eines zumindest bereichsweise kontinuierlichen Verlaufs des elektrischen Potentials entlang der jeweiligen Elektroden anordnung zugeordnet. According to one embodiment, one of the electrode arrangements is assigned an intermediary layer for setting an at least regionally continuous course of the electrical potential along the respective electrode arrangement.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) unter Verwendung wenigstens einer Infrarotkamera, wobei aus einem von dieser Infrarotkamera aufgenommenen Kamerabild jeweils auf die Temperaturverteilung geschlossen wird. According to one embodiment, the temperature distribution is determined in step a) using at least one infrared camera, in which case the temperature distribution is inferred from a camera image recorded by this infrared camera.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) unter Verwendung einer im Spiegelsubstrat befindlichen Anordnung von Temperatursensoren. According to one embodiment, the temperature distribution is determined in step a) using an arrangement of temperature sensors located in the mirror substrate.
Die Erfindung betrifft weiter ein optisches System, mit The invention further relates to an optical system with
- einem deformierbaren Spiegel mit einer optischen Wirkfläche, einem Spie gelsubstrat, einem Reflexionsschichtsystem zur Reflexion von auf die opti sche Wirkfläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und wenig stens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschichtsystem angeordnet ist; - A deformable mirror with an optical active surface, a mirror substrate, a reflective layer system for reflecting electromagnetic radiation impinging on the optical cal active surface, and at least one piezoelectric layer which is arranged between the mirror substrate and the reflective layer system;
- wobei die piezoelektrische Schicht über eine erste, auf der dem Reflexions schichtsystem zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektroden anordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist; - The piezoelectric layer having a first electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer facing the reflection layer system and a second electrode arrangement on the mirror substrate facing side of the piezoelectric layer located electrode arrangement can be acted upon with an electric field for generating a locally variable deformation;
- wobei das optische System eine Vorrichtung zum Ermitteln einer im Bereich der piezoelektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung aufweist. - wherein the optical system has a device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Ermitteln einer im Be reich der piezoelektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung basie rend auf der Messung eines zwischen den Elektrodenanordnungen über die piezoelektrische Schicht fliessenden Leckstroms ausgelegt. According to one embodiment, the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer is designed based on the measurement of a leakage current flowing between the electrode arrangements via the piezoelectric layer.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Ermitteln einer im Be reich der piezoelektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung basie rend auf einer Impedanzmessung zur Bestimmung der temperaturabhängigen Kapazität der piezoelektrischen Schicht ausgelegt. According to one embodiment, the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer is designed based on an impedance measurement to determine the temperature-dependent capacitance of the piezoelectric layer.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung zum Ermitteln einer im Be reich der piezoelektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung eine Infrarotkamera zur Aufnahme eines Kamerabildes der optischen Wirkfläche auf. According to one embodiment, the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer has an infrared camera for recording a camera image of the optical active surface.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung zum Ermitteln einer im Be reich der piezoelektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung eine im Spiegelsubstrat befindliche Anordnung von Temperatursensoren auf. According to one embodiment, the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer has an arrangement of temperature sensors located in the mirror substrate.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt. According to one embodiment, the mirror is designed for a working wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System eine Beleuchtungsein richtung oder ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektions belichtungsanlage. According to one embodiment, the optical system is a lighting device or a projection lens of a microlithographic projection exposure system.
Die Erfindung betrifft weiter eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsan lage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Projektionsbelichtungsanlage ein optisches System mit den vorstehend be schriebenen Merkmalen aufweist. The invention further relates to a microlithographic projection exposure system with an illumination device and a projection lens, wherein the Projection exposure system has an optical system with the features described above be.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unter ansprüchen zu entnehmen. Further embodiments of the invention can be found in the description and the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the accompanying figures.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer bei einem adaptiven Spiegel erfolgenden Bestimmung der Temperatur verteilung im Bereich der piezoelektrischen Schicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; FIG. 1 shows a schematic illustration to explain a determination of the temperature distribution taking place in an adaptive mirror in the region of the piezoelectric layer according to an embodiment of the invention;
Figur 2 ein Ersatzschaltbild für den adaptiven Spiegel gemäß Figur 1 ; Figur 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer bei einem adaptiven Spiegel erfolgenden Bestimmung der Temperatur verteilung im Bereich der piezoelektrischen Schicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram for the adaptive mirror according to FIG. 1; FIG. 3 shows a schematic illustration to explain a determination of the temperature distribution in an adaptive mirror in the region of the piezoelectric layer according to a further embodiment of the invention;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines bei dem erfindungsgemä ßen Verfahren einsetzbaren Kalibrierstandes; FIG. 4 shows a schematic representation of a calibration stand which can be used in the method according to the invention;
Figur 5 ein Schema zur Erläuterung eines möglichen Ablaufs eines er findungsgemäßen Verfahrens; Figur 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolitho graphischen Projektionsbelichtungsanlage; FIG. 5 shows a diagram for explaining a possible sequence of a method according to the invention; FIG. 6 shows a schematic illustration to explain the possible structure of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the EUV;
Figur 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im VUV ausgelegten mikrolitho graphischen Projektionsbelichtungsanlage; und FIG. 7 shows a schematic illustration to explain the possible structure of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the VUV; and
Figur 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus eines herkömmlichen adaptiven Spiegels. FIG. 8 shows a schematic illustration to explain the possible structure of a conventional adaptive mirror.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Spiegels in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfin dung. Der Spiegel 10 umfasst insbesondere ein Spiegelsubstrat 12, welches aus einem beliebigen geeigneten Spiegelsubstratmaterial hergestellt ist. Geeignete Spiegelsubstratmaterialien sind z.B. Titandioxid (Ti02)-dotiertes Quarzglas, wo bei lediglich beispielhaft (und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) das unter der Markenbezeichnung ULE® (der Firma Corning Inc.) vertriebene Material verwendbar ist. Weitere geeignete Materialien sind Lithiumaluminosili- kat-Glaskeramiken, die z.B. unter den Bezeichnungen Zerodur® (der Firma Schott AG) bzw. Clearceram® (der Firma Ohara Inc.) vertrieben werden. Insbe sondere in Anwendungen außerhalb der EUV-Mikrolithographie sind auch an dere Materialien wie z.B. Silizium (Si) denkbar. Fig. 1 shows a schematic illustration to explain the structure of a mirror according to the invention in an exemplary embodiment of the inven tion. In particular, the mirror 10 comprises a mirror substrate 12 which is produced from any suitable mirror substrate material. Suitable mirror substrate materials include titanium dioxide (Ti0 2) -doped quartz glass, which in way of example only (and without the invention being limited thereto) under the trade designation ULE ® (manufactured by Corning Inc.) sold material can be used. Other suitable materials are Lithiumaluminosili- cate glass ceramics, for example, under the names Zerodur ® (Schott AG) or Clearceram ® (manufactured by Ohara Inc.) sold. In particular in applications outside of EUV microlithography, other materials such as silicon (Si) are also conceivable.
