WO2022074023A1 - Adaptives optisches element für die mikrolithographie - Google Patents

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WO2022074023A1 PCT/EP2021/077485 EP2021077485W WO2022074023A1 WO 2022074023 A1 WO2022074023 A1 WO 2022074023A1 EP 2021077485 W EP2021077485 W EP 2021077485W WO 2022074023 A1 WO2022074023 A1 WO 2022074023A1
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measuring electrode
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dielectric medium
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Matthias Manger
Markus Raab
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an adaptive optical element for microlithography with at least one manipulator for changing the shape of an optical surface of the optical element and a projection exposure system for microlithography with at least one such adaptive optical element.
  • Projection lenses are therefore equipped with manipulators that make it possible to correct wavefront errors by changing the state of individual optical elements of the projection lens.
  • a state change include: a change in position in one or more of the six rigid body degrees of freedom of the relevant optical element and a deformation of the optical element.
  • the optical element is usually implemented in the form of the above-mentioned adaptive optical element. This can have piezoelectric or electrostrictive manipulators to actuate the optical surface.
  • the functioning of such manipulators is based on the deformation of a dielectric medium through the application of an electric field.
  • the aberration characteristic of the projection lens is regularly measured and, if necessary, changes in the aberration characteristic between the individual measurements determined by simulation. For example, lens heating effects can be taken into account in the calculation.
  • an adaptive optical element for microlithography with at least one manipulator for changing the shape of an optical surface of the optical element, the manipulator comprising: a dielectric medium which can be deformed by means of an electric field, working electrodes for Generation of the electric field in the dielectric medium, as well as a measuring electrode used for temperature measurement, which is arranged in direct connection with the dielectric medium and has a temperature-dependent resistance.
  • An arrangement of the measuring electrode in direct connection with the dielectric medium is to be understood as meaning that the measuring electrode and the dielectric medium directly adjoin one another. That is, between the measurement No further medium, such as an adhesive layer, is arranged between the electrode and the dielectric medium.
  • the measuring electrode can be embedded in the dielectric medium so that it is completely surrounded by the dielectric medium.
  • the measuring electrode can also be arranged on a surface of the dielectric medium.
  • the measuring electrode can be configured in particular from a noble metal, e.g. as a platinum electrode.
  • a noble metal e.g. as a platinum electrode.
  • suitable platinum electrodes are PT100 and PT1000.
  • the adaptive optical element includes an evaluation device for converting the resistance value measured at the measuring electrode into a temperature value.
  • the arrangement of the measuring electrode in direct connection with the dielectric medium enables a very precise measurement of the temperature of the dielectric medium, at least at least the temperature in a region of the dielectric medium adjoining the measuring electrode. Such a precise temperature measurement is not possible in the case of an arrangement that does not take place in a direct connection, such as the measuring electrode being glued on.
  • the result of the measurement of the temperature of the dielectric medium can be taken into account or used when controlling the manipulator in order to correct the temperature.
  • the length extension of the manipulator can thus be controlled more precisely, as a result of which the surface shape of the adaptive optical element can in turn be corrected with improved accuracy.
  • the measuring electrode is arranged directly connected to the dielectric medium over an area of at least 1 mm 2 , in particular at least 5 mm 2 or at least 10 mm 2 .
  • the measuring electrode is printed on a surface of the dielectric medium.
  • the measuring electrode is linear with a large number of bends.
  • the measuring electrode can be designed in the form of a wire which has a large number of bends.
  • the bends are formed in such a way that the measuring electrode has a meandering shape.
  • the measuring electrode has a flat shape with a length-to-width ratio of at least 2:1, in particular at least 3:1, at least 5:1 or at least 10:1.
  • the flat shape can be rectangular, oval or configured in some other way.
  • the working electrodes are arranged in the form of a stack of at least three electrodes and the measuring electrode is arranged outside of the stack.
  • the measuring electrode is arranged outside of an active volume of the dielectric medium, in which a length expansion occurs during manipulator operation.
  • the measuring electrode is arranged between two working electrodes, i.e. inside the stack of working electrodes.
  • the dielectric medium is formed in one piece.
  • a one-piece dielectric medium is understood to mean a coherent and seamless monolithic dielectric medium, ie any connections that may be present between different volume sections of the dielectric medium are seamless.
  • Under a seamless A bond is understood to mean, for example, a connection that was created by sintering, but not a connection created by gluing. This means that individual volume areas of the dielectric medium cannot be separated from one another without changing or destroying the material structure in the separation area.
  • the adaptive optical element also includes an electrical circuit, with which the electrical resistance of the measuring electrode can be measured.
  • An electrical circuit is understood to mean the combination of electrical or electromechanical individual elements, such as a power source, resistors and measuring devices, etc. However, not all of the named individual elements have to be contained in the electrical circuit, in particular other individual electrical elements can also be used.
  • the electrical circuit can comprise a two-wire circuit or a four-wire circuit for measuring the resistance at the measuring electrode.
  • the electrical circuit is further configured to measure an impedance between the measuring electrode and one of the working electrodes.
  • the impedance is measured between the measuring electrode and a grounded working electrode. This is preferably the working electrode closest to the measuring electrode.
  • at least a capacitive resistance between the measuring electrode and said working electrode is measured by means of the impedance measurement.
  • the capacitance corresponds to the imaginary part of the impedance.
  • the electrical circuit includes at least one switch for switching between the resistance measurement and the impedance measurement.
  • the electrical circuit comprises a frequency-controllable AC voltage source, which is connected to the fact that the resistance measurement can be carried out by means of a low AC voltage frequency and the impedance measurement can be carried out by means of a high AC voltage frequency.
  • an evaluation device is provided which is used to determine a strain condition of the dielectric medium arranged in the area of the measuring electrode from a dependence of the impedance on the amplitude of an AC voltage applied to the measuring electrode for impedance measurement.
  • the state of expansion is determined from the capacitive resistance determined by means of the impedance measurement.
  • the adaptive optical element comprises a plurality of manipulators of the type mentioned, each with a measuring electrode, the measuring electrodes being connected in series to a direct current source.
  • a voltmeter is connected to each of the measuring electrodes to measure the voltage drop across them. In this way, the number of wirings or cables required for measuring the resistance at the measuring electrodes can be reduced.
  • the optical surface is configured to reflect EUV radiation. According to a further embodiment, the optical surface is configured to reflect DUV radiation, for example a wavelength of about 365 nm, about 248 nm, or about 193 nm.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a projection exposure system for microlithography with an adaptive optical element
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the adaptive optical element in an initial state and in a correction state
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the adaptive optical element in an initial state and in a correction state
  • FIG. 4 shows a diagram which, for a manipulator of the adaptive optical element, illustrates a strain S as a function of an applied electric field E for different temperatures 0,
  • 5 shows a diagram which illustrates a strain S as a function of the temperature 0 for the manipulator of the adaptive optical element
  • 6 shows a first embodiment of a manipulator of the adaptive optical element according to FIG. 2 or 3 with a measuring electrode and an electrical circuit connected thereto,
  • FIG. 7 shows a sectional view of the measuring electrode according to FIG. 6 along the line AA' in three different embodiments
  • FIG. 8 shows a further embodiment of a manipulator of the adaptive optical element according to FIG. 2 or 3 with a measuring electrode and an electrical circuit connected thereto,
  • FIG. 9 shows a further embodiment of a manipulator of the adaptive optical element according to FIG. 2 or 3 with a measuring electrode and an electrical circuit connected thereto,
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a manipulator of the adaptive optical element according to FIG. 2 or 3 with a measuring electrode and an electrical circuit connected thereto,
  • FIG. 11 shows an embodiment of the adaptive optical optical element according to FIG. 2 or FIG. 3 with a plurality of manipulators arranged in series and an electrical circuit connected to the manipulators, and
  • FIG. 1 a Cartesian xyz coordinate system is given in the drawing, from which the respective positional relationship of the components shown in the figures results.
  • the y-direction runs perpendicular to the plane of the drawing into it, the x-direction to the right and the z-direction upwards.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a projection exposure system 10 for microlithography according to the invention.
  • the present embodiment is designed for operation in the EUV wavelength range, i.e. with electromagnetic radiation having a wavelength of less than 100 nm, in particular a wavelength of approximately 13.5 nm or approximately 6.8 nm. Due to this operating wavelength, all optical elements are designed as mirrors.
  • the invention is not limited to projection exposure systems in the EUV wavelength range. Further embodiments according to the invention are designed, for example, for operating wavelengths in the UV range, such as 365 nm, 248 nm or 193 nm. In this case, at least some of the optical elements are configured as conventional transmission lenses.
  • a projection exposure system configured for operation in the DUV wavelength range is described below with reference to FIG.
  • the projection exposure apparatus 10 includes an exposure radiation source 12 for generating exposure radiation 14.
  • the exposure radiation source 12 is designed as an EUV source and can include a plasma radiation source, for example.
  • the exposure radiation 14 first passes through an illumination optics 16 and is directed onto a photomask 18 by the latter.
  • the photomask 18 has mask structures for imaging onto a substrate 24 and is movably mounted on a mask displacement stage 20 .
  • the substrate 24 is slidably mounted on a substrate shifting platform 26 .
  • the photomask 18 can be designed as a reflection mask or, alternatively, in particular for UV lithography, can also be configured as a transmission mask.
  • FIG. 1 the photomask 18 can be designed as a reflection mask or, alternatively, in particular for UV lithography, can also be configured as a transmission mask.
  • the exposure radiation 14 is reflected at the photomask 18 and then passes through a projection lens 22 which is configured to image the mask structures onto the substrate 24 .