Des Weiteren weist der Spiegel 10 in grundsätzlich für sich bekannter Weise ein Reflexionsschichtsystem 21 auf, welches in der dargestellten Ausführungsform lediglich beispielhaft einen Molybdän-Silizium (Mo-Si)-Schichtstapel umfasst. Ohne dass die Erfindung auf konkrete Ausgestaltungen dieses Reflexions schichtsystems 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. In weiteren Aus führungsformen kann es sich bei dem Reflexionsschichtsystem auch um eine Einfachschicht handeln. Furthermore, the mirror 10 has, in a manner known per se, a reflective layer system 21 which, in the embodiment shown, comprises a molybdenum-silicon (Mo-Si) layer stack merely by way of example. Without the invention being restricted to specific configurations of this reflective layer system, a suitable one can be used merely by way of example Structure comprise about 50 layers or layer packages of a layer system of molybdenum (Mo) layers with a layer thickness of 2.4 nm each and silicon (Si) layers with a layer thickness of 3.3 nm each. In further embodiments, the reflective layer system can also be a single layer.
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. The mirror 10 can in particular be an EUV mirror of an optical system, in particular of the projection objective or the lighting device of a microlithographic projection exposure system.
Der Spiegel 10 weist eine piezoelektrische Schicht 16 auf, welche im Beispiel aus Blei-Zirkonat-Titanat (Pb(Zr,Ti)03, PZT) hergestellt ist. 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 Substrat 12 zugewandte Elektrodenanordnung als durch gehende, flächige Elektrode 14 von konstanter Dicke ausgestaltet, wohingegen die erste Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von Elektroden 20 aufweist, wel che 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 zwischen dem Spiegelsubstrat 12 und der dem Spiegelsubstrat 12 zugewandten unteren Elektrode eine Haftschicht 33 (z.B. aus Titan, Ti) und eine zwischen der dem Substrat 12 zugewandten Elektrodenanordnung und der piezoelektrischen Schicht 16 angeordnete Puffer schicht 15 (z.B. aus LaNiOs) auf, welche das Aufwachsen von PZT in optimaler, kristalliner Struktur weiter unterstützt und gleichbleibende Polarisations eigenschaften der piezoelektrischen Schicht über die Lebensdauer sicherstellt. The mirror 10 has a piezoelectric layer 16, which in the example is made of lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) 03, PZT). Above or below the piezoelectric layer 16 are electrode arrangements, via which the mirror 10 can be subjected to an electric field for generating a locally variable deformation. Of these electrode arrangements, the second electrode arrangement facing the substrate 12 is designed as a continuous, flat electrode 14 of constant thickness, whereas the first electrode arrangement has a plurality of electrodes 20, each with an electrical voltage relative to the electrode 14 via a lead 19 can be acted upon. The electrodes 20 are embedded in a common smooth layer 18, which is made of quartz (S1O2), for example, and is used to level the electrode arrangement formed by the electrodes 20. Furthermore, the mirror 10 has an adhesive layer 33 (e.g. made of titanium, Ti) between the mirror substrate 12 and the lower electrode facing the mirror substrate 12 and a buffer layer 15 (e.g. made of LaNiOs) arranged between the electrode arrangement facing the substrate 12 and the piezoelectric layer 16 ), which further supports the growth of PZT in an optimal, crystalline structure and ensures constant polarization properties of the piezoelectric layer over the service life.
Im Betrieb des Spiegels 10 bzw. eines diesen Spiegel 10 aufweisenden opti schen Systems führt das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden 20 über das sich ausbildende elektrische Feld zu einer Auslenkung der piezoelektrischen Schicht 16. Auf diese Weise kann - etwa zur Kompensa tion von optischen Aberrationen z.B. infolge thermischer Deformationen bei auf die optische Wirkfläche 11 auftreffender EUV-Strahlung - eine Aktuierung des Spiegels 10 erzielt werden. In operation of the mirror 10 or one of these mirror 10 having optical system's, the application of an electrical voltage leads to the Electrodes 20 via the developing electric field to deflect the piezoelectric layer 16. In this way, an actuation of the mirror 10 can be achieved - e.g. to compensate for optical aberrations, e.g. .
Gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 - jedoch ohne dass die Erfindung hie rauf beschränkt wäre - weist der Spiegel 10 ferner eine Vermittlerschicht 17 auf. Diese Vermittlerschicht 17 steht in direktem elektrischem Kontakt zu den Elekt roden 20 (welche in Fig. 1 nur zur Veranschaulichung in Draufsicht dargestellt sind) und dient dazu, zwischen den Elektroden 20 im Potential zu „vermitteln“, wobei sie eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit (vorzugsweise weniger als 200 Siemens/Meter (S/m)) aufweist, so dass ein zwischen benachbarten Elekt roden 20 bestehender Spannungsunterschied im Wesentlichen über der Ver mittlerschicht 17 abfällt. According to the embodiment of FIG. 1 - but without the invention being restricted thereto - 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) and serves to "mediate" between the electrodes 20 in potential, whereby they have only a low electrical conductivity ( preferably less than 200 Siemens / meter (S / m)), so that a voltage difference existing between adjacent electrodes 20 essentially drops over the mediating layer 17.
Den im Weiteren beschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass erfin dungsgemäß zur Berücksichtigung einer im Betrieb des deformierbaren Spie gels bzw. des jeweiligen optischen Systems auftretenden Erwärmung und zur Sicherstellung einer dennoch (d.h. unter Berücksichtigung der mit dieser Erwär mung einhergehenden Änderung der piezoelektrischen Eigenschaften) korrek ten Spannungsansteuerung eine - vorzugsweise lokal sowie zeitlich aufgelöste - Bestimmung der Temperaturverteilung im Bereich der piezoelektrischen Schicht des deformierbaren Spiegels erfolgt. The embodiments described below have in common that in accordance with the invention to take into account a heating occurring during operation of the deformable mirror or the respective optical system and to ensure a nonetheless (ie taking into account the change in the piezoelectric properties associated with this heating) correct Voltage control a - preferably locally and temporally resolved - determination of the temperature distribution in the area of the piezoelectric layer of the deformable mirror takes place.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform erfolgt diese Temperaturbestim mung im Wege einer Messung des jeweils zwischen den Elektrodenanordnun gen über die piezoelektrischen Schicht hinweg fließenden Leckstroms, wobei sich die Erfindung eine signifikante Temperaturabhängigkeit dieses Leckstroms bzw. die Temperaturabhängigkeit des für die Größe des Leckstroms ausschlag gebenden Ohm 'sehen Widerstandes der piezoelektrischen Schicht zunutze macht. Fig. 2 zeigt zur Erläuterung dieses Konzepts ein Ersatzschaltbild für den anhand von Fig. 1 beschriebenen Aufbau des deformierbaren Spiegels 10. Hierbei wer den an die einzelnen Elektroden 20 der dem Reflexionsschichtsystem 21 zuge wandten Elektrodenanordnung jeweils Spannungen Ui, U2, ... , Un angelegt. Die im Spiegel 10 wie beschrieben vorhandene (jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht obligatorische) Vermittlerschicht 17 kann gemäß Fig. 2 als kon tinuierlicher Spannungsteiler aus einer Mehrzahl von Ohm 'sehen Widerständen RML angesehen werden. Die dem Substrat 12 zugewandte Elektrodenanordnung ist gemäß Fig. 2 geerdet, und die Spannungsbeaufschlagung der Elektroden 20 zur Erzielung einer Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht 16 bzw. einer damit einhergehenden Spiegeldeformation entspricht dem Aufladen der durch die Elektroden 20 der ersten Elektrodenanordnung, die Elektrode 14 der zweiten Elektrodenanordnung sowie die dazwischen befindliche piezoelektrische Schicht 16 gebildeten Kondensatoren C. Die piezoelektrische Schicht 16 wird gemäß Fig. 2 ebenfalls als Spannungsteiler aus Ohm 'sehen Widerständen RPZT angesehen. In a first preferred embodiment, this temperature determination takes place by measuring the leakage current flowing between the electrode arrangements across the piezoelectric layer, the invention showing a significant temperature dependence of this leakage current or the temperature dependence of the ohm, which is decisive for the magnitude of the leakage current . see resistance of the piezoelectric layer makes use of. Fig. 2 shows for explanation of this concept, an equivalent circuit diagram for the purpose described with reference to FIG. 1, structure of the deformable mirror 10. In this case, whoever the to the individual electrodes 20 of the reflection layer system 21 facing the electrode assembly, respectively voltages Ui, U 2, ..., U n created. The mediator layer 17 present in the mirror 10 as described (but not mandatory in the context of the present invention) can be viewed as a continuous voltage divider from a plurality of ohms ' resistors RML as shown in FIG. The electrode arrangement facing the substrate 12 is grounded according to FIG. 2, and the application of voltage to the electrodes 20 to achieve expansion of the piezoelectric layer 16 or an accompanying mirror deformation corresponds to the charging of the electrodes 20 of the first electrode arrangement, the electrode 14 of the second the electrode assembly as well as the intervening piezoelectric layer 16 formed capacitors C. the piezoelectric layer 16 is according to Fig. 2, see also as a voltage divider from Ohm 'resistors RPZT viewed.
Beispielhafte Werte dieses Ohm 'sehen Widerstandes der piezoelektrischen Schicht liegen größenordnungsmäßig im Megaohm-Bereich und weisen eine signifikante Temperaturabhängigkeit auf. In einem Berechnungsbeispiel nimmt etwa der Ohm 'sehe Widerstand der piezoelektrischen Schicht von einem Wert Ri= 1.27 MW bei einer Temperatur Ti= 20°C auf einen Wert R2= 0.23 MW bei einer Temperatur T2= 40°C ab. Aus dem Ohm'schen Gesetz ergibt sich für eine beispielhafte elektrische Spannung von U= 20V eine mit dieser Temperaturän derung einhergehende Zunahme des Leckstroms von einem Wert h= 16mA bei Ti= 20°C auf einen Wert = 87mA bei T2= 40°C. See Exemplary values of this ohmic resistance of the piezoelectric layer are in order of magnitude in the megohm range and have a significant temperature dependence. In a calculation example about accepts the Ohm 'see resistance of the piezoelectric layer from a value Ri = 01/27 MW at a temperature Ti = 20 ° C to a value R 2 = 00:23 MW at a temperature T2 = 40 ° C from. From Ohm 's law, for an exemplary electrical voltage of U = 20V, an increase in leakage current associated with this temperature change from a value h = 16mA at Ti = 20 ° C to a value = 87mA at T2 = 40 ° C.
Aus den vorstehenden Betrachtungen ergibt sich, dass die (in Fig. 2 ebenfalls angedeutete) Messung der auftretenden Leckströme an den einzelnen Elektro den 20 wiederum eine ortsaufgelöste Bestimmung der aktuell vorhandenen Temperaturverteilung ermöglicht. Eine entsprechende Messeinrichtung zur Messung des Leckstroms ist in Fig. 1 lediglich angedeutet und mir „25“ bezeich net. Eine solche Messeinrichtung 25 kann insbesondere pro Elektrode 20 bzw. Zuleitung 19 ein Amperemeter aufweisen, wobei die entsprechenden Ampere meter auch entfernt vom Spiegel 10, z.B. in einem typischerweise zur bereits vorhandenen Elektronikmodul zur Ansteuerung der Elektroden 20 untergebracht sein können. From the above considerations it follows that the measurement (also indicated in FIG. 2) of the leakage currents occurring at the individual electrodes 20 in turn enables a spatially resolved determination of the currently existing temperature distribution. A corresponding measuring device for measuring the leakage current is only indicated in FIG. 1 and denoted by “25”. Such a measuring device 25 can in particular per electrode 20 or Lead 19 have an ammeter, wherein the corresponding ammeter can also be housed away from the mirror 10, for example in an electronic module typically for the control of the electrodes 20 that is already present in the electronics module.