  • the substrate 24 is slidably mounted on a substrate shifting platform 26 .
  • the projection exposure system 10 can be designed as a so-called scanner or as a so-called stepper.
  • the exposure radiation 14 is guided within the illumination optics 16 and the projection objective 22 by means of a multiplicity of optical elements, presently in the form of mirrors.
  • the illumination optics 16 comprise four optical elements 30-1, 30-2, 30-3 and 30-4 in the form of reflective optical elements or mirrors.
  • the projection lens 22 also includes four optical elements 30-5, 30-6, 30-7 and 30-8, also in the form of reflective elements or mirrors.
  • the optical elements 30 - 1 to 30 - 8 are arranged in an exposure beam path 28 of the projection exposure system 10 for guiding the exposure radiation 14 .
  • the optical element 30-5 is configured as an adaptive optical element which has an active optical surface 32 in the form of its mirror surface, the shape of which can be actively changed to correct local shape errors.
  • another one or more of the optical elements 30-1, 30-2, 30-3, 30-4, 30-5, 30-6, 30-7 and 30-8 can each be configured as an adaptive optical element .
  • one or more of the optical elements 30-1, 30-2, 30-3, 30-4, 30-5, 30-6, 30-7 and 30-8 of the projection exposure system 10 can be movable be stored.
  • each of the movably mounted optical elements is assigned a respective rigid-body manipulator.
  • the rigid-body manipulators allow, for example, tilting and/or displacement of the assigned optical elements essentially parallel to the plane in which the respective reflecting surface of the optical elements lies. The position of one or more of the optical elements for correcting aberrations of the projection exposure system 10 can thus be changed.
  • the projection exposure system 10 includes a control device 40 for generating control signals 42 for the manipulation units provided, such as the aforementioned rigid-body manipulators, one or more adaptive optical elements and/or possibly further manipulators.
  • 1 shows the transmission of a control signal 42 to the adaptive optical element 30-5 by way of example.
  • the control device 40 determines the control signals 42 on the basis of wavefront deviations 46 of the projection lens 22 measured by a wavefront measuring device 44 using a feedforward control algorithm.
  • the adaptive optical element 30-5 is illustrated in a first embodiment in FIG.
  • the representation in the upper section of FIG. 2 shows the adaptive optical element 30-5 in an initial state, in which the shape of the optical surface 32 has an initial shape, here a planar shape.
  • the illustration in the lower section of FIG. 2 shows the adaptive optical element 30-5 in a correction state, in which the shape of the optical surface 32 has a changed shape, here a convex shape.
  • the adaptive optical element 30-5 comprises a support element 34 in the form of a back plate and a mirror element 38, the upper side of which forms the active optical surface 32 and is used to reflect the exposure radiation 14.
  • a large number of manipulators 36 also referred to as actuators, are arranged along the underside of the mirror element 38. These are preferably both in x-direction and in the y-direction, ie positioned in a two-dimensional arrangement along the underside of the mirror element 38 .
  • the manipulators 36 only some of which are provided with a reference number in FIG. 2 for reasons of legibility, connect the support element 34 to the mirror element 38.
  • the manipulators 36 are configured to change their extent when actuated along their longitudinal direction. In the embodiment according to FIG. 2, the manipulators 36 can be actuated transversely or perpendicularly to the optical surface 32. The manipulators are each controlled individually and can therefore be actuated independently of one another.
  • centrally arranged manipulators 36 are increased in length by being actuated, so that the convexly curved shape for the optical surface 32 results.
  • FIG. 3 A further embodiment of the adaptive optical element 30-5 is illustrated in FIG. 3 .
  • the illustration in the upper section of FIG. 3 shows the adaptive optical element 30-5 in an initial state, in which the shape of the optical surface 32 has a flat shape as the initial shape.
  • the representation in the lower section of FIG. 3 shows the adaptive optical element 30-5 in a correction state, in which the shape of the optical surface 32 has a convex curvature and thus a changed shape.
  • the adaptive optical element 30-5 according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG a rigid support member arranged parallel to the mirror member 38. This means that the manipulators 36 cannot be deformed transversely to the optical surface 32, as in FIG. 2, but rather parallel to the optical surface 32. These manipulators 36 are therefore also referred to as transverse manipulators.
  • the manipulators 36 configured as transverse manipulators are embedded in one or more monolithic tiles.
  • the manipulators 36 of the adaptive optical element 30-5 each comprise a dielectric medium 48 (see e.g. Fig. 6) which is deformable by application of an electric field.
  • This can be a piezoelectric material or an electrostrictive material.
  • piezoelectric material With piezoelectric material, the deformation is based on the piezoelectric effect, with electrostrictive material on the electrostrictive effect.
  • the electrostrictive effect is understood to be the proportion of a deformation of a dielectric medium as a function of an applied electric field, in which the deformation is independent of the direction of the applied field and in particular is proportional to the square of the electric field.
  • the linear response of the deformation to the electric field is called the piezoelectric effect.
  • the expansion S of the manipulators 36 or actuators as a function of the electric field E applied is very temperature-dependent. This effect is illustrated in FIG. 4 using a schematic SE diagram of a manipulator 36 made with electrostrictive material for different temperatures 0 (%>O2>O1). Furthermore, as illustrated in FIG. 5, the dielectric medium expands significantly as the temperature 0 changes from the nominal temperature Oo due to its coefficient of thermal expansion, also known as CTE.
  • the working electrodes 50 are arranged in combination with the one-piece dielectric medium 48 .
  • the working electrodes 50 are contained in the dielectric medium 48 in the form of an electrode stack 51 .
  • the electrode stack 51 contains eight plate-shaped working electrodes 50 arranged one above the other.
  • the active volume 48a is shown as a white area in FIG.
  • the area of the dielectric medium 48 which is arranged outside of the electrode stack is cross-hatched in FIG. 6 and is correspondingly referred to as the inactive volume 48b.
  • the inactive volume 48b completely encloses the active volume 48a.
  • the wiring 56 of the working electrodes 50 alternately connects them to an electrical ground 60 and to one pole of the adjustable voltage source 58 , the other pole of the voltage source also being connected to ground 60 .
  • the electric field generated between each two adjacent working electrodes 50 thus also alternates. Since the dielectric medium 48 is an electrostrictive material in the present case, the expansion of the dielectric medium 48 caused by the electric field is independent of the direction of the electric field, ie the change in the expansion in the z-direction of the layers of the dielectric arranged between the electrodes 50 Medium 48 is rectified. When a control voltage U generated by the voltage source 58 is applied, the linear extension Az of the active volume 48a of the dielectric medium 48 changes in the z-direction. The magnitude of the change in elongation depends on the control voltage generated by the voltage source 58, according to one embodiment this value is proportional to the value of the control voltage.
  • the measuring electrode 52 is used for temperature measurement and is made of platinum, in particular PT100 or PT1000, so that the measuring electrode 52 has an electrical resistance that is highly temperature-dependent.
  • the measuring electrode 52 is arranged in the dielectric medium 48 and embedded in the inactive volume 48b, specifically between the mirror element 38 and the uppermost working electrode 50, in the dielectric medium 48, so that this is at least from above and below, ie from two sides, in the present Case even completely surrounded by the dielectric medium 48.
  • the measuring electrode can be arranged in the middle of the inactive volume 48b.
  • the measuring electrode 52 is thus arranged in direct connection with the dielectric medium 48 . This means that the measuring electrode 52 and the dielectric medium 48 directly adjoin one another.
  • the shape is a rectangle with a length-to-width ratio of about 4:1, and in the embodiment 52-3 shown on the right, it is an oval with a length-to-width ratio of about 2 ,5:1 .
  • the measuring electrode is formed in a line shape of a wire having a multiplicity of bends.
  • the measuring electrode 52-2 thus has a meandering shape. Due to the wire-like design, the measuring electrode 52-2 has a comparatively high resistance, so that the current intensity required for resistance measurement can be kept as low as possible.
  • the measuring electrodes 52-1, 52-2 and 52-3 each have an area of 1 mm 2 in the xy plane, so they are arranged in direct connection with the dielectric medium 48 over at least this area.
  • the electrical circuit 54 to which the measuring electrode 52 is connected, comprises in the embodiment according to FIG Measuring electrode 52 are connected.
  • This wiring 62 is used to carry out a four-wire measurement of the electrical resistance R of the measuring electrode 52.
  • the measuring electrode 52 is acted upon by the direct current source 66 with a known electric current intensity.
  • the voltage dropping at the measuring electrode 52 is tapped at high resistance and measured with the voltmeter 68 . In this arrangement, falsification of the measurement due to line and connection resistances is avoided.
  • the resistance value 70 determined by the resistance measuring device 64 is converted by an evaluation device 72 into a current temperature value 74, also referred to as the actual temperature Ti.
  • the actual temperature Ti is then forwarded to a control unit 76 for controlling the voltage source 58 connected to the working electrodes 60 .
  • the control unit 76 is configured to specify the current voltage value U (reference number 78) to be generated by the adjustable voltage source 58 .
  • a setpoint expansion value Az s (reference number 80) of the manipulator 36 in the z-direction is transmitted to the control unit 76 as part of the control signal 42 shown in FIG.
  • the control unit 76 takes into account the influence of the measured actual temperature Ti on the expansion of the dielectric medium 48 in the z-direction when determining the voltage value 78 and adjusts the voltage value 78 forwarded to the voltage source 58 accordingly.
  • the control unit 76 can alternatively or additionally be configured to generate a control signal for a heating or cooling device, with which the temperature in the dielectric medium 48 is adjusted or kept constant.
  • FIG. 8 A further embodiment of a manipulator 36 according to one of FIGS. 2 and 3 is illustrated in FIG.