In der Praxis kann es bei (anhand von Fig. 1 beschriebenem) Vorhandensein einer Vermittlerschicht im deformierbaren Spiegel sinnvoll sein, während der o.g. Leckstrommessung sämtliche Elektroden 20 der betreffenden Elektroden anordnung mit derselben elektrischen Spannung zu beaufschlagen, so dass während der Leckstrommessung kein elektrischer Strom über die Vermittler schicht 17 fließt. Hierdurch kann vermieden werden, dass die Messung des Leckstroms durch das Auftreten von (typischerweise dann um zwei bis drei Grö ßenordnungen höheren) Strömen über die Vermittlerschicht gestört wird bzw. ein zu großes „Messrauschen“ hinsichtlich des zu bestimmenden Leckstroms auftritt. Insbesondere können hierbei für besagte Ansteuerung der Elektroden während der Leckstrommessung Nichtbetriebsphasen des optischen Systems bzw. Belichtungspausen der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsan lage gewählt werden. In practice, if there is a mediator layer in the deformable mirror (as described with reference to FIG. 1), it may be useful to apply the same electrical voltage to all electrodes 20 of the electrode arrangement in question during the above-mentioned leakage current measurement, so that no electrical current flows over during the leakage current measurement the mediator layer 17 flows. This can prevent the measurement of the leakage current from being disturbed by the occurrence of currents (typically two to three orders of magnitude higher) through the mediation layer or excessive “measurement noise” with regard to the leakage current to be determined. In particular, non-operating phases of the optical system or exposure pauses of the microlithographic projection exposure system can be selected for said control of the electrodes during the leakage current measurement.
In weiteren Ausführungsformen können zur Messung des Leckstroms auch eigens vorgesehene, nicht in elektrischem Kontakt zur Vermittlerschicht 17 bzw. von dieser Vermittlerschicht 17 elektrisch isolierte Messelektroden vorgesehen sein. Da im Bereich solcher Messelektroden keine optisch wirksame Spiegelde formation erzielt wird, wird vorzugsweise der relative Flächenanteil der besagten Messelektroden gering (insbesondere kleiner als 1 %, weiter insbesondere klei ner als 0.1 %) gewählt. In further embodiments, specifically provided measuring electrodes that are not in electrical contact with the mediation layer 17 or that are electrically insulated from this mediation layer 17 can also be provided for measuring the leakage current. Since no optically effective mirror deformation is achieved in the area of such measuring electrodes, the relative surface area of said measuring electrodes is preferably selected to be small (in particular less than 1%, further in particular less than 0.1%).
In weiteren Ausführungsformen kann eine leckstrom basierte Bestimmung der Temperaturverteilung im Bereich der piezoelektrischen Schicht 16 auch unter Ausnutzung des Umstandes erfolgen, dass die Kapazität der piezoelektrischen Schicht 16 ebenfalls eine signifikante Temperaturabhängigkeit aufweist. Hierzu kann über die Elektrodenanordnungen vorübergehend und zum Zwecke der er findungsgemäßen Temperaturbestimmung ein elektrisches Wechselfeld angelegt und eine Impedanzmessung durchgeführt werden. Dieses elektrische Wechselfeld kann insbesondere eine Frequenz im Bereich von 10Hz bis 100kHz, weiter insbesondere im Bereich von 100Hz bis 10kHz aufweisen. In further embodiments, a leakage current-based determination of the temperature distribution in the region of the piezoelectric layer 16 can also take place using the fact that the capacitance of the piezoelectric layer 16 also has a significant temperature dependency. For this purpose, an alternating electric field can be used temporarily via the electrode arrangements and for the purpose of determining the temperature according to the invention applied and an impedance measurement carried out. This alternating electric field can in particular have a frequency in the range from 10 Hz to 100 kHz, further in particular in the range from 100 Hz to 10 kHz.
In einem Berechnungsbeispiel nimmt etwa die Dielektrizitätskonstante e von einem Wert ei(T)= 1286 bei einer Temperatur Ti= 20°C auf einen Wert S2(T)= 1399 bei einer Temperatur T2= 40°C zu. Hiermit einher geht ein Anstieg der Ka pazität CPZT der piezoelektrischen Schicht von einem Wert CPZT,I= 4.47nF auf einen Wert CPZT, 2= 4.86nF. In a calculation example, the dielectric constant e increases from a value ei (T) = 1286 at a temperature Ti = 20 ° C to a value S2 (T) = 1399 at a temperature T2 = 40 ° C. This is accompanied by an increase in the capacitance CPZT of the piezoelectric layer from a value CPZT , I = 4.47nF to a value CPZT , 2 = 4.86nF.
Das erfindungsgemäße Konzept ist hinsichtlich der Bestimmung der im Bereich der piezoelektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung nicht auf die vorstehend beschriebene Messung von Leckströmen beschränkt. With regard to the determination of the temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer, the concept according to the invention is not limited to the measurement of leakage currents described above.
Insbesondere kann in Ausführungsformen der Erfindung die Bestimmung der Temperaturverteilung im Bereich der piezoelektrischen Schicht auch unter Ver wendung von Temperatursensoren erfolgen, welche - wie lediglich schematisch in Fig. 3 angedeutet - beispielsweise innerhalb des Spiegelsubstrats und in mög lichst geringem Abstand zur piezoelektrischen Schicht angeordnet sein können. In Fig. 3 sind im Vergleich zu Fig. 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktions gleiche Komponenten mit um „20“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet. In particular, in embodiments of the invention, the temperature distribution in the area of the piezoelectric layer can also be determined using temperature sensors which - as only indicated schematically in FIG. 3 - can be arranged, for example, within the mirror substrate and as close as possible to the piezoelectric layer . In FIG. 3, components that are analogous or essentially functionally the same as in FIG. 1 are denoted by reference numbers increased by “20”.
Zur Erzielung einer guten Ortsauflösung bei der Temperaturbestimmung ist der Einsatz einer möglichst großen Anzahl von Temperatursensoren 45 vorteilhaft, wobei insbesondere pro Elektrode 40 der ersten (aus den einzelnen Elektroden 40 zusammengesetzten) Elektrodenanordnung ein Temperatursensor vorgese hen sein kann. To achieve good spatial resolution when determining the temperature, it is advantageous to use as large a number of temperature sensors 45 as possible, with one temperature sensor being provided for each electrode 40 of the first electrode arrangement (composed of the individual electrodes 40).