  • the embodiment according to FIG. 8 differs from the embodiment according to FIG. 6 only in the configuration of the electrical circuit 54 connected to the measuring electrode 52.
  • the electrical circuit 54 comprises a resistance measuring device, which is available in various embodiments, as the resistance measuring device 64 .
  • This is connected directly to the measuring electrode 52, usually contains a direct current source and can, for example, also include a Wheatstone bridge.
  • FIG. 9 differs from the embodiment of FIG. 6 in that the electrical circuit 54 in addition to measuring the resistance at the measuring electrode 52 also for measuring a complex impedance (reference number 82) between the measuring electrode 52 and the uppermost working electrode 50, ie the working electrode 50 immediately adjacent to the measuring electrode 52 is configured.
  • the electrical circuit 54 in addition to measuring the resistance at the measuring electrode 52 also for measuring a complex impedance (reference number 82) between the measuring electrode 52 and the uppermost working electrode 50, ie the working electrode 50 immediately adjacent to the measuring electrode 52 is configured.
  • the electrical circuit 54 has two switches S1 and S2 (reference number 84) for switching between the resistance measurement and the impedance measurement. If the switch S1 is closed and the switch S2 is open, the result is the wiring 62 of the measuring electrode 52 according to FIG. 6 for measuring the resistance. If, on the other hand, switch S1 is opened and switch S2 is closed, an impedance measuring device 86 is activated. In this switching state, the upper output of the impedance measuring device 86 is connected to the measuring electrode 52 . Like the uppermost working electrode 50, the lower output of the impedance measuring device 86 is connected to the electrical grounding 60.
  • the impedance measuring device 86 comprises an AC voltage source 88 for applying an AC voltage to the measuring electrode 52, an ammeter 69 and other electrical components, such as an operational amplifier 90 and a resistor 92.
  • the AC voltage source 88 is configured to measure the amplitude u (reference number 94) of the generated Alternating voltage to vary over time during the measurement process.
  • the impedance measuring device 86 determines the impedance 82 for different amplitudes 94 on the basis of the current measured by the current measuring device 69 and forwards this to an evaluation device 96 .
  • the evaluation device 96 determines a current strain state Di (reference number 98) of the dielectric medium 48 in the inactive volume 48b. In other words, the evaluation device 96 determines the Elongation state 98 from the dependence of the impedance 82 on the amplitude 94.
  • the strain state 98 is forwarded to the control unit 76 in addition to the temperature value 74 determined by means of the resistance measuring device 64 .
  • the control unit 76 also takes into account the strain state 98 in addition to the temperature value 74 already processed in the embodiment according to FIG to be determined with better accuracy, so that the setpoint expansion value 80 can be achieved with a high level of accuracy using the stress value 78 .
  • FIG. 10 differs from the embodiment according to FIG. 9 in that the resistance measurement and the impedance measurement are carried out in a combined resistance/impedance measuring device 87, one end of the measuring electrode 52 being connected to the electrical ground 60 and the other end of the measuring electrode 52 is connected to the measuring device 87.
  • the measuring device 86 according to FIG high frequency f2 can be operated.
  • the AC voltage source 88 is operated at the low frequency fi, which has a value of approximately 0 Hz to 100 Hz, for example.
  • the frequency fi is selected so low that the resistance 70 of the measuring electrode 52 can be measured by measuring the current intensity passing through the measuring electrode 52 using the current intensity measuring device 69 .
  • the measured resistance, as in the 9 is converted into a current temperature value 74 by means of the evaluation device 72 and transmitted to the control unit 76.
  • the AC voltage source 88 is operated at the high frequency f2, which has a value of approximately 100 Hz to 1 MHz, for example.
  • the value of the frequency f2 is selected such that the complex impedance 82 between the measuring electrode 52 and the uppermost working electrode for different AC voltage amplitudes 94 can be measured analogously to the mode of operation of the impedance measuring device 86 according to FIG.
  • the respective AC voltage amplitude 94 and the impedance 82 measured therewith is, as in the embodiment according to FIG.
  • Fig. 11 illustrates an embodiment of the adaptive optical element 30-5 according to one of Figures 2 and 3 with a plurality of manipulators 36 arranged next to one another, i.e. in series optical element 30-5 shown.
  • the electrical circuit 54 connects the measuring electrodes 52 of the manipulators in series and includes a direct current source 66 of the type shown in FIG 68 of the type shown in FIG. 6 for measuring the voltage drop across the measuring electrode 52 in question.
  • FIG. 12 shows a schematic view of a projection exposure system 110 configured for operation in the DUV wavelength range, which includes illumination optics in the form of a beam shaping and illumination system 116 and a projection lens 122 .
  • DUV stands for “deep ultraviolet” and designates a wavelength of the exposure radiation 114 used in the projection exposure system 110 between 100 nm and 250 nm.
  • the beam shaping and illumination system 116 and the projection objective 122 can be arranged in a vacuum housing and/or surrounded by a machine room with corresponding drive devices.
  • the DUV projection exposure system 1 10 has a DUV exposure radiation source 1 12 .
  • a DUV exposure radiation source 1 12 for example, an ArF excimer laser can be provided, which emits exposure radiation 114 in the DUV range at, for example, approximately 193 nm.
  • the beam shaping and illumination system 116 shown in FIG. 12 guides the exposure radiation 114 onto a photomask 118.
  • the photomask 118 is designed as a transmissive optical element and can be arranged outside the systems 116 and 122.
  • the photomask 118 has a structure which is imaged in reduced form on a substrate 124 in the form of a wafer or the like by means of the projection objective 122 .
  • the substrate 124 is slidably mounted on a substrate shifting platform 126 .
  • the projection objective 122 has a plurality of optical elements 130 in the form of lenses and/or mirrors for imaging the photomask 118 onto the substrate 124.
  • the optical elements 130 include lenses 130-1, 130-4 and 130-5, the mirror 130-3 and the further mirror designed as an adaptive optical element 130-3.
  • individual lenses and/or mirrors of the projection objective 122 can be arranged symmetrically to an optical axis 123 of the projection objective 122 .
  • the number of lenses and mirrors of the DUV projection exposure system 110 is not limited to the number shown. More or fewer lenses and/or mirrors can also be provided.
  • the mirrors are usually curved on their front side for beam shaping.
  • An air gap between the last lens 130-5 and the substrate 124 can be replaced by a liquid medium 131 which has a refractive index>1.
  • the liquid medium 131 can be, for example, ultrapure water.
  • a Such a structure is also referred to as immersion lithography and has an increased photolithographic resolution.
  • the medium 131 can also be referred to as an immersion liquid.
  • the mirror configured as an adaptive optical element 130-2 is designed such that the shape of its mirror surface 132 can be actively changed to correct local shape errors.
  • the mirror surface is therefore also referred to as an active optical mirror surface 132 .
  • the adaptive optical element 130-2 is configured analogously to the adaptive optical element 30-5 described above with reference to FIGS. 1, 2, 3 and 11. All the statements made above with regard to the adaptive optical element 30-5 can thus be transferred to the adaptive optical element 130-2.
  • actuator device Analogously to the projection exposure system 10 according to FIG. Without restricting the generality, only one actuator device is shown here in FIG. 12, but it goes without saying that a large number of actuator devices are preferably present, each of which can be controlled and/or regulated individually.
  • liquid medium 132 active optical mirror surface

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Abstract

Ein adaptives optisches Element (30-5; 130-2) für die Mikrolithographie umfasst mindestens einem Manipulator (36) zur Veränderung der Form einer optischen Oberfläche (32) des optischen Elements. Der Manipulator umfasst ein dielektrisches Medium (48), welches mittels eines elektrischen Feldes deformierbar ist, Arbeitselektroden (50) zum Erzeugen des elektrischen Feldes im dielektrischen Medium, sowie eine der Temperaturmessung dienende Messelektrode (52), welche in unmittelbarem Verbund mit dem dielektrischen Medium angeordnet ist und einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist.

Description

Adaptives optisches Element für die Mikrolithographie
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2020 212 743.3 vom 8. Oktober 2020. Die gesamte Offenbarung dieser Patentanmeldung wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein adaptives optisches Element für die Mikrolithographie mit mindestens einem Manipulator zur Veränderung der Form einer optischen Oberfläche des optischen Elements sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit mindestens einem derartigen adaptiven optischen Element.
Zur Gewährleistung einer möglichst präzisen Abbildung der Maskenstrukturen auf den Wafer wird ein Projektionsobjektiv mit möglichst geringen Wellenfrontaberrationen benötigt. Projektionsobjektive werden daher mit Manipulatoren ausgestattet, die es ermöglichen, Wellenfrontfehler durch Zustandsveränderung einzelner optischer Elemente des Projektionsobjektivs zu korrigieren. Beispiele für eine derartige Zustandsveränderung umfassen: eine Lageänderung in einem oder mehreren der sechs Starrkörperfreiheitsgrade des betreffenden optischen Elements und eine Deformation des optischen Elements. Zu letzterer Zustandsveränderung wird das optische Element in der Regel in Gestalt des vorstehend erwähnten adaptiven optischen Elements ausgeführt. Dieses kann zur Aktuierung der optischen Oberfläche piezoelektrische bzw. elektrostriktive Manipulatoren aufweisen. Die Funktionsweise derartiger Manipulatoren beruht auf der Deformation eines dielektrischen Mediums durch das Anlegen eines elektrischen Feldes. Üblicherweise wird zur Bestimmung der gewünschten Zustandsveränderung die Aberrationscharakteristik des Projektionsobjektivs regelmäßig vermessen und gegebenenfalls werden Änderungen in der Aberrationscharakteristik zwischen den einzelnen Messungen durch Simulation bestimmt. So können beispielsweise Linsenaufheizungseffekte rechnerisch berücksichtigt werden.