Die Temperatursensoren 45 können insbesondere in Form von an das Tempe raturfeld der piezoelektrischen Schicht 36 koppelnden temperaturabhängigen Widerständen oder Impedanzen ausgestattet sein, wobei zur hochgenauen Widerstandsmessung im Stand der Technik bekannte Brückenschaltungen ver wendet werden können. In weiteren Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Ermittlung der im Bereich der piezoelektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung auch unter Verwendung einer Infrarotkamera erfolgen, wobei aus einem von dieser Infrarotkamera aufgenommenen Kamerabild jeweils auf die Temperaturvertei lung geschlossen werden kann. The temperature sensors 45 can be equipped in particular in the form of temperature-dependent resistors or impedances coupling to the temperature field of the piezoelectric layer 36, bridge circuits known in the prior art can be used for high-precision resistance measurement. In further embodiments, the determination according to the invention of the temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer can also be carried out using an infrared camera, in which case the temperature distribution can be inferred from a camera image recorded by this infrared camera.
Nach der vorstehend anhand unterschiedlicher Ausführungsformen beschriebe nen Bestimmung der Temperaturverteilung im Bereich der piezoelektrischen Schicht wird erfindungsgemäß die Spannungsansteuerung der ersten und/oder zweiten Elektrodenanordnung in Abhängigkeit von dieser Temperaturverteilung angepasst, so dass die über diese Spannungsansteuerung erzielte Spiegelde formation bzw. die im optischen System letztlich bewirkte Aberrationskorrektur auch die entsprechende aktuelle Temperaturverteilung und die sich hieraus er gebenden piezoelektrischen Eigenschaften (insbesondere den Wert des d33-Ko- effizienten) berücksichtigt. After the determination of the temperature distribution in the area of the piezoelectric layer described above with reference to different embodiments, according to the invention the voltage control of the first and / or second electrode arrangement is adapted as a function of this temperature distribution, so that the mirror deformation achieved via this voltage control or that in the optical system is ultimately If the aberration correction is effected, the corresponding current temperature distribution and the resulting piezoelectric properties (in particular the value of the d33 coefficient) are taken into account.
Zur Festlegung der geeigneten Anpassung der Spannungsansteuerung wird vorzugsweise in einer Vorab-Kalibrierung die Deformation der piezoelektrischen Schicht für unterschiedliche Temperaturen bestimmt. Ein hierzu verwendbarer Kalibrierstand kann beispielsweise einen interferometrischen Aufbau aufweisen, in welchem die Verformung der piezoelektrischen Schicht bei vorgegebener elektrischer Spannung sowie unterschiedlichen (z.B. über eine Infrarot- Heizquelle eingestellten) Temperaturen ermittelt wird. To determine the suitable adaptation of the voltage control, the deformation of the piezoelectric layer for different temperatures is preferably determined in a preliminary calibration. A calibration stand that can be used for this purpose can, for example, have an interferometric structure in which the deformation of the piezoelectric layer is determined at a given electrical voltage and at different temperatures (e.g. set via an infrared heating source).
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung den möglichen Aufbau eines solchen Kalibrierstandes. Dabei wird der Ausdehnungskoeffizient d33 über die interfero- metrische Messung der Oberflächendeformation des (in Fig. 4 mit „54“ bezeich- neten) deformierbaren Spiegels bestimmt. Eine Heizvorrichtung 55 (z.B. ein IR- Strahler) dient zur Einstellung unterschiedlicher Temperaturen auf dem Spiegel 54. Der Kalibrierstand weist weitereine zur Temperaturmessung dienende Infra rotkamera 57 und mit „56“ bezeichnete Elektronikeinheit zur Spannungsansteu erung sowie Leckstrommessung auf. In dem interferometrischen Messaufbau von Fig. 4 trifft von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle erzeugtes Messlicht über eine optische Faser 51 und einen Strahlteiler 52 auf ein Computergenerier tes Hologramm (CGH) 53. Durch Reflexion der von diesem CGH 53 ausgehen den elektromagnetischen Strahlung an einem Referenzspiegel 60 wird eine Referenzwelle erzeugt, wohingegen durch Reflexion der vom CGH 53 aus gehenden elektromagnetischen Strahlung am Spiegel 54 eine Prüfwelle erzeugt wird. Die Referenzwelle und die Prüfwelle gelangen über den Strahlteiler 52 sowie eine Okularlinse 58 auf einen Detektor 59 (z.B. in Form einer CCD-Ka- mera) und interferieren dort miteinander, so dass mit dem Detektor 59 bzw. der CCD-Kamera ein Interferogramm für die Spiegeloberfläche des Spiegels 54 auf gezeichnet wird. Fig. 4 shows a schematic representation of the possible structure of such a calibration stand. The expansion coefficient d33 is determined via the interferometric measurement of the surface deformation of the deformable mirror (labeled “54” in FIG. 4). A heating device 55 (eg an IR radiator) is used to set different temperatures on the mirror 54. The calibration stand also has an infrared camera 57 for temperature measurement and an electronic unit labeled “56” for voltage control and leakage current measurement. In the interferometric measurement setup 4 from a light source (not shown) generated measurement light via an optical fiber 51 and a beam splitter 52 on a Computergenerier th hologram (CGH) 53. By reflection of this CGH 53 emanating the electromagnetic radiation at a reference mirror 60 is a Reference wave is generated, whereas a test wave is generated by reflection of the electromagnetic radiation emanating from the CGH 53 on the mirror 54. The reference wave and the test wave reach a detector 59 (eg in the form of a CCD camera) via the beam splitter 52 and an ocular lens 58 and interfere there with one another, so that an interferogram for the Mirror surface of the mirror 54 is drawn on.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des möglichen Ablaufs eines erfin dungsgemäßen Verfahrens. Dabei erfolgt gemäß Fig. 5 zunächst in einem opti onalen Schritt S51 unter Verwendung eines Kalibrierstandes (z.B. mit dem vor stehend anhand von Fig. 4 beschriebenen Aufbau) für unterschiedliche Tempe raturen sowie unterschiedliche an die Elektrodenanordnungen des deformierba ren Spiegels angelegten elektrische Spannungen die elektrodenaufgelöste (bzw. ortsaufgelöste) Bestimmung des d33-Koeffizienten bzw. der Verformung der piezoelektrischen Schicht des deformierbaren Spiegels in Abhängigkeit vom Leckstrom. Fig. 5 shows a diagram to explain the possible sequence of a method according to the invention. 5 initially in an optional step S51 using a calibration stand (e.g. with the structure described above with reference to FIG. 4) for different temperatures and different electrical voltages applied to the electrode arrangements of the deformierba ren mirror, the electrode-resolved ( or spatially resolved) determination of the d33 coefficient or the deformation of the piezoelectric layer of the deformable mirror as a function of the leakage current.