Probleme bereiten bei der Verwendung von piezoelektrischen bzw. elektrostrikti- ven adaptiven optischen Elementen oft, dass im Aktuatormaterial auftretende Temperaturvariationen zu erheblichen Ungenauigkeiten in den vom adaptiven optischen Element durchgeführten Oberflächenformkorrekturen führen.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein adaptives optisches Element der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere eine Oberflächenformkorrektur des adaptiven optischen Elements mit verbesserter Genauigkeit erfolgen kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einem adaptiven optischen Element für die Mikrolithographie mit mindestens einem Manipulator zur Veränderung der Form einer optischen Oberfläche des optischen Elements, wobei der Manipulator umfasst: ein dielektrisches Medium, welches mittels eines elektrischen Feldes deformierbar ist, Arbeitselektroden zum Erzeugen des elektrischen Feldes im dielektrischen Medium, sowie eine der Temperaturmessung dienende Messelektrode, welche in unmittelbarem Verbund mit dem dielektrischen Medium angeordnet ist und einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist.
Unter einer Anordnung der Messelektrode in unmittelbarem Verbund mit dem dielektrischen Medium ist zu verstehen, dass die Messelektrode und das dielektrische Medium unmittelbar aneinander angrenzen. Das heißt, zwischen der Mes- selektrode und dem dielektrischen Medium ist kein weiteres Medium, wie etwa eine Klebstoffschicht, angeordnet. So kann die Messelektrode etwa in das dielektrische Medium eingebettet sein, sodass diese vollständig vom dielektrischen Medium umgeben ist. Alternativ kann die Messelektrode auch an einer Oberfläche des dielektrischen Mediums angeordnet sein.
Die Messelektrode kann insbesondere aus einem edlen Metall, z.B. als Platin- Elektrode konfiguriert sein. Beispiele für geeignete Platin-Elektroden sind PT100 bzw. PT1000. Insbesondere umfasst das adaptive optische Element eine Auswerteeinrichtung zur Umsetzung des an der Messelektrode gemessenen Widerstandswertes in einen Temperaturwert.
Die Anordnung der Messelektrode im unmittelbaren Verbund mit dem dielektrischen Medium ermöglicht eine sehr präzise Messung der Temperatur des dielektrischen Mediums, zumindest jedenfalls der Temperatur in einem an die Messelektrode angrenzenden Bereich des dielektrischen Mediums. Bei einer nicht im unmittelbaren Verbund erfolgenden Anordnung, wie etwa einem Aufkleben der Messelektrode ist eine derart präzise Temperaturmessung nicht möglich. Das Messergebnis der Temperatur des dielektrischen Mediums kann bei der Ansteuerung des Manipulators berücksichtigt bzw. verwendet werden, um die Temperatur zu korrigieren. Damit kann die Längenausdehnung des Manipulators genauer gesteuert werden, wodurch wiederum die Oberflächenformkorrektur des adaptiven optischen Elements mit verbesserter Genauigkeit erfolgen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Messelektrode über mindestens eine Fläche von 1 mm2, insbesondere mindestens 5 mm2 oder mindestens 10 mm2, in unmittelbarem Verbund mit dem dielektrischen Medium angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messelektrode von mindestens zwei Seiten in unmittelbarem Verbund vom dielektrischen Medium umgeben. Insbesondere ist die Messelektrode in Richtung des von den Arbeitselektroden erzeugten elektrischen Feldes vom dielektrischen Medium umgeben, d.h. an den Seiten der Messelektrode, die sich quer zum elektrischen Feld erstrecken. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messelektrode komplett in das dielektrische Medium eingebettet, d.h. von allen Seiten mit Ausnahme von Zuleitungen, vom dielektrischen Medium umgeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messelektrode auf eine Oberfläche des dielektrischen Mediums aufgedruckt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messelektrode linienförmig mit einer Vielzahl an Biegungen ausgebildet. Insbesondere kann die Messelektrode in Gestalt eines Drahtes ausgebildet sein, welcher eine Vielzahl an Biegungen aufweist. Insbesondere sind die Biegungen so ausgebildet, dass die Messelektrode eine mäanderförmige Gestalt aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Messelektrode eine flächige Form mit einem Länge-zu-Breite-Verhältnis von mindestens 2:1 , insbesondere mindestens 3:1 , mindestens 5:1 oder mindestens 10:1 , auf. Die flächige Form kann dabei rechteckförmig, oval oder andersartig konfiguriert sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Arbeitselektroden in Gestalt eines Stapels von mindestens drei Elektroden angeordnet und die Messelektrode ist außerhalb des Stapels angeordnet. Mit anderen Worten ist die Messelektrode außerhalb eines aktiven Volumens des dielektrischen Mediums, in welchem im Manipulatorbetrieb eine Längenausdehnung erfolgt, angeordnet. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Messelektrode zwischen zwei Arbeitselektroden, d.h. innerhalb des Stapels an Arbeitselektroden, angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das dielektrische Medium einstückig ausgebildet. Unter einem einstückigen dielektrischen Medium wird ein zusammenhängendes und fugenloses monolithisches dielektrisches Medium verstanden, d.h. ggf. vorhandene Verbindungen zwischen verschiedenen Volumenabschnitten des dielektrischen Mediums sind fugenlos. Unter einer fugenlosen Ver- bindung wird beispielsweise eine Verbindung verstanden, welche durch Sintern erzeugt wurde, nicht jedoch eine durch Kleben erzeugte Verbindung. Das heißt, einzelne Volumenbereiche des dielektrischen Mediums lassen sich nicht voneinander trennen ohne die Materialstruktur im Trennbereich zu verändern bzw. zu zerstören.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das adaptive optische Element weiterhin eine elektrische Schaltung, womit der elektrische Widerstand der Messelektrode messbar ist. Unter einer elektrischen Schaltung ist der Zusammenschluss von elektrischen bzw. elektromechanischen Einzelelementen, wie etwa einer Stromquelle, Widerständen und Messgeräten etc., zu verstehen. Dabei müssen jedoch nicht alle der genannten Einzelelemente in der elektrischen Schaltung enthalten sein, insbesondere können auch andere elektrische Einzelelemente zum Einsatz kommen. Insbesondere kann die elektrische Schaltung eine Zweileiterschaltung oder eine Vierleiterschaltung zur Widerstandsmessung an der Messelektrode umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die elektrische Schaltung weiterhin zur Messung einer Impedanz zwischen der Messelektrode und einer der Arbeitselektroden konfiguriert. Insbesondere erfolgt die Messung der Impedanz zwischen der Messelektrode und einer geerdeten Arbeitselektrode. Vorzugsweise handelt es sich dabei um die der Messelektrode nächstgelegene Arbeitselektrode. Insbesondere erfolgt mittels der Impedanzmessung zumindest die Messung eines ka- pazitativen Widerstands zwischen der Messelektrode und der genannten Arbeitselektrode. Der kapazitative Widerstand entspricht dem Imaginärteil der Impedanz.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die elektrische Schaltung mindestens einen Schalter zum Umschalten zwischen der Widerstandmessung und der Impedanzmessung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die elektrische Schaltung eine frequenzregelbare Wechselspannungsquelle, welche dazu verschaltet ist, dass mittels einer niedrigen Wechselspannungsfrequenz die Widerstandsmessung und mittels einer hohen Wechselspannungsfrequenz die Impedanzmessung durchführbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, welche zur Bestimmung eines Dehnungszustandes des im Bereich der Messelektrode angeordneten dielektrischen Mediums aus einer Abhängigkeit der Impedanz von der Amplitude einer zur Impedanzmessung an die Messelektrode angelegten Wechselspannung dient. Insbesondere erfolgt die Bestimmung des Dehnungszustandes aus dem mittels der Impedanzmessung ermittelten kapazita- tiven Widerstand.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das adaptive optische Element mehrere Manipulatoren der genannten Art mit jeweils einer Messelektrode, wobei die Messelektroden in Reihenschaltung an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind. Insbesondere ist an jeder der Messelektroden ein Spannungsmessgerät zur Messung der daran abfallenden Spannung angeschlossen. Damit kann die Anzahl der benötigten Verdrahtungen bzw. Kabel zur Widerstandsmessung an den Messelektroden verringert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die optische Oberfläche zur Reflexion von EUV-Strahlung konfiguriert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die optische Oberfläche zur Reflexion von DUV-Strahlung, beispielsweise einer Wellenlänge von etwa 365 nm, etwa 248 nm, oder etwa 193 nm, konfiguriert.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit mindestens einem adaptiven optischen Element in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten bereitgestellt. Insbesondere ist das adaptive optische Element Teil eines Projektionsobjektivs der Projektionsbelichtungsanlage. Die vorstehend beschriebenen und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem adaptiven optischen Element,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform des adaptiven optischen Elements in einem Ausgangszustand sowie einem Korrekturzustand,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des adaptiven optischen Elements in einem Ausgangszustand sowie einem Korrekturzustand,
Fig. 4 ein Diagramm, welches für einen Manipulator des adaptiven optischen Elements eine Dehnung S in Abhängigkeit eines angelegten elektrischen Feldes E für unterschiedliche Temperaturen 0 veranschaulicht,
Fig. 5 ein Diagramm, welches für den Manipulator des adaptiven optischen Elements eine Dehnung S in Abhängigkeit der Temperatur 0 veranschaulicht, Fig. 6 eine erste Ausführungsform eines Manipulators des adaptiven optischen Elements gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 mit einer Messelektrode sowie einer damit verbundenen elektrischen Schaltung,
Fig. 7 eine Schnittansicht der Messelektrode gemäß Fig. 6 entlang der Linie A-A‘ in drei verschiedenen Ausführungsformen,
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform eines Manipulators des adaptiven optischen Elements gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 mit einer Messelektrode sowie einer damit verbundenen elektrischen Schaltung,
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines Manipulators des adaptiven optischen Elements gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 mit einer Messelektrode sowie einer damit verbundenen elektrischen Schaltung,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines Manipulators des adaptiven optischen Elements gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 mit einer Messelektrode sowie einer damit verbundenen elektrischen Schaltung,
Fig. 1 1 eine Ausführungsform des adaptiven optischen optischen Elements gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 mit mehreren in Reihe angeordneten Manipulatoren sowie einer mit den Manipulatoren verbundenen elektrischen Schaltung, sowie
Fig. 12 eine weitere Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem adaptiven optischen Element.
Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz- Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In Fig. 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z- Richtung nach oben.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage 10 für die Mikrolithographie. Die vorliegende Ausführungsform ist zum Betrieb im EUV-Wellenlängenbereich, d.h. mit elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge von kleiner als 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm ausgelegt. Aufgrund dieser Betriebswellenlänge sind alle optischen Elemente als Spiegel ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Projektionsbelichtungsanlagen im EUV-Wellenlängenbereich begrenzt. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen sind beispielsweise auf Betriebswellenlängen im UV-Bereich, wie beispielsweise 365 nm, 248 nm oder 193 nm ausgelegt. In diesem Fall sind zumindest einige der optischen Elemente als herkömmliche Transmissionslinsen konfiguriert. Eine Projektionsbelichtungsanlage, welche zum Betrieb im DUV-Wellenlängenbereich konfiguriert ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben.
Die Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß Fig. 1 umfasst eine Belichtungsstrahlungsquelle 12 zur Erzeugung von Belichtungsstrahlung 14. Im vorliegenden Fall ist die Belichtungsstrahlungsquelle 12 als EUV-Quelle ausgeführt und kann beispielsweise eine Plasmastrahlungsquelle umfassen. Die Belichtungsstrahlung 14 durchläuft zunächst eine Beleuchtungsoptik 16 und wird von dieser auf eine Photomaske 18 gelenkt. Die Photomaske 18 weist Maskenstrukturen zur Abbildung auf ein Substrat 24 auf und ist auf einer Maskenverschiebebühne 20 verschiebbar gelagert. Das Substrat 24 ist auf einer Substratverschiebebühne 26 verschiebbar gelagert. Die Photomaske 18 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, als Reflexionsmaske ausgeführt sein oder alternativ, insbesondere für die UV-Lithographie, auch als Transmissionsmaske konfiguriert sein. Die Belichtungsstrahlung 14 wird in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 an der Photomaske 18 reflektiert und durchläuft daraufhin ein Projektionsobjektiv 22, welches dazu konfiguriert ist, die Maskenstrukturen auf das Substrat 24 abzubilden. Das Substrat 24 ist auf einer Substratverschiebebühne 26 verschiebbar gelagert. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 kann als sogenannter Scanner oder als sogenannter Stepper ausgeführt sein. Die Belichtungsstrahlung 14 wird innerhalb der Beleuchtungsoptik 16 sowie des Projektionsobjektivs 22 mittels einer Vielzahl von optischen Elementen, vorliegend in Gestalt von Spiegeln, geführt.
Die Beleuchtungsoptik 16 umfasst in der dargestellten Ausführungsform vier optische Elemente 30-1 , 30-2, 30-3 und 30-4 in Gestalt von reflektiven optischen Elementen bzw. Spiegeln. Das Projektionsobjektiv 22 umfasst ebenfalls vier optische Elemente 30-5, 30-6, 30-7 und 30-8 ebenfalls in Gestalt von reflektiven Elementen bzw. Spiegeln. Die optischen Elemente 30-1 bis 30-8 sind zum Führen der Belichtungsstrahlung 14 in einem Belichtungsstrahlengang 28 der Projektionsbelichtungsanlage 10 angeordnet.
Das optische Element 30-5 ist in der gezeigten Ausführungsform als adaptives optisches Element konfiguriert, welches eine aktive optische Oberfläche 32 in Gestalt seiner Spiegeloberfläche aufweist, deren Form zur Korrektur lokaler Formfehler aktiv verändert werden kann. In weiteren Ausführungsformen kann auch ein anderes oder mehrere der optischen Elemente 30-1 , 30-2, 30-3, 30-4, 30-5, 30-6, 30-7 und 30-8 jeweils als adaptives optisches Element konfiguriert sein.
Weiterhin können eines oder mehrere der optischen Elemente 30-1 , 30-2, 30-3, 30-4, 30-5, 30-6, 30-7 und 30-8 der Projektionsbelichtungsanlage 10 beweglich gelagert sein. Dazu ist jedem der beweglich gelagerten optischen Elemente ein jeweiliger Starrkörper-Manipulator zugeordnet. Die Starrkörper-Manipulatoren ermöglichen beispielsweise jeweils eine Verkippung und/oder eine Verschiebung der zugeordneten optischen Elemente im Wesentlichen parallel zur Ebene, in der die jeweilige reflektierende Oberfläche der optischen Elemente liegt. Damit kann die Position eines oder mehrerer der optischen Elemente zur Korrektur von Abbildungsfehlern der Projektionsbelichtungsanlage 10 verändert werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Projektionsbelichtungsanlage 10 eine Steuerungseinrichtung 40 zur Erzeugung von Steuersignalen 42 für die vorgesehenen Manipulationseinheiten, wie die vorstehend genannten Starrkörper- Manipulatoren, eines oder mehrerer adaptiver optischer Elemente und/oder ggf. weitere Manipulatoren. In Fig. 1 ist beispielhaft die Übermittlung eines Steuersignals 42 an das adaptive optische Element 30-5 veranschaulicht. Die Steuerungseinrichtung 40 ermittelt gemäß einer Ausführungsform zur Aberrationskorrektur des Projektionsobjektivs 22 die Steuersignale 42 auf Grundlage von mittels einer Wellenfrontmesseinrichtung 44 gemessenen Wellenfrontabweichungen 46 des Projektionsobjektivs 22 mittels eines Feedforward-Steuerungsalgorithmus.
Das adaptive optische Element 30-5 ist in einer ersten Ausführungsform in Fig. 2 veranschaulicht. Die Darstellung im oberen Abschnitt von Fig. 2 zeigt das adaptive optische Element 30-5 in einem Ausgangszustand, bei der die Form der optischen Oberfläche 32 eine Ausgangsform, hier eine ebene Form, aufweist. Die Darstellung im unteren Abschnitt von Fig. 2 zeigt das adaptive optische Element 30-5 in einem Korrekturzustand, bei der die Form der optischen Oberfläche 32 eine veränderte Form, hier eine konvex gewölbte Form aufweist.
Das adaptive optische Element 30-5 umfasst ein Stützelement 34 in Gestalt einer Rückplatte sowie ein Spiegelelement 38, dessen Oberseite die aktive optische Oberfläche 32 bildet und der Reflexion der Belichtungsstrahlung 14 dient. Entlang der Unterseite des Spiegelelements 38 sind eine Vielzahl an Manipulatoren 36, auch Aktuatoren genannt, angeordnet. Dabei sind diese vorzugsweise sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung, d.h. in zweidimensionaler Anordnung entlang der Unterseite des Spiegelelements 38 positioniert. Die Manipulatoren 36, von denen in Fig. 2 aus Gründen der Leserlichkeit lediglich einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, verbinden das Stützelement 34 mit dem Spiegelelement 38. Die Manipulatoren 36 sind dazu konfiguriert, bei Aktuierung entlang ihrer Längsrichtung ihre Ausdehnung zu verändern. In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die Manipulatoren 36 quer bzw. senkrecht zur optischen Oberfläche 32 aktuierbar. Dabei werden die Manipulatoren jeweils einzeln angesteuert und können damit unabhängig voneinander aktuiert werden.
In dem im unteren Abschnitt von Fig. 2 gezeigten Korrekturzustand sind zentral angeordnete Manipulatoren 36 durch Aktuierung in ihrer Länge vergrößert, sodass sich die konvex gewölbte Form für die optische Oberfläche 32 ergibt.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des adaptiven optischen Elements 30-5 veranschaulicht. Analog zu Fig. 2 zeigt die Darstellung im oberen Abschnitt von Fig. 3 das adaptive optische Element 30-5 in einem Ausgangszustand, bei der die Form der optischen Oberfläche 32 eine ebene Form als Ausgangsform aufweist. Die Darstellung im unteren Abschnitt von Fig. 3 zeigt das adaptive optische Element 30-5 in einem Korrekturzustand, bei der die Form der optischen Oberfläche 32 eine konvex gewölbte und damit eine geänderte Form aufweist.
Das adaptive optische Element 30-5 gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 dahingehend, dass die Manipulatoren 36 nicht quer, sondern parallel zur optischen Oberfläche 32 an der Unterseite des Spiegelelements 38, angeordnet sind und die Manipulatoren 36 nicht von einem parallel zum Spiegelelement 38 angeordneten starren Stützelement getragen werden. Das heißt, die Manipulatoren 36 sind nicht quer zur optischen Oberfläche 32, wie in Fig. 2, sondern parallel zur optischen Oberfläche 32 deformierbar. Diese Manipulatoren 36 werden daher auch als Transversal-Manipulatoren bezeichnet.