In einem anschließenden Schritt S52 werden die für die jeweiligen Elektroden des deformierbaren Spiegels erhaltenen Werte des d33-Koeffizienten in Abhän gigkeit vom Leckstrom in jeweils einer (für den individuellen Spiegel erstellten) Datenbank abgelegt. Sodann erfolgt im Schritt S53 die Vorgabe eines Sollprofils des betreffenden deformierbaren Spiegels im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. In einem Schritt S54 wird die Messung der jewei ligen Leckströme durchgeführt, woraufhin im Schritt S55 eine ortsabhängige Be stimmung des d33-Koeffizienten auf Basis der gemessenen Leckströme und der vorstehend genannten Datenbank erfolgt. Im anschließenden Schritt S56 wird eine zur Einstellung des gewünschten Sollprofils erforderliche elektrische Spannung bestimmt. Diese elektrische Spannung wird im Schritt S57 an die Elektrodenanordnungen des deformierbaren Spiegels angelegt. Optional erfolgt gemäß Schritt S58 eine periodische Kontrollmessung der Leckströme. In a subsequent step S52, the values of the d33 coefficient obtained for the respective electrodes of the deformable mirror are stored in a database (created for the individual mirror) as a function of the leakage current. Then, in step S53, a target profile of the relevant deformable mirror is specified when the microlithographic projection exposure system is in operation. In a step S54 the measurement of the respective leakage currents is carried out, whereupon in step S55 a location-dependent determination of the d33 coefficient takes place on the basis of the measured leakage currents and the aforementioned database. In the subsequent step S56, an electrical voltage required to set the desired target profile is determined. This electrical voltage is in step S57 to the Electrode arrangements of the deformable mirror applied. Optionally, according to step S58, a periodic control measurement of the leakage currents is carried out.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist. 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.
Gemäß Fig. 6 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 600 einen Feldfacettenspiegel 603 und einen Pupillenfacettenspiegel 604 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 603 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 601 und einen Kollek torspiegel 602 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 604 sind ein erster Teleskopspiegel 605 und ein zweiter Teleskopspiegel 606 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 607 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 651-656 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfel des 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) be schichtetes Substrat 661 auf einem Wafertisch 660 befindet. According to FIG. 6, 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 is arranged in the light path below, which deflects the radiation hitting it onto an object field in the object plane of a projection objective comprising six mirrors 651-656. At the location of the object field, a reflective structure-bearing mask 621 is arranged on a mask table 620, which is imaged with the aid of the projection lens in an image plane in which a substrate 661 coated with a light-sensitive layer (photoresist) is located on a wafer table 660.
Fig. 7 zeigt einen prinzipiell möglichen Aufbau einer für den Betrieb im VUV aus gelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 700. Die Projektionsbelichtungsanlage 700 weist eine Beleuchtungseinrichtung 710 sowie ein Projektionsobjektiv 720 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 710 dient zur Beleuchtung einer strukturtragenden Maske (Retikel) 730 mit Licht von einer Lichtquelleneinheit 701 , welche beispielsweise einen ArF-Excimerlaser für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeu gende Strahlformungsoptik umfasst. Die Beleuchtungseinrichtung 710 weist eine optische Einheit 711 auf, die u.a. im dargestellten Beispiel einen Umlenk spiegel 712 umfasst. Die optische Einheit 711 kann zur Erzeugung unterschied licher Beleuchtungssettings (d.h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung 710) beispielsweise ein diffraktives optisches Element (DOE) sowie ein Zoom-Axikon-System aufweisen. In Lichtausbrei tungsrichtung nach der optischen Einheit 711 befindet sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung (nicht dargestellt), welche z.B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikroopti schen Elementen aufweisen kann, sowie eine Linsengruppe 713, hinter der sich eine Feldebene mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, wel ches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 714 auf die strukturtragende, in einer weiteren Feldebene angeordnete Maske (Re- tikel) 730 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt. 7 shows a structure that is possible in principle for a microlithographic projection exposure system 700 designed for operation in the VUV. The projection exposure system 700 has an illumination device 710 and a projection objective 720. The lighting device 710 is used to illuminate a structure-bearing mask (reticle) 730 with light from a light source unit 701, which comprises, for example, an ArF excimer laser for a working wavelength of 193 nm and beam shaping optics that generate a parallel light bundle. The lighting device 710 has an optical unit 711 which, among other things, includes a deflecting mirror 712 in the example shown. The optical unit 711 can, for example, be a diffractive optical unit for generating different lighting settings (ie intensity distributions in a pupil plane of the lighting device 710) Element (DOE) and have a zoom axicon system. In the direction of light propagation after the optical unit 711 there is a light mixing device (not shown) in the beam path, which, for example, in a manner known per se, can have an arrangement of micro-optical elements suitable for achieving light mixing, as well as a lens group 713, behind which there is a field plane with a reticle masking system (REMA), which is imaged by a REMA lens 714 following in the direction of light propagation onto the structure-bearing mask (reticle) 730 arranged in a further field plane and thereby delimits the illuminated area on the reticle.
Die strukturtragende Maske 730 wird mit dem Projektionsobjektiv 720 auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) versehenes Substrat bzw. einen Wafer 740 abgebildet. Das Projektionsobjektiv 720 kann insbesondere für den Immersionsbetrieb ausgelegt sein, in welchem Falle sich bezogen auf die Licht ausbreitungsrichtung vor dem Wafer bzw. dessen lichtempfindlicher Schicht ein Immersionsmedium befindet. Ferner kann es beispielsweise eine numerische Apertur NA größer als 0.85, insbesondere größer als 1 .1 , aufweisen. The structure-bearing mask 730 is imaged with the projection objective 720 on a substrate or a wafer 740 provided with a light-sensitive layer (photoresist). The projection objective 720 can in particular be designed for immersion operation, in which case an immersion medium is located in front of the wafer or its light-sensitive layer in relation to the direction of light propagation. Furthermore, it can, for example, have a numerical aperture NA greater than 0.85, in particular greater than 1.1.