Durch oberflächenparallele Dehnung bzw. Kontraktion der einzelnen Manipulate- ren 36 wird ein Biegemoment in das Spiegelelement 38 eingeleitet, was zu einer Verformung dessen führt, wie im unteren Abschnitt von Fig. 3 veranschaulicht.
Durch Ansteuerung jedes einzelnen Manipulators 36 ist es sowohl in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 als auch in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 möglich, gezielt Profile des Spiegelelements 38 einzustellen und somit das optische System, insbesondere das Projektionsobjektiv 22 oder die Beleuchtungsoptik 16, der Projektionsbelichtungsanlage 10 bestmöglich zu korrigieren.
Gemäß einer zeichnerisch nicht gezeigten Ausführungsvariante des adaptiven optischen Elements 30-5 gemäß Fig. 3 sind die als Transversal-Manipulatoren konfiguierten Manipulatoren 36 in eine oder mehrere monolithische Kacheln eingebettet.
Die Manipulatoren 36 des adaptiven optischen Elements 30-5 umfassen jeweils ein dielektrisches Medium 48 (siehe z.B. Fig. 6), welches durch Anlagen eines elektrischen Feldes deformierbar ist. Dabei kann es sich um ein piezoelektrisches Material oder ein elektrostriktives Material handeln. Beim piezoelektrischen Material beruht die Deformation auf dem piezoelektrischen Effekt, beim elektrostrikti- ven Material auf dem elektrostriktiven Effekt. Unter dem elektrostriktiven Effekt wird in diesem Text der Anteil einer Deformation eines dielektrischen Mediums in Abhängigkeit eines angelegten elektrischen Feldes verstanden, bei dem die Deformation unabhängig von der Richtung des angelegten Feldes und insbesondere proportional zum Quadrat des elektrischen Feldes ist. Im Gegensatz dazu wird die lineare Antwort der Deformation auf das elektrische Feld als piezoelektrischer Effekt bezeichnet.
Die Dehnung S der Manipulatoren 36 bzw. Aktuatoren in Abhängigkeit des angelegten elektrischen Feldes E ist jedoch sehr temperaturabhängig. Dieser Effekt ist in Fig. 4 anhand eines schematischen S-E-Diagramms eines mit elektrostriktivem Material gefertigen Manipulators 36 für unterschiedliche Temperaturen 0 (% > O2 > O1) veranschaulicht. Wie in Fig. 5 veranschaulicht, dehnt sich das dielektrische Medium des Weiteren signifikant bei Änderung der Tempertatur 0 gegenüber der Nominaltemperatur Oo aufgrund seines thermalen Ausdehnungskoeffizienten, auch CTE bezeichnet („Coefficient of Thermal Expansion“), aus.
In Fig. 6 wird eine erste Ausführungsform eines im adaptiven optischen Element 30-5 gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 enthaltenen Manipulators 36 veranschaulicht. Dieser Manipulator 36 umfasst das bereits vorstehend erwähnte dielektrische Medium 48, welches an der Rückseite des Spiegelelement 38 anliegt, Arbeitselektroden 50, eine Messelektrode 52, eine an die Messelektrode 52 angeschlossene elektrische Schaltung 54 sowie eine über eine Verdrahtung 56 an die Arbeitselektroden 50 angeschlossene Spannungsquelle 58, deren Spannungswert einstellbar ist. Das dielektrische Medium 48 ist einstückig in Gestalt eines Keramikteils ausgeführt, wobei die Arbeitselektroden 50 darin eingebettet bzw. integriert sind. Das einstückige dielektrische Medium 48 ist ein zusammenhängendes und fugenloses monolithisches dielektrisches Medium und wird beispielsweise durch Sintern erzeugt.
Mit anderen Worten sind die Arbeitselektroden 50 im Verbund mit dem einstückigen dielektrischen Medium 48 angeordnet. Die Arbeitselektroden 50 sind im dielektrischen Medium 48 in Form eines Elektroden-Stapels 51 enthalten. In der gezeigten Ausführungsform enthält der Elektroden-Stapel 51 acht übereinander angeordnete plattenförmige Arbeitselektroden 50. Der gesamte Bereich des dielektrischen Mediums 48, welcher zwischen Elektroden 50 angeordnet ist, wird als aktives Volumen 48a des dielektrischen Mediums 48 bezeichnet. Das aktive Volumen 48a ist in Fig. 6 als weiße Fläche dargestellt. Der außerhalb des Elektroden-Stapels angeordnete Bereich des dielektrischen Mediums 48 ist in Fig. 6 quer-schraffiert ausgeführt und wird entsprechend als inaktives Volumen 48b bezeichnet. In der gezeigten Ausführungsform umschließt das inaktive Volumen 48b das aktive Volumen 48a vollständig. Die Verdrahtung 56 der Arbeitselektroden 50 verbindet diese alternierend mit einer elektrischen Erdung 60 sowie einem Pol der einstellbaren Spannungsquelle 58, wobei der andere Pol der Spannungsquelle ebenfalls mit der Erdung 60 verbunden ist. Damit alterniert das zwischen jeweils zwei benachbarten Arbeitselektroden 50 erzeugte elektrische Feld ebenfalls. Da das dielektrische Medium 48 im vorliegenden Fall ein elektrostriktives Material ist, ist die vom elektrischen Feld bewirkte Ausdehnung des dielektrischen Mediums 48 unabhängig von der Richtung des elektrischen Feldes, d.h. die Änderung der Ausdehnung in z-Richtung der zwischen den Elektroden 50 angeordneten Lagen des dielektrischen Mediums 48 erfolgt gleichgerichtet. Damit ändert sich bei Anlegen einer von der Spannungsquelle 58 erzeugten Steuerspannung U die Längenausdehnung Az des aktiven Volumens 48a des dielektrischen Mediums 48 in z-Richtung. Der Betrag der Längenausdehnungsänderung ist abhängig von der von der Spannungsquelle 58 erzeugten Steuerspannung, gemäß einer Ausführungsform ist dieser Wert proportional zu dem Wert der Steuerspannung.
Die Messelektrode 52 dient der Temperaturmessung und besteht dazu im vorliegenden Fall aus Platin, insbesondere PT100 oder PT1000, womit die Messelektrode 52 einen hochgradig temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist. Die Messelektrode 52 ist im dielektrischen Medium 48 angeordnet und dazu im inaktiven Volumen 48b, und zwar zwischen dem Spiegelelement 38 und der obersten Arbeitselektrode 50, in das dielektrische Medium 48 eingebettet, sodass diese mindestens von oben und unten, d.h. von zwei Seiten, im vorliegenden Fall sogar vollständig, vom dielektrischen Medium 48 umgeben ist. Insbesondere kann die Messelektrode in der Mitte des inaktiven Volumens 48b angeordnet sein. In jedem Fall ist damit die Messelektrode 52 in unmittelbarem Verbund mit dem dielektrischen Medium 48 angeordnet. Darunter ist zu verstehen, dass die Messelektrode 52 und das dielektrische Medium 48 unmittelbar aneinander angrenzen. In einer alternativen Ausführungsform der Anordnung der Messelektrode 52 im unmittelbaren Verbund mit dem dielektrischen Medium 48, kann die Messelektrode 52 auch auf die an das Spiegelelement 38 angrenzende Oberfläche 49 des dielektrischen Mediums 48 aufgedruckt sein. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist die Messelektrode 52 in Schnittansicht, d.h. in der x-z-Ebene, linienförmig konfiguriert. Fig. 7 zeigt drei unterschiedliche Ausführungsformen 52-1 , 52-2 und 52-3 der Messelektrode 52 in Draufsicht, d.h. in der x-y-Ebene entlang des Schnittes A-A‘ gemäß Fig. 6. Sowohl in der linken als auch der rechten Darstellung von Fig. 7 ist die Messelektrode 52-1 bzw. 52-3 als flächige Form konfiguriert. In der links dargestellten Ausführungsform 52-1 ist die Form ein Rechteck mit einem Länge-zu-Breite-Verhältnis von etwa 4:1 und in der rechts dargestellten Ausführungsform 52-3 ein Oval mit einem Länge-zu-Breite- Verhältnis von etwa 2,5:1 . In der Ausführungsform 52-2, welche in der Mitte von Fig. 7 dargestellt ist, ist die Messelektrode linienförmig in Gestalt eines Drahtes mit einer Vielzahl an Biegungen ausgebildet. Die Messelektrode 52-2 weist damit eine mäanderförmige Gestalt auf. Durch die drahtartige Ausgestaltung weist die Messelektrode 52-2 einen vergleichsweise hohen Widerstand auf, sodass eine zur Widerstandmessung notwendige Stromstärke möglichst gering gehalten werden kann. Die Messelektroden 52-1 , 52-2 bzw. 52-3 weisen jeweils in der x-y- Ebene eine Fläche von 1 mm2 auf, damit sind sie über mindestens diese Fläche in unmittelbarem Verbund mit dem dielektrischen Medium 48 angeordnet.