Grundsätzlich kann ein beliebiger Spiegel der anhand von Fig. 6 bzw. Fig. 7 beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage 600 bzw. 700 in der erfindungs gemäßen Weise als deformierbarer bzw. adaptiver Spiegel ausgestaltet sein. In principle, any mirror of the projection exposure apparatus 600 or 700 described with reference to FIG. 6 or FIG. 7 can be configured as a deformable or adaptive mirror in the manner according to the invention.
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 Merk malen 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 be schränkt ist. If the invention has also been described on the basis of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments will be apparent to the person skilled in the art, e.g. by combining and / or exchanging features of individual embodiments. Accordingly, it is understood by a person skilled in the art that such variations and alternative embodiments are also encompassed by the present invention, and the scope of the invention is limited only within the meaning of the attached patent claims and their equivalents.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels (10, 30), wobei der Spiegel aufweist: A method of operating a deformable mirror (10, 30), the mirror comprising:
• ein Spiegelsubstrat (12, 32); • a mirror substrate (12, 32);
• ein Reflexionsschichtsystem (21, 41) zur Reflexion von auf eine optische Wirkfläche (11 , 31) des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strah lung; und • a reflective layer system (21, 41) for reflecting on an optical active surface (11, 31) of the mirror impinging electromagnetic radiation treatment; and
• wenigstens eine piezoelektrische Schicht (16, 36), welche zwischen Spiegelsubstrat (12, 32) und Reflexionsschichtsystem (21, 41) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtsystem (21 , 41 ) zuge wandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36) befindliche Elektro denanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12, 32) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36) befindliche Elektrodenanordnung durch eine Spannungsansteuerung der ersten und/oder der zweiten Elektrodenanordnung 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 einer im Bereich der piezoelektrischen Schicht (16, 36) vorlie genden Temperaturverteilung; und b) Anpassen der Spannungsansteuerung der ersten und/oder der zweiten Elektrodenanordnung in Abhängigkeit von der im Schritt a) ermittelten Temperaturverteilung. • At least one piezoelectric layer (16, 36), which is arranged between the mirror substrate (12, 32) and the reflective layer system (21, 41) and over a first side of the piezoelectric layer (16, 16, 16, 41) facing the reflective layer system (21, 41) 36) located electrode arrangement and a second, on the mirror substrate (12, 32) facing side of the piezoelectric layer (16, 36) located by voltage control of the first and / or the second electrode arrangement with an electric field to generate a locally variable Deformation can be acted upon; d a d u r c h e k e n n n n z e i n e t, that the method has the following steps: a) determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer (16, 36); and b) adapting the voltage control of the first and / or the second electrode arrangement as a function of the temperature distribution determined in step a).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) ortsaufgelöst erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the determination of the temperature distribution in step a) takes place in a spatially resolved manner.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Er mitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) zeitaufgelöst erfolgt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that he averages the temperature distribution in step a) takes place time-resolved.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von Elektroden (20, 40) aufweist, welche jeweils übereine Zuleitung (19, 39) mit einer elektri schen Spannung bezogen auf die jeweils andere Elektrodenanordnung be aufschlagbar sind. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the first or the second electrode arrangement has a plurality of electrodes (20, 40), which each via a supply line (19, 39) with an electrical voltage based on the respective other electrode arrangement be aufschlagbar.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Spannungsansteuerung im Schritt b) derart erfolgt, dass diese Elektro den (20, 40) in Abhängigkeit von einer im Schritt a) ermittelten lokal variie renden Temperaturverteilung unabhängig voneinander mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden. 5. The method according to claim 4, characterized in that the adjustment of the voltage control in step b) takes place in such a way that these electrodes (20, 40) depending on a locally varying temperature distribution determined in step a) independently of one another with an electrical voltage be applied.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Anpassen der Spannungsansteuerung im Schritt b) unter Berücksichtigung einer vorab durchgeführten Kalibrierung erfolgt, wobei bei dieser Kalibrierung jeweils eine Deformation der piezoelektrischen Schicht (16, 36) für unterschiedliche Temperaturen bestimmt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the adjustment of the voltage control in step b) takes place taking into account a calibration carried out in advance, with this calibration in each case a deformation of the piezoelectric layer (16, 36) is determined for different temperatures .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kalibrie rung in einem Kalibrierstand durchgeführt wird, welcher eine Heizvorrichtung (55) zur Einstellung unterschiedlicher Temperaturen auf dem Spiegel, eine Einheit (56) zur Spannungsansteuerung sowie Leckstrommessung an dem Spiegel und eine interferometrische Messanordnung zur Messung einer Oberflächendeformation des Spiegels aufweist. 7. The method according to claim 6, characterized in that this Kalibrie tion is carried out in a calibration stand which has a heating device (55) for setting different temperatures on the mirror, a unit (56) for voltage control and leakage current measurement on the mirror and an interferometric measuring arrangement for measuring a surface deformation of the mirror.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) die Mes sung eines zwischen den Elektrodenanordnungen über die piezoelektrische Schicht (16) fliessenden Leckstroms umfasst. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination of the temperature distribution in step a) comprises the measurement of a leakage current flowing between the electrode arrangements via the piezoelectric layer (16).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Leckstroms ortsaufgelöst erfolgt. 9. The method according to claim 8, characterized in that the measurement of the leakage current is spatially resolved.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von Elektroden (20, 40) aufweist, wobei vor der Messung des Leckstroms diese Elektroden (20, 40) auf das gleiche elektrische Potential gebracht werden. 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the first or the second electrode arrangement has a plurality of electrodes (20, 40), these electrodes (20, 40) being brought to the same electrical potential before the measurement of the leakage current .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) eine Impedanzmessung zur Bestimmung einer temperaturabhängigen Kapazität der piezo elektrischen Schicht (16) umfasst. 11. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the determination of the temperature distribution in step a) comprises an impedance measurement to determine a temperature-dependent capacitance of the piezoelectric layer (16).