Die elektrische Schaltung 54, an der die Messelektrode 52 angeschlossen ist, umfasst in der Ausführungsform gemäß Fig. 6 eine Verdrahtung 62 sowie eine Widerstandsmesseinrichtung 64. Die Widerstandsmesseinrichtung 64 umfasst eine Gleichstromquelle 66 sowie ein Spannungsmessgerät 68, welche mittels der Verdrahtung 62 parallel zueinander an der Messelektrode 52 angeschlossen sind. Diese Verdrahtung 62 dient der Ausführung einer Vierleiter-Messung des elektrischen Widerstands R der Messelektrode 52. Dabei wird die Messelektrode 52 mittels der Gleichstromquelle 66 mit einer bekannten elektrischen Stromstärke beaufschlagt. Die an der Messelektrode 52 abfallende Spannung wird hochohmig abgegriffen und mit dem Spannungsmessgerät 68 gemessen. In dieser Anordnung wird eine Verfälschung der Messung durch Leitungs- und Anschlusswiderstände vermieden. Der von der Widerstandsmesseinrichtung 64 ermittelte Widerstandswert 70 wird von einer Auswerteeinrichtung 72 in einen aktuellen Temperaturwert 74, auch Ist- Temperatur Ti bezeichnet, umgerechnet. Die Ist-Temperatur Ti wird daraufhin an eine Steuereinheit 76 zur Steuerung der an die Arbeitselektroden 60 angeschlossenen Spannungsquelle 58 weitergegeben. Die Steuereinheit 76 ist dazu konfiguriert, der einstellbaren Spannungsquelle 58 den von dieser zu erzeugenden aktuellen Spannungswert U (Bezugszeichen 78) vorzugeben. Dazu wird der Steuereinheit 76 als Teil des in Fig. 1 gezeigten Steuersignals 42 einen Sollausdehnungswert Azs (Bezugszeichen 80) des Manipulators 36 in z-Richtung übermittelt. In der dargestellten Ausführungsform berücksichtigt die Steuereinheit 76 bei der Ermittlung des Spannungswertes 78 den Einfluss der gemessenen Ist-Temperatur Ti auf die Ausdehnung des dielektrischen Mediums 48 in z-Richtung und passt den an die Spannungsquelle 58 weitergegebenen Spannungswert 78 entsprechend an. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann die Steuereinheit 76 alternativ oder zusätzlich dazu konfiguriert sein, ein Steuersignal für eine Heiz- oder Kühleinrichtung zu erzeugen, womit die Temperatur im dielektrischen Medium 48 angepasst bzw. konstant gehalten wird.
In Fig. 8 wird eine weitere Ausführungsform eines Manipulators 36 gemäß einer der Figuren 2 und 3 veranschaulicht. Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 6 lediglich in der Konfiguration der an die Messelektrode 52 angeschlossenen elektrischen Schaltung 54. Diese ist anstatt zur Ausführung einer Vierleiter-Messung zur Durchführung einer Zweileiter-Messung ausgebildet. Dazu umfasst die elektrische Schaltung 54 als Widerstandsmesseinrichtung 64 ein in verschiedenen Ausführungsformen erhältliches Widerstandsmessgerät. Dieses ist direkt an die Messelektrode 52 angeschlossen, enthält üblicherweise eine Gleichstromquelle und kann beispielsweise weiterhin eine Wheatston’sche Brücke umfassen.
In Fig. 9 wird eine weitere Ausführungsform eines Manipulators 36 gemäß einer der Figuren 2 und 3 veranschaulicht. Die Ausführungsform gemäß Fig. 9 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 6 dahingehend, dass die elektrische Schaltung 54 zusätzlich zur Widerstandsmessung an der Messelektrode 52 auch zur Messung einer komplexen Impedanz
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(Bezugszeichen 82) zwischen der Messelektrode 52 und der obersten Arbeitselektrode 50, d.h. der unmittelbar zur Messelektrode 52 benachbarten Arbeitselektrode 50 konfiguriert ist.
Zur Umschaltung zwischen der Widerstandsmessung und der Impedanzmessung weist die elektrische Schaltung 54 zwei Schalter S1 und S2 (Bezugszeichen 84) auf. Ist der Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 geöffnet, so ergibt sich die Verdrahtung 62 der Messelektrode 52 gemäß Fig. 6 zur Widerstandsmessung. Wird hingegen Schalter S1 geöffnet und Schalter S2 geschlossen, so wird eine Impedanzmesseinrichtung 86 aktiviert. In diesem Schaltzustand ist der obere Ausgang der Impedanzmesseinrichtung 86 mit der Messelektrode 52 verbunden. Der untere Ausgang der Impedanzmesseinrichtung 86 ist, wie die oberste Arbeitselektrode 50, mit der elektrischen Erdung 60 verbunden.
Die Impedanzmesseinrichtung 86 umfasst eine Wechselspannungsquelle 88 zum Anlegen einer Wechselspannung an die Messelektrode 52, ein Stromstärkemessgerät 69 sowie weitere elektrische Bauteile, wie beispielsweise einen Operationsverstärker 90 und einen Widerstand 92. Die Wechselspannungsquelle 88 ist dazu konfiguriert, die Amplitude u (Bezugszeichen 94) der erzeugten Wechselspannung während des Messvorgangs zeitlich zu variieren. Die Impedanzmesseinrichtung 86 ermittelt für verschiedene Amplituden 94 anhand der mittels des Stromstärkemessgeräts 69 gemessenen Stromstärke die Impedanz 82 und gibt diese an eine Auswerteeinrichtung 96 weiter. Die Auswerteeinrichtung 96 ermittelt aus dem funktionalen Zusammenhang zwischen der Amplitude 94 der Wechselspannung und dem sich aus dem Imaginärteil der Impedanz 82 ergebenden kapazita- tiven Widerstands des dielektrischen Mediums 48 (inaktives Volumen 48b) zwischen der Messelektrode 52 und der obersten Arbeitselektrode 50 einen aktuellen Dehnungszustand Di (Bezugszeichen 98) des dielektrischen Mediums 48 im inaktiven Volumen 48b. Mit anderen Worten bestimmt die Auswerteeinrichtung 96 den Dehnungszustand 98 aus der Abhängigkeit der Impedanz 82 von der Amplitude 94.
Der Dehnungszustand 98 wird neben dem mittels der Widerstandsmesseinrichtung 64 ermittelten Temperaturwert 74 an die Steuereinheit 76 weitergegeben. Die Steuereinheit 76 berücksichtigt bei der Bestimmung des Spannungswertes 78 neben dem bereits in der Ausführungsform gemäß Fig. 6 verarbeiteten Temperaturwert 74 auch den Dehnungszustand 98. Die Kenntnis des Dehnungszustandes 98 ermöglicht es der Steuereinheit 76 besser auf die aktuell vorliegende Manipulatorausdehnung rückzuschließen und damit den Spannungswert 78 mit einer besseren Genauigkeit zu ermitteln, sodass der Sollausdehnungswert 80 anhand des Spannungswertes 78 hochgenau erreicht werden kann.
In Fig. 10 wird eine weitere Ausführungsform eines Manipulators 36 gemäß einer der Figuren 2 und 3 veranschaulicht. Die Ausführungsform gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 9 dahingehend, dass die Widerstandsmessung und die Impedanzmessung in einer kombinierten Wider- stands-/lmpedanzmesseinrichtung 87 erfolgt, wobei ein Ende der Messelektrode 52 mit der elektrischen Erdung 60 und das andere Ende der Messelektrode 52 mit der Messeinrichtung 87 verbunden ist. Die Messeinrichtung 87 umfasst, wie die Messeinrichtung 86 gemäß Fig. 9, das Stromstärkemessgerät 69, die elektrischen Bauteile 90 und 92 zum Messen der Impedanz 82 sowie die Wechselspannungsquelle 88, welche in der vorliegenden Ausführungsform frequenzregelbar ist und zumindest mit einer niedrigen Frequenz fi und einer hohen Frequenz f2 betrieben werden kann.
Zur Ermittlung des aktuellen Widerstandswerts 70 wird die Wechselspannungsquelle 88 mit der niedrigen Frequenz fi, welche beispielsweise einen Wert von etwa 0 Hz bis 100 Hz aufweist, betrieben. Die Frequenz fi ist derart niedrig gewählt, dass durch Messung der die Messelektrode 52 durchlaufenden Stromstärke mittels des Stromstärkemessgeräts 69 der Widerstand 70 der Messelektrode 52 gemessen werden kann. Der gemessene Widerstand, wird wie in der Ausfüh- rungsform gemäß Fig. 9 mittels der Auswerteeinrichtung 72 in einen aktuellen Temperaturwert 74 umgewandelt und an die Steuereinheit 76 übermittelt.
Zur Ermittlung der Impedanz 82 wird die Wechselspannungsquelle 88 mit der hohen Frequenz f2, welche beispielsweise einen Wert von etwa 100 Hz bis 1 MHz aufweist, betrieben. Der Wert der Frequenz f2 ist derart gewählt, dass damit analog zur Funktionsweise der Impedanzmesseinrichtung 86 gemäß Fig. 9 die komplexe Impedanz 82 zwischen der Messelektrode 52 und der obersten Arbeitselektrode für unterschiedliche Wechselspannungsamplituden 94 gemessen werden kann. Die jeweilige Wechselspannungsamplitude 94 und die damit gemessene Impedanz 82 wird, wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 9 an die Auswerteeinrichtung 96 übermittelt, welche daraus den Dehnungszustand 98 ermittelt und diesen an die Steuereinheit 76 übermittelt.
Fig. 1 1 veranschaulicht eine Ausführungsform des adaptiven optischen Elements 30-5 gemäß einer der Figuren 2 und 3 mit mehreren nebeneinander, d.h. in Reihe, angeordneten Manipulatoren 36. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind in Fig. 1 1 lediglich die Manipulatoren 36 des entsprechenden adaptiven optischen Elements 30-5 dargestellt. Die elektrische Schaltung 54 verbindet die Messelektroden 52 der Manipulatoren in Reihe und umfasst eine an die Reihenschaltung der Messelektroden 52 angeschlossene Gleichstromquelle 66 der in Fig. 6 gezeigten Art zur Erzeugung derselben Stromstärke in jeder der Messelektroden 52. Weiterhin ist an jede der Messelektroden 52 ein Spannungsmessgerät 68 der in Fig. 6 gezeigten Art zur Messung der an der betreffenden Messelektrode 52 abfallenden Spannung angeschlossen.
Fig. 12 zeigt eine schematische Ansicht einer zum Betrieb im DUV-Wellenlängen- bereich konfigurierten Projektionsbelichtungsanlage 1 10, welche eine Beleuchtungsoptik in Gestalt eines Strahlformungs- und Beleuchtungssystems 1 16 und ein Projektionsobjektiv 122 umfasst. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge der in der Projektionsbelichtungsanlage 1 10 genutzten Belichtungsstrahlung 114 zwischen 100 nm und 250 nm. Das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 1 16 und das Projektionsobjektiv 122 können in einem Vakuumgehäuse angeordnet und/oder von einem Maschinenraum mit entsprechenden Antriebsvorrichtungen umgeben sein.
Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 10 weist eine DUV-Belichtungs- strahlungsquelle 1 12 auf. Dazu kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Belichtungsstrahlung 1 14 im DUV-Bereich bei beispielsweise etwa 193 nm emittiert.
Das in Fig. 12 dargestellte Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 1 16 leitet die Belichtungsstrahlung 1 14 auf eine Photomaske 1 18. Die Photomaske 1 18 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 1 16 und 122 angeordnet sein. Die Photomaske 1 18 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionsobjektivs 122 verkleinert auf ein Substrat 124 in Gestalt eines Wafers oder dergleichen abgebildet wird. Das Substrat 124 ist auf einer Substratverschiebebühne 126 verschiebbar gelagert.
Das Projektionsobjektiv 122 weist mehrere optische Elemente 130 in Gestalt von Linsen und/oder Spiegeln zur Abbildung der Photomaske 1 18 auf das Substrat 124 auf. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die optischen Elemente 130 Linsen 130-1 , 130-4 und 130-5, den Spiegel 130-3 sowie den als adaptives optisches Element 130-3 ausgeführten weiteren Spiegel. Dabei können einzelne Linsen und/oder Spiegel des Projektionsobjektivs 122 symmetrisch zu einer optischen Achse 123 des Projektionsobjektivs 122 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen und Spiegel der DUV-Projektions- belichtungsanlage 110 nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen und/oder Spiegel vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Spiegel in der Regel an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt.
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 130-5 und dem Substrat 124 kann durch ein flüssiges Medium 131 ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium 131 kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf. Das Medium 131 kann auch als Immersionsflüssigkeit bezeichnet werden.
In der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform ist der als adaptives optisches Element 130-2 konfigurierte Spiegel dazu ausgebildet, dass die Form seiner Spiegeloberfläche 132 zur Korrektur lokaler Formfehler aktiv verändert werden kann. Die Spiegeloberfläche wird daher auch als aktive optische Spiegeloberfläche 132 bezeichnet. Dabei ist das adaptive optische Element 130-2 analog zum vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 , 2, 3 und 1 1 beschriebenen adaptiven optischen Element 30-5 konfiguriert. Sämtliche vorstehend bezüglich des adaptiven optischen Elements 30-5 gemachten Ausführungen lassen sich somit auf das adaptive optische Element 130-2 übertragen.
Analog zur Projektionsbelichtungsanlage 10 gemäß Fig. 1 wird das adaptive optische Element 130-2 durch Steuersignale 42 gesteuert, welche auf Grundlage von mittels einer Wellenfrontmesseinrichtung 44 gemessenen Wellenfrontabweichungen 46 des Projektionsobjektivs 122 von einer Steuerungseinrichtung 40 ermittelt werden. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist in Fig. 12 hier nur eine Aktuator-Einrichtung gezeigt, es versteht sich jedoch, dass vorzugsweise eine Vielzahl an Aktuator-Einrichtungen vorhanden ist, von denen jede individuell steuer- und/oder regelbar ist.
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein. Bezugszeichenliste
10 Projektionsbelichtungsanlage
12 Belichtungsstrahlungsquelle
14 Belichtungsstrahlung
16 Beleuchtungsoptik
18 Photomaske
20 Maskenverschiebebühne
22 Projektionsobjektiv
24 Substrat
26 Substratverschiebebühne
28 Belichtungsstrahlengang
30-1 , 30-2, 30-3, 30-4 30-6, 30-7, 30-8 optische Elemente 30-5 adaptives optisches Element
32 aktive optische Oberfläche
34 Stützelement
36 Manipulator
38 Spiegelelement
40 Steuerungseinrichtung
42 Steuersignal
44 Wellenfrontmesseinrichtung
46 Wellenfrontabweichung
48 dielektrisches Medium
48a aktives Volumen
48b inaktives Volumen
49 Oberfläche
50 Arbeitselektrode
51 Elektroden-Stapel
52 Messelektrode
54 elektrische Schaltung
56 Verdrahtung der Arbeitselektroden
58 einstellbare Spannungsquelle der Arbeitselektroden 60 elektrische Erdung
62 Verdrahtung der Messelektrode
64 Widerstandsmesseinrichtung
66 Gleichstromquelle
68 Spannungsmessgerät
69 Stromstärkemessgerät
70 Widerstandswert
72 Auswerteeinrichtung
74 Temperaturwert
76 Steuereinheit
78 Spannungswert
80 Sollausdehnungswert
82 Impedanz
84 Schalter
86 Impedanzmesseinrichtung
87 kombinierte Widerstands7lmpedanzmesseinrichtung
88 Wechselspannungsquelle
90 Ope rati o n sve rstärke r
92 Widerstand
94 Wechselspannungsamplitude
96 Auswerteeinrichtung
98 Dehnungszustand
110 Projektionsbelichtungsanlage
112 Belichtungsstrahlungsquelle
114 Belichtungsstrahlung
116 Strahlformungs- und Beleuchtungssystem
118 Photomaske
122 Projektionsobjektiv
123 optische Achse
124 Substrat
126 Substratverschiebebühne
130 optisches Element 130-1,130-4, 130-5 Linse
130-2 adaptives optisches Element
130-3 Spiegel
131 flüssiges Medium 132 aktive optische Spiegeloberfläche

Claims

Ansprüche
1 . Adaptives optisches Element für die Mikrolithographie mit mindestens einem Manipulator zur Veränderung der Form einer optischen Oberfläche des optischen Elements, wobei der Manipulator umfasst:
- ein dielektrisches Medium, welches mittels eines elektrischen Feldes deformierbar ist,
- Arbeitselektroden zum Erzeugen des elektrischen Feldes im dielektrischen Medium, sowie
- eine der Temperaturmessung dienende Messelektrode, welche in unmittelbarem Verbund mit dem dielektrischen Medium angeordnet ist und einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist.
2. Adaptives optisches Element nach Anspruch 1 , bei dem die Messelektrode über mindestens eine Fläche von 1 mm2 in unmittelbarem Verbund mit dem dielektrischen Medium angeordnet ist.
3. Adaptives optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Messelektrode von mindestens zwei Seiten in unmittelbarem Verbund vom dielektrischen Medium umgeben ist.
4. Adaptives optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Messelektrode auf eine Oberfläche des dielektrischen Mediums aufgedruckt ist.
5. Adaptives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Messelektrode linienförmig mit einer Vielzahl an Biegungen ausgebildet ist.
6. Adaptives optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Messelektrode eine flächige Form mit einem Länge-zu-Breite- Verhältnis von mindestens 2:1 aufweist.
7. Adaptives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Arbeitselektroden in Gestalt eines Stapels von mindestens drei Elektroden angeordnet sind und die Messelektrode außerhalb des Stapels angeordnet ist.
8. Adaptives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das dielektrische Medium einstückig ausgebildet ist.
9. Adaptives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welches weiterhin eine elektrische Schaltung umfasst, womit der elektrische Widerstand der Messelektrode messbar ist.
10. Adaptives optisches Element nach Anspruch 9, bei dem die elektrische Schaltung weiterhin zur Messung einer Impedanz zwischen der Messelektrode und einer der Arbeitselektroden konfiguriert ist.
11 . Adaptives optisches Element nach Anspruch 10, bei dem die die elektrische Schaltung mindestens einen Schalter zum Umschalten zwischen der Widerstandmessung und der Impedanzmessung aufweist.
12. Adaptives optisches Element nach Anspruch 10, bei dem die elektrische Schaltung eine frequenzregelbare Wechselspannungsquelle umfasst, welche dazu verschaltet ist, dass mittels einer niedrigen Wechselspannungsfrequenz die Widerstandsmessung und mittels einer hohen Wechselspannungsfrequenz die Impedanzmessung durchführbar ist.
13. Adaptives optisches Element nach einem der Ansprüche 10 bis 12, weiterhin mit einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung eines Dehnungszustandes des im Bereich der Messelektrode angeordneten dielektrischen Mediums aus einer Abhängigkeit der Impedanz von der Amplitude einer zur Impedanzmessung an die Messelektrode angelegten Wechselspannung.
14. Adaptives optisches Element nach einem der Ansprüche 9 bis 13, welches mehrere Manipulatoren (36) der genannten Art mit jeweils einer Messelektrode (52), wobei die Messelektroden in Reihenschaltung an eine Gleichstromquelle (66) angeschlossen sind.
15. Adaptives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die optische Oberfläche (32) zur Reflexion von EUV-Strahlung konfiguriert ist.
16. Adaptives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die optische Oberfläche (32) zur Reflexion von DUV-Strahlung konfiguriert ist.
17. Projektionsbelichtungsanlage (10; 1 10) für die Mikrolithographie mit mindestens einem adaptiven optischen Element (30-5; 130-2) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche.
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