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass einer der Elektrodenanordnungen eine Vermittlerschicht (17, 37) zur Einstellung eines zumindest bereichsweise kontinuierlichen Verlaufs des elektrischen Potentials entlang der jeweiligen Elektrodenanordnung zu geordnet ist. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that one of the electrode arrangements is assigned a mediator layer (17, 37) for setting an at least regionally continuous course of the electrical potential along the respective electrode arrangement.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) unter Ver wendung wenigstens einer Infrarotkamera erfolgt, wobei aus einem von die ser Infrarotkamera aufgenommenen Kamerabild jeweils auf die Temperatur verteilung geschlossen wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination of the temperature distribution in step a) takes place using at least one infrared camera, wherein the temperature distribution is inferred from a camera image recorded by this infrared camera.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Ermitteln der Temperaturverteilung im Schritt a) unter Ver wendung einer im Spiegelsubstrat (32) befindlichen Anordnung von Tempe ratursensoren (45) erfolgt. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination of the temperature distribution in step a) takes place using an arrangement of temperature sensors (45) located in the mirror substrate (32).
15. Optisches System, mit 15. Optical system, with
• einem deformierbaren Spiegel (10, 30) mit einer optischen Wirkfläche (11, 31), einem Spiegelsubstrat (12, 32), einem Reflexionsschicht system (21 , 41 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11, 31 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16, 36), welche zwischen Spiegelsubstrat (12, 32) und Reflexionsschichtsystem (21, 41) angeordnet ist; • a deformable mirror (10, 30) with an optical active surface (11, 31), a mirror substrate (12, 32), a reflective layer system (21, 41) for reflecting electromagnetic radiation incident on the optical active surface (11, 31) , and at least one piezoelectric layer (16, 36), which between mirror substrate (12, 32) and reflective layer system (21, 41) is arranged;
• wobei die piezoelektrische Schicht (16, 36) über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtsystem (21, 41) zugewandten Seite der piezoelektri schen Schicht (16, 36) befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12, 32) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 36) befindliche Elektrodenanordnung 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 optische System eine Vorrichtung zum Ermitteln einer im Bereich der piezoelektrischen Schicht (16, 36) vorliegenden Temperaturvertei lung aufweist. • the piezoelectric layer (16, 36) having a first electrode arrangement on the side of the piezoelectric layer (16, 36) facing the reflective layer system (21, 41) and a second electrode arrangement on the side facing the mirror substrate (12, 32) The electrode arrangement located on the side of the piezoelectric layer (16, 36) can be subjected to an electric field for generating a locally variable deformation; it is noted that the optical system has a device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer (16, 36).
16. Optisches System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Ermitteln einer im Bereich der piezoelektrischen Schicht (16) vorliegenden Temperaturverteilung basierend auf der Messung eines zwischen den Elektrodenanordnungen über die piezoelektrische Schicht (16) fliessenden Leckstroms ausgelegt ist. 16. Optical system according to claim 15, characterized in that the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer (16) is designed based on the measurement of a leakage current flowing between the electrode arrangements via the piezoelectric layer (16).
17. Optisches System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Ermitteln einer im Bereich der piezoelektrischen Schicht (16) vorliegenden Temperaturverteilung basierend auf einer Impedanzmes sung zur Bestimmung der temperaturabhängigen Kapazität der piezo elektrischen Schicht (16) ausgelegt ist. 17. Optical system according to claim 15, characterized in that the device is designed for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer (16) based on an impedance measurement to determine the temperature-dependent capacitance of the piezoelectric layer (16).
18. Optisches System nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekenn zeichnet, dass die Vorrichtung zum Ermitteln einer im Bereich der piezo elektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung eine Infrarotkamera zur Aufnahme eines Kamerabildes der optischen Wirkfläche aufweist. 18. Optical system according to one of claims 15 to 17, characterized in that the device for determining a temperature distribution present in the region of the piezoelectric layer has an infrared camera for recording a camera image of the optical active surface.
19. Optisches System nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, dass die Vorrichtung zum Ermitteln einer im Bereich der piezo- elektrischen Schicht vorliegenden Temperaturverteilung eine im Spiegelsub strat (32) befindliche Anordnung von Temperatursensoren (45) aufweist. 19. Optical system according to one of claims 15 to 18, characterized in that the device for determining a in the region of the piezo electrical layer present temperature distribution in a mirror substrate (32) located arrangement of temperature sensors (45).
20. Optisches System nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekenn- zeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel für eine Arbeits wellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausge legt ist. 20. Optical system according to one of claims 15 to 19, characterized in that the mirror is designed for a working wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm.
21. Optisches System nach einem der Ansprüche 15 bis 20 dadurch gekenn zeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Beleuchtungseinrich tung oder ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektions belichtungsanlage ist. 21. Optical system according to one of claims 15 to 20, characterized in that it is a lighting device or a projection lens of a microlithographic projection exposure system.
22. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungs- einrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage ein optisches System nach Anspruch 21 aufweist. 22. Microlithographic projection exposure system with an illumination device and a projection objective, characterized in that the projection exposure system has an optical system according to claim 21.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022200206A1 (en) 2022-01-11 2023-07-13 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror, in particular for a microlithographic projection exposure system
DE102022210245A1 (en) 2022-09-28 2024-03-28 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror device, in particular for a micro-lithographic projection exposure system, and method for measuring the temperature of a mirror
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10284390A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Nikon Corp Form control equipment of reflecting mirror, form control method and aligner
DE102012201075A1 (en) * 2012-01-25 2013-07-25 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical assembly, EUV lithography apparatus and method of configuring an optical assembly
DE102013219583A1 (en) 2013-09-27 2015-04-02 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus
DE102013219986A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-02 Carl Zeiss Smt Gmbh Projection exposure method and projection exposure apparatus for microlithography
DE102015213275A1 (en) * 2015-07-15 2017-01-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror assembly for a lithographic exposure system and mirror assembly comprehensive optical system
DE102015213273A1 (en) 2015-07-15 2017-01-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6411426B1 (en) 2000-04-25 2002-06-25 Asml, Us, Inc. Apparatus, system, and method for active compensation of aberrations in an optical system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10284390A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Nikon Corp Form control equipment of reflecting mirror, form control method and aligner
DE102012201075A1 (en) * 2012-01-25 2013-07-25 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical assembly, EUV lithography apparatus and method of configuring an optical assembly
DE102013219583A1 (en) 2013-09-27 2015-04-02 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus
DE102013219986A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-02 Carl Zeiss Smt Gmbh Projection exposure method and projection exposure apparatus for microlithography
DE102015213275A1 (en) * 2015-07-15 2017-01-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror assembly for a lithographic exposure system and mirror assembly comprehensive optical system
DE102015213273A1 (en) 2015-07-15 2017-01-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus

